DE102006021491A1

DE102006021491A1 - Fuel injector with directly operable nozzle needle

Info

Publication number: DE102006021491A1
Application number: DE200610021491
Authority: DE
Inventors: Nadja Eisenmenger
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2006-05-09
Filing date: 2006-05-09
Publication date: 2007-11-15
Also published as: EP1854991B1; DE502007004111D1; EP1854991A1

Abstract

Es wird ein Kraftstoffinjektor für eine Brennkraftmaschine mit einem eine Düsennadel (15) direkt betätigenden Aktor (33) vorgeschlagen, wobei die Düsennadel (15) in einem Düsenkörper (11) axial verschiebbar geführt ist und einen Düsennadelkolben (20) aufweist, der auf einen Steuerraum (30) einwirkt. Der Aktor (33) ist mit einem Kopplerkolben (34) verbunden, an dem eine Kopplerhülse (35) geführt ist, die einen Kopplerraum (38) von einem Hochdruckraum (14) hydraulisch trennt. Der Kopplerkolben (34) wirkt auf den Kopplerraum (38) ein, wobei der Kopplerraum (38) vom Kopplerkolben (34) druckentlastet oder druckbeaufschlagt wird. Der Kopplerraum (38) und der Steuerraum (30) sind hydraulisch verbunden, wobei in Abhängigkeit vom Druck im Steuerraum (30) die Düsennadel (15) von einem Düsennadelsitz (19) abgehoben wird und dadurch der in einem Düsennadeldruckraum (17) anliegende und mit Systemdruck beaufschlagte Kraftstoff eingespritzt wird. Zum Ausgleich einer Schieflage des Kopplerkolbens (34) ist ein Winkelausgleichselement (40) vorgesehen, auf das der Kopplerkolben (34) mit der Kopplerhülse (35) einwirkt.A fuel injector for an internal combustion engine is proposed with an actuator (33) which directly actuates a nozzle needle (15), the nozzle needle (15) being guided axially displaceably in a nozzle body (11) and having a nozzle needle piston (20) pointing to a control chamber (30) acts. The actuator (33) is connected to a coupler piston (34) on which a coupler sleeve (35) is guided, which hydraulically separates a coupler space (38) from a high pressure space (14). The coupler piston (34) acts on the coupler space (38), the coupler space (38) being depressurized or pressurized by the coupler piston (34). The coupler chamber (38) and the control chamber (30) are hydraulically connected, whereby, depending on the pressure in the control chamber (30), the nozzle needle (15) is lifted from a nozzle needle seat (19) and thereby the one in a nozzle needle pressure chamber (17) and with it System pressurized fuel is injected. To compensate for a misalignment of the coupler piston (34), an angle compensation element (40) is provided, on which the coupler piston (34) acts with the coupler sleeve (35).

Description

Stand der TechnikState of technology

Die Erfindung betrifft einen Kraftstoffinjektor für Brennkraftmaschinen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The The invention relates to a fuel injector for internal combustion engines the preamble of claim 1.

Ein Kraftstoffinjektor mit einer direkt betätigbaren Düsennadel und mit einer einstufigen Übersetzung des Aktorhubs wird in DE 10 2004 005 452 A1 beschrieben. Dabei wirken ein mittels eines Piezo-Aktors betätigter Kopplerkolben auf einen Kopplerraum und ein mit einer Düsennadel verbundener Düsennadelkolben auf einen Steuerraum ein. Bei diesem Injektorkonzept erfolgt die Einspritzung mittels eines so genannten ziehenden Aktors, indem zum Einspritzen die Spannung am Piezo-Aktor reduziert bzw. auf Null geschaltet wird. Dabei vollzieht der mit dem Piezo-Aktor verbundene Kopplerkolben ebenfalls einen ziehenden Hub, wodurch sich der Druck im Kopplerraum reduziert. Aufgrund der unterschiedlichen Druckflächen, mit denen der Düsennadelkolben in den Steuerraum und der Kopplerkolben in den Aktorraum weist, wird der Hub des Kopplerkolbens auf den Düsennadelkolben übersetzt, so dass die Düsennadel mit einem größeren Hub vom Düsennadelsitz abhebt. Dieses Wirkprinzip kann nur funktionieren, wenn sichergestellt wird, dass der axiale Druck im gesamten Aktorverband abgesenkt wird. Leckagen, die an den einzelnen Schnittstellen, die am Aktorkopf und Aktorfuß vorliegen können, hätten zur Folge, dass der den Piezo-Aktor umgebende Raidruck eindringen könnte, wodurch ein Aufreißen bzw. ein Trennen der Schnittstellen auftreten kann. Eine wichtige Aufgabe ist es daher, den Aktorverband mit all seinen Schnittstellen gegen Raildruck abzudichten und sicherzustellen, dass der axiale Druck beim Entlasten des Aktors entsprechend absinken kann. Dazu ist vorgesehen, den Aktor komplett mit Aktorkopf und Aktorfuß druckdicht zu verkleben. Die dabei auftretenden Parallelitätsfehler der einzelnen Bauteile können zu Achs- und Winkelfehlern zwischen Aktorkopf und Aktorfuß führen. Diese Fehler können unter Umständen vom engen Paarungsspiel des hydraulischen Kopplers nicht mehr ausgeglichen werden und führen zu ungünstigen Bedingungen bezüglich Reibung und Verschleiß sowie im Extremfall zu der beschriebenen zu großen Leckage an den Schnittstellen des Aktorverbandes, wodurch die Funktion des Kraftstoffinjektors gefährdet ist.A fuel injector with a directly operable nozzle needle and with a one-stage translation of Aktorhubs in DE 10 2004 005 452 A1 described. In this case, a coupler piston actuated by means of a piezo actuator act on a coupler space and a nozzle needle piston connected to a nozzle needle acts on a control space. In this injector concept, the injection takes place by means of a so-called pulling actuator, by reducing the voltage at the piezoelectric actuator or switching to zero for injection. In this case, the coupler piston connected to the piezo actuator also performs a pulling stroke, which reduces the pressure in the coupler space. Due to the different pressure surfaces with which the nozzle needle piston into the control chamber and the coupler piston in the actuator chamber, the stroke of the coupler piston is translated to the nozzle needle piston, so that the nozzle needle lifts with a larger stroke of the nozzle needle seat. This operating principle can only work if it is ensured that the axial pressure in the entire actuator assembly is lowered. Leaks that may be present at the individual interfaces that may be present on the actuator head and actuator foot would result in the raid pressure surrounding the piezo actuator being able to penetrate, as a result of which tearing or separation of the interfaces may occur. An important task is therefore to seal the Aktorverband with all its interfaces against rail pressure and ensure that the axial pressure during unloading of the actuator can decrease accordingly. For this purpose, it is intended to glue the actuator completely pressure-tight with actuator head and actuator foot. The occurring parallelism errors of the individual components can lead to axle and angle errors between actuator head and actuator base. Under certain circumstances, these errors can no longer be compensated for by the tight mating play of the hydraulic coupler and lead to unfavorable conditions with regard to friction and wear and, in the extreme case, to the described excessive leakage at the interfaces of the actuator assembly, which jeopardizes the function of the fuel injector.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine mögliche Schieflage des Kopplerkolbens auszugleichen und damit zu verhindern, dass Raildruck in die Schnittstellen des Aktorverbandes eindringen kann.task It is the object of the present invention to provide a possible misalignment of the coupler piston compensate and thus prevent rail pressure in the interfaces of the actor association can penetrate.

