-
Stand der Technik
-
Die
Erfindung geht aus von einem Injektor zum Einspritzen von Kraftstoff
in einen Brennraum einer Verbrennungskraftmaschine gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 1.
-
Aus
DE-A 10 2004 015 744 ist ein Kraftstoffinjektor zum Einspritzen
von Kraftstoff in einen Brennraum einer Verbrennungskraftmaschine
bekannt, der ein Injektorgehäuse
aufweist, das einen Kraftstoffzulauf aufweist, der mit einer zentralen Kraftstoffhochdruckquelle
außerhalb
des Injektorgehäuses
und mit einem Druckraum innerhalb des Injektorgehäuses in
Verbindung steht, aus dem in Abhängigkeit
von der Stellung eines Steuerventils mit Hochdruck beaufschlagter
Kraftstoff eingespritzt wird. Das Steuerventil wird mittels eines
Piezoaktors betätigt.
Um einen ausreichend großen
Hubweg für das
Steuerventil zu erzielen, ist zwischen dem Steuerventil und dem
Piezoaktor ein Kopplungsraum ausgebildet. Dieser wirkt als hydraulischer Übersetzer auf
den Ventilkolben des Steuerventils.
-
Nachteil
der aus dem Stand der Technik bekannten Kraftstoffinjektoren, die
mit einem Piezoaktor betätigt
werden, ist, dass der Piezoaktor sehr lang sein muss, um einen ausreichend
großen
Weg des Ventilkolbens des Steuerventils zu erzielen. Dies führt zu einer
großen
Baulänge
des Kraftstoffinjektors.
-
Offenbarung der Erfindung
-
Vorteile der Erfindung
-
Ein
erfindungsgemäß ausgebildeter
Injektor zum Einspritzen von Kraftstoff in einen Brennraum einer
Verbrennungskraftmaschine wird mittels eines Aktors betätigt und
ist mit einem Kraftstoffzulauf verbunden, über den unter Systemdruck stehender Kraftstoff
zugeführt
wird. Bei dem Injektor ist mindestens eine Einspritzöffnung durch
ein Einspritzventilglied freigebbar oder verschließbar, wobei
das Einspritzventilglied mittels eines Übersetzerkolbens angesteuert
wird. Erfindungsgemäß ist der Übersetzerkolben
als Servoventil ausgebildet. Weiterhin begrenzen der Übersetzerkolben
und ein Druckkolben, der mit dem Aktor verbunden ist, einen Übersetzerraum
derart, dass sich der Übersetzerkolben
bei Bewegung des Druckkolbens in den Übersetzerraum oder aus diesem
heraus, in entgegengesetzter Richtung zum Druckkolben bewegt.
-
Der
Aktor, mit dem der Injektor betätigt
wird, ist vorzugsweise ein Piezoaktor. Es ist aber auch jeder andere
dem Fachmann bekannte Aktor geeignet, der sich bei Stromzufuhr ausdehnt
und bei Beendigung der Stromzufuhr wieder zusammenzieht.
-
Vorteil
der Anordnung von Übersetzerkolben und
Druckkolben derart, dass der Übersetzerkolben bei
Bewegung des Druckkolbens in den Übersetzerraum oder aus diesem
heraus in entgegengesetzter Richtung zum Druckkolben bewegt wird,
ist, dass der Aktor nicht invers angesteuert werden muss. Das heißt, das
der Aktor zum Freigeben der mindestens einen Einspritzöffnung und
damit zum Einspritzen von Kraftstoff in den Brennraum der Verbrennungskraftmaschine
bestromt wird und um den Einspritzvorgang zu beenden, das heißt die mindestens
eine Einspritzöffnung
zu verschließen
und verschlossen zu halten, nicht bestromt ist.
-
Den Übersetzerkolben
als Servoventil auszubilden, hat den Vorteil, dass auch bei direkter
Ansteuerung, das heißt
ohne einen zusätzlichen
Kopplungsraum, in dem der Weg des Aktors hydraulisch übersetzt
wird, ein kurzer Aktor verwendet werden kann. Ein weiterer Vorteil
des Servoventils ist, dass das Einspritzventilglied schnell öffnet und
schließt.
