DE102008002153B4

DE102008002153B4 - Fuel injector

Info

Publication number: DE102008002153B4
Application number: DE102008002153.9A
Authority: DE
Inventors: Hans-Christoph Magel
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2008-06-02
Filing date: 2008-06-02
Publication date: 2016-02-18
Anticipated expiration: 2028-06-03
Also published as: DE102008002153A1

Abstract

Kraftstoff-Injektor zum Einspritzen von Kraftstoff in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine, mit einem mit unter Hochdruck stehendem Kraftstoff versorgbaren ersten Hochdruckbereich (23) und mit einem zwischen einer Schließstellung und einer den Kraftstofffluss durch eine Düsenlochanordnung (12) in den Brennraum freigebenden Öffnungsstellung verstellbaren Einspritzventilelement (8), dadurch gekennzeichnet, dass das Einspritzventilelement (8) mindestens eine mit Niederdruck beaufschlagte, in eine Öffnungsrichtung des Einspritzventilelementes (8) zeigende Niederdruckfläche (47) aufweist, und dass der erste Hochdruckbereich (23) über eine Drosselverbindung (22) mit einem zweiten Hochdruckbereich (16) verbunden ist, derart dass bei geöffnetem Einspritzeventilelement (8) eine in Schließrichtung auf das Einspritzventilelement (8) wirkende hydraulische Schließkraft erzeugt wird.Fuel injector for injecting fuel into a combustion chamber of an internal combustion engine, having a first high-pressure region (23) which can be supplied with high-pressure fuel and having an injection valve element (FIG. 12) which can be adjusted between a closed position and an open position releasing the fuel flow through a nozzle hole arrangement (12) into the combustion chamber (FIG. 8), characterized in that the injection valve element (8) has at least one low-pressure, in an opening direction of the injection valve element (8) facing low pressure surface (47), and that the first high-pressure region (23) via a throttle connection (22) with a second High-pressure region (16) is connected, so that when the injection valve element (8) is opened in the closing direction of the injection valve element (8) acting hydraulic closing force is generated.

Description

Stand der TechnikState of the art

Die Erfindung betrifft einen Kraftstoff-Injektor, insbesondere einen Common-Rail-Injektor, zum Einspritzen von Kraftstoff in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a fuel injector, in particular a common rail injector, for injecting fuel into a combustion chamber of an internal combustion engine according to the preamble of claim 1.

Aus der DE 10 2005 040 912 A1 ist ein Kraftstoff-Injektor mit einem direkt angesteuerten Einspritzventilelement bekannt. Der bekannte Kraftstoff-Injektor umfasst also kein Steuerventil (Servoventil), sondern das Einspritzventil wird unmittelbar vom piezoelektrischen Aktor betätigt. Der bekannte Kraftstoff-Injektor weist daher keinen Rücklaufanschluss auf. Das Einspritzventilelement des bekannten Kraftstoff-Injektors ist nach innen öffnend angeordnet, wodurch eine gute Gemischaufbereitung im Verbrennungsmotor erreicht wird. Dadurch, dass der Piezoaktor direkt über einen Kopplerraum auf das Einspritzventilelement wirkt, können große Öffnungs- und Schließgeschwindigkeiten erreicht werden. Zudem ist der Kraftstoff-Injektoraufbau im Vergleich mit servobetriebenen Kraftstoff-Injektoren einfach. Problematisch bei dem bekannten Kraftstoff-Injektor ist jedoch die notwendige, große, zum Öffnen des Einspritzventilelementes benötigte, Öffnungskraft, die zur Gewährleistung einer guten Kraftstoff-Injektorfunktion notwendig ist. Hierdurch ist eine große Aktorleistung erforderlich.From the DE 10 2005 040 912 A1 a fuel injector with a directly controlled injection valve element is known. The known fuel injector thus comprises no control valve (servo valve), but the injection valve is actuated directly by the piezoelectric actuator. The known fuel injector therefore has no return port. The injection valve element of the known fuel injector is arranged inwardly opening, whereby a good mixture preparation in the internal combustion engine is achieved. Due to the fact that the piezoactuator acts directly on the injection valve element via a coupler space, large opening and closing speeds can be achieved. In addition, the fuel injector structure is simple in comparison with servo-driven fuel injectors. The problem with the known fuel injector, however, is the necessary, large, required to open the injection valve element, opening force, which is necessary to ensure a good fuel injector function. As a result, a large actuator performance is required.

Aus der noch nicht offengelegten DE 10 2006 062 216 A1 der Anmelderin wird zur Reduzierung der Öffnungskraft vorgeschlagen, eine mit Niederdruck beaufschlagte Niederdruckfläche am Einspritzventilelement vorzusehen.From the not yet revealed DE 10 2006 062 216 A1 the Applicant is proposed to reduce the opening force to provide a pressurized low pressure surface on the injection valve element.

Darüber hinaus sind aus der DE 10 2005 009 148 A1 , DE 10 2007 002 758 A1 und der JP 2004-346 771 A Kraftstoff-Injektoren mit beweglichen Einspritzventilelementen bekannt, die durch hydraulische Kräfte bewegbar sind.In addition, from the DE 10 2005 009 148 A1 . DE 10 2007 002 758 A1 and the JP 2004-346 771 A Fuel injectors with movable injection valve elements, which are movable by hydraulic forces.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Technische AufgabeTechnical task

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Kraftstoff-Injektor vorzuschlagen, der den Einsatz vergleichsweise leistungsarmer Aktoren ermöglicht.The invention has for its object to propose a fuel injector, which allows the use of comparatively low-power actuators.

Technische LösungTechnical solution

Diese Aufgabe wird mit einem Kraftstoff-Injektor mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben. In den Rahmen der Erfindung fallen sämtliche Kombinationen aus zumindest zwei von in der Beschreibung, den Ansprüchen und/oder den Figuren offenbarten Merkmalen.This object is achieved with a fuel injector having the features of claim 1. Advantageous developments of the invention are specified in the subclaims. All combinations of at least two features disclosed in the description, the claims and / or the figures fall within the scope of the invention.

Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, eine in Öffnungsrichtung des Einspritzventilelementes weisende, die stationäre hydraulische Schließkraft reduzierende, und im geöffneten Zustand eine hydraulische Öffnungskraft erzeugende, insbesondere dauerhaft, mit Niederdruck beaufschlagte Niederdruckfläche des Einspritzventilelementes mit einer Drosselverbindung zu kombinieren, die derart angeordnet und dimensioniert ist, dass der hydraulischen Öffnungskraft bei geöffnetem Einspritzventilelement eine hydraulische in Schließrichtung wirkende Schließkraft entgegenwirkt, wodurch die Schließgeschwindigkeit des Einspritzventilelementes erhöht werden kann. Durch die zumindest teilweise Kompensation der hydraulischen, in Öffnungsrichtung wirkenden, von der Niederdruckfläche verursachten Öffnungskraft wird die Realisierung einer exakten Einspritzventilelementsteuerung auch mit einem leistungsschwachen Aktor möglich. Bei dem mittels mindestens eines Aktors, insbesondere axial, verstellbaren Einspritzventilelement kann es sich sowohl um ein einteiliges, als auch um ein mehrteiliges, beispielsweise aus einem Steuerkolben und einer Düsennadel zusammengesetztes, Einspritzventilelement handeln. Wesentlich ist lediglich, dass an mindestens einem Bauelement des Einspritzventilelementes eine, insbesondere dauerhaft, mit Niederdruck beaufschlagte Niederdruckfläche angeordnet ist, die derart angeordnet ist, dass sie im geschlossenen Zustand eine wirkende hydraulische Schließkraft reduziert, bevorzugt jedoch nicht vollständig kompensiert. Durch das Vorsehen einer Drosselverbindung zwischen einem ersten und einem zweiten Hochdruckbereich des Kraftstoff-Injektors wird die bei geöffnetem Einspritventilelement wirkende hydraulische Öffnungskraft, zumindest teilweise, durch eine aufgrund der Drosselwirkung erzeugte hydraulische Schließkraft reduziert. Bevorzugt mündet dabei eine Versorgungsleitung zur Versorgung des Kraftstoff-Injektors mit unter Hochdruck stehendem Kraftstoff in den ersten Hochdruckbereich, wobei der Druck im zweiten Hochdruckbereich gegenüber dem Druck (vorzugsweise im Wesentlichen Raildruck) im ersten Hochdruckbereich aufgrund der Drosselverbindung (etwas) reduziert ist.The invention is based on the idea, in the opening direction of the injection valve element facing, the stationary hydraulic closing force reducing, and in the open state, a hydraulic opening force generating, in particular permanently, acted upon by low pressure low pressure surface of the injection valve element to combine with a throttle connection, which is arranged and dimensioned in that the hydraulic opening force with the injection valve element open is counteracted by a hydraulic closing force acting in the closing direction, whereby the closing speed of the injection valve element can be increased. Due to the at least partial compensation of the hydraulic, acting in the opening direction, caused by the low pressure surface opening force, the realization of a precise injection valve element control is also possible with a low-power actuator. The injection valve element which can be adjusted by means of at least one actuator, in particular axially, can be an injection valve element composed of a one-part injection valve element or a multi-part injection valve element composed, for example, of a control piston and a nozzle needle. It is only essential that at least one component of the injection valve element a, in particular permanently, acted upon by low pressure low pressure surface is arranged, which is arranged such that it reduces an acting hydraulic closing force in the closed state, but preferably not fully compensated. By providing a throttle connection between a first and a second high-pressure region of the fuel injector, the hydraulic opening force acting when the Einspritventilelement open, at least partially, reduced by a hydraulic closing force generated due to the throttle effect. In this case, a supply line for supplying the fuel injector with fuel under high pressure preferably flows into the first high-pressure region, the pressure in the second high-pressure region being reduced in relation to the pressure (preferably substantially rail pressure) in the first high-pressure region due to the throttle connection (somewhat).

Besonders bevorzugt ist eine Ausführungsform des Kraftstoff-Injektors, bei der es sich um einen sogenannten nach innen öffnenden Kraftstoff-Injektor handelt, also um eine Ausführungsform, bei der das Einspritzventilelement bei seiner Öffnungsbewegung in den Kraftstoff-Injektor hinein bewegt wird, wodurch der Weg des Kraftstoffes zur Düsenlochanordnung und damit in den Brennraum der Brennkraftmaschine freigegeben wird. Bei einer derartigen Ausführungsform muss die Niederdruckfläche von der Düsenlochanordnung abgewandt sein, um durch Niederdruckbeaufschlagung eine in Öffnungsrichtung wirkende hydraulische Öffnungskraft zu verursachen. Bevorzugt handelt es sich bei einem der Niederdruckfläche zugeordneten Rücklaufanschluss des Kraftstoff-Injektors, durch den eine unvermeidbare Leckagemenge aus einem die Niederdruckfläche begrenzenden Niederdruckraum abströmen kann, um den einzigen Rücklaufanschluss des Kraftstoff-Injektors.Particularly preferred is an embodiment of the fuel injector, which is a so-called inwardly opening fuel injector, that is an embodiment in which the injection valve element is moved in its opening movement into the fuel injector, whereby the way of Fuel is released to the nozzle hole arrangement and thus into the combustion chamber of the internal combustion engine. In such an embodiment, the low pressure area of the Facing away nozzle hole arrangement to cause by low pressure loading acting in the opening direction hydraulic opening force. Preferably, a return port of the fuel injector associated with the low-pressure surface, through which an unavoidable amount of leakage can flow out of a low-pressure space delimiting the low-pressure area, surrounds the single return port of the fuel injector.

Besonders bevorzugt ist eine Ausführungsform, bei der das Einspritzventilelement servoventilfrei, d. h. ohne Steuerventil, ausgebildet ist, also das Einspritzventilelement, ggf. unter Zwischenschaltung eines hydraulischen Kopplers, direkt von mindestens einem Aktor angesteuert ist.Particularly preferred is an embodiment in which the injection valve element servo valve free, d. H. Without control valve, is formed, so the injection valve element, optionally with the interposition of a hydraulic coupler, is controlled directly by at least one actuator.

Bevorzugt ist eine Ausführungsform des Kraftstoff-Injektors, bei der die Größe der Niederdruckfläche etwa 50% bis 100% der Größe der vom Düsennadelsitz begrenzten Fläche entspricht. Auf diese Weise ist es möglich, eine vergleichsweise große hydraulische Öffnungskraft zu erzielen, also die vom Aktor aufzubringende Öffnungskraft stark zu reduzieren. Gleichzeitig wird weiterhin ein sicheres Schließen des Einspritzventilelementes und eine vollständige Dichtheit des Einspritzventilelementsitzes gewährleistet. Besonders bevorzugt ist eine Ausführungsform, bei der die Größe der Niederdruckfläche etwa 50% bis 90%, besonders bevorzugt etwa 60% bis 80%, der Größe der vom Einspritzventilelementsitz begrenzten Fläche beträgt.Preferred is an embodiment of the fuel injector, wherein the size of the low pressure area corresponds to about 50% to 100% of the size of the limited area of the nozzle needle seat. In this way, it is possible to achieve a comparatively large hydraulic opening force, that is to greatly reduce the opening force to be applied by the actuator. At the same time a secure closing of the injection valve element and a complete tightness of the injection valve element seat is further ensured. Particularly preferred is an embodiment in which the size of the low pressure surface is about 50% to 90%, more preferably about 60% to 80%, of the size of the area bounded by the injection valve element seat.

