DE102007003216A1 - Injektor - Google Patents

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DE102007003216A1
DE102007003216A1 DE200710003216 DE102007003216A DE102007003216A1 DE 102007003216 A1 DE102007003216 A1 DE 102007003216A1 DE 200710003216 DE200710003216 DE 200710003216 DE 102007003216 A DE102007003216 A DE 102007003216A DE 102007003216 A1 DE102007003216 A1 DE 102007003216A1
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Friedrich Boecking
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Robert Bosch GmbH
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    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M51/00Fuel-injection apparatus characterised by being operated electrically
    • F02M51/06Injectors peculiar thereto with means directly operating the valve needle
    • F02M51/0603Injectors peculiar thereto with means directly operating the valve needle using piezoelectric or magnetostrictive operating means
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
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    • F02M2200/703Linkage between actuator and actuated element, e.g. between piezoelectric actuator and needle valve or pump plunger hydraulic
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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Injektor (1) einer Kraftstoffeinspritzanlage für eine Brennkraftmaschine, insbesondere in einem Kraftfahrzeug, umfassend einen Injektorkörper (2), der wenigstens ein Spritzloch (7) aufweist, eine im Injektorkörper (2) hubverstellbar angeordnete Düsennadel (19) zum Steuern einer Einspritzung von Kraftstoff durch das wenigstens eine Spritzloch (7), einen im Injektorkörper (2) angeordneten Aktuator (10) zum Antreiben eines Aktuatorkolbens (14). Zur Erzielung einer kompakten Bauform weist die Düsennadel (19) oder ein die Düsennadel (19) umfassender Nadelverband (20) einen Nadelkolben (22) auf, der koaxial zum Aktuatorkolben (14) angeordnet ist, weist der Aktuatorkolben (14) eine dem wenigstens einen Spritzloch (7) zugewandte erste Aktuatorkolbenfläche (26) und eine vom wenigstens einen Spritzloch (7) abgewandte zweite Aktuatorkolbenfläche (27) auf, weist der Nadelkolben (22) eine dem wenigstens einen Spritzloch (7) zugewandte erste Nadelkolbenfläche abgewandte zweite Nadelkolbenfläche (29) auf. Dabei ist einerseits die erste Aktuatorkolbenfläche (26) mit der ersten Nadelkolbenfläche (28) hydraulisch gekoppelt, während andererseits die zweite Aktuatorkolbenfläche (27) mit der zweiten Nadelkolbenfläche (29) hydraulisch gekoppelt ist.

Description

  • Stand der Technik
  • Die vorliegende Erfindung betrifft einen Injektor einer Kraftstoffeinspritzanlage für eine Brennkraftmaschine, die insbesondere in einem Kraftfahrzeug angeordnet ist.
  • Üblicherweise umfasst ein Injektor einen Injektorkörper, der wenigstens ein Spritzloch aufweist sowie eine im Injektorkörper hubverstellbar angeordnete Düsennadel zum Steuern einer Einspritzung von Kraftstoff durch das wenigstens eine Spritzloch. Ferner kann im Injektorkörper ein Aktuator zum Antreiben eines Aktuatorkolbens oder Steuerkolbens angeordnet sein. Durch betätigen des Aktuators kann eine Hubverstellung des Steuerkolbens realisiert werden, wodurch der Druck in einem Steuerraum veränderbar ist. Üblicherweise besitzt die Düsennadel oder ein die Düsennadel umfassender Nadelverband eine Steuerfläche, die im Steuerraum mit in Schließrichtung der Düsennadel wirkenden hydraulischen Druckkräften beaufschlagbar ist. Durch eine Betätigung des Aktuators, also durch eine Hubverstellung des Steuerkolbens kann der Druck im Steuerraum abgesenkt werden, was die Düsennadel zum Öffnen ansteuert. Die Düsennadel ist hierbei direkt durch den Druck im Steuerraum gesteuert.