-
In
einer bevorzugten Ausführungsform
ist im Übersetzerkolben
ein Drosselelement ausgebildet, welches einen Steuerraum, der von
einer Stirnfläche des Übersetzerkolbens
und auf der gegenüberliegenden
Seite von einer Stirnfläche
des Einspritzventilgliedes begrenzt ist, mit einem Ventilraum des
Servoventils verbindet. Der Ventilraum des Servoventils ist bei
geöffnetem
Servoventil mit einem Kraftstoffrücklauf verbunden.
-
Um
den Einspritzvorgang zu starten, bewegt sich der Übersetzerkolben
aus dem Steuerraum und vergrößert so
dessen Volumen. Hierdurch nimmt der Druck im Steuerraum ab. Die
auf das Einspritzventilglied wirkende Druckkraft nimmt ebenfalls
ab. Gleichzeitig öffnet
sich durch die Bewegung des Übersetzerkolbens
das Servoventil, wodurch der Ventilraum des Servoventils mit dem
Kraftstoffrücklauf
verbunden wird. Durch die Verbindung des Steuerraums mit dem Ventilraum
des Servoventils wird auch der Steuerraum mit dem Kraftstoffrücklauf verbunden.
Hierdurch nimmt der Druck im Steuerraum zusätzlich ab. Die Bewegung des
Einspritzventilgliedes wird beschleunigt.
-
Um
zum Schließen
des Einspritzventilgliedes den Druck im Steuerraum wieder zu erhöhen, ist der
Ventilraum des Servoventils über
ein erstes Zulaufdrosselelement mit dem Kraftstoffzulauf verbunden.
Sobald das Servoventil geschlossen ist, strömt der Kraftstoff aus dem Kraftstoffzulauf über das
erste Zulaufdrosselelement und das im Übersetzerkolben ausgebildete
Drosselelement in den Steuerraum. Hierdurch nimmt der Druck im Steuerraum
auf Systemdruck zu. Die Druckkraft auf das Einspritzventilglied
steigt und das Einspritzventilglied wird in seinen Sitz gestellt.
Hierdurch wird die Einspritzöffnung
verschlossen.
-
In
einer bevorzugten Ausführungsform
ist der Steuerraum mit einem zweiten Zulaufdrosselelement mit dem
Kraftstoffzulauf verbunden. Über
das zweite Zulaufdrosselelement strömt ebenfalls unter Systemdruck
stehender Kraftstoff in den Steuerraum ein. Hierdurch wird bei geschlossenem
Servoventil der Druckaufbau im Steuerraum beschleunigt. Das Einspritzventilglied
schließt
schneller. Um bei geöffnetem
Einspritzventilglied zu vermeiden, dass unter Systemdruck stehender
Kraftstoff in den Steuerraum einströmt, ist das zweite Zulaufdrosselelement
in einer bevorzugten Ausführungsform
so angeordnet, dass dieses durch eine Steuerkante am Einspritzventilglied
verschließbar
ist. Das Einspritzventilglied mit der Steuerkante wirkt in diesem
Fall wie ein Schieberventil.
-
Um
zu realisieren, dass sich der Übersetzerkolben
bei Bewegung des Druckkolbens in den Übersetzerraum oder aus diesem
heraus in entgegengesetzte Richtung zum Druckkolben bewegt, ist
in einer Ausführungsform
im Druckkolben ein topfförmiger Federraum
ausgebildet, in dem der Übersetzerkolben
bewegbar geführt
ist. Hierzu ist am Übersetzerkolben
eine Erweiterung ausgebildet, deren Außenumfang die gleiche Form
aufweist, wie der Innenquerschnitt des topfförmig ausgebildeten Druckkolbens.
Gleichzeitig bildet die Erweiterung eine Schulter, welche in den Übersetzerraum
ragt. Der den Übersetzerkolben
umschließende
Druckkolben begrenzt mit einer Stirnfläche ebenfalls den Übersetzerraum. Über einen
Leckagespalt zwischen dem Übersetzerkolben
und dem Druckkolben wird der Federraum mit Kraftstoff befüllt.
-
Sobald
sich der Druckkolben in den Übersetzerraum
bewegt, nimmt das Volumen des Übersetzerraumes
ab und der Druck in diesem steigt. Hierdurch nimmt die auf die Schulter
an der Erweiterung des Übersetzerkolbens
wirkende Druckkraft zu. Der Übersetzerkolben
wird aus dem Druckraum bewegt. Hierdurch wird der Übersetzerkolben
weiter in den topfförmigen
Federraum im Übersetzerkolben
hineingeschoben. Hierdurch bewegt sich der Druckkolben bei unterhalb
des Druckkolbens angeordnetem Übersetzerraum
in Richtung des Einspritzventilgliedes, während sich gleichzeitig der Übersetzerkolben
in Richtung des Aktors weg vom Einspritzventilglied bewegt.
