DE102006038536A1

DE102006038536A1 - Injektor

Info

Publication number: DE102006038536A1
Application number: DE200610038536
Authority: DE
Inventors: Joachim Boltz
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2006-08-17
Filing date: 2006-08-17
Publication date: 2008-02-21

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Injektor (1) für eine Kraftstoffeinspritzanlage einer Brennkraftmaschine, insbesondere in einem Kraftfahrzeug, umfassend einen Injektorkörper (2), der wenigstens ein erstes Spritzloch (7) und wenigstens ein zweites Spritzloch (8) aufweist, eine erste Düsennadel (11) zum Steuern einer Einspritzung von Kraftstoff durch das wenigstens eine erste Spritzloch (7) und eine zweite Düsennadel (12) zum Steuern einer Einspritzung von Kraftstoff durch das wenigstens eine zweite Spritzloch (8). Um den Einspritzprozess besser an den Verbrennungsprozess anpassen zu können, sind ein erster Aktor (15) und ein zweiter Aktor (16) vorgesehen, mit denen die beiden Düsennadeln (11, 12) unabhängig voneinander zum Öffnen und Sperren der Spritzlöcher (7, 8) ansteuerbar sind.

Description

Stand der Technik
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Injektor für eine Kraftstoffeinspritzanlage einer Brennkraftmaschine, insbesondere in einem Kraftfahrzeug, mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.
Aus der DE 103 26 045 A1 ist ein Injektor bekannt, der einen mit ersten und zweiten Spritzlöchern ausgestatteten Injektorkörper aufweist. Mit Hilfe einer ersten Düsennadel kann die Einspritzung von Kraftstoff durch die ersten Spritzlöcher gesteuert werden, während mit einer zweiten Düsennadel die Einspritzung von Kraftstoff durch die zweiten Spritzlöcher gesteuert werden kann. Dabei ist die eine Düsennadel im Injektorkörper hubverstellbar gelagert, während die andere Düsennadel koaxial in der einen Düsennadel hubverstellbar gelagert ist. Beim bekannten Injektor ist jeder Düsennadel ein eigener Antriebskolben zugeordnet. Die Antriebskolben begrenzen jeweils mit einer Übersetzerfläche voneinander unabhängige Übersetzerräume. Mit Hilfe eines Steuerkolbens kann in Abhängigkeit eines Steuerkolbenhubs zuerst der Druck im einen Übersetzerraum und anschließend der Druck im anderen Übersetzerraum verändert werden. Hierdurch ist es möglich, die beiden Düsennadeln nacheinander zum Öffnen und Schließen der jeweiligen Spritzlöcher anzusteuern. Eine derartige Ansteuerung der Düsennadeln ist mit vergleichsweise großen Toleranzen behaftet.
Vorteile der Erfindung
Der erfindungsgemäße Injektor mit den Merkmalen des Anspruchs 1 hat demgegenüber den Vorteil, dass jede Düsennadel für sich über einen der Aktoren direkt ansteuerbar ist. Hierdurch entschärft sich zum einen die Toleranzsituation. Zum anderen ergibt sich dadurch die Möglichkeit, eine Einspritzung von Kraftstoff entweder ausschließlich durch das wenigstens eine erste Spritzloch oder ausschließlich durch das wenigstens eine zweite Spritzloch durchzuführen. Hierdurch ergeben sich signifikante Vorteile für die lastabhängige Adaption des Einspritzvorgangs an den jeweiligen Lastzustand der Brennkraftmaschine. Zusätzlich können hierdurch verbesserte Emissionswerte und Kraftstoffverbrauchswerte erzielt werden.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform umschließt die im Injektorkörper hubverstellbar gelagerte zweite Düsennadel einen ersten Kopplerraum ringförmig. Die in der zweiten Düsennadel hubverstellbar gelagerte erste Düsennadel weist eine erste Steuerfläche auf, die den ersten Kopplerraum axial begrenzt. Außerdem taucht eine Steuerstange durch die zweite Düsennadel hindurch in den ersten Kopplerraum ein. Sodann weist die zweite Düsennadel eine zweite Steuerfläche auf, die die Steuerstange ringförmig umschließt und die den ersten Kopplerraum axial begrenzt. Des Weiteren ist ein Steuerpfad durch die Steuerstange hindurchgeführt, derart, dass der Steuerpfad den ersten Kopplerraum mit einem zweiten Kopplerraum hydraulisch koppelt. Durch eine Steuerung des Drucks im zweiten Kopplerraum, was durch eine entsprechende Betätigung der Aktuatoren realisierbar ist, lässt sich somit der Druck im damit gekoppelten