  • Vorteile der Erfindung
  • Der erfindungsgemäße Injektor mit den Merkmalen des Anspruchs 1 hat demgegenüber den Vorteil, dass die Düsennadel beziehungsweise der Nadelverband nicht nur durch eine Druckabsenkung an einer von wenigstens einem Spritzloch abgewandten Seite aufgezogen, sondern zusätzlich durch eine Druckerhöhung an einer dem wenigstens einen Spritzloch zugewandten Seite aufgedrückt wird. Hierzu weist die Düsennadel beziehungsweise der Nadelverband einen Nadelkolben auf, der koaxial zum Aktuatorkolben angeordnet ist. Dem wenigstens einen Spritzloch zugewandt weisen der Aktuatorkolben eine erste Aktuatorkolbenfläche und der Nadelkolben eine erste Nadelkolbenfläche auf, die mit der ersten Aktuatorkolbenfläche hydraulisch gekoppelt ist. Von wenigstens einem Spritzloch abgewandt weisen der Aktuatorkolben eine zweite Aktuatorkolbenfläche und der Nadelkolben eine zweite Nadelkolbenfläche auf, die mit der zweiten Aktuatorkolbenfläche hydraulisch gekoppelt ist. Durch diese Bauweise führt ein Hub des Aktuatorkolbens einerseits zu einer Druckabsenkung an der zweiten Aktuatorkolbenfläche und somit auch an der zweiten Nadelkolbenfläche, wodurch die in Schließrichtung wirkenden hydraulischen Druckkräfte reduziert und so quasi öffnende Zugkräfte in die Düsennadel eingeleitet werden. Andererseits bewirkt der gleiche Aktuatorkolbenhub eine Druckerhöhung an der ersten Aktuatorkolbenfläche und somit an der ersten Nadelkolbenfläche, was zusätzliche öffnende Druckkräfte in die Düsennadel einleitet. Durch die vorgeschlagene Bauweise ist es möglich, den Aktuatorkolben und/oder den Nadelkolben vergleichsweise klein zu dimensionieren, da beide axialen Seiten der Kolben zur hydraulischen Krafteinleitung auf die Düsennadel genutzt werden können. Ebenso ist es grundsätzlich möglich, den Aktuator, vorzugsweise ein Piezoaktuator, entsprechend kleiner auszulegen. Insgesamt kann somit der Injektor kompakter gebaut werden. Gleichzeitig ermöglicht die vorgeschlagene Bauweise die Verwendung des Aktuators so, dass er nur zum Öffnen der Düsennadel bestromt werden muss, so dass er also insbesondere nicht invers betrieben werden muss. Dies ist vorteilhaft im Hinblick auf den Stromverbrauch, die Wärmeentwicklung und die Haltbarkeit des Aktuators.
  • Die koaxial zueinander beziehungsweise koaxial ineinander angeordneten Kolben schließen einen Kopplerraum ein, der mit einem Steuerraum hydraulisch gekoppelt ist. Die hydraulisch Kopplung erfolgt dabei durch einen der Kolben hindurch. Besagter Steuerraum ist durch eine der Nadelkolbenflächen begrenzt. Durch die koaxiale Anordnung der Kolben und den davon umschlossenen Kopplerraum wird eine Möglichkeit geschaffen, die beiden ersten Kolbenflächen oder – je nach Konfiguration – die beiden zweiten Kolbenflächen auf konstruktiv einfache Weise miteinander hydraulisch zu koppeln.
  • 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, bei verschiedenen Ausführungsformen.