-
In
einer alternativen Ausführungsform
ist der topfförmige
Federraum im Übersetzerkolben
ausgebildet, in dem der Druckkolben bewegbar geführt ist. Bei dieser Ausführung ist
der Übersetzerraum
oberhalb des Übersetzerkolbens
angeordnet und wird von einer Schulter, die sich an einer Erweiterung
am Druckkolben befindet, begrenzt. Der Übersetzerkolben umschließt die Erweiterung
des Druckkolbens und begrenzt mit einer Stirnfläche ebenfalls den Übersetzerraum.
Sobald der Druckkolben in Richtung des Einspritzventilgliedes bewegt
wird, bewegt sich die Schulter aus dem Übersetzerraum heraus. Der Druck
im Übersetzerraum
nimmt ab. Hierdurch bewegt sich gleichzeitig der Übersetzerkolben
aufgrund der abgenommenen Druckkraft auf die Stirnfläche in den Übersetzerraum
hinein. Hierdurch hebt sich die am Übersetzerkolben ausgebildete
Dichtkante aus ihrem Sitz und öffnet
das Servoventil. Gleichzeitig bewegt sich der Übersetzerkolben aus dem Steuerraum
heraus und vergrößert so
dessen Volumen. Der Druck im Steuerraum nimmt ab. Hierdurch nimmt
die auf das Einspritzventilglied wirkende Druckkraft ebenfalls ab
und das Einspritzventilglied gibt die mindestens eine Einspritzöffnung frei.
-
Um
zu vermeiden, dass sich im topfförmigen Federraum
ein Druck aufbaut, ist der topfförmige
Federraum vorzugsweise mit dem Kraftstoffrücklauf verbunden. In einer
bevorzugten Ausführungsform erfolgt
die Verbindung des Federraums mit dem Kraftstoffrücklauf über eine
Bohrung im Übersetzerkolben.
-
Um
die Rückstellung
des Übersetzerkolbens zu
erleichtern, während
die Bestromung des Aktors aufgehoben wird und sich der Druckkolben
wieder vom Einspritzventilglied weg bewegt, ist im Federraum ein
als Druckfeder ausgebildetes Federelement aufgenommen. Dieses wirkt
auf den Übersetzerkolben,
so dass diese in Richtung des Einspritzventilgliedes bewegt wird.
-
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
-
Ausführungsbeispiele
der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden
Beschreibung näher
erläutert.
-
Es
zeigen
-
1 einen
erfindungsgemäß ausgebildeten
Kraftstoffinjektor in einer ersten Ausführungsform,
-
2 einen
erfindungsgemäß ausgebildeten
Kraftstoffinjektor in einer zweiten Ausführungsform,
-
3 einen
erfindungsgemäß ausgebildeten
Kraftstoffinjektor in einer dritten Ausführungsform.
-
Ausführungsformen der Erfindung
-
1 zeigt
einen erfindungsgemäß ausgebildeten
Kraftstoffinjektor in einer ersten Ausführungsform.
-
Ein
Kraftstoffinjektor 1 umfasst ein oberes Gehäuseteil 2,
in welchem ein Aktor 3 aufgenommen ist. Der Aktor 3 ist
vorzugsweise ein Piezoaktor. Es kann aber auch jede weitere Betätigungseinheit
eingesetzt werden, die sich bei Stromzufuhr ausdehnt und sobald
der Strom abgeschaltet ist, zusammenzieht. Der Aktor 3 ist
zwischen einer oberen Halterung 5 und einer unteren Halterung 7 positioniert.
Mit einem Federelement 9 ist der Aktor 3 vorgespannt. Das
Federelement 9 ist vorzugsweise eine als Zugfeder ausgebildete
Rohrfeder, welche mit der oberen Halterung 5 und der unteren
Halterung 7 verbunden ist.
-
Der
Aktor 3 stützt
sich mit der oberen Halterung 5 am oberen Gehäuseteil 2 ab.
Die untere Halterung ist mit einem Druckkolben 11 verbunden.
In der hier dargestellten Ausführungsform
ist im Druckkolben 11 ein topfförmiger Federraum 13 ausgebildet.
Im topfförmigen
Federraum 13 ist ein Übersetzerkolben 15 bewegbar
geführt.