Durch die Kombination einer Niederdruckfläche mit einer bei geöffnetem Einspritzventilelement eine Schließkraft erzeugenden Drosselverbindung ist es bei entsprechender Auslegung der Druckangriffsflächen und der Drosselverbindung möglich, ein in seinem geöffneten Zustand in axialer Richtung, zumindest näherungsweise, druckausgeglichenes Einspritzventilelement zu realisieren, wodurch lediglich geringste Aktorkräfte benötigt würden. Hierzu ist der Durchmesser des Einspritzventilelementes in einem den zweiten Hochdruckbereich begrenzenden Führungsabschnitt entsprechend unter Berücksichtigung der Drosselwirkung der Drosselverbindung zu dimensionieren. Bevorzugt ist es jedoch, wenn die auf das Einspritzventilelement wirkende hydraulische Öffnungskraft zumindest teilweise kompensiert wird, um ein Schließen mit geringer Aktorgröße (Leistung) zu ermöglichen. Besonders bevorzugt ist es dabei, wenn die in Schließrichtung auf das Einspritzventilelement wirkende hydraulische Schließkraft etwa 40% bis 80% der bei geöffnetem Einspritzventilelement von der Niederdruckfläche verursachten hydraulischen Öffnungskraft beträgt. Bei einer alternativen Auslegung ist es bevorzugt, wenn die auf das Einspritzventilelement wirkende Schließkraft größer ist als die hydraulische Öffnungskraft um ein sicheres Schließverhalten zu garantieren.By combining a low-pressure surface with a throttle valve connection producing a closing force when the injection valve element is open, it is possible, with an appropriate design of the pressure-engaging surfaces and the throttle connection, to realize an at least approximately pressure-balanced injection valve element in its open state in the axial direction, which would require only minimal actuator forces. For this purpose, the diameter of the injection valve element in a second high-pressure region limiting guide portion is to be dimensioned in accordance with the throttle effect of the throttle connection. However, it is preferred if the hydraulic opening force acting on the injection valve element is at least partially compensated in order to enable closing with a small actuator size (power). It is particularly preferred if the hydraulic closing force acting on the injection valve element in the closing direction amounts to approximately 40% to 80% of the hydraulic opening force caused by the low-pressure surface when the injection valve element is open. In an alternative design, it is preferable if the closing force acting on the injection valve element is greater than the hydraulic opening force in order to guarantee a safe closing behavior.

Bevorzugt ist eine Ausführungsform, bei der die Niederdruckfläche von einem Niederdruckraum begrenzt ist, der zumindest in eine Axialrichtung von einem zwischen dem Einspritzventilelement und einem Injektorbauteil ausgebildeten Führungsspalt begrenzt ist. Besonders bevorzugt ist es, wenn der Niederdruckraum in beide Axialrichtungen von jeweils einem derartigen Führungsspalt begrenzt ist. Ganz besonders bevorzugt ist dabei eine Ausführungsform, bei der das den Führungsspalt radial außen begrenzende Injektorbauteil von außen mit unter Hochdruck stehendem Kraftstoff umgeben ist, um eine Aufweitung des Führungsspaltes im Betrieb zu vermeiden. Hierdurch können Leckageverluste minimiert werden. Im Falle des Vorsehens von zwei den Niederdruckraum begrenzenden, axial beabstandeten Führungsspalten ist es bevorzugt, wenn das mindestens eine, die beiden Führungsspalte radial außen begrenzende Injektorbauteil im Bereich beider Führungsspalte radial außen von unter Hochdruck stehendem Kraftstoff umgeben ist.An embodiment is preferred in which the low-pressure surface is delimited by a low-pressure space which is delimited at least in an axial direction by a guide gap formed between the injection valve element and an injector component. It is particularly preferred if the low-pressure space in both axial directions is bounded in each case by such a guide gap. In this case, an embodiment in which the injector component radially outwardly delimits the guide gap is surrounded from the outside by fuel under high pressure in order to avoid widening of the guide gap during operation. As a result, leakage losses can be minimized. In the case of the provision of two axially spaced guide gaps delimiting the low-pressure space, it is preferred if the at least one injector component, which delimits the two guide gaps radially outwardly, is surrounded by high-pressure fuel in the region of both guide gaps.

Besonders bevorzugt ist es, zum Ausgleich von Temperaturdehnungen einen als Wegübersetzer dienenden hydraulischen Koppler vorzusehen, der zusätzlich das Schwingungsverhalten optimiert und zu einer verbesserten Kontrolle der Einspritzventilelementöffnungsgeschwindigkeit beiträgt. Dabei wird der Kopplerraum einenends beispielsweise von einem Piezoaktor beaufschlagt. Um kostengünstige, kurze Piezoaktoren einsetzen zu können, hat es sich als besonders vorteilhaft herausgestellt, wenn die durch den hydraulischen Koppler verursachte Wegübersetzung mindestens den Faktor 3 aufweist, also die axiale Verstellung des Piezoaktors um 1 μm eine Verstellbewegung des Einspritzventilelementes von mindestens 3 μm zur Folge hat.In order to compensate for thermal expansions, it is particularly preferable to provide a hydraulic coupler serving as a path translator, which additionally optimizes the vibration behavior and contributes to an improved control of the injection valve element opening speed. In this case, the coupler space is acted upon at one end, for example, by a piezoactuator. In order to use cost-effective, short piezoelectric actuators, it has proven to be particularly advantageous if the displacement caused by the hydraulic coupler has at least the factor 3, ie the axial displacement of the piezoelectric actuator by 1 micron an adjustment of the injection valve element of at least 3 microns result Has.

Besonders bevorzugt ist eine Ausführungsform, bei der kein kostenintensiver Piezoaktor zum Verstellen des Einspritzventilelementes vorgesehen ist, sondern mindestens ein elektromagnetischer Aktor, vorzugsweise mehrere axial beabstandete elektromagnetische Aktoren. Der Einsatz dieser elektromagnetischen Aktoren wird auch bei einem direkt angesteuerten Einspritzventilelement durch die Reduzierung der aufzubringenden Öffnungskraft aufgrund des Vorsehens einer Niederdruckfläche ermöglicht. Bei Bedarf kann der elektromagnetische Aktuator über einen hydraulischen Koppler mit dem Einspritzventilelement zusammenwirken.Particularly preferred is an embodiment in which no costly piezoelectric actuator is provided for adjusting the injection valve element, but at least one electromagnetic actuator, preferably a plurality of axially spaced electromagnetic actuators. The use of these electromagnetic actuators is made possible even with a directly controlled injection valve element by the reduction of the applied opening force due to the provision of a low pressure surface. If necessary, the electromagnetic actuator can interact with the injection valve element via a hydraulic coupler.