  • Beschreibung der Ausführungsbeispiele
  • Entsprechend den 1 und 2 umfasst ein Injektor 1 einer im übrigen nicht dargestellten Kraftstoffeinspritzanlage einen Injektorkörper 2, der beispielsweise aus mehreren Komponenten, z. B. aus einem Aktorabschnitt 3, einem Nadelabschnitt 4, einer zwischen Aktorabschnitt 3 und Nadelabschnitt 4 angeordneten Zwischenplatte 5 und einer Verbindungshülse 6 zusammengebaut sein kann. Die Verbindungshülse 6 fixiert den Nadelabschnitt 4 unter Zwischenschaltung der Zwischenplatte 5 am Aktorabschnitt 3, z. B. nach Art einer Überwurfmutter. Der Injektorkörper 2 weist an seinem Nadelabschnitt 4 wenigstens ein Spritzloch 7 auf, durch das Kraftstoff in einen Einspritzraum 8 einspritzbar ist. Im Inneren des Injektorkörpers 2 verläuft ein Zuführpfad 9, über den das wenigstens eine Spritzloch 7 mit unter Einspritzdruck stehendem Kraftstoff versorgt wird. Hierzu ist der Zuführpfad 9 im Einbauzustand des Injektors 1 an eine hier nicht gezeigte Kraftstoffhochdruckleitung angeschlossen, die ebenfalls einen Bestandteil der Kraftstoffeinspritzanlage bildet. Sofern mehrere Injektoren 1 an die gleiche Kraftstoffhochleitung angeschlossen sind, handelt es sich um ein Common-Rail-System. Die Krafteinspritzanlage dient zur Versorgung der Brennräume einer Brennkraftmaschine mit Kraftstoff, wobei die Brennkraftmaschine insbesondere in einem Kraftfahrzeug angeordnet sein kann.
  • Im Injektorkörper 2 ist ein Aktuator 10 angeordnet, bei dem es sich vorzugsweise um einen elektrisch betrieben Aktuator 10, insbesondere um einen Piezoaktuator 10 handelt. Hierzu enthält der Injektorkörper 2 im Aktuatorabschnitt 3 einen Aktuatorraum 11, in dem der Aktuator 10 angeordnet ist. Der Aktuator 10 ist mit seinem Fuß 12 am Injektorkörper 2 abgestützt und ist an seinem Kopf 13 mit einem Aktuatorkolben 14 antriebsverbunden. Ebenso kann der Aktuatorkopf 13 als Aktuatorkolben 14 ausgestaltet sein. Dem Aktuator 10 ist eine Öffnungsdruckfeder 15 zugeordnet, die sich einerseits am Aktuatorfuß 12 beziehungsweise am Injektorkörper 2 und andererseits am Aktuatorkopf 13 beziehungsweise am Aktuatorkolben 14 abstützt. Die Öffnungsdruckfeder 15 ist als Druckfeder ausgestaltet, die den Aktuator 10 im Falle einer Bestromung bei seiner axialen Ausdehnung unterstützt. Bei seiner Bestromung führt der Aktuator 10 einen Axialhub, also einen Hub parallel zu einer Längsmittelachse 16 des Injektors 1 in Richtung auf das wenigstens einen Spritzloch 7 durch.
  • Bei den hier gezeigten Ausführungsformen ist der Aktuatorraum 11 an seinen dem wenigstens einen Spritzloch 7 zugewandten Ende durch einen Verschlusskörper 17 verschlossen. Durch diesen Verschlusskörper 17 ist der Aktuatorkolben 14 axial hindurchgeführt. Insbesondere ist der Aktuatorkolben 14 am Verschlusskörper 17 axial geführt gelagert. Der Verschlusskörper 17 trennt im Aktuatorabschnitt 3 den Aktuatorraum 11 von einem Kolbenraum 18, in dem der Aktuatorkolben 14 angeordnet ist.