Hierzu ist am Übersetzerkolben 15 eine
Erweiterung 17 ausgebildet, deren Außenumfangsform dem Querschnitt
des topfförmigen
Federraumes 13 entspricht. Zwischen dem Übersetzerkolben 15 und
dem Druckkolben 11 ist im Federraum 13 ein Federelement 19 aufgenommen. Das
Federelement 19 ist vorzugsweise eine als Druckfeder ausgebildete
Spiralfeder.
-
Die
Erweiterung 17 am Übersetzerkolben 15 bildet
eine Schulter 21, die einen Übersetzerraum 23 begrenzt.
Auf der gleichen Seite wie mit der Schulter 21 wird der Übersetzerraum 23 auch
durch eine Stirnfläche 25 des
Druckkolbens 11 begrenzt.
-
Erfindungsgemäß ist der Übersetzerkolben 15 als
Ventilkolben eines Servoventils ausgebildet. Hierzu umfasst der Übersetzerkolben 15 einen
konischen Abschnitt 29. Hierdurch wird am Übersetzerkolben 15 eine
Dichtkante 31 gebildet, welche in einen Sitz 33 stellbar
ist. Durch die in den Sitz 33 stellbare Dichtkante 31,
kann eine Verbindung von einem Ventilraum 35 des Servoventils 27 mit
einem Kraftstoffrücklauf 37 freigegeben
oder verschlossen werden.
-
An
den konischen Abschnitt 29 schließt sich ein unterer Abschnitt 39 des Übersetzerkolbens
an, der mit einer Stirnfläche 41 einen
oberen Bereich 43 eines Steuerraums 45 begrenzt. Über einen
Verbindungskanal 47 ist der obere Bereich 43 des
Steuerraums 45 mit einem unteren Bereich 49 des
Steuerraums 45 verbunden. Der untere Bereich 49 des Steuerraumes 45 wird
durch das obere Gehäuseteil 2,
ein Ringelement 51 und eine Stirnfläche 53 eines Einspritzventilgliedes 55 begrenzt.
Um den Steuerraum 45 flüssigkeitsdicht
gegen einen Düsenraum 57 abzudichten,
der das Einspritzventilglied 55 umgibt, ist am Ringelement 51 eine
Beißkante 59 ausgebildet,
mit der das Ringelement 51 gegen das obere Gehäuseteil 2 gestellt
ist. Hierzu umschließt
ein Federelement 71 das Einspritzventilglied 55,
welches mit einer Seite gegen das Ringelement 51 und mit der
anderen Seite gegen eine Schulter 73 am Einspritzventilglied 55 gestellt
ist. Das Federelement 71 ist vorzugsweise eine als Druckfeder
ausgebildete Spiralfeder.
-
Das
Einspritzventilglied 55 ist in einem unteren Gehäuseteil 61 aufgenommen,
welches mit einer Spannmutter 63 am oberen Gehäuseteil 2 befestigt ist.
Im unteren Gehäuseteil 61 ist
mindestens eine Einspritzöffnung 65 ausgebildet.
Die Einspritzöffnung 65 ist
durch das Einspritzventilglied 55 verschließbar oder
freigebbar. Hierzu ist am Einspritzventilglied 55 eine
Dichtkante 67 ausgebildet, die in einen Ventilsitz 69 im
unteren Gehäuseteil 61 stellbar
ist.
-
Über einen
Kraftstoffzulauf 75 wird dem Kraftstoffinjektor 1 Kraftstoff
zugeführt.
Hierzu ist der Kraftstoffzulauf 75 zum Beispiel mit einem
Hochdruckspeicher eines Commonrail-Systems verbunden.
-
Der
Kraftstoffzulauf 75 mündet
in einen Hochdruckkanal 77. Aus dem Hochdruckkanal 77 zweigt
ein Zulauf 79 mit einem ersten Zulaufdrosselelement 81 ab,
der Zulauf 79 mit dem ersten Zulaufdrosselelement 81 mündet im
Ventilraum 35.
-
Der
Hochdruckkanal 77 mündet
im Düsenraum 57.
In der hier dargestellten Ausführungsform ist
im Ringelement 51 ein zweites Zulaufdrosselelement 83 ausgebildet. Über das
zweite Zulaufdrosselelement 83 ist der Düsenraum 57 mit
dem unteren Bereich 49 des Steuerraums 45 hydraulisch
verbunden.