Offenbarung der Erfindungepiphany the invention

Die Aufgabe der Erfindung wird mit einem Kraftstoffinjektor mit den kennzeichnenden Maßnahmen des Anspruchs 1 gelöst. Mit den kennzeichnenden Maßnahmen des Anspruchs 1 wird ein Winkelausgleich für den Kopplerkolben des Kraftstoffinjektors geschaffen, der insbesondere für Kraftstoffinjektoren mit einer direkt betätigbaren Düsennadel notwendig ist. Dadurch wird gleichzeitig eine klar definierte Führungsleckage am Kopplerkolben ausgebildet, um einerseits eine Füllung des Kopplerraums über die Führungsleckage zu ermöglichen und andererseits aber eine ausreichende Druckreduzierung im Kopplerraum bei der Ansteuerung des Aktors mit ziehendem Kopplerkolben zu ermöglichen. Außerdem erlaubt die Verwendung des Winkelausgleichselements, dass ein Teil der Fertigungstoleranzen vergrößert werden kann, so dass in Summe eine robustere und kostengünstigere Konstruktion des Kraftstoffinjektors entsteht.The The object of the invention is with a fuel injector with the characterizing measures of claim 1. With the characterizing measures of claim 1 is an angle compensation for the coupler piston of the fuel injector created especially for Fuel injectors with a directly operable nozzle needle is necessary. Thereby becomes at the same time a clearly defined pilot leakage at the coupler piston designed, on the one hand, a filling of the coupler space on the reference leakage to enable and on the other hand, however, a sufficient pressure reduction in the coupler space to enable the activation of the actuator with pulling coupler piston. Also allowed the use of the angle compensation element that is part of the manufacturing tolerances be enlarged can, so in total a more robust and cost-effective Construction of the fuel injector arises.

Vorteilhafte Weiterbildungen des Kraftstoffinjektors sind durch die Maßnahmen der Unteransprüche möglich. Besonders vorteilhaft ist es, das Winkelausgleichselement mit einer sphärischen Auflage zur Ausbildung eines ringförmigen Dichtsitzes auszuführen, auf den eine Dichtkante einwirkt, wobei die einwirkende Dichtkante an einer zwischen Injektorkörper und Düsenköper angeordneten Zwischenplatte oder an der Kopplerhülse ausgebildet sein kann. Dadurch wird ein Gelenkverband nach einem Kugel-Pfannen-Prinzip ausgebildet. Indem der ringförmige Dichtsitz einen Durchmesser aufweist, der im Wesentlichen dem Führungsdurchmesser des Kopplerkolbens für die Kopplerhülse entspricht, wirkt auf das Gelenk in jedem Betriebszustand ein hydraulisches Gleichgewicht. Dieses hydraulische Gleichgewicht ist notwendig, damit die ziehenden Kräfte des Aktors direkt an die Düsennadel weitergegeben werden und nicht zu einer Trennung am Gelenk führen.advantageous Further developments of the fuel injector are by the measures the dependent claims possible. It is particularly advantageous, the angle compensation element with a spherical Run pad to form an annular sealing seat on the one sealing edge acts, wherein the acting sealing edge on one between injector body and nozzle body arranged Intermediate plate or may be formed on the coupler sleeve. This will be a joint dressing according to a ball and socket principle educated. By the annular Sealing seat has a diameter which is substantially the guide diameter of the coupler piston for the coupler sleeve corresponds, acts on the joint in each operating state, a hydraulic Balance. This hydraulic balance is necessary with it the pulling forces of the actuator directly to the nozzle needle be passed on and do not lead to a separation at the joint.