  • Der Injektor 2 umfasst außerdem eine Düsennadel 19, die im Injektorkörper 2 beziehungsweise im Nadelabschnitt 4 hubverstellbar angeordnet ist. Die Düsennadel 19 kann grundsätzlich einstückig ausgestaltet sein. Ebenso ist es möglich, einen die Düsennadel 19 umfassenden Nadelverband 20 vorzusehen, der aus mehreren Komponenten zusammengebaut ist. Die einzelnen Komponenten können dabei axial lose aneinander anliegen. Ebenso können zumindest zwei der Komponenten aneinander befestigt sein oder einstückig hergestellt sein. Die Düsennadel 19 wirkt mit einem Nadelsitz 21 zusammen und dient zur Steuerung der Einspritzung von Kraftstoff durch das wenigstens eine Spritzloch 7. In ihrem Schließzustand ist die Düsennadel 19 in den Nadelsitz 21 eingefahren und trennt das wenigstens eine Spritzloch 7 vom Zuführpfad 9. Beim Öffnen der Düsennadel 19 hebt diese vom Nadelsitz 21 ab, wodurch das wenigstens eine Spritzloch 7 mit dem Zuführpfad 9 verbunden ist und eine Einspritzung von Kraftstoff durch das wenigstens eine Spritzloch 7 stattfinden kann.
  • Die Düsennadel 19 beziehungsweise der Nadelverband 19 weist einen Nadelkolben 22 auf, der ebenfalls im Kolbenraum 18 angeordnet ist. Dabei sind der Aktuatorkolben 14 und der Nadelkolben 22 zueinander koaxial angeordnet. Bei den in 1 gezeigten Ausführungsform ist der Nadelkolben 22 als zum Aktuator 10 hin offener Hohlkolben ausgestaltet, in den der Aktuatorkolben 14 eintaucht. Der Aktuatorkolben 14 ist dabei im Nadelkolben 22 axial geführt gelagert. Der Nadelkolben 22 ist im Injektorkörper 2 axial geführt gelagert.
  • Bei der in 2 gezeigten Ausführungsform ist der Aktuatorkolben 14 als zur Düsennadel 19 hin offener Hohlkolben ausgestaltet, in den der Nadelkolben 22 axial eintaucht. Hierbei ist der Nadelkolben 22 im Aktuatorkolben 14 axial geführt gelagert. Der Aktuatorkolben 14 ist hier am Injektorkörper 2 beziehungsweise an einer in den Injektorkörper 2 eingesetzten Führungshülse 23 axial geführt gelagert.
  • Bei beiden Ausführungsformen umschließen die koaxial ineinander angeordneten Kolben 14, 22 einen Kopplerraum 24. Vorzugsweise ist in diesem Kopplerraum 24 eine Schließdruckfeder 25 angeordnet, die sich einerseits am Aktuatorkolben 14 und andererseits am Nadelkolben 22 axial abstützt. Die Schließdruckfeder 25 leitet so Schließkräfte in die Düsennadel 19 beziehungsweise in den Nadelverband 20 ein.
  • Der Aktuatorkolben 14 weist eine dem wenigstens einen Spritzloch 7 zugewandte erste Aktuatorkolbenfläche 26 sowie eine vom wenigstens einen Spritzloch 7 abgewandte zweite Aktuatorkolbenfläche 27 auf. Der Nadelkolben 22 weist eine dem wenigstens einen Spritzloch 7 zugewandte erste Nadelkolbenfläche 28 sowie eine vom wenigstens einen Spritzloch 7 abgewandte zweite Nadelkolbenfläche 29 auf. Die erste Aktuatorkolbenfläche 26 ist mit der ersten Nadelkolbenfläche 28 hydraulisch gekoppelt. Die zweite Aktuatorkolbenfläche 27 ist mit der zweiten Nadelkolbenfläche 29 hydraulisch gekoppelt.