Im Hinblick auf die Ausbildung und Anordnung der Drosselverbindung zur Reduzierung des Kraftstoffdruckes im zweiten Hochdruckbereich gibt es unterschiedliche Möglichkeiten. Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist die Drosselverbindung als Axialkanal ausgebildet, der radial innen von dem Einspritzventilelement begrenzt ist. Bevorzugt ist das Einspritzventilelement hierzu an seinem Außenumfang mit mehreren in Umfangsrichtung gleichmäßig verteilten Abflachungen versehen.With regard to the design and arrangement of the throttle connection for reducing the fuel pressure in the second high-pressure region, there are different possibilities. According to a particularly preferred embodiment, the throttle connection is designed as an axial passage, which is bounded radially inwardly by the injection valve element. Preferably, the injection valve element is for this purpose its outer circumference provided with a plurality of circumferentially uniformly distributed flats.

Zusätzlich oder alternativ kann die Drosselverbindung unmittelbar als mindestens ein Drosselkanal in dem Einspritzventilelement selbst vorgesehen werden.Additionally or alternatively, the throttle connection can be provided directly as at least one throttle channel in the injection valve element itself.

Bei einer Ausführungsform mit hydraulischem Koppler ist es besonders bevorzugt, die Drosselverbindung als Drosselkanal, insbesondere als Axialkanal, in einem Plattenelement anzuordnen, das zwei Kopplerräume in axialer Richtung voneinander trennt.In an embodiment with a hydraulic coupler, it is particularly preferred to arrange the throttle connection as a throttle channel, in particular as an axial channel, in a plate element which separates two coupler spaces in the axial direction from one another.

Eine besonders einfache Bauform des Kraftstoff-Injektors kann dann realisiert werden, wenn die mindestens eine hydraulische Öffnungskraft erzeugende Niederdruckfläche an einer, vorzugsweise von der Düsenlochanordnung abgewandten, Stirnseite des Einspritzventilelementes angeordnet, bevorzugt von der Stirnfläche des Einspritzventilelementes gebildet ist. Diese Ausführungsform ermöglicht einen sehr einfachen Injektoraufbau, bei dem der die Niederdruckfläche aufnehmende Niederdruckraum im Injektorkopf angeordnet ist.A particularly simple design of the fuel injector can be realized when the at least one hydraulic opening force generating low pressure surface arranged at one, preferably facing away from the nozzle hole arrangement, end face of the injection valve element, preferably formed by the end face of the injection valve element. This embodiment enables a very simple injector structure in which the low-pressure area receiving the low pressure area is arranged in the injector head.

Zusätzlich oder alternativ kann die Niederdruckfläche als Ringfläche ausgebildet werden, insbesondere in einem Bereich, der mit Axialabstand zu den Stirnseiten des Einspritzventilelementes angeordnet ist. Insbesondere bei einer derartigen Ausführungsform ist es bevorzugt, wenn ein Elektrobauteil, das radial außen einen Führungsspalt für das Einspritzventilelement begrenzt, der einen die Niederdruckfläche aufnehmenden Niederdruckraum in axialer Richtung begrenzt, radial außen von unter Hochdruck stehendem Kraftstoff umgeben ist.Additionally or alternatively, the low pressure surface may be formed as an annular surface, in particular in a region which is arranged with axial distance to the end faces of the injection valve element. In particular, in such an embodiment, it is preferred if an electrical component which defines radially outside a guide gap for the injection valve element, which limits the low pressure area receiving low-pressure space in the axial direction, is surrounded radially outwardly of under high pressure fuel.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnungen. Diese zeigen in:Further advantages, features and details of the invention will become apparent from the following description of preferred embodiments and from the drawings. These show in:

1: eine schematische Darstellung eines Kraftstoff-Injektors, bei dem ein Einspritzventilelement direkt mittels eines Piezoaktors unter Zwischenschaltung eines hydraulischen Kopplers angesteuert wird, wobei eine als Ringfläche ausgebildete Niederdruckfläche vorgesehen ist, 1 : a schematic representation of a fuel injector in which an injection valve element is driven directly by means of a piezoelectric actuator with the interposition of a hydraulic coupler, wherein a trained as an annular surface low pressure surface is provided,

2: eine alternative Ausführungsform eines Kraftstoff-Injektors, der direkt mittels eines einzigen elektromagnetischen Aktors ansteuerbar ist, wobei die Niederdruckfläche zur Reduzierung einer hydraulischen Schließkraft an einer von einer Düsenlochanordnung abgewandten Stirnseite des Einspritzventilelementes angeordnet ist, und 2 an alternative embodiment of a fuel injector which can be controlled directly by means of a single electromagnetic actuator, wherein the low pressure surface is arranged to reduce a hydraulic closing force on a side remote from a nozzle hole arrangement end face of the injection valve element, and

3: eine Ausführungsform eines Kraftstoff-Injektors, bei dem zur Ansteuerung des Einspritzventilelementes mehrere in axialer Richtung beabstandete elektromagnetische Aktoren vorgesehen sind. 3 An embodiment of a fuel injector in which a plurality of axially spaced electromagnetic actuators are provided for controlling the injection valve element.

Ausführungsformen der ErfindungEmbodiments of the invention

In den Figuren sind gleiche Bauteile und Bauteile mit der gleichen Funktion mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.In the figures, the same components and components with the same function with the same reference numerals.

In 1 ist ein Kraftstoff-Injektor 1 mit einem Injektorgehäuse 6 im Längsschnitt dargestellt. Das Injektorgehäuse 6 umfasst einen in der Zeichnungsebene unteren Düsenkörper 2, der mit seinem unteren freien Ende in einen nicht gezeigten Brennraum einer mit Kraftstoff zu versorgenden Brennkraftmaschine ragt. Mit seiner oberen brennstoffraumfernen Stirnfläche ist der Düsenkörper 2 mittels einer nicht gezeigten Spannmutter axial gegen einen Zwischenkörper 3 und einen Injektorkörper 4 verspannt. Der Injektorkörper 4 hat im Wesentlichen die Gestalt einer kreiszylindrischen Hülse, deren eine Stirnseite durch den Zwischenkörper 3 und deren andere Stirnseite durch einen Injektordeckel 5 abgeschlossen ist.In 1 is a fuel injector 1 with an injector housing 6 shown in longitudinal section. The injector housing 6 comprises a lower nozzle body in the plane of the drawing 2 , which projects with its lower free end into a combustion chamber (not shown) of an internal combustion engine to be supplied with fuel. With its upper end remote from the fuel chamber is the nozzle body 2 by means of a clamping nut, not shown axially against an intermediate body 3 and an injector body 4 braced. The injector body 4 has essentially the shape of a circular cylindrical sleeve, whose one end face through the intermediate body 3 and the other end side through an injector cover 5 is completed.