-
In
den oberen Bereich 43 des Steuerraums 45 mündet ein
Kanal 85, der im Übersetzerkolben 15 ausgebildet
ist. Über
den Kanal 85 ist der Steuerraum 45 mit dem Ventilraum 35 verbunden.
Im Kanal 85 ist ein Drosselelement 87 ausgebildet.
-
Um
den Einspritzvorgang zu starten, wird der Aktor 3 bestromt.
Hierdurch dehnt sich der Aktor 3 aus. Der Druckkolben 11 wird
in Richtung des Übersetzerkolbens 15 bewegt.
Hierdurch verringert sich das Volumen im Übersetzerraum 23.
Der Druck im Übersetzerraum 23 steigt
an. Aufgrund des ansteigenden Druckes im Übersetzerraum 23 wirkt
eine größere Kraft
auf die Schulter 21 des Übersetzerkolbens 15.
Der Übersetzerkolben 15 wird
somit aus dem Übersetzerraum 23 in
Richtung des Druckkolbens 11 bewegt. Hierbei wird gleichzeitig
das Federelement 19 gespannt. Durch die Bewegung des Übersetzerkolbens 15 in
Richtung des Druckkolbens 11 hebt sich die Dichtkante 31 aus
ihrem Sitz 33 und gibt die Verbindung vom Ventilraum 35 in
den Kraftstoffrücklauf 37 frei.
Gleichzeitig hebt sich auch die Stirnfläche 41 aus dem Steuerraum 45 und
vergrößert so
dessen Volumen. Dies führt
dazu, dass der Druck im Steuerraum 45 abfällt. Aufgrund
des abfallenden Druckes wirkt eine geringere Druckkraft auf die
Stirnfläche 53 des
Einspritzventilgliedes 55. Das Einspritzventilglied 55 hebt
sich aus seinem Ventilsitz 69 und gibt so die Verbindung
vom Düsenraum 57 zur
Einspritzöffnung 65 frei.
Kraftstoff wird in den Brennraum der Verbrennungskraftmaschine eingespritzt.
Eine schnellere Bewegung des Einspritzventilgliedes 55 aus
seinem Ventilsitz 69 wird dadurch erzielt, dass Kraftstoff
aus dem Steuerraum 45 über
die Bohrung 85 und das Drosselelement 87 in den
Ventilraum 35 strömt.
Aus dem Ventilraum 35 läuft
der Kraftstoff über
den Kraftstoffrücklauf 37 ab.
Ein schnellerer Druckabfall im Steuerraum 45 wird hierdurch
erreicht. Das Einspritzventilglied öffnet schneller. Damit kein
Kraftstoff aus dem Düsenraum 57 in den
Steuerraum 47 strömen
kann, wirkt die Kante des Ringelementes 51 so, dass der
Steuerraum 45, 49 sicher von der Zulaufdrossel 83 getrennt
ist.
-
Zum
Beenden des Einspritzvorganges wird die Bestromung des Aktors 3 aufgehoben.
Der Aktor 3 zieht sich zusammen. Hierdurch bewegt sich
der Druckkolben 11 aus dem Übersetzerraum 23 heraus. Das
Volumen des Übersetzerraumes 23 nimmt
zu, wodurch der Druck im Übersetzerraum 23 absinkt. Der Übersetzerkolben 15 wird
in den Übersetzerraum 23 hinein
bewegt. Diese Bewegung des Übersetzerkolbens 15 wird
durch das vorgespannte Federelement 19 unterstützt. Der Übersetzerkolben 15 wird
mit seiner Dichtkante 31 in den Sitz 33 gestellt. Die
Verbindung vom Ventilraum 35 in den Kraftstoffrücklauf 37 wird
verschlossen. Dies führt
dazu, dass unter Systemdruck stehender Kraftstoff über den
Zulauf 79 und das erste Zulaufdrosselelement 81 in
den Ventilraum 35 und von dort über das Drosselelement 87 und
den Kanal 85 in den Steuerraum 45 strömt. Der
Druck im Steuerraum 45 nimmt zu. Gleichzeitig wird auch
das Volumen des Steuerraumes 45 durch den einfahrenden Übersetzerkolben 15 verkleinert, wodurch
der Druck im Steuerraum 45 ebenfalls zunimmt. Aufgrund
des zunehmenden Druckes im Steuerraum 45 wirkt eine höhere Druckkraft
auf die Stirnfläche 53 des
Einspritzventilgliedes 55. Das Einspritzventilglied 55 wird
mit seiner Dichtkante 67 in den Ventilsitz 69 gestellt.