  • Bei der in 1 gezeigten Ausführungsform ist die erste Aktuatorkolbenfläche 26 durch einen Querschnitt 30 definiert, den der Aktuatorkolben 14 im Bereich eines in den Nadelkolben 22 eintauchenden Kolbenabschnitts 31 aufweist. Dieser Querschnitt 30 entspricht dabei gleichzeitig dem offenen Querschnitt des Nadelkolbens 22 in dem Bereich, in den der Aktuatorkolben 14 eintaucht. Die zweite Aktuatorkolbenfläche 27 ist eine Ringfläche und entspricht dem zuvor genannten Querschnitt 30 des Kolbenabschnitts 31 abzüglich einem Querschnitt 32, den der Aktuatorkolben 14 in einem durch den Verschlusskörper 17 hindurchgeführten Stangenabschnitt 33 aufweist. Die erste Nadelkolbenfläche 28 ist eine Ringfläche, wie durch die Differenz zwischen einem Querschnitt 34, den der Nadelkolben 22 in seinem Kolbenabschnitt 35 aufweist, und einen Querschnitt 36 entspricht, den der Nadelkolben 22 im Bereich eines Stangenabschnitts 37 aufweist. Der Nadelkolben 22 beziehungsweise der Nadelverband 20 ist im Bereich des Stangenabschnitts 37 im Injektorkörper 2 beziehungsweise in der Zwischenplatte 5 axial geführt gelagert. Die zweite Nadelkolbenfläche 29 ist ebenfalls eine Ringfläche, die durch die Differenz zwischen dem Querschnitt 34 des Kolbenabschnitts 35 des Nadelkolbens 22 und dem Querschnitt 30 des Kolbenabschnitts 31 des Aktuatorkolbens 14 gebildet ist.
  • Bei der in 1 gezeigten Ausführungsform ist der Kopplerraum 24 durch die erste Aktuatorkolbenfläche 26 axial begrenzt. Die zweite Aktuatorkolbenfläche 27 begrenzt einen Hilfsraum 38 axial, der zwischen dem Aktuatorkolben 14 und dem Injektorkörper 2 beziehungsweise dem Verschlusskörper 17 ausgebildet ist. Besagter Hilfsraum 38 ist z. B. durch wenigstens eine im Verschlusskörper 17 ausgebildete Verbindungsöffnung 39, hydraulisch mit einem ersten Steuerraum 40 gekoppelt. Die zweite Nadelkolbenfläche 29 begrenzt diesen ersten Steuerraum 40 axial. Dementsprechend erfolgt die hydraulische Kopplung zwischen zweiter Aktuatorkolbenfläche 27 und zweiter Nadelkolbenfläche 29 über den Hilfsraum 38, die wenigstens eine Verbindungsöffnung 39 und den ersten Steuerraum 40. Im Unterschied dazu begrenzt die erste Nadelkolbenfläche 28 einen zweiten Steuerraum 41, der zwischen dem Nadelkolben 22 und dem Injektorkörper 2 beziehungsweise der Zwischenplatte 5 ausgebildet ist. Der zweite Steuerraum 41 kommuniziert durch den Nadelkolben 22 hindurch mit dem Kopplerraum 24, beispielsweise über wenigstens eine Verbindungsöffnung 42.
  • Die erste Aktuatorkolbenfläche 26 ist größer als die erste Nadelkolbenfläche 28. Demzufolge ist in 1 der Querschnitt 30 des Aktuatorkolbens 14 im Kolbenabschnitt 31 größer als die Differenz aus dem Querschnitt 34 des Nadelkolbens 22 im Kolbenabschnitt 35 und dem Querschnitt 36 des Nadelkolbens 22 im Stangenabschnitt 37.
  • Bei der in 2 gezeigten Ausführungsform ist die erste Aktuatorkolbenfläche 26 eine Ringfläche, die durch die Differenz zwischen dem Querschnitt 30, den der Aktuatorkolben 14 in seinem Kolbenabschnitt 31 aufweist, und dem Querschnitt 34 gebildet, den der Nadelkolben 22 in seinem Kolbenabschnitt 35 aufweist. In diesem Fall entspricht besagter Querschnitt 34 gleichzeitig dem Innenquerschnitt des hohlen Kolbenabschnitts 31 des Aktuatorkolbens 14. Die zweite Aktuatorkolbenfläche 27 ist eine Ringfläche, die durch die Differenz zwischen dem Querschnitt 30 des Aktuatorkolbens 14 im Kolbenabschnitt 31 und dem Querschnitt 32 des Aktuatorkolbens 14 im Stangenabschnitt 33 gebildet ist. Die erste Nadelkolbenfläche 28 ist eine Ringfläche, die durch die Differenz zwischen dem Querschnitt 34 des Nadelkolbens 22 im Kolbenabschnitt 35 und dem Querschnitt 36 des Nadelkolbens 22 im Stangenabschnitt 37 gebildet ist.