Eine erste Ausführungsform ist dadurch möglich, dass die sphärische Auflage von einem Zwischenstück gebildet ist, das mit einer sphärischen Oberfläche gegen eine an der Zwischenplatte ausgebildeten umlaufende Dichtkante drückt, so dass sich an der sphärischen Oberfläche der Dichtsitz für die umlaufende Dichtkante ausbildet. Dabei ist in der Zwischenplatte eine Vertiefung ausgeführt, die an einer Stirnfläche der Zwischenplatte die umlaufende Dichtkante erzeugt. Außerdem weist das Zwischenstück an einer zur sphärischen Oberfläche gegenüberliegenden Seite ein Auflagefläche auf, auf die die Kopplerhülse mit einer weiteren Dichtkante einwirkt.A first embodiment is thereby possible that the spherical Edition of an intermediate piece is formed with a spherical surface against a formed on the intermediate plate circumferential sealing edge presses, so that is at the spherical surface the sealing seat for forms the circumferential sealing edge. It is in the intermediate plate executed a depression, the at an end face the intermediate plate generates the circumferential sealing edge. In addition, points the intermediate piece at one to the spherical one surface opposite Side a bearing surface on top of which the coupler sleeve with another sealing edge acts.

Ein weitere Ausführungsform besteht darin, dass die sphärische Auflage von einem an der Zwischenplatte ausgebildeten erhabenen sphärischen Ansatz gebildet ist, auf den die am Kopplerkolben geführte Kopplerhülse mit einer Dichtkante einwirkt, wobei sich an der sphärischen Oberfläche der ringförmige Dichtsitz für die Dichtkante der Kopplerhülse ausbildet.Another embodiment is that the spherical support is formed by a formed on the intermediate plate raised spherical approach to which the ge on the coupler piston led coupler sleeve acts with a sealing edge, which forms at the spherical surface of the annular sealing seat for the sealing edge of the coupler sleeve.

Eine dritte Ausführungsform liegt vor, indem die Kopplerhülse eine topfförmige Kopplerhülse mit einem Boden ist und die sphärische Auflage von einem am Boden ausgebildeten erhabenen sphärischen Ansatz mit einer sphärischen Oberfläche gebildet ist, wobei der sphärische Ansatz auf eine an der Zwischenplatte angeordnete ringförmige Dichtkante einwirkt, so dass sich am sphärischen Ansatz der ringförmige Dichtsitz für die umlaufende Dichtkante ausbildet. Dabei ist in der Zwischenplatte eine muldenförmige, sphärische Vertiefung ausgebildet, an der die umlaufende Dichtkante ausgebildet ist und in die der erhabene sphärische Ansatz eingreift.A third embodiment occurs by the coupler sleeve a cup-shaped coupler sleeve with a bottom and the spherical one Edition of a raised spherical formed on the ground Approach with a spherical surface is formed, with the spherical Approach to an arranged on the intermediate plate annular sealing edge interacts, so that on the spherical Approach the annular Sealing seat for forms the circumferential sealing edge. It is in the intermediate plate a trough-shaped, spherical Formed recess formed on the circumferential sealing edge is and in which the sublime spherical Approach engages.

Um die notwendige hydraulische Verbindung zwischen Kopplerraum und Steuerraum herzustellen, weist das Winkelausgleichselement einen hydraulischen Verbindungskanal auf.Around the necessary hydraulic connection between coupler space and Control room, the angle compensation element has a hydraulic connection channel on.

Ausführungsformen der Erfindungembodiments the invention

Drei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.Three embodiments The invention are illustrated in the drawing and in the following Description closer explained.

Es zeigenIt demonstrate

1 einen Teilschnitt eines erfindungsgemäßen Kraftstoffinjektors gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel, 1 a partial section of a fuel injector according to the invention according to a first embodiment,

2 einen Teilschnitt eines erfindungsgemäßen Kraftstoffinjektors gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel und 2 a partial section of a fuel injector according to the invention according to a second embodiment and

3 einen Teilschnitt eines erfindungsgemäßen Kraftstoffinjektors gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel. 3 a partial section of a fuel injector according to the invention according to a third embodiment.

Der in 1 dargestellte Kraftstoffinjektor weist ein Gehäuse mit einem Injektorkörper 10 und einem Düsenkörper 11 sowie mit einer zwischen dem Injektorkörper 10 und dem Düsenkörper 11 angeordnete Zwischenplatte 12 auf. Die Gehäuseteile werden mit einer Spannmutter 13 hydraulisch dicht verbunden. Im Injektorkörper 10 ist ein Hochdruckraum 14 ausgebildet, der an ein nicht dargestelltes Hochdrucksystem, beispielsweise an ein Common-Rail-System einer Dieseleinspritzanlage angeschlossen ist.The in 1 illustrated fuel injector has a housing with an injector body 10 and a nozzle body 11 and one between the injector body 10 and the nozzle body 11 arranged intermediate plate 12 on. The housing parts are equipped with a clamping nut 13 hydraulically tightly connected. In the injector body 10 is a high pressure room 14 formed, which is connected to an unillustrated high pressure system, for example, to a common rail system of a diesel injection system.

