DE102006026399A1 - Kraftstoffinjektor mit Servounterstützung - Google Patents

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Friedrich Boecking
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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Injektor zum Einspritzen von Kraftstoff in einen Brennraum einer Verbrennungkraftmaschine, wobei der Injektor (1) mittels eines Aktors (3) getätigt wird und mit einem Kraftstoffzulauf (75) verbunden ist, über den unter Systemdruck stehender Kraftstoff zugeführt wird, und bei dem mindestens eine Einspritzöffnung (65) durch ein Einspritzventilglied (55) freigebbar oder verschließbar ist. Das Einspritzventil (55) wird mittels eines Übersetzerkolbens (15) angesteuert. Der Übersetzerkolben (15) ist als Ventilkolben eines Servoventils (27) ausgebildet. Der Übersetzerkolben (15) und ein Druckkolben (11), der mit dem Aktor (3) verbunden ist, begrenzen einen Übersetzerraum (23) derart, dass sich der Übersetzerkolben (15) bei Bewegung des Druckkolbens (11) in den Übersetzerraum (23) oder aus diesem heraus in entgegengesetzter Richtung zum Druckkolben (11) bewegt.

Description

  • 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.

Claims (11)

  1. Injektor zum Einspritzen von Kraftstoff in einen Brennraum einer Verbrennungskraftmaschine, wobei der Injektor (1) mittels eines Aktors (3) betätigt wird und mit einem Kraftstoffzulauf (75) verbunden ist, über den unter Systemdruck stehender Kraftstoff zugeführt wird, und bei dem mindestens eine Einspritzöffnung (65) durch ein Einspritzventilglied (55) freigebbar oder verschließbar ist, wobei das Einspritzventilglied (55) mittels eines Übersetzerkolbens (15) angesteuert wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Übersetzerkolben (15) als Ventilkolben eines Servoventils (27) ausgebildet ist und dass der Übersetzerkolben (15) und ein Druckkolben (11), der mit dem Aktor (3) verbunden ist, einen Übersetzerraum (23) derart begrenzen, dass sich der Übersetzerkolben (15) bei Bewegung des Druckkolbens (11) in den Übersetzerraum (23) oder aus diesem heraus in entgegengesetzter Richtung zum Druckkolben (11) bewegt.
  2. Injektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im Übersetzerkolben (15) ein Drosselelement (87) ausgebildet ist, welches einen Steuerraum (45), der von einer Stirnfläche (41) des Übersetzerkolbens (15) und auf der gegenüberliegenden Seite von einer Stirnfläche (53) des Einspritzventilgliedes (55) begrenzt ist, mit einem Ventilraum (35) des Servoventils (27) verbindet.
  3. Injektor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilraum (35) des Servoventils (27) über ein erstes Zulaufdrosselelement (81) mit dem Kraftstoffzulauf (75) verbunden ist.
  4. Injektor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerraum (45) bei geöffnetem Servoventil (27) über das Drosselelement (87) mit einem Kraftstoffrücklauf (37) verbunden ist.
  5. Injektor nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerraum (45) über ein zweites Zulaufdrosselelement (83) mit dem Kraftstoffzulauf (75) verbunden ist.
  6. Injektor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Zulaufdrosselelement (83) durch eine Steuerkante am Einspritzventilglied (55) verschließbar ist.
  7. Injektor nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass im Druckkolben (11) ein topfförmiger Federraum (13) ausgebildet ist, in dem der Übersetzerkolben (15) bewegbar geführt ist.
  8. Injektor nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass im Übersetzerkolben (15) ein topfförmiger Federraum (13) ausgebildet ist, in dem der Druckkolben (11) bewegbar geführt ist.
  9. Injektor nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Federraum (13) mit dem Kraftstoffrücklauf (37) verbunden ist.
  10. Injektor nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung des Federraumes (13) mit dem Kraftstoffrücklauf (37) über einen Kanal (97) im Übersetzerkolben (15) erfolgt.
  11. Injektor nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass im Federraum (13) ein als Druckfeder ausgebildetes Federelement (19) aufgenommen ist.
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