ersten Kopplerraum einstellen. Durch eine Druckabsenkung im zweiten Kopplerraum sinkt auch der Druck im ersten Kopplerraum, wodurch die an der ersten Steuerfläche angreifenden Schließkräfte abnehmen, was zu einem Öffnen der ersten Düsennadel führt, während die zweite Düsennadel verschlossen bleibt. Durch einen Druckanstieg im zweiten Kopplerraum steigt auch der Druck im ersten Kopplerraum, wodurch die an der zweiten Steuerfläche angreifenden Öffnungskräfte zunehmen. In der Folge kann die zweite Düsennadel öffnen, während die erste Düsennadel geschlossen bleibt. Durch diese Bauweise wird somit exemplarisch eine konstruktiv einfache Ausführungsform angegeben, mit der über den Druck im ersten Kopplerraum bzw. im zweiten Kopplerraum entweder die eine Düsennadel oder die andere Düsennadel zum Öffnen betätigbar ist.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform kann die Steuerstange mit einem Steuerkolben antriebsgekoppelt sein, der seinerseits mit dem ersten Aktor antriebsgekoppelt ist. Mit dem zweiten Aktor ist eine Steuerhülse antriebsgekoppelt, die den Steuerkolben koaxial und den zweiten Kopplerraum ringförmig umschließt. Der Steuerkolben weist nun eine erste Kopplerfläche auf, die den zweiten Kopplerraum axial begrenzt. Ferner ist die Steuerstange durch die Steuerhülse und durch den zweiten Kopplerraum hindurchgeführt. Schließlich weist die Steuerhülse eine zweite Kopplerfläche auf, die die Steuerstange ringförmig umschließt und die den zweiten Kopplerraum axial begrenzt. Durch diese Bauweise kann durch eine entsprechende Betätigung der Aktuatoren das Volumen des zweiten Kopplerraums und somit der Druck im zweiten Kopplerraum variiert werden. Beispielsweise kann durch eine von den Düsennadeln weggerichtete, ziehende Betätigung des ersten Aktors das Volumen des zweiten Kopplerraums vergrößert und somit der darin herrschende Druck abgesenkt werden. Ebenso ist es grundsätzlich möglich, durch eine auf die Düsennadeln zu gerichtete, drückende Betätigung des ersten Aktors das Volumen des zweiten Kopplerraums zu reduzieren, wodurch es darin zu einem Druckanstieg kommt.
Weitere wichtige Merkmale und Vorteile des erfindungsgemäßen Injektors ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
Zeichnungen
Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Injektors sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im Folgenden näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Komponenten beziehen. Es zeigen, jeweils schematisch,
1 und 2 jeweils einen stark vereinfachten, prinzipiellen Längsschnitt durch einen Injektor, jedoch bei verschiedenen Ausführungsformen.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
Entsprechend den 1 und 2 umfasst ein erfindungsgemäßer Injektor 1 einen Injektorkörper 2, der einteilig und/oder mehrteilig ausgebildet sein kann. Im gezeigten Beispiel ist der Injektorkörper 2 vereinfacht aus zwei Abschnitten zusammengebaut, nämlich aus einem Nadelabschnitt 3 und einem Aktorabschnitt 4. Die einzelnen Abschnitte 3, 4 können durch geeignete Verbindungstechniken, z.B.
Schweißverbindungen oder Schraubverbindungen, miteinander verbunden sein. Im Injektorkörper 2 verläuft ein Zuführpfad 5, über den der Injektor 1 an eine Kraftstoffhochdruckleitung 6 anschließbar ist. Der Injektor 1 und die Kraftstoffhochdruckleitung 6 bilden jeweils einen Bestandteil einer im Übrigen nicht gezeigten Kraftstoffeinspritzanlage für eine Brennkraftmaschine, die insbesondere in einem Kraftfahrzeug angeordnet sein kann. Bei einem Common-Rail-System sind mehrere Injektoren 1 an die gleiche Kraftstoffhochdruckleitung 6 angeschlossen.
Der Injektorkörper 2 weist in seinem Nadelabschnitt 3 wenigstens ein erstes Spritzloch 7 und wenigstens ein zweites Spritzloch 8 auf. Üblicherweise sind mehrere erste und mehrere zweite Spritzlöcher 7, 8 vorgesehen, die bezüglich einer Längsmittelachse 9 des Injektors 1 z.B. sternförmig angeordnet sind. Über den Zuführpfad 5 werden die Spritzlöcher 7, 8 mit unter Einspritzdruck stehendem Kraftstoff versorgt. Durch die Spritzlöcher 7, 8 kann Kraftstoff in einen Einspritzraum 10 der jeweiligen Brennkraftmaschine eingespritzt werden.