Im Düsenkörper 11 ist eine Düsennadel 15 axial verschiebbar geführt. An der Düsennadel 15 ist eine Druckschulter 16 ausgebildet, die in einen Düsennadeldruckraum 17 weist. In Düsenkörper 11 befinden sich an einer Kuppe Einspritzöffnungen 18, die in einen Brennraum einer nicht dargestellten Brennkraftmaschine weisen. Auf einem am Düsenkörper 11 ausgebildeten Düsennadelsitz 19 liegt eine an der Spitze der Düsennadel ausgebildete Dichtfläche auf, so dass dadurch die Einspritzöffnungen 18 vom Düsennadeldruckraum 17 getrennt sind. Zum axialen Führen der Düsennadel 15 im Düsenkörper 11 ist im Düsenkörper 11 eine Führungsbohrung 21 ausgebildet, in der die Düsennadel 15 mit einem Führungsabschnitt 22 geführt ist. Der Führungsabschnitt 22 weist mindestens eine Abflachung 23 auf, über die eine hydraulische Verbindung des Düsennadeldruckraumes 17 mit einem vorgelagerten düsennadelseitigen Hochdruckraum 24 erfolgt. Die Düsennadel 15 weist an dem zur Spitze entgegengesetztem Endabschnitt einen Düsennadelkolben 20 auf, an dem eine Steuerraumhülse 25 axial verschiebbar geführt. Die Steuerraumhülse 25 ist mit einer ersten Druckfeder 26 am Düsennadelkolben 20 vorgespannt und drückt mit einer ersten Dichtfläche 27 gegen eine düsennadelseitige Stirnfläche 28 der Zwischenplatte 12. Die Steuerraumhülse 25 dichtet dadurch einen Steuerraum 30 gegenüber dem düsenadelseitigen Hochdruckraum 24 hydraulisch ab. Dem Steuerraum 30 ist der Düsennadelkolben 20 mit einer Druckfläche 31 ausgesetzt.In the nozzle body 11 is a nozzle needle 15 guided axially displaceable. At the nozzle needle 15 is a pressure shoulder 16 formed into a nozzle needle pressure chamber 17 has. In nozzle body 11 are located at a dome injection ports 18 , which point into a combustion chamber of an internal combustion engine, not shown. On one at the nozzle body 11 trained nozzle needle seat 19 If there is a sealing surface formed at the tip of the nozzle needle, so that thereby the injection openings 18 from the nozzle needle pressure chamber 17 are separated. For axially guiding the nozzle needle 15 in the nozzle body 11 is in the nozzle body 11 a guide hole 21 formed in the the nozzle needle 15 with a guide section 22 is guided. The guide section 22 has at least one flat 23 on, via a hydraulic connection of the nozzle needle pressure chamber 17 with an upstream nozzle needle-side high-pressure chamber 24 he follows. The nozzle needle 15 has at the opposite end to the tip end a nozzle needle piston 20 on, on which a control chamber sleeve 25 guided axially displaceable. The control chamber sleeve 25 is with a first compression spring 26 at the nozzle needle piston 20 pretensioned and presses with a first sealing surface 27 against a nozzle needle-side end face 28 the intermediate plate 12 , The control chamber sleeve 25 thereby seals a control room 30 opposite the nozzle needle-side high-pressure chamber 24 hydraulically. The control room 30 is the nozzle needle piston 20 with a printing surface 31 exposed.

In der Zwischenplatte 12 sind beispielsweise zwei Verbindungskanäle 32 ausgebildet, die den Hochdruckraum 14 mit dem düsennadelseitigen Hochdruckraum 24 hydraulisch verbinden. Der über den Hochdruckzulauf im Hochdruckraum 14 anliegende Raildruck gelangt somit über die Verbindungskanäle 32 in den düsennadelseitigen Hochdruckruckraum 24 und über die Abflachung 23 in den Düsennadeldruckraum 17.In the intermediate plate 12 For example, there are two connection channels 32 formed the the high pressure room 14 with the nozzle needle side high pressure chamber 24 connect hydraulically. The over the high-pressure inlet in the high-pressure chamber 14 adjacent rail pressure thus passes through the connecting channels 32 in the nozzle needle side high-pressure chamber 24 and about the flattening 23 in the nozzle needle pressure chamber 17 ,

Im Hochdruckraum 14 ist ein Piezo-Aktor 33 angeordnet, der mit einem aktorseitigen Kopplerkolben 34 mit einem Führungsdurchmesser d1 verbunden ist. Am Führungsdurchmesser d1 des Kopplerkolbens 34 ist eine Kopplerhülse 35 axial verschiebbar geführt. Die Kopplerhülse 35 ist mittels einer weiteren Druckfeder 36 am Kopplerkolben 34 vorgespannt. Im Hochdruckraum 14 ist weiterhin ein Winkelausgleichselement 40 angeordnet, auf das der Kopplerkolben 34 mit der Kopplerhülse 35 einwirkt.In the high pressure room 14 is a piezo actuator 33 arranged with an actuator-side coupler piston 34 is connected to a guide diameter d1. At the guide diameter d1 of the coupler piston 34 is a coupler sleeve 35 guided axially displaceable. The coupler sleeve 35 is by means of another compression spring 36 on the coupler piston 34 biased. In the high pressure room 14 is still an angle compensation element 40 arranged on which the coupler piston 34 with the coupler sleeve 35 acts.