In dem Düsenkörper 2 ist eine axiale Führungsbohrung 7 eingebracht, in der ein Einspritzventilelement 8 axial verschiebbar geführt ist. Anstelle eines gezeigten, einteiligen Einspritzventilelementes 8 kann auch ein mehrteiliges Einspritzventilelement 8 eingesetzt werden, dessen Bauteile entweder aneinander festgelegt sind oder in axialer Richtung, insbesondere federkraftunterstützt, ausschließlich aneinander anliegen.In the nozzle body 2 is an axial guide hole 7 introduced, in which an injection valve element 8th is guided axially displaceable. Instead of a shown, one-piece injection valve element 8th can also be a multi-part injection valve element 8th are used, whose components are either fixed to each other or in the axial direction, in particular spring-assisted, abut exclusively against each other.

An einer Spitze 9 des Einspritzventilelementes 8 ist eine ringförmige Dichtkante 10 ausgebildet, die mit einem Einspritzventilelementsitz bzw. einer ringförmigen Dichtfläche 11 des Düsenkörpers 2 zusammenwirkt, um eine Düsenlochanordnung 12 in Abhängigkeit von der Stellung des Einspritzventilelementes 8 gezielt freizugeben oder zu verschließen. Wenn die Spitze 9 des Einspritzventilelementes 8 mit ihrer Dichtkante 10 von ihrem Einspritzventilelementsitz abhebt, wird mit Hochdruck beaufschlagter Kraftstoff durch die hier zwei Spritzlöcher aufweisende Düsenlochanordnung 12 in den Brennraum der Brennkraftmaschine eingespritzt.At a peak 9 the injection valve element 8th is an annular sealing edge 10 formed with an injection valve element seat or an annular sealing surface 11 of the nozzle body 2 cooperates to a nozzle hole arrangement 12 depending on the position of the injection valve element 8th selectively release or close. If the tip 9 the injection valve element 8th with its sealing edge 10 lifts off from its injection valve element seat, high-pressure fuel through the here two injection holes having nozzle hole arrangement 12 injected into the combustion chamber of the internal combustion engine.

Ausgehend von der Spitze 9 weist das Einspritzventilelement 8 einen unteren zylindrischen Abschnitt 13 auf, auf den ein sich kegelstumpfartig erweiternder Abschnitt 14 folgt, der auch als Druckschulter bezeichnet wird. Der erweiternde Abschnitt 14 (Druckschulter) ist in einem Druckraum 15 angeordnet, der zwischen dem Einspritzventilelement 8 und dem Düsenkörper 2 ausgebildet ist. Der Druckraum 15 gehört zu einem, noch zu erläuternden, zweiten Hochdruckbereich 16 des Kraftstoff-Injektors 1. Auf den sich kegelstumpfartig, hier konisch, erweiternden Abschnitt 14 folgt in axialer Richtung ein Führungsabschnitt 17, der in der Führungsbohrung 7 hin und her bewegbar geführt ist. Durch Abflachungen 18, 19 an dem Führungsabschnitt 17 des Einspritzventilelementes 8 wird eine axiale Fluidverbindung zwischen dem Druckraum 15 und einem weiteren, als Schließfederraum 20 ausgebildeten, Druckraum 15 geschaffen.Starting from the top 9 has the injection valve element 8th a lower cylindrical section 13 on, on the a truncated cone widening section 14 follows, which is also referred to as a pressure shoulder. The expanding section 14 (Pressure shoulder) is in a pressure room 15 arranged between the injection valve element 8th and the nozzle body 2 is trained. The pressure room 15 belongs to a, yet to be explained, the second high pressure area 16 of the fuel injector 1 , On the frustoconical, here conical, widening section 14 follows in the axial direction a guide section 17 in the guide hole 7 is guided back and forth movable. By flattening 18 . 19 at the guide section 17 the injection valve element 8th becomes an axial fluid connection between the pressure space 15 and another, as a closing spring chamber 20 trained, pressure room 15 created.

Axial benachbart zu dem Führungsabschnitt 17 ist an dem Einspritzventilelement 8 ein Umfangsbund 21 ausgebildet. Radial zwischen dem Umfangsbund 21 und dem Innenumfang der Führungsbohrung 7 ist eine ringförmige, sich in axialer Richtung nach unten erstreckende Drosselverbindung 22 realisiert, die den Kraftstoff auf seinem Weg aus dem Schließfederraum 20 in axialer Richtung zum Druckraum 15 drosselt, derart, dass der Kraftstoffdruck unterhalb des Umfangsbundes 21 etwas (beispielsweise um 50–200 bar) geringer ist als der Kraftstoffdruck im Schließfederraum 20. Anders ausgedrückt unterteilt die Drosselverbindung 22 den Kraftstoff-Injektor 1 in einen ersten, oberhalb des Umfangsbundes 21 ausgebildeten, ersten Hochdruckbereich 23 und den bereits erwähnten, in der Zeichnungsebene unterhalb des Umfangsbundes 21 angeordneten, zweiten Hochdruckbereich 16, zu dem der Druckraum 15, der Führungsabschnitt 17 und der Bereich axial zwischen dem Führungsabschnitt 17 und dem Umfangsbund 21 gehört. Durch das Drosseln des Kraftstoffdrucks mit Hilfe der als Ringspalt zwischen dem Umfangsbund 21 und dem Innenumfang der Führungsbohrung 7 ausgebildeten Drosselverbindung 22 wird der Kraftstoffdruck im zweiten Hochdruckbereich 16 reduziert, dies führt zu einer in Schließrichtung auf das Einspritzventilelement 8 wirkenden hydraulischen Schließkraft, die daraus resultiert, dass bei geöffnetem Einspritzventilelement 8 der etwas niedrigere Kraftstoffdruck im zweiten Hochdruckbereich 16 sowohl auf den sich konisch erweiternden Abschnitt 14 (Druckschulter) als auch auf die von der Dichtkante 10 umschlossene stirnseitige Fläche des Einspritzventilelementes 8 wirkt.Axially adjacent to the guide section 17 is at the injection valve element 8th a circumferential federation 21 educated. Radial between the circumferential collar 21 and the inner circumference of the guide bore 7 is an annular, in the axial direction downwardly extending throttle connection 22 Realizes that the fuel is on its way out of the closing spring chamber 20 in the axial direction to the pressure chamber 15 throttles, so that the fuel pressure below the circumferential covenant 21 something (for example 50-200 bar) is lower than the fuel pressure in the closing spring chamber 20 , In other words, the throttle connection divides 22 the fuel injector 1 in a first, above the circumference covenant 21 trained, first high pressure area 23 and the already mentioned, in the plane of the drawing below the circumferential covenant 21 arranged, second high pressure area 16 to which the pressure chamber 15 , the leadership section 17 and the area axially between the guide portion 17 and the perimeter 21 belongs. By throttling the fuel pressure with the help of the annular gap between the circumferential collar 21 and the inner circumference of the guide bore 7 trained throttle connection 22 the fuel pressure in the second high pressure area 16 reduces, this leads to a closing direction of the injection valve element 8th acting hydraulic closing force, which results from that when the injector element is open 8th the slightly lower fuel pressure in the second high pressure area 16 both on the conically widening section 14 (Pressure shoulder) as well as on the sealing edge 10 enclosed frontal surface of the injection valve element 8th acts.