Der Injektor 1 weist ferner eine erste Düsennadel 11 sowie eine zweite Düsennadel 12 auf. Mit Hilfe der ersten Düsennadel 11 kann die Einspritzung von Kraftstoff durch das wenigstens eine erste Spritzloch 7 gesteuert werden. Mit Hilfe der zweiten Düsennadel 12 kann die Einspritzung von Kraftstoff durch das wenigstens eine zweite Spritzloch 8 gesteuert werden. Die Düsennadeln 11, 12 sind im Nadelabschnitt 3 des Injektorkörpers 2 angeordnet. Dabei ist die zweite Düsenadel 12 im Nadelabschnitt 3 hubverstellbar gelagert, wozu radial zwischen der zweiten Düsennadel 12 und dem Nadelabschnitt 3 eine äußere Nadelführung 13 ausgebildet ist. Im Unterschied dazu ist die erste Düsennadel 11 koaxial zur zweiten Düsennadel 12 in der zweiten Düsennadel 12 hubverstellbar gelagert. Hierzu ist radial zwischen den Düsennadeln 11, 12 eine innere Nadelführung 14 ausgebildet.
Des Weiteren enthält der Injektor 1 zwei Aktoren, nämlich einen ersten Aktor 15 und einen zweiten Aktor 16. Vorzugsweise handelt es sich bei den Aktoren 15, 16 um Piezoaktuatoren, die bei einer Bestromung, also bei erhöhter Spannung ihre axiale Länge vergrößern, also drucken, und die bei einer Entstromung, also bei reduzierter Spannung ihre axiale Länge verkürzen, also ziehen. Die beiden Aktoren 15, 16 sind im Injektor 1 so mit den beiden Düsennadeln 11, 12 gekoppelt, dass mit den Aktoren 15, 16 beide Düsennadeln 11, 12 unabhängig voneinander zum Öffnen und zum Sperren der Spritzlöcher 7, 8 ansteuerbar sind. Das bedeutet, dass es die beiden Aktoren 15, 16 beim Injektor 1 ermöglichen, die Einspritzung von Kraftstoff entweder ausschließlich durch das wenigstens eine erste Spritzloch 7 oder ausschließlich durch das eine wenigstens eine zweite Spritzloch 8 durchzuführen.
Die zweite Düsennadel 12 enthält in ihrem Inneren einen ersten Kopplerraum 17 und umschließt diesen ringförmig. Die erste Düsennadel 11 weist eine erste Steuerfläche 18 auf, entweder direkt oder wie hier indirekt an einer Distanzscheibe 19. Die erste Steuerfläche 18 bildet eine axiale Begrenzung des ersten Kopplerraums 17. Eine Steuerstange 20 ist durch die zweite Düsennadel 12 koaxial hindurchgeführt, derart, dass die Steuerstange 20 in den ersten Kopplerraum 17 eintaucht. Dabei ist radial zwischen der Steuerstange 20 und der zweiten Düsennadel 12 eine Stangenführung 21 ausgebildet. Gegenüber der ersten Steuerfläche 18 weist die zweite Düsennadel 12 eine zweite Steuerfläche 22 auf, die ebenfalls eine axiale Begrenzung des zweiten Kopplerraums 17 bildet und welche die Steuerstange 20 ringförmig umschließt. Der erste Kopplerraum 17 ist über einen Steuerpfad 23 mit einem zweiten Kopplerraum 24 hydraulisch gekoppelt, wobei der Steuerpfad 23 durch die Steuerstange 20 hindurchgeführt ist. Beispielsweise umfasst der Steuerpfad 23 eine in der Steuerstange 20 ausgebildete konzentrische Bohrung 25 sowie wenigstens eine im Bereich des zweiten Kopplerraums 24 angeordnete, die Steuerstange 20 radial durchdringende Verbindungsöffnung 26. Die jeweilige Verbindungsöffnung 26 stellt eine kommunizierende Verbindung zwischen dem zweiten Kopplerraum 24 und der Bohrung 25 her, die zum ersten Kopplerraum 17 hin offen ist.