  • Die erste Aktuatorkolbenfläche 26 und die erste Nadelkolbenfläche 28 begrenzen gemeinsam einen ersten Steuerraum 43, der im Injektorkörper 2, hier im Bereich der Zwischenplatte 5 ausgebildet ist. Die zweite Aktuatorkolbenfläche 27 begrenzt einen zweiten Steuerraum 44, der zwischen dem Aktuatorkolben 14 und dem Injektorkörper 2 beziehungsweise dem Verschlusskörper 17 ausgebildet ist. Durch den Aktuatorkolben 14 hindurch kommuniziert der zweite Steuerraum 44 mit dem Kopplerraum 24, beispielsweise durch wenigstens eine Verbindungsöffnung 45. Im vorliegenden Fall ist somit der Kopplerraum 24 durch den Aktuatorkolben 14 hindurch mit dem zweiten Steuerraum 44 hydraulisch gekoppelt. Die zweite Nadelkolbenfläche 29 begrenzt den Kopplerraum 24.
  • Auch hier ist die erste Nadelkolbenfläche 28 kleiner als die erste Aktuatorkolbenfläche 26. Demnach ist hier die Differenz zwischen dem Querschnitt 34 des Kopplerkolbens 22 im Kolbenabschnitt 35 und dem Querschnitt 36 des Kopplerkolbens 22 im Stangenabschnitt 37 kleiner als die Differenz zwischen dem Querschnitt 30 des Aktuatorkolbens 14 im Kolbenabschnitt 17 und dem Querschnitt 34 des Nadelkolbens 22 im Kolbenabschnitt 35.
  • Bei den hier gezeigten Ausführungsformen ist der Zuführpfad 9 durch den Aktuatorraum 11 hindurchgeführt, so dass der Aktuator 10 von dem unter Einspritzdruck stehenden Kraftstoff umspült ist. Der Zuführpfad 9 geht dann vom Aktuatorraum 11 ab, umgeht den Kolbenraum 18 und mündet im Nadelabschnitt 4 in einem Düsenraum 46, der zum Beispiel über wenigstens eine Freischlifffläche 47 mit einem Ringraum 48 kommuniziert, der zum wenigstens einen Spritzloch 7 führt.
  • Die in 1 gezeigte Ausführungsform des Injektors 1 arbeitet wie folgt:
    In einem Ausgangszustand, bei geschlossener Düsennadel 19, herrscht in den hydraulisch miteinander gekoppelten Räumen des Injektors 1 der Einspritzdruck. Insbesondere herrscht im Kopplerraum 24, im ersten Steuerraum 40, im zweiten Steuerraum 41 und im Hilfsraum 38 der Einspritzdruck. Der Aktuator 10 ist entspannt beziehungsweise unbestromt.