Der Schließfederraum 20 steht über einen Verbindungskanal 24, der in dem Zwischenkörper 3 ausgebildet ist, mit einem zum ersten Hochdruckbereich 23 gehörenden Aktorraum 25 in Verbindung, der wiederum über einen Zulaufkanal 26 und eine Zulaufleitung 27 mit einem Kraftstoff-Hochdruckspeicher 28 (Rail) in Verbindung steht. Der Kraftstoff-Hochdruckspeicher 28 wird von einer Hochdruckpumpe 29 mit unter Hochdruck stehendem Kraftstoff versorgt, wobei die Hochdruckpumpe 29 den Kraftstoff aus einem auf Niederdruck liegenden Vorratsbehälter 30 abzieht. In den Vorratsbehälter 30 strömt eine später noch zu erläuternde Leckagemenge an Kraftstoff über eine Rücklaufleitung 31.The closing spring chamber 20 is via a connection channel 24 which is in the intermediate body 3 is formed, with a to the first high pressure area 23 belonging actuator space 25 in connection, in turn, via an inlet channel 26 and a supply line 27 with a high-pressure fuel storage 28 (Rail) communicates. The fuel high-pressure accumulator 28 is from a high pressure pump 29 supplied with high-pressure fuel, the high-pressure pump 29 the fuel from a low pressure reservoir 30 withdraws. In the storage container 30 flows through a later to be explained leakage amount of fuel via a return line 31 ,

Das Einspritzventilelement 8 wird direkt mit einem Piezoaktor 32 mit einem Kopplerkolben 33 betätigt, dessen brennraumnahe Stirnfläche einen ersten Kopplerraum 34 in axialer Richtung begrenzt. In radialer Richtung wird der erste Kopplerraum 34 durch eine Dichthülse 35 begrenzt, die an dem Kopplerkolben 33 geführt und durch eine Druckfeder 36 vorgespannt ist, die sich an einem Bund 37 abstützt. Der erste Kopplerraum 34 steht über einen Verbindungskanal 38 mit einem zweiten Kopplerraum 39 in Verbindung.The injection valve element 8th is directly with a piezoelectric actuator 32 with a coupler piston 33 actuated, the combustion chamber near end face a first coupler space 34 limited in the axial direction. In the radial direction, the first coupler space 34 through a sealing sleeve 35 limited to the coupler piston 33 guided and by a compression spring 36 is biased, committed to a covenant 37 supported. The first coupler room 34 is via a connection channel 38 with a second coupler space 39 in connection.

Innerhalb des Schließfederraums 20 befindet sich ein Bund 40 des Einspritzventilelementes 8. An diesem stützt sich in axialer Richtung in der Zeichnungsebene nach oben eine Schließfeder 41 ab, die sich anderenends an einem hülsenförmigen Doppelführungskörper 42 abstützt. In diesem ist ein brennraumfernes Ende 43 des Einspritzventilelementes 8 geführt, wobei das brennraumferne Ende 43 des Einspritzventilelementes 8 einen ersten Führungsabschnitt 44 und einen zweiten, davon axial beabstandeten, Führungsabschnitt 45 aufweist. Die beiden Führungsabschnitte 44, 45 sind durch einen Absatz 46 (Durchmesserstufe) miteinander verbunden, der eine ringförmige Niederdruckfläche 47 bildet.Inside the closing spring chamber 20 there is a covenant 40 the injection valve element 8th , At this is based in the axial direction in the plane of the drawing up a closing spring 41 from the other end of a sleeve-shaped double guide body 42 supported. This is a far end of the combustion chamber 43 the injection valve element 8th led, with the combustion chamber remote end 43 the injection valve element 8th a first guide section 44 and a second guide portion axially spaced therefrom 45 having. The two guide sections 44 . 45 are through a paragraph 46 (Diameter stage) connected to each other, the an annular low pressure surface 47 forms.