Die Steuerstange 20 ist mit einem Steuerkolben 27 antriebsgekoppelt, der seinerseits mit dem ersten Aktor 15 antriebsgekoppelt ist. Mit dem zweiten Aktor 16 ist eine Steuerhülse 28 antriebsgekoppelt, die den Steuerkolben 27 koaxial umschließt. Der Steuerkolben 27 ist in der Steuerhülse 28 hubverstellbar gelagert. Radial zwischen Steuerkolben 27 und Steuerhülse 28 ist ein Kolbenführung 29 ausgebildet. Des Weiteren umschließt die Steuerhülse 28 den zweiten Kopplerraum 24 ringförmig. Die Steuerstange 20 durchsetzt die Steuerhülse 28 sowie den zweiten Kopplerraum 24 koaxial. Dabei ist die Steuerstange 20 an der Steuerhülse 28 hubverstellbar gelagert. Radial zwischen der Steuerstange 20 und der Steuerhülse 28 ist eine Hülsenlagerung 30 ausgebildet. Der Steuerkolben 27 weist eine erste Kopplerfläche 31 auf, welche die Steuerstange 30 ringförmig umschließt und die den zweiten Kopplerraum 24 axial begrenzt. Gegenüber der ersten Kopplerfläche 31 weist die Steuerhülse 28 eine zweite Kopplerfläche 32 auf, welche die Steuerstange 20 ringförmig umschließt und die den zweiten Kopplerraum 24 axial begrenzt.
Im ersten Kopplerraum 17 ist eine erste Schließdruckfeder 33 angeordnet, die sich einerseits an der ersten Düsennadel 11 und andererseits an der Steuerstange 20 axial abstützt. Im vorliegenden Fall stützt sich die erste Schließdruckfeder 33 über die Distanzscheibe 19 an der ersten Düsennadel 11 ab. Durch Auswahl der Distanzscheibe 19 lässt sich die Federvorspannung der Schließdruckfeder 33 einstellen. Des Weiteren ist eine zweite Schließdruckfeder 34 vorgesehen, die sich einerseits an der zweiten Düsennadel 12 und andererseits an der Steuerhülse 28 bzw. am zweiten Aktor 16 axial abstützt. Im vorliegenden Fall stützt sich die zweite Schließdruckfeder 34 über einen Distanzring 35, der auf einer nicht näher bezeichneten Ringstufe der zweiten Düsennadel 12 aufliegt, an der zweiten Düsennadel 12 ab. Durch Auswahl des Distanzrings 35 kann die Federvorspannung der zweiten Schließdruckfeder 34 eingestellt werden.
Im Injektorkörper 2 bzw. in dessen Nadelabschnitt 3 ist ein Außenringraum 36 ausgebildet, der die zweite Düsennadel 12 koaxial umschließt. Dieser Außenringraum 36 ist in den Zuführpfad 5 hydraulisch eingebunden. Hierzu ist der Zuführpfad 5 radial außen an der zweiten Düsennadel 12 entlanggeführt. Im Bereich der äußeren Nadelführung 13 kann die zweite Düsennadel 12 mit mehreren, in Umfangsrichtung verteilt angeordneten, hier nicht gezeigten Freischliffflächen versehen sein, um den Zuführpfad 5 bis zum Außenringraum 36 zu führen. In der zweiten Düsennadel 12 ist ein Innenringraum 37 ausgebildet, der die erste Düsennadel 11 koaxial umschließt. Der Innenringraum 37 ist hydraulisch mit dem Zuführpfad 5 gekoppelt, wozu im vorliegenden Fall zumindest eine die zweite Düsennadel 12 radial durchdringende Verbindungsöffnung 38 vorgesehen ist.
Die erste Düsennadel 11 trennt in ihrer Schließstellung das wenigstens eine erste Spritzloch 7 vom Innenringraum 37. Hierzu wirkt die erste Düsennadel 11 mit einem einfachen Dichtsitz 39 zusammen. Die zweite Düsennadel 12 trennt das wenigstens eine zweite Spritzloch 8 in ihrer Schließstellung sowohl vom Innenringraum 37 als auch vom Außenringraum 36. Hierzu wirkt die zweite Düsennadel 12 mit einem Doppeldichtsitz 40 zusammen. Dieser weist einen ersten Teildichtsitz 41 auf, der das wenigstens eine zweite Spritzloch 8 vom Innenringraum 37 trennt, sowie einen zweiten Teildichtsitz 42, der das wenigstens eine zweite Spritzloch 8 vom Außenringraum 36 trennt.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform kann vorgesehen sein, das wenigstens eine erste Spritzloch 7 jeweils mit einem anderen durchströmbaren Querschnitt zu versehen als das wenigstens eine zweite Spritzloch 8. Zusätzlich oder alternativ kann außerdem vorgesehen sein, das wenigstens eine erste Spritzloch 7 so auszugestalten, dass es eine andere Einspritzstrahlgeometrie und/oder eine andere Einspritzrichtung erzeugt als das wenigstens eine zweite Spritzloch 8.