  • Zum Durchführen einer Kraftstoffeinspritzung wird der Aktuator 10 bestromt, wodurch er seine Länge vergrößert, unterstützt von der Öffnungsdruckfeder 15. Der Aktuatorkopf 13 führt dabei einen axialen Hub aus. Der mit dem Aktuatorkopf 13 antriebsgekoppelte Aktuatorkolben 14 führt den gleichen axialen Hub in Richtung des wenigstens einen Spritzlochs 7 durch. Durch den Hub des Aktuatorkolbens 14 wird das Volumen des Hilfsraums 38 vergrößert, wodurch darin der Druck abfällt. Im mit dem Hilfsraum 38 hydraulisch gekoppelten ersten Steuerraum 40 kommt es ebenfalls zu einem entsprechenden Druckabfall. Dementsprechend reduzieren sich die an der zweiten Nadelkolbenfläche 29 angreifenden hydraulischen Schließkräfte, wodurch quasi eine in Öffnungsrichtung wirkende Zugkraft in die Düsennadel 19 beziehungsweise in den Nadelverband 20 eingeleitet wird. Gleichzeitig bewirkt der Hub des Aktuatorkolbens 14 eine Verkleinerung des Volumens des Kopplerraums 24, wodurch darin der Druck ansteigt. Dieser Druckanstieg erfolgt ebenfalls im zweiten Steuerraum 41 der mit dem Kopplerraum 24 hydraulisch gekoppelt ist. Da die erste Nadelkolbenfläche 28 kleiner ist als die erste Aktuatorkolbenfläche 26 resultiert durch den Druckanstieg im Kopplerraum 24 und im zweiten Steuerraum 41 eine an der ersten Nadelkolbenfläche 28 in Öffnungsrichtung wirkende hydraulische Druckkraft. Insgesamt wirken zum Öffnen der Düsennadel 19 die Druckabsenkung an der zweiten Nadelkolbenfläche 29 und die Druckerhöhung an der ersten Nadelkolbenfläche 38 zusammen.
  • Zum Schließen der Düsennadel 19 wird der Aktuator 10 wieder entstromt, wodurch sich die Druckverhältnisse wieder entsprechend ändern, wobei gleichzeitig die Schließdruckfeder 25 den Schließvorgang der Düsennadel 19 unterstützt.
  • Die in 2 gezeigte Ausführungsform des Injektors 1 arbeitet wie folgt:
    Ausgehend vom Schließzustand der Düsennadel 19 wird der Aktuator 10 bestromt, um einen axialen Hub des Aktuatorkolbens 14 zu erzeugen. Durch den Hub des Aktuatorkolbens 14 wird das Volumen des zweiten Steuerraums 44 vergrößert, wodurch darin der Druck abfällt. Dieser Druckabfall pflanzt sich in den Kopplerraum 24 vor, wodurch die an der zweiten Nadelkolbenfläche 29 wirkenden hydraulischen Schließkräfte reduziert werden. Daraus resultiert quasi eine in Öffnungsrichtung wirksame Zugkraft an der Düsennadel 19. Gleichzeitig bewirkt der Hub des Aktuatorkolbens 14 eine Verkleinerung des Volumens des ersten Steuerraums 43, wodurch darin der Druck ansteigt. Dieser Druckanstieg erhöht die in Öffnungsrichtung an der ersten Nadelkolbenfläche 28 angreifenden hydraulischen Druckkräften. In der Folge werden zusätzliche in Öffnungsrichtung wirksame Druckkräfte in die Düsennadel 19 eingeleitet. Folglich wirken zum Öffnen der Düsennadel 19 die Druckabsenkung an der zweiten Nadelkolbenfläche 29 und die Druckerhöhung an der ersten Nadelkolbenfläche 28 zusammen.
  • Zum Schließen der Düsennadel 19 wird der Aktuator 10 wieder entstromt, wodurch sich die Druckverhältnisse wieder entsprechend ändern. Gleichzeitig unterstützt die Schließdruckfeder 25 den Schließvorgang der Düsennadel 19.