Der Doppelführungskörper 42 wird von der in Schließrichtung auf das Einspritzventilelement 8 wirkenden Schließfeder 41 axial gegen die untere Stirnseite des plattenförmigen Zwischenkörpers 3 gepresst. In dem Zwischenkörper 3 und dem Doppelführungskörper 42 ist ein Niederdruckverbindungskanal 48 ausgespart, der im Bereich des Absatzes 46 in einen ringförmigen Niederdruckraum 49 mündet, der radial außen von dem Doppelführungskörper 42 umschlossen ist. Über den Niederdruckverbindungskanal 48 steht der Niederdruckraum 49 dauerhaft mit einer Niederdruckquelle, hier mit dem Vorratsbehälter 30, in Verbindung. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Niederdruckverbindungskanal 48 seitlich aus dem Kraftstoff-Injektor 1 geführt, kann aber auch alternativ aus der oberen Stirnseite ausmünden. Durch die beiden Führungsabschnitte 44, 45 bzw. die axial voneinander beabstandeten und radial außen von dem Doppelführungskörper 42 begrenzten Führungsspalte 50, 51 zwischen dem Doppelführungskörper 42 und dem Einspritzventilelement 8 strömt im Betrieb des Kraftstoff-Injektors 1 eine Kraftstoffleckage in den Niederdruckraum 49, die dann über den Niederdruckraumverbindungskanal 48 und die Rücklaufleitung 31 abströmen kann. Um zu verhindern, dass die Führungsspalte 50, 51 von in die Führungsspalte 50, 51 eindringendem, unter Hochdruck stehendem Kraftstoff radial aufgeweitet werden, ist der Doppelführungskörper 42 vollständig im Schließfederraum 20 angeordnet und damit radial außen vollständig von unter Hochdruck stehendem Kraftstoff umschlossen.The double guide body 42 is from the closing direction of the injection valve element 8th acting closing spring 41 axially against the lower end face of the plate-shaped intermediate body 3 pressed. In the intermediate body 3 and the double guide body 42 is a low pressure connection channel 48 left out in the area of the paragraph 46 in an annular low-pressure space 49 opens, the radially outward of the double guide body 42 is enclosed. Via the low pressure connection duct 48 is the low pressure room 49 permanently with a low pressure source, here with the reservoir 30 , in connection. In the embodiment shown, the low pressure connection channel 48 laterally out of the fuel injector 1 guided, but can also open alternatively from the upper end. Through the two guide sections 44 . 45 or the axially spaced apart and radially outward of the double guide body 42 limited guide column 50 . 51 between the double guide body 42 and the injection valve element 8th flows during operation of the fuel injector 1 a fuel leak into the low-pressure space 49 then via the low pressure room connecting duct 48 and the return line 31 can flow out. To prevent the leading column 50 . 51 from into the guiding column 50 . 51 penetrating, under high pressure fuel are radially expanded, is the double guide body 42 completely in the closing spring chamber 20 arranged and thus completely enclosed radially on the outside of under high pressure fuel.

Im Ruhezustand des Kraftstoff-Injektors 1 herrscht in den Kopplerräumen 34, 39 des hydraulischen Kopplers 52 Hochdruck (im Wesentlichen Raildruck). Der Hochdruck wirkt auf die brennraumferne Stirnfläche des Einspritzventilelementes 8. Diese Stirnfläche wird auch als Steuerfläche 53 bezeichnet. Das an seiner Steuerfläche 53 mit Hochdruck beaufschlagte Einspritzventilelement 8 ist geschlossen. Der Piezoaktor 32 ist im Ruhezustand des Kraftstoff-Injektors 1 aufgeladen und hat seine maximale Längenausdehnung. Zur Ansteuerung des Kraftstoff-Injektors 1 wird der Piezoaktor 32 entladen und zieht sich dabei zurück. Der Druck in den Kopplerräumen 34, 39 fällt ab und das Einspritzventilelement 8 öffnet, d. h. hebt von seinem Einspritzventilelementsitz ab. In vorteilhafter Weise ist ein Anschlag zur Hubbegrenzung vorgesehen. At rest of the fuel injector 1 prevails in the coupler spaces 34 . 39 of the hydraulic coupler 52 High pressure (essentially rail pressure). The high pressure acts on the combustion chamber remote end face of the injection valve element 8th , This face is also called control surface 53 designated. That on his control surface 53 high-pressure injection valve element 8th is closed. The piezo actuator 32 is at rest of the fuel injector 1 charged and has its maximum length extension. For controlling the fuel injector 1 becomes the piezoelectric actuator 32 unloaded and withdraws. The pressure in the coupler spaces 34 . 39 drops off and the injection valve element 8th opens, ie lifts off its injection valve element seat. Advantageously, a stop for Hubbegrenzung is provided.

Durch die dauerhaft mit Niederdruck beaufschlagte, ringförmige Niederdruckfläche 47 im Niederdruckraum 49 wird die zum Einspritzventilelementöffnen notwendige Schaltkraft reduziert. Das hat den Vorteil, dass der Piezoaktor 32, im Vergleich mit herkömmlichen Aktoren, eine geringere Querschnittsfläche haben kann, um die zum Öffnen des Einspritzventilelementes 8 erforderliche Kraft aufzubringen. Zusätzlich oder alternativ kann auch eine höhere, z. B. vier- oder fünffache, Wegübersetzung und ein kürzerer Aktor verwendet werden. Die Auslegung der Niederdruckfläche 47 richtet sich nach der von der Dichtkante 10 an der Spitze 9 umschlossenen Fläche.Due to the permanently applied with low pressure, annular low pressure surface 47 in the low pressure room 49 the switching force required to open the injector element is reduced. This has the advantage that the piezoelectric actuator 32 , in comparison with conventional actuators, may have a smaller cross-sectional area to that for opening the injection valve element 8th to apply required force. Additionally or alternatively, a higher, z. B. four or five times, Wegübersetzung and a shorter actuator can be used. The design of the low-pressure surface 47 depends on the of the sealing edge 10 at the top 9 enclosed area.

Zum Schließen des Einspritzventilelementes 8 muss sich der Piezoaktor 32 ausdehnen, um die wirkenden Öffnungskräfte zu überwinden. Um diese benötigte, vom Piezoaktor 32 aufzubringende, Schließkraft zu reduzieren, ist die bereits erläuterte Drosselverbindung 22 vorgesehen, die eine hydraulische, in Schließrichtung auf das Einspritzventilelement 8 wirkende, Schließkraft zur Folge hat, die die hydraulische Öffnungskraft, die bei geöffnetem Einspritzventilelement 8 von der Niederdruckfläche 47 verursacht wird, teilweise kompensiert. Dies ist auf den durch die Drosselverbindung 22 bewirkten Druckunterschied zwischen dem ersten und dem zweiten Hochdruckbereich 23, 16 zurückzuführen.For closing the injection valve element 8th must be the piezoelectric actuator 32 expand to overcome the effective opening forces. To get this needed, from the piezoelectric actuator 32 To be applied, to reduce closing force is already explained throttle connection 22 provided that a hydraulic, in the closing direction to the injection valve element 8th acting, closing force has the hydraulic opening force, with the injection valve element open 8th from the low pressure area 47 is caused, partially compensated. This is due to the throttle connection 22 caused pressure difference between the first and the second high pressure area 23 . 16 due.

Zusätzlich oder alternativ zu dem Vorsehen eines Umfangsbundes 21 zur Ausbildung der Drosselverbindung 22 radial zwischen dem Einspritzventilelement 8 und dem Innenumfang der Führungsbohrung 7 ist es möglich, die durch die Abflachungen 18, 19 gebildeten Axialkanäle als Drosselkanäle auszubilden. Zusätzlich oder alternativ ist es weiterhin möglich, die Grenze zwischen dem ersten und dem zweiten Hochdruckbereich 23, 16 in der Zeichnungsebene weiter nach oben zu verlagern, und den Verbindungskanal 24 im Zwischenkörper 3 als Drosselkanal auszubilden.Additionally or alternatively to the provision of a circumferential covenant 21 for the formation of the throttle connection 22 radially between the injection valve element 8th and the inner circumference of the guide bore 7 it is possible by the flattening 18 . 19 form axial channels formed as throttle channels. Additionally or alternatively, it is still possible, the boundary between the first and the second high pressure area 23 . 16 in the drawing plane continue to shift up, and the connection channel 24 in the intermediate body 3 form as a throttle channel.