Bei der in 1 gezeigten Ausführungsform sind die beiden Aktoren 15, 16 koaxial zueinander angeordnet. Hierbei umschließt der zweite Aktor 16 den ersten Aktor 15 koaxial. Beispielsweise ist der erste Aktor 15 zylindrisch ausgestaltet, während der zweite Aktor 16 rohrförmig ausgestaltet ist. Dabei ist radial zwischen den Aktoren 15, 16 ein ringförmiger innerer Aktorraum 43 ausgebildet, der beispielsweise über zumindest eine die Steuerhülse 28 radial durchdringende Verbindungsöffnung 44 hydraulisch mit dem Zuführpfad 5 gekoppelt ist. Der Injektorkörper 2 bzw. dessen Aktorabschnitt 4 umschließt einen äußeren Aktorraum 45, der den zweiten Aktor 16 ringförmig bzw. koaxial umschließt. Der äußere Aktorraum 45 bildet einen Bestandteil des Zuführpfads 5, bzw. ist der Zuführpfad 5 durch den äußeren Aktorraum 45 hindurchgeführt.
Bei der in 1 gezeigten Ausführungsform sind beide Aktoren 15, 16 drückend ausgestaltet. Das bedeutet, dass der jeweilige Aktor 15, 16 bei seiner Betätigung eine in Richtung auf die Düsennadeln 11, 12 zu orientierte Druckkraft erzeugt. Insbesondere bedeutet dies bei als Piezoaktuatoren ausgebildeten Aktoren 15, 16, dass der jeweilige Aktor 15, 16 zu seiner Betätigung bestromt wird und dadurch seine axiale Länge vergrößert. Druckende Aktuatoren haben den Vorteil, dass sie nur dann bestromt werden, wenn ein Einspritzvorgang durchgeführt werden soll. Im Vergleich zu invers betriebenen Aktoren, also im Vergleich zu Aktoren, die ziehend ausgestaltet sind, ergibt sich eine deutlich höhere Haltbarkeit bzw. eine vergrößerte Lebenszeit für den jeweiligen Aktor 15, 16. Des Weiteren wird bei drückend ausgestalteten Aktoren 15, 16 ein sicheres Schließen der Düsennadeln 11, 12 bei ausgeschaltetem Injektor 1 verbessert.
Der in 1 gezeigte Injektor 1 arbeitet wie folgt:
Im gezeigten Ausgangszustand befinden sich beide Düsennadeln 11, 12 jeweils in ihrer Schließstellung, die Spritzlöcher 7, 8 sind gesperrt. Die Aktoren 15, 16 sind entstromt bzw. weisen jeweils ihre kurze Länge auf. In beiden Kopplerräume 17, 24 herrscht der Einspritzdruck, was beispielsweise durch gezielte Leckagen im Bereich der Hülsenführung 30 und der Stangenführung 21 realisiert wird.
Zum Durchführen einer Einspritzung ausschließlich durch das wenigstens eine erste Spritzloch 7 muss die erste Düsennadel 11 geöffnet werden. Hierzu wird der zweite Aktor 16 betätigt, also hier bestromt, wodurch er seine Länge vergrößert und die Steuerhülse 28 in Richtung auf die Düsennadeln 11, 12 antreibt. Der erste Aktor 15 bleibt unbetätigt, so dass der Steuerkolben 27 relativ zum Injektorkörper 2 stehen bleibt. In der Folge vergrößert sich das Volumen des zweiten Kopplerraums 24, wodurch darin der Druck abfällt. Dieser Druckabfall pflanzt sich über den Steuerpfad 23 in den ersten Kopplerraum 17 fort. Der Druckabfall an der ersten Steuerfläche 18 führt zu einer Abnahme der in die erste Düsennadel 11 eingeleiteten, in Schließrichtung wirkenden Druckkräfte. In der Folge kann die erste Düsennadel 11 entgegen der Rückstellkraft der ersten Schließdruckfeder 33 aus dem Dichtsitz 39 abheben. Anschließend erfolgt die Einspritzung von Kraftstoff ausschließlich durch das wenigstens eine erste Spritzloch 7. Durch den drückenden Hub des zweiten Aktors 16 bzw. der Steuerhülse 28 wird über die zweite Schließdruckfeder 34 die in die zweite Düsennadel 12 eingeleitete Schließkraft zusätzlich vergrößert. Somit bleibt bei der Ansteuerung der ersten Düsennadel 11 die zweite Düsennadel 12 geschlossen.
Zum Schließen der ersten Düsennadel 11 wird der zweite Aktor 16 wieder zurückgezogen. In der Folge steigt der Druck in den Kopplerräumen 24, 17 wieder an, die an der ersten Steuerfläche 18 angreifenden Schließkräfte nehmen wieder zu und treiben die erste Düsennadel 11 in ihren Dichtsitz 39 an.