Die Einspritzöffnung 65 wird verschlossen
und der Einspritzvorgang endet. Durch die Bewegung des Einspritzventilgliedes 55 wird auch
das zweite Zulaufdrosselelement 83 freigegeben, so dass
unter Systemdruck stehender Kraftstoff aus dem Düsenraum 57 in den
Steuerraum 45 strömen
kann. Hierdurch wird die Schließbewegung
des Einspritzventilgliedes 55 weiter beschleunigt.
-
2 zeigt
einen erfindungsgemäß ausgebildeten
Kraftstoffinjektor in einer zweiten Ausführungsform.
-
Zur
besseren Fertigung ist bei der in 2 dargestellten
Ausführungsform
der Kanal 47, der den oberen Bereich 43 und den
unteren Bereich 49 des Steuerraums 45 miteinander
verbindet, in einer Zwischenplatte 89 ausgebildet. Die
Zwischenplatte 89 ist zwischen dem oberen Gehäuseteil 2 und
dem unteren Gehäuseteil 61 angeordnet.
Der obere Bereich 43 des Steuerraums 4S wird in
der hier dargestellten Ausführungsform
durch die Stirnfläche 61 des Übersetzerkolbens 15,
ein Ringelement 91 und die Zwischenplatte 89 begrenzt.
Der untere Abschnitt 49 des Steuerraums 45 wird
durch die Stirnfläche 53 des Einspritzventilgliedes 55,
das Ringelement 51 und die Zwischenplatte 89 begrenzt.
Um den oberen Bereich 43 des Steuerraums 45 flüssigkeitsdicht
gegen die Umgebung abzuschließen,
ist am Ringelement 91 eine Beißkante 93 ausgebildet,
mit der das Ringelement 91 gegen die Zwischenplatte 89 gestellt
ist. Die hierzu erforderliche Kraft wird durch ein Federelement 95,
welches sich einerseits am Ringelement 91 und andererseits
am oberen Gehäuseteil
abstützt, aufgebracht.
Das Federelement 95 ist vorzugsweise eine als Druckfeder
ausgebildete Spiralfeder.
-
Im
Unterschied zu der in 1 dargestellten Ausführungsform
ist das zweite Drosselelement 83 in der hier dargestellten
Ausführungsform
nicht im ersten Ringelement 51 ausgebildet, sondern in
der Zwischenplatte 89. Durch die Anordnung des zweiten Zulaufdrosselelementes 83 in
der Zwischenplatte 89 ist es nicht mehr möglich, dass
dieses bei geöffneter Einspritzöffnung durch
das Einspritzventilglied 55 verschlossen wird.
-
Die
in 2 dargestellte Ausführungsform unterscheidet sich
weiterhin von der in 1 dargestellten dadurch, dass
der Federraum 13 über
einen Kanal 97 mit dem Kraftstoffrücklauf 37 verbunden
ist. Der Kanal 97 ist in der hier dargestellten Ausführungsform
im Übersetzerkolben 15 ausgebildet. Durch
den Kanal 97 wird der Übersetzerraum 13 druckentlastet.
Hierdurch wird vermieden, dass auf die in den Federraum 13 ragende
Stirnfläche 99 des Übersetzerkolbens 15 eine
Druckkraft wirkt, die der auf die Schulter 21 des Übersetzerkolbens 15 wirkenden Druckkraft
entgegen gerichtet ist und zusätzlich überwunden
werden muss. Hierdurch reicht eine geringere Druckkraft auf die
Schulter 21 aus, um den Übersetzerkolben 15 in
Richtung des Druckkolbens 11 zu bewegen.
-
Die
Funktion des in 2 dargestellten Kraftstoffinjektors 1 entspricht
der der in 1 dargestellten Ausführungsform
mit dem Unterschied, dass das zweite Zulaufdrosselelement 63 nicht
durch das Einspritzventilglied 55 verschlossen wird.
-
3 zeigt
einen erfindungsgemäß ausgebildeten
Kraftstoffinjektor in einer dritten Ausführungsform.