Beim Ausführungsbeispiel gemäß 1 wird das Winkelausgleichselement 40 durch ein Ausgleichsstück 41 gebildet, das kopplerkolbenseitig eine Planfläche 42 und dazu gegenüberliegend eine erhabene sphärische Oberfläche 43 aufweist. Es ist aber auch denkbar, die Planfläche 42 ebenfall sphärisch auszuführen. Auf die Planfläche 42 drückt die Kopplerhülse 35 mit einer Dichtkante 37, so dass sich innerhalb der Kopplerhülse 35 ein Kopplerraum 38 ausbildet. Der Kopplerkolben 34 ist mit einer weiteren Druckfläche 39 dem Kopplerraum 38 ausgesetzt. Die Zwischenplatte 12 weist an einer aktorseitigen Stirnfläche 49 eine kreisförmige Vertiefung 44 auf, die zum Ausgleichsstück 41 hin eine umlaufende Dichtkante 45 mit einem Durchmesser d2 ausbildet. Auf der umlaufenden Dichtkante 45 liegt die sphärische Oberfläche 43 des Ausgleichsstücks 41 auf, so dass sich an der sphärischen Oberfläche 43 ein ringförmiger Dichtsitz 50 für die umlaufende Dichtkante 45 ausbildet. Dadurch wird ein von der Vertiefung 44 gebildeter Zwischenraum 46 zum Hochdruckraum 14 hin hydraulisch abgedichtet. Durch das Ausgleichsstück 41 führt ein Verbindungskanal 47, der den Kopplerraum 38 mit dem Zwischenraum 46 verbindet. Durch die Zwischenplatte 12 führt ein weiterer hydraulischer Verbindungskanal 48, der die angrenzende Zwischenraum 46 mit dem Steuerraum 30 hydraulisch verbindet. Dadurch ist der Kopplerraum 38 über den Zwischenraum 46 mit dem Steuerraum 30 hydraulisch verbunden.According to the embodiment 1 becomes the angle compensation element 40 through a compensation piece 41 formed, the coupler piston side a plane 42 and, opposite, a raised spherical surface 43 having. But it is also conceivable, the plane surface 42 also spherical. On the plane surface 42 pushes the coupler sleeve 35 with a sealing edge 37 , so that within the coupler sleeve 35 a coupler room 38 formed. The coupler piston 34 is with another printing surface 39 the coupler room 38 exposed. The intermediate plate 12 points to an actuator-side end face 49 a circular depression 44 on that to the compensation piece 41 towards a circumferential sealing edge 45 with a diameter d2 forms. On the circumferential sealing edge 45 lies the spherical surface 43 of the compensation piece 41 on, so that is on the spherical surface 43 an annular sealing seat 50 for the circumferential sealing edge 45 formed. This will be one of the well 44 formed gap 46 to the high pressure room 14 hydraulically sealed. Through the compensation piece 41 leads a connection channel 47 who has the coupler room 38 with the gap 46 combines. Through the intermediate plate 12 leads another hydraulic connection channel 48 that is the adjoining space 46 with the control room 30 connects hydraulically. This is the coupler room 38 over the gap 46 with the control room 30 hydraulically connected.

Beim Ausführungsbeispiel gemäß 2 ist das Winkelausgleichselement 40 durch einen an der Zwischenplatte 12 angeformten kalottenförmigen, sphärischen Ansatz 51 mit einer erhabenen sphärischen Oberfläche 52 ausgeführt. Bei diesem Ausführungsbeispiel greift die Kopplerhülse 35 mit ihrer Dichtkante 37 auf der sphärische Oberfläche 52 des kalottenförmigen Ansatzes 51 an. Dadurch bildet sich an der sphärischen Oberfläche 52 der ringförmige Dichtsitz 50 mit dem Durchmesser d2 für die Dichtkante 37 der Kopplerhülse 35 aus, wobei der Durchmesser d2 auch hier im Wesentlichen dem Führungsdurchmesser d1 des Kopplerkolbens 34 für die Kopplerhülse 35 entspricht. Somit entsteht ein hydraulisch dichter Abschluss des Kopplerraums 38 gegenüber dem Hochdruckraum 14. Die hydraulische Verbindung zwischen dem Kopplerraum 38 und dem Steuerraum 30 erfolgt dabei mittels des in der Zwischenplatte 12 ausgebildeten weiteren Verbindungskanals 48, der bei diesem Ausführungsbeispiel im Bereich der kalottenförmigen Ansatzes 51 einen Drosselabschnitt 54 aufweist. Über den Verbindungskanals 48 mit dem Drosselabschnitt 54 wird somit eine hydraulische Verbindung zwischen Kopplerraum 38 und Steuerraum 30 hergestellt. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist durch den Wegfall des durch die Vertiefung 44 gebildeten Zwischenraumes 46, wie beim Ausführungsbeispiel in 1, weniger Totvolumen zwischen dem Kopplerraum 38 und dem Steuerraum 30 vorhanden.According to the embodiment 2 is the angle compensation element 40 through one on the intermediate plate 12 molded dome-shaped, spherical approach 51 with a raised spherical surface 52 executed. In this embodiment, the coupler sleeve engages 35 with its sealing edge 37 on the spherical surface 52 the dome-shaped approach 51 at. This forms on the spherical surface 52 the annular sealing seat 50 with the diameter d2 for the sealing edge 37 the coupler sleeve 35 from, wherein the diameter d2 here also substantially the guide diameter d1 of the coupler piston 34 for the coupler sleeve 35 equivalent. This creates a hydraulically tight termination of the coupler space 38 opposite the high pressure room 14 , The hydraulic connection between the coupler room 38 and the control room 30 takes place by means of in the intermediate plate 12 trained further connection channel 48 , which in this embodiment in the area of the dome-shaped approach 51 a throttle section 54 having. Over the connection channel 48 with the throttle section 54 Thus, a hydraulic connection between coupler space 38 and control room 30 produced. In this embodiment, by eliminating the through the recess 44 formed intermediate space 46 as in the embodiment in 1 , less dead volume between the coupler space 38 and the control room 30 available.