Zur Durchführung einer Einspritzung von Kraftstoff ausschließlich durch das wenigstens eine zweite Spritzloch 8 wird die zweite Düsennadel 12 zum Öffnen angesteuert. Hierzu wird der erste Aktor 15 betätigt. Im vorliegenden Fall wird der erste Aktor 15 bestromt, wodurch er seine Länge vergrößert und den Steuerkolben 27 in Richtung der Düsennadeln 11, 12 drückend antreibt. Der zweite Aktor 16 bleibt unbetätigt, so dass auch die Steuerhülse 28 relativ zum Injektorkörper 2 ortsfest bleibt. In der Folge steigt der Druck im zweiten Koppierraum 24 und über den Steuerpfad 23 auch im ersten Kopplerraum 17. Der zunehmende Druck erhöht einerseits die in die erste Düsennadel 11 eingeleiteten Schließkräfte, wodurch diese in ihrer Schließstellung verbleiben. Andererseits werden über die zweite Steuerfläche 22 zunehmende Hydraulikkräfte in Öffnungsrichtung in die zweite Düsennadel 12 eingeleitet. In der Folge kann die zweite Düsennadel 12 aus ihrem Doppelsitz 40 abheben. Anschließend kommt es zu einer Einspritzung von Kraftstoff ausschließlich durch das wenigstens eine zweite Spritzloch 8.
Zur Beendigung dieses Einspritzvorgangs wird der erste Aktor 15 wieder zurückgezogen, also hier entstromt. Durch den Druckabfall in den Kopplerräumen 24, 17 nehmen die in die zweite Düsennadel 12 eingeleiteten Öffnungskräfte wieder ab, wodurch diese, unterstützt durch die zweite Schließdruckfeder 34, wieder in ihren Doppelsitz 40 einfahren kann.
Bei einem Injektor gemäß 2 ist der erste Aktor 15 fußseitig an einer Kopfseite des zweiten Aktors 16 abgestützt. Mit 46 ist dabei eine Platte bezeichnet, die einen Fuß des ersten Aktors 15 bzw. einen Kopf des zweiten Aktors 16 bildet. Der zweite Aktor 16 ist fußseitig am Injektorkörper 2 abgestützt. Kopfseitig ist der zweite Aktor 16 hier über eine Verbindungshülse 47 mit der Steuerhülse 28 antriebsgekoppelt. Die Verbindungshülse 47 ist hier so angeordnet, dass sie den ersten Aktor 15 koaxial umschließt. Dabei kann auch hier wieder ein ringförmiger innerer Aktorraum 43 radial zwischen dem ersten Aktor 15 und der Steuerhülse 47 ausgebildet sein. Die wenigstens eine Verbindungsöffnung 44 kann auch in der Verbindungshülse 47 ausgebildet sein.
Die Steuerhülse 28 erstreckt sich hier im wesentlichen nur im Bereich des Steuerkolbens 27. Bei einer anderen Ausführungsform kann sich die Steuerhülse 28 auch deutlich in den Bereich des ersten Aktors 15 hinein erstrecken, insbesondere kann bei einer anderen Ausführungsform die Verbindungshülse 47 entfallen, wobei dann die Steuerhülse 28 direkt, vorzugsweise über die Platte 46, am zweiten Aktor 16 abgestützt ist.
Bei der in 2 gezeigten Ausführungsform ist der erste Aktor 15 ziehend ausgestaltet, während der zweite Aktor 16 drückend ausgestaltet ist. Der ziehend ausgestaltete Aktor 15 wird somit invers betrieben. Dementsprechend zieht sich der erste Aktor 15 bei seiner Betätigung zurück, das heißt, er zieht den Steuerkolben 27 von den Düsennadeln 11, 12 weg. Erreicht wird dies z.B. durch eine entsprechende Entstromung des ersten Aktors 15, wenn dieser als Piezoaktuator ausgestaltet ist.
Die in 2 gezeigte Ausführungsform arbeitet wie folgt:
Um die erste Düsennadel 11 zu öffnen, muss auch hier wieder der Druck im ersten Kopplerraum 17 und somit im zweiten Kopplerraum 24 abgesenkt werden. Erreicht wird diese durch eine entsprechende Betätigung des ersten Aktors 15. Da dieser ziehend ausgestaltet ist, führt seine Betätigung dazu, dass sich der Steuerkolben 27 von den Düsennadeln 11, 12 weggerichtet bewegt. Gleichzeitig bleibt die Steuerhülse 28 relativ zum Injektorkörper 2 stehen. In der Folge vergrößert sich das Volumen des zweiten Kopplerraums 24, wozu es darin zu einem Druckabfall kommt. Dieser Druckabfall pflanzt sich über den Steuerpfad 25 in den ersten Kopplerraum 17 fort. Die in die erste Düsennadel 11 eingeleiteten, an der ersten Steuerfläche 18 angreifenden hydraulischen Schließkräfte reduzieren sich. Die erste Düsennadel 11 hebt aus ihrem Dichtsitz 39 ab, wodurch eine Einspritzung von Kraftstoff ausschließlich durch das wenigstens eine erste Spritzloch 7 stattfinden kann. Dabei bleibt die zweite Düsennadel 12 in ihrem Doppeldichtsitz 40, und das wenigstens eine zweite Spritzloch 8 bleibt gesperrt.