-
Im
Unterschied zu den in den 1 und 2 dargestellten
Ausführungsformen
ist bei der in 3 dargestellten Ausführungsform
der topfförmig ausgebildete
Federraum 13 im Übersetzerkolben 15 und
nicht im Druckkolben 11 ausgebildet. In der hier dargestellten
Ausführungsform
ist der Druckkolben 11 im topfförmigen Federraum 13 bewegbar
aufgenommen. Am Druckkolben 11 ist eine Erweiterung 101 ausgebildet,
mit welcher der Druckkolben 11 im Übersetzerkolben 15 geführt ist.
Die Erweiterung 101 am Druckkolben 11 formt gleichzeitig
eine Schulter 103, welche den Übersetzerraum 23 an
einer Seite begrenzt. An der gleichen Seite wie mit der Schulter 103 wird
der Übersetzerraum 23 auch
durch eine Stirnfläche 105 des Übersetzerkolbens 15 begrenzt.
-
Um
den Einspritzvorgang zu starten, wird auch bei der in 3 dargestellten
Ausführungsform der
Aktor 3 bestromt. Hierdurch dehnt sich der Aktor 3 aus
und der Druckkolben 11 bewegt sich in Richtung des Übersetzerkolbens 15.
Durch diese Bewegung des Druckkolbens 11 vergrößert sich
das Volumen im Übersetzerraum 23.
Der Druck im Übersetzerraum 23 nimmt
ab. Da nun auf die Stirnfläche 105 des Übersetzerkolbens 15 eine
geringere Druckkraft wirkt, bewegt sich der Übersetzerkolben 15 in
Richtung des Druckkolbens 11. Hierdurch hebt sich die Dichtkante 31 aus
dem Sitz 33 und die Stirfläche 41 aus dem Steuerraum 45,
wodurch das Volumen im Steuerraum 45 vergrößert wird
und der Druck darin abfällt.
Durch den sinkenden Druck im Steuerraum 45 wirkt auch eine
geringe Druckkraft auf die Stirnfläche 53 des Einspritzventilgliedes 55,
wodurch sich dieses aus seinem Sitz 69 hebt und die mindestens eine
Einspritzöffnung 65 freigibt.
Durch den Kanal 85 mit dem Drosselelement 87 strömt gleichzeitig
Kraftstoff aus dem Steuerraum 45 in den Ventilraum 35 und
von dort in den Kraftstoffrücklauf 37.
Hierdurch wird ein noch schnellerer Druckabfall im Steuerraum 45 erzielt
und das Einspritzventilglied 55 hebt sich schneller aus
seinem Sitz 69, um die Einspritzöffnung 65 freizugeben.
-
Um
den Einspritzvorgang zu beenden, wird die Stromzufuhr zum Aktor 3 beendet.
Der Aktor 3 zieht sich zusammen. Hierdurch hebt sich der
Druckkolben 11 in Richtung des Aktors 3 an, wodurch
die Schulter 103 in den Übersetzerraum 23 bewegt
wird. Der Druck im Übersetzerraum 23 nimmt
zu. Aus diesem Grund wirkt eine vergrößerte Druckkraft auf die Schulter 105 am Übersetzerkolben 15,
wodurch der Übersetzerkolben 15 – auch unterstützt durch
das Federelement 19 – vom
Druckkolben 11 weg in Richtung des Steuerraums 45 bewegt
wird. Hierdurch wird auch die Dichtkante 31 wieder in ihren
Sitz 33 gestellt und verschließt so die Verbindung vom Ventilraum 35 in
den Kraftstoffrücklauf 37.
Aufgrund der Bewegung des Übersetzerkolbens 15 in
den Steuerraum 45 nimmt in diesem das Volumen ab und der Druck
steigt an. Ein weiterer Druckanstieg im Steuerraum 45 wird
dadurch erreicht, dass über
den Zulauf 79 mit darin aufgenommenem erstem Zulaufdrosselelement 81 Kraftstoff
in den Ventilraum 35 und von dort über den Kanal 85 mit
dem Drosselelement 87 in den Steuerraum 45 strömt. Gleichzeitig
strömt
auch unter Systemdruck stehender Kraftstoff über das zweite Zulaufdrosselelement 83 in
den Steuerraum 45. Der über
das Drosselelement 87 und das zweite Zulaufdrosselelement 83 in
den Steuerraum 45 einströmende Kraftstoff beschleunigt
so den Druckaufbau im Steuerraum 45, so dass ein schnelleres Schließen des
Einspritzventilgliedes 55 dadurch, dass dieses mit seiner
Dichtkante 67 in den Sitz 69 gestellt wird, erreicht
wird.