Ein drittes Ausführungsbeispiel eines Winkelausgleichselements 40 geht aus 3 hervor. Dazu ist in die Zwischenplatte 12 eine muldenförmige, sphärische Vertiefung 61 mit einer umlaufenden Dichtkante 62 eingearbeitet. Die Kopplerhülse 35 ist hierbei als eine topförmige Kopplerhülse 64 ausgeführt, die einen Boden 65 mit einem erhabenen sphärischen Ansatz 66 aufweist. Zwischen der Druckfläche 39 des Kopplerkolbens 34 und dem Boden 65 der Kopplerhülse 64 entsteht somit der Kopplerraum 38. Der erhabene sphärische Ansatz 66 liegt mit einer sphärischen Oberfläche 67 auf der umlaufenden Dichtkante 62 auf, so dass sich an der sphärischen Oberfläche 67 der ringförmige Dichtsitz 50 mit einem Durchmesser d2 für die umlaufende Dichtkante 62 ausbildet. Dadurch entsteht zwischen der sphärischen Oberfläche 67 und der Vertiefung 61 der Zwischenplatte 12 ein Zwischenraum 70, der ein zusätzliches Totvolumen bildet, das jedoch gegenüber der Ausführungsform in 1 wesentlich geringer ist. Im Boden 65 ist ein Verbindungskanal 68 angeordnet, der den Kopplerraum 38 mit dem Zwischenraum 70 verbindet. Die hydraulische Verbindung zwischen Kopplerraum 38 und Steuerraum 30 wird somit über den Verbindungskanal 68 und den weiteren Verbindungskanal 48 der Zwischenplatte 12 hergestellt. Der Kopplerkolben 34 weist zur besseren axialen Führung der topfförmigen Kopplerhülse 64 eine erste Führungsfläche 71 und eine zweite Führungsfläche 72 auf. Im Mantel der topfförmigen Kopplerhülse 64 ist weiterhin ein Bypassbohrung 69 einge bracht, die einen Druckausgleich zwischen den Hochruckraum 14 und dem Ringraum zwischen den beiden Führungsflächen 71, 72 herstellt. Die Kopplung zwischen dem sphärischen Ansatz 66 und der umlaufenden Dichtkante 62 der sphärischen Vertiefung 61 ist so gestaltet, dass der Durchmesser d2 des Dichtsitzes im Wesentlichen dem Führungsdurchmesser d1 der Führungsflächen 71,72 des Kopplerkolbens 34 für die Kopplerhülse 64 entspricht. Dadurch ist das Winkelausgleichselement 40 auch hier druckausgeglichen, so dass kein Aufreißen des Gelenkverbandes erfolgt. Um die Kopplerhülse 64 länger auszubilden, ist zweckmäßigerweise die Druckfeder 36 als Federhülse ausgeführt.A third embodiment of an angle compensation element 40 comes from 3 out. This is in the intermediate plate 12 a trough-shaped, spherical depression 61 with a circumferential sealing edge 62 incorporated. The coupler sleeve 35 is here as a cup-shaped coupler sleeve 64 Running a floor 65 with a raised spherical approach 66 having. Between the printing surface 39 of the coupler piston 34 and the floor 65 the coupler sleeve 64 thus creates the coupler space 38 , The raised spherical approach 66 lies with a spherical surface 67 on the circumferential sealing edge 62 on, so that is on the spherical surface 67 the annular sealing seat 50 with a diameter d2 for the peripheral sealing edge 62 formed. This creates between the spherical surface 67 and the depression 61 the intermediate plate 12 a gap 70 which forms an additional dead volume, however, compared to the embodiment in FIG 1 is much lower. In the ground 65 is a connection channel 68 arranged, the the coupler space 38 with the gap 70 combines. The hydraulic connection between coupler room 38 and control room 30 is thus via the connection channel 68 and the further connection channel 48 the intermediate plate 12 produced. The coupler piston 34 has for better axial guidance of the pot-shaped coupler sleeve 64 a first guide surface 71 and a second guide surface 72 on. In the shell of the pot-shaped coupler sleeve 64 is still a bypass hole 69 introduced, the pressure equalization between the high pressure space 14 and the annulus between the two guide surfaces 71 . 72 manufactures. The coupling between the spherical approach 66 and the circumferential sealing edge 62 the spherical depression 61 is designed so that the diameter d2 of the sealing seat substantially the guide diameter d1 of the guide surfaces 71 . 72 of the coupler piston 34 for the coupler sleeve 64 equivalent. This is the angle compensation element 40 also here pressure-balanced, so that no tearing of the joint bandage takes place. To the coupler sleeve 64 form longer, is expediently the compression spring 36 designed as a spring sleeve.