Grundsätzlich kann das Öffnen der ersten Düsennadel 11 auch dadurch erzielt werden, dass beide Aktoren 15, 16 betätigt werden. Bei gleichmäßiger Entstromung des ersten Aktors 15 und Bestromung des zweiten Aktors 16 bleibt die Steuerstange 20 relativ zum Injektorkörper 2 quasi stehen, während durch die Relativbewegung zwischen Steuerhülse 28 und Steuerkolben 27 das Volumen des zweiten Kopplerraums 24 zunimmt und zum erwünschten Druckabfall führt.
Das Schließen der ersten Düsennadel 11 erfolgt auf entsprechend umgekehrte Weise.
Wenn nun eine Kraftstoffeinspritzung ausschließlich durch das wenigstens eine zweite Spritzloch 8 durchgeführt werden soll, wird ausschließlich der zweite Aktor 16 betätigt. Dieser wirkt drückend und treibt somit die Steuerhülse 28 in Richtung der Düsennadeln 11, 12 an. Da der erste Aktor 15 dabei unbetätigt bleibt, verändert der Steuerkolben 27 seine Relativlage gegenüber der Steuerhülse 28 nicht, so dass das Volumen des ersten Steuerraums 24 konstant bleibt. Allerdings wird bei der Hubverstellung der Steuerhülse 28 und des Steuerkolbens 27 die Steuerstange 20 ebenfalls in Richtung der Düsennadeln 11, 12 angetrieben, wodurch diese tiefer in den Kopplerraum 17 eintaucht. Damit geht eine Volumenreduzierung im ersten Kopplerraum 17 einher, was zu einer entsprechenden Druckerhöhung im ersten Kopplerraum 17 führt. Der ansteigende Druck im ersten Kopplerraum 17 vergrößert die über die zweite Steuerfläche 22 in die zweite Düsennadel 12 eingeleiteten hydraulischen Öffnungskräfte, wodurch diese von ihrem Doppelsitz 40 abheben kann. Gleichzeitig werden die in die erste Düsennadel über die erste Steuerfläche 18 eingeleiteten Schließkräfte erhöht, so dass die erste Düsennadel 11 im Dichtsitz 39 verbleibt.
Das Schließen der zweiten Düsennadel 12 erfolgt entsprechend umgekehrt.

Claims

Injektor für eine Kraftstoffeinspritzanlage einer Brennkraftmaschine, insbesondere in einem Kraftfahrzeug, – mit einem Injektorkörper (2), der wenigstens ein erstes Spritzloch (7) und wenigstens ein zweites Spritzloch (8) aufweist, – mit einer ersten Düsennadel (11) zum Steuern einer Einspritzung von Kraftstoff durch das wenigstens eine erste Spritzloch (7), – mit einer zweiten Düsennadel (12) zum Steuern einer Einspritzung von Kraftstoff durch das wenigstens eine zweite Spritzloch (8), dadurch gekennzeichnet, dass ein erster Aktor (15) und ein zweiter Aktor (16) vorgesehen sind, mit denen die beiden Düsennadeln (11, 12) unabhängig voneinander zum Öffnen und Sperren der Spritzlöcher (7, 8) ansteuerbar sind.
Injektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, – dass die zweite Düsennadel (12) im Injektorkörper (2) hubverstellbar gelagert ist, – dass die erste Düsennadel (11) in der zweiten Düsennadel (12) hubverstellbar gelagert ist, – dass die zweite Düsennadel (12) einen ersten Kopplerraum (17) ringförmig umschließt, – dass die erste Düsennadel (11) eine erste Steuerfläche (18) aufweist, die den ersten Kopplerraum (17) axial begrenzt, – dass eine Steuerstange (20) durch die zweite Düsennadel (12) hindurch in den ersten Kopplerraum (17) eintaucht, – dass die zweite Düsennadel (12) eine zweite Steuerfläche (22) aufweist, die die Steuerstange (20) ringförmig umschließt und die den ersten Kopplerraum (17) axial begrenzt, – dass ein Steuerpfad (23), der den ersten Kopplerraum (17) mit einem zweiten Kopplerraum (24) hydraulisch koppelt, durch die Steuerstange (20) hindurchgeführt ist.