Claims (10)

  1. Injektor einer Kraftstoffeinspritzanlage für eine Brennkraftmaschine, insbesondere in einem Kraftfahrzeug, – mit einem Injektorkörper (2), der wenigstens ein Spritzloch (7) aufweist, – mit einer im Injektorkörper (2) hubverstellbar angeordneten Düsennadel (19) zum Steuern einer Einspritzung von Kraftstoff durch das wenigstens eine Spritzloch (7), – mit einem im Injektorkörper (2) angeordneten Aktuator (10) zum Antreiben eines Aktuatorkolbens (14), – wobei die Düsennadel (19) oder ein die Düsennadel (19) umfassender Nadelverband (20) einen Nadelkolben (22) aufweist, der koaxial zum Aktuatorkolben (14) angeordnet ist, – wobei der Aktuatorkolben (14) eine dem wenigstens einen Spritzloch (7) zugewandte erste Aktuatorkolbenfläche (26) und eine vom wenigstens einen Spritzloch (7) abgewandte zweite Aktuatorkolbenfläche (27) aufweist, – wobei der Nadelkolben (22) eine dem wenigstens einen Spritzloch (7) zugewandte erste Nadelkolbenfläche (28) und eine vom wenigstens einen Spritzloch (7) abgewandte zweite Nadelkolbenfläche (29) aufweist, – wobei die erste Aktuatorkolbenfläche (26) mit der ersten Nadelkolbenfläche (28) hydraulisch gekoppelt ist, – wobei die zweite Aktuatorkolbenfläche (27) mit der zweiten Nadelkolbenfläche (29) hydraulisch gekoppelt ist.
  2. Injektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die koaxial zueinander angeordneten Kolben (14, 22) einen Kopplerraum (24) einschließen, der durch einen der Kolben (14, 22) hindurch mit einem Steuerraum (41; 44) hydraulisch gekoppelt ist, der durch eine der Nadelkolbenflächen (28, 29) begrenzt ist.
  3. Injektor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass im Kopplerraum (24) eine Schließdruckfeder (25) angeordnet ist, die sich einerseits am Aktuatorkolben (14) und andererseits am Nadelkolben (22) abstützt.
  4. Injektor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, – dass der Aktuatorkolben (14) als zur Düsennadel (19) hin offener Hohlkolben ausgestaltet ist, in den der Nadelkolben (22) eintaucht, – dass die zweite Nadelkolbenfläche (29) den Kopplerraum (24) begrenzt, – dass die erste Nadelkolbenfläche (28) und die erste Aktuatorkolbenfläche (26) über oder durch einen ersten Steuerraum (43) miteinander hydraulisch gekoppelt sind, – dass die zweite Aktuatorkolbenfläche (27) einen zweiten Steuerraum (44) begrenzt, der mit dem Kopplerraum (24) hydraulisch gekoppelt ist.
  5. Injektor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Steuerraum (43) durch die erste Nadelkolbenfläche (28) und die erste Aktuatorkolbenfläche (26) begrenzt ist.
  6. Injektor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, – dass der Nadelkolben (22) als zum Aktuator (10) hin offener Hohlkolben ausgestaltet ist, in den der Aktuatorkolben (14) eintaucht, – dass die erste Aktuatorkolbenfläche (26) den Kopplerraum (24) begrenzt, – dass die zweite Aktuatorkolbenfläche (27) und die zweite Nadelkolbenfläche (29) durch oder über einen ersten Steuerraum (40) miteinander hydraulisch gekoppelt sind, – dass die erste Nadelkolbenfläche (28) einen zweiten Steuerraum (41) begrenzt, der mit dem Kopplerraum (24) hydraulisch gekoppelt ist.
  7. Injektor nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, – dass die zweite Nadelkolbenfläche (29) den ersten Steuerraum (40) begrenzt, – dass die zweite Aktuatorkolbenfläche (27) einen Hilfsraum (38) begrenzt, der mit dem ersten Steuerraum (40) hydraulisch gekoppelt ist.
  8. Injektor nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Aktuatorkolbenfläche (26) größer ist als die erste Nadelkolbenfläche (28).
  9. Injektor nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Injektorkörper (2) einen Aktuatorraum (11) aufweist, in dem der Aktuator (10) angeordnet ist und durch den ein Zuführpfad (9) zur Versorgung des wenigstens einen Spritzlochs (7) mit unter Einspritzdruck stehendem Kraftstoff hindurchgeführt ist.
  10. Injektor nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktuatorraum (11) an einer dem wenigsten einen Spritzloch (7) zugewandten Seite durch einen Verschlusskörper (17) verschlossen ist, durch den der Aktuator (10) oder der Aktuatorkolben (14) hindurchgeführt ist.
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