Zur Ausbildung eines hydraulisch dichten Gelenkverbandes drücken die Druckfeder 36 die Kopplerhülsen 35, 64 die jeweiligen umlaufenden Dichtkanten 37, 45, 62 auf den ringförmigen Dichtsitz 50. Aufgrund des sich durch die sphärischen Flächen gebildeten Kugel-Pfannen-Gelenkverbandes kann sich ein eventueller Schiefstand des Kopplerkolbens 34 an dieser Stelle ausgleichen. Ein eventueller Koaxialfehler des Kopplerkolbens 34 gegenüber dem Injektorkörper 10 bzw. der Zwischenplatte 12 kann außerdem über eine Verschiebung zwischen der Kopplerhülse 35, 64 und dem Ausgleichsstück 41 bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 1 oder durch eine Verschiebung der Zwischenplatte 12 bei den Ausführungsbeispielen gemäß 2 und 3 ausgeglichen werden.To form a hydraulically tight joint bandage press the compression spring 36 the coupler sleeves 35 . 64 the respective peripheral sealing edges 37 . 45 . 62 on the annular sealing seat 50 , Due to the ball-socket joint formation formed by the spherical surfaces, a possible obliquity of the coupler piston can 34 balance at this point. A possible coaxial fault of the coupler piston 34 opposite the injector body 10 or the intermediate plate 12 can also be via a shift between the coupler sleeve 35 . 64 and the compensation piece 41 in the embodiment according to 1 or by a displacement of the intermediate plate 12 in the embodiments according to 2 and 3 be compensated.

Die Kraftstoffinjektoren gemäß 1, 2 und 3 arbeitet folgendermaßen: Über den nicht dargestellten Hochdruckzulauf, der an ein Common-Rail-System beispielsweise einer Dieseleinspritzanlage angeschlossen ist, wird der gesamte Kraftstoffinjektor mit Raildruck beaufschlagt. Die Ansteuerung des Kraftstoffinjektors erfolgt über den Piezo-Aktor 33, wobei die am Piezo-Aktor 33 anliegende Spannung reduziert bzw. auf Null geschaltet wird und dadurch der Piezo-Aktor 33 entladen wird, wodurch sich der Piezo-Aktor 33 in seiner Längenausdehnung verkürzt. Dadurch wird ein ziehender Hub am Kopplerkolben 34 erzeugt, der zu einer Vergrößerung des Kopplerraums 38 führt, wodurch der Druck im Kopplerraum 38 unterhalb des Raildrucks bzw. Systemdrucks abfällt. Der abfallende Druck im Kopplerraum 38 wird über die Verbindungskanäle 47, 48, 54, 68 auf den Steuerraum 30 übertragen. Dadurch ist der im Düsennadeldruckraum 17 auf die Druckschulter 16 wirkende Raildruck höher als der im Steuerraum 30 auf die Druckfläche 31 wirkende Steuerraumdruck. Dadurch, dass die Druckfläche 31 kleiner ist als die Druckfläche 39, wird die Düsennadel 15 mit einem größeren Hub als der Hub des Piezo-Aktors 33 vom Düsennadelsitz 19 abgehoben. Durch das Abheben der Düsennadel 15 vom Düsennadelsitz 19 werden die Einspritzdüsen 18 freigegeben, so dass über die Ein spritzdüsen 18 der Kraftstoff mit dem im Düsennadeldruckraum 17 anliegenden Raildruck bzw. Systemdruck eingespritzt wird.The fuel injectors according to 1 . 2 and 3 operates as follows: About the high-pressure inlet, not shown, which is connected to a common rail system, for example a diesel injection system, the entire fuel injector is subjected to rail pressure. The An Control of the fuel injector via the piezo actuator 33 , where on the piezo actuator 33 applied voltage is reduced or switched to zero and thus the piezo actuator 33 is discharged, causing the piezo actuator 33 shortened in its length. This will create a pulling stroke on the coupler piston 34 generated, which leads to an enlargement of the coupler space 38 leads, reducing the pressure in the coupler space 38 drops below the rail pressure or system pressure. The falling pressure in the coupler room 38 is via the connection channels 47 . 48 . 54 . 68 on the control room 30 transfer. This is the in the nozzle needle pressure chamber 17 on the pressure shoulder 16 acting rail pressure higher than that in the control room 30 on the printing surface 31 acting control room pressure. Because of the pressure surface 31 smaller than the printing area 39 , becomes the nozzle needle 15 with a larger stroke than the stroke of the piezo actuator 33 from the nozzle needle seat 19 lifted. By lifting the nozzle needle 15 from the nozzle needle seat 19 become the injectors 18 released, so that about the injection nozzles 18 the fuel with the in the nozzle needle pressure chamber 17 adjacent rail pressure or system pressure is injected.