Injektor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, – dass die Steuerstange (20) mit einem Steuerkolben (27) antriebsgekoppelt ist, der mit dem ersten Aktor (15) antriebsgekoppelt ist, – dass eine Steuerhülse (28) mit dem zweiten Aktor (16) antriebsgekoppelt ist und den Steuerkolben (27) koaxial umschließt, – dass die Steuerhülse (28) den zweiten Kopplerraum (24) ringförmig umschließt, – dass der Steuerkolben (27) eine erste Kopplerfläche (31) aufweist, die den zweiten Kopplerraum (24) axial begrenzt, – dass die Steuerstange (20) durch die Steuerhülse (28) und durch den zweiten Kopplerraum (24) hindurchgeführt ist, – dass die Steuerhülse (28) eine zweite Kopplerfläche (32) aufweist, die die Steuerstange (20) ringförmig umschließt und die den zweiten Kopplerraum (24) axial begrenzt.
Injektor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Aktor (16) den ersten Aktor (15) koaxial umschließt,
Injektor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, – dass beide Aktoren (15, 16) drückend ausgestaltet sind, und/oder – dass beide Aktoren (15, 16) fußseitig am Injektorkörper (2) abgestützt sind, und/oder – dass radial zwischen den Aktoren (15, 16) ein ringförmiger innerer Aktorraum (43) ausgebildet ist.
Injektor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, – dass der erste Aktor (15) fußseitig an einer Kopfseite des zweiten Aktors (16) abgestützt ist, – dass der zweite Aktor (16) fußseitig am Injektorkörper (2) abgestützt ist, – dass der zweite Aktor (16) kopfseitig direkt oder über eine Verbindungshülse (47) mit der Steuerhülse (28) antriebsgekoppelt ist.
Injektor nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, – dass der erste Aktor (15) ziehend ausgestaltet ist, während der zweite Aktor (16) drückend ausgestaltet ist, und/oder – dass die Steuerhülse (28) oder die Verbindungshülse (47) den ersten Aktor (15) koaxial umschließt, und/oder – dass radial zwischen dem ersten Aktor (15) und der Steuerhülse (28) oder der Verbindungshülse (47) ein ringförmiger innerer Aktorraum (43) ausgebildet ist, und/oder – dass der innere Aktorraum (43) mit einem Kraftstoff den Spritzlöchern (7, 8) zuführenden Zuführpfad (5) hydraulisch gekoppelt ist.
Injektor nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, – dass eine erste Schließdruckfeder (33) vorgesehen ist, die sich einerseits an der ersten Düsennadel (11) und andererseits an der Steuerstange (20) axial abstützt, und/oder – dass eine zweite Schließdruckfeder (34) vorgesehen ist, die sich einerseits an der zweiten Düsennadel (12) und andererseits an der Steuerhülse (28) oder am zweiten Aktor (16) axial abstützt.
Injektor nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, – dass im Injektorkörper (2) ein die zweite Düsennadel (12) umschließender Außenringraum (36) ausgebildet ist, und/oder – dass in der zweiten Düsennadel (12) ein die ersten Düsennadel (11) umschließender Innenringraum (37) ausgebildet ist, und/oder – dass die erste Düsennadel (11) in ihrer Schließstellung das wenigstens eine erste Spritzloch (7) vom Innenringraum (37) trennt, und/oder – dass die zweite Düsennadel (12) in ihrer Schließstellung das wenigstens eine zweite Spritzloch (8) vom Innenringraum (37) und vom Außenringraum (38) trennt, und/oder – dass im Injektorkörper (2) ein Zuführpfad (5) verläuft, der dem wenigstens einen ersten Spritzloch (7) und dem wenigstens einen zweiten Spritzloch (8) unter Einspritzdruck stehenden Kraftstoff zuführt, und/oder – dass der Zuführpfad (5) mit dem Innenringraum (37) und/oder mit dem Außenringraum (36) hydraulisch gekoppelt ist und/oder durch den Innenringraum (37) und/oder durch den Außenringraum (36) hindurchgeführt ist.
Injektor nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, – dass das wenigstens eine erste Spritzloch (7) oder jedes erste Spritzloch (7) einen anderen durchströmbaren Querschnitt aufweist als das wenigstens eine zweite Spritzloch (8) oder jedes zweite Spritzloch (8), und/oder – dass das wenigstens eine erste Spritzloch (7) oder jedes erste Spritzloch (7) zur Erzeugung einer anderen Einspritzstrahlgeometrie oder Einspritzrichtung ausgestaltet ist als das wenigstens eine zweite Spritzloch (8) oder als jedes zweite Spritzloch (8).