Zum Schließen des Düsennadelsitzes 19 wird der Piezo-Aktor 33 mit einer Spannung beaufschlagt, die eine Längenausdehnung des Piezo-Aktors 33 bewirkt, wodurch der Kopplerkolben 34 in den Kopplerraum 38 drückt und dort den Druck erhöht. Die Druckerhöhung wird über die Verbindungskanäle 47, 48, 54, 68 in den Steuerraum 30 übertragen, der dort auf die Druckfläche 31 des Düsennadelkolbens 20 wirkt. Dadurch wird die Düsennadel 15, unterstützt durch die Druckfeder 26, wieder in den Düsennadelsitz 19 gestellt.To close the nozzle needle seat 19 becomes the piezo actuator 33 subjected to a voltage which is a linear expansion of the piezo actuator 33 causes, causing the coupler piston 34 in the coupler room 38 press and there increases the pressure. The pressure increase is via the connection channels 47 . 48 . 54 . 68 in the control room 30 transfer that there to the printing surface 31 of the nozzle needle piston 20 acts. This will cause the nozzle needle 15 , supported by the compression spring 26 , again in the nozzle needle seat 19 posed.

Claims

Fuel injector for internal combustion engines with a nozzle needle ( 15 ), which in a nozzle body ( 11 ) is axially displaceably guided and which a nozzle needle piston ( 23 ) pointing to a control room ( 30 ) and with one in an injector body ( 10 ) arranged actuator ( 33 ) fitted with a coupler piston ( 34 ), to which a coupler sleeve ( 35 ), which has a coupler space ( 38 ) from a high pressure room ( 14 ) hydraulically, wherein the coupler piston ( 34 ) the coupler space ( 38 ) depressurized or pressurized, the coupler space ( 38 ) and the control room ( 30 ) are hydraulically connected, and wherein depending on the pressure in the control room ( 30 ) the nozzle needle ( 15 ) from a nozzle needle seat ( 19 ) and thereby the in a nozzle needle pressure chamber ( 17 ) is applied and pressurized with system pressure fuel, characterized in that an angle compensation element ( 40 ) is provided, on which the coupler piston ( 34 ) with the coupler sleeve ( 35 ) acts.

Fuel injector according to claim 1, characterized in that the angle compensation element ( 40 ) a spherical support for forming an annular sealing seat ( 50 ), on which a circumferential sealing edge ( 37 . 45 . 62 ) acts.

Fuel injector according to claim 2, characterized in that the annular sealing seat ( 50 ) has a diameter d2 substantially equal to a guide diameter d1 of the coupler piston ( 34 ) for the coupler sleeve ( 35 ) corresponds.

Fuel injector according to claim 2 or 3, characterized in that the spherical support of an intermediate piece ( 41 ) formed with a spherical surface ( 42 ) against one on an intermediate plate ( 12 ) formed circumferential sealing edge ( 45 ), so that on the spherical surface ( 42 ) the annular sealing seat ( 50 ) for the peripheral sealing edge ( 45 ) trains.

Fuel injector according to claim 4, characterized in that an actuator-side end face ( 49 ) an intermediate plate ( 12 ) a recess ( 44 ) is formed, which at the end face ( 49 ) the peripheral sealing edge ( 45 ) and that the intermediate piece ( 41 ) at the spherical surface ( 42 ) opposite side a bearing surface ( 41 ), to which the coupler sleeve ( 35 ) with a sealing edge ( 37 ) acts.

Fuel injector according to claim 2 or 3, characterized in that the spherical support of a on the intermediate plate ( 12 ) formed raised spherical approach ( 51 ) with a spherical surface ( 52 ) is formed on which the on the coupler piston ( 36 ) guided coupler sleeve ( 38 ) with a sealing edge ( 37 ), so that at the spherical surface ( 52 ) the annular sealing seat ( 50 ) for the peripheral sealing edge ( 37 ) of the coupler sleeve ( 35 ) trains.

Fuel injector according to claim 2 or 3, characterized in that the coupler sleeve ( 35 ) as cup-shaped coupler sleeve ( 64 ) with a floor ( 65 ) is executed, that the spherical support of one on the ground ( 65 ) formed raised spherical approach ( 64 ) with a spherical surface ( 67 ) and that the spherical approach ( 64 ) on one at an intermediate plate ( 12 ) formed circumferential sealing edge ( 62 ), so that at the spherical surface ( 67 ) the annular sealing seat ( 50 ) for the peripheral sealing edge ( 62 ) trains.

Fuel injector according to claim 7, characterized in that the intermediate plate ( 12 ) a trough-shaped spherical depression ( 61 ), at which the peripheral sealing edge ( 62 ) and that the raised spherical approach ( 64 ) with the spherical surface ( 67 ) into the spherical depression ( 61 ) intervenes.

Fuel injector according to claim 1, characterized in that the angle compensation element ( 40 ) a hydraulic connection channel ( 47 . 54 . 68 ), via which the coupler space ( 38 ) and the control room ( 30 ) are hydraulically connected.

Fuel injector according to one of the preceding claims, characterized in that a compensation of a coaxial error of the coupler piston ( 34 ) by a radial displacement of the coupler sleeve ( 35 ) on the intermediate piece ( 41 ) and / or by a radial displacement of the intermediate plate ( 12 ) is feasible.