Bei dem in 2 gezeigten Kraftstoff-Injektor 1 liegt der Düsenkörper 2 in axialer Richtung unmittelbar am Injektorkörper 4 an und wird gegen diesen mit einer nicht gezeigten Spannmutter verspannt. Der Injektordeckel 5 ist nicht als einfaches Plattenbauteil ausgebildet, sondern weist eine zentrische Aussparung 54 auf, mit der ein Niederdruckraum 49 begrenzt wird, in den axial eine brennraumferne Stirnseite 55 des Einspritzventilelementes 8 hinein ragt. Der Niederdruckraum 49 ist über einen Druckverbindungskanal 48 (Injektorrücklauf) an die Rücklaufleitung 31 angeordnet, die bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel stirnseitig und zentrisch auf den Kraftstoff-Injektor 1 trifft. Über die Rücklaufleitung 31 strömt eine Leckagemenge zurück in einen Vorratsbehälter 30, aus dem analog, wie bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 1, ein Hochdruckspeicher 28 (Rail) von einer Hochdruckpumpe 29 mit Kraftstoff versorgt wird.At the in 2 shown fuel injector 1 is the nozzle body 2 in the axial direction directly on the injector body 4 and is clamped against this with a clamping nut, not shown. The injector lid 5 is not designed as a simple plate component, but has a central recess 54 on, with a low pressure room 49 is limited, in the axially a combustion chamber remote end face 55 the injection valve element 8th protrudes into it. The low pressure room 49 is via a pressure connection channel 48 (Injector return) to the return line 31 arranged in the embodiment shown frontally and concentrically on the fuel injector 1 meets. About the return line 31 a leakage amount flows back into a reservoir 30 , from the analog, as in the embodiment according to 1 , a high-pressure accumulator 28 (Rail) from a high pressure pump 29 is supplied with fuel.

Auch bei dem in 2 gezeigten Ausführungsbeispiel ist an dem Einspritzventilelement 8, genauer an dessen Stirnseite 55, eine hier kreisförmige Niederdruckfläche 47 ausgebildet, die in den Niederdruckraum 49 aufgenommen und dauerhaft mit Niederdruck beaufschlagt ist.Also at the in 2 embodiment shown is on the injection valve element 8th , more precisely on the front side 55 , a circular low-pressure surface here 47 trained in the low pressure space 49 recorded and permanently subjected to low pressure.

Ein als Hochdruckraum dienender Schließfederraum 20 wird über den Zulaufkanal 26 mit unter Hochdruck stehendem Kraftstoff aus dem Hochdruckspeicher 28 versorgt und strömt von diesem in axialer Richtung nach unten durch einen Verbindungskanal 56 in einer Elektromagnetanordnung 57 nach unten in einen weiteren Druckraum 58. Der Schließfederraum 20 und der weitere Druckraum 58 gehören zu einem ersten Hochdruckbereich 23 des Kraftstoff-Injektors 1. Dieser erste Hochdruckbereich 23 wird in axialer Richtung begrenzt von einem Führungsabschnitt 17 des Einspritzventilelementes 8, der in einer Führungsbohrung 7 des Düsenkörpers 2 geführt ist. Der erste Hochdruckbereich 23 ist über eine Drosselverbindung 22 mit einem axial beabstandeten zweiten Hochdruckbereich 16 des Kraftstoff-Injektors 1 verbunden, der als Ringraum zwischen dem Einspritzventilelement 8 und dem unteren Abschnitt des Düsenkörpers 2 ausgebildet ist. Die Drosselverbindung 22 ist in dem gezeigten Ausführungsbeispiel schematisch als Drosselbohrung unmittelbar im Einspritzventilelement 8 ausgebildet. Zusätzlich oder alternativ kann die Drosselverbindung 22 am Außenumfang zwischen dem Einspritzventilelement 8 und dem Düsenkörper 2 ausgebildet sein. Dadurch, dass der Kraftstoffdruck bei geöffnetem Einspritzventilelement 8 im ersten Hochdruckbereich 23 etwas höher ist als im zweiten Hochdruckbereich 16, wird eine auf das Einspritzventilelement 8 wirkende hydraulische Schließkraft erzeugt, die die von der Niederdruckfläche 47 erzeugte hydraulische Öffnungskraft teilweise kompensiert.A serving as a high-pressure chamber closing spring chamber 20 is via the inlet channel 26 with high-pressure fuel from the high-pressure accumulator 28 supplied and flows from this in the axial direction down through a connecting channel 56 in an electromagnet arrangement 57 down to another pressure room 58 , The closing spring chamber 20 and the further pressure chamber 58 belong to a first high pressure area 23 of the fuel injector 1 , This first high pressure area 23 is limited in the axial direction by a guide portion 17 the injection valve element 8th that in a pilot hole 7 of the nozzle body 2 is guided. The first high pressure area 23 is via a throttle connection 22 with an axially spaced second high pressure area 16 of the fuel injector 1 connected as the annular space between the injection valve element 8th and the lower portion of the nozzle body 2 is trained. The throttle connection 22 is schematically in the embodiment shown as a throttle bore directly in the injection valve element 8th educated. Additionally or alternatively, the throttle connection 22 on the outer circumference between the injection valve element 8th and the nozzle body 2 be educated. Characterized in that the fuel pressure with the injection valve element open 8th in the first high pressure area 23 is slightly higher than in the second high pressure area 16 , one is on the injection valve element 8th acting hydraulic closing force generated by the low pressure surface 47 partially compensated generated hydraulic opening force.

Die in den Schließfederraum 20 aufgenommene Schließfeder 41 stützt sich einenends axial an einem Bund 40 des Einspritzventilelementes 8 und anderenends unmittelbar am Injektorkörper 4 ab.The in the closing spring space 20 absorbed closing spring 41 supports one end axially on a collar 40 the injection valve element 8th and at the other end directly on the injector body 4 from.

Die im Betrieb des Kraftstoff-Injektors 1 aus dem ersten Hochdruckbereich 23 durch einen minimalen, zwischen dem Einspritzventilelement 8 und dem Injektorkörper 4 ausgebildeten Spalt 59 in den Niederdruckbereich 49 strömende Leckagemenge strömt über den Druckverbindungskanal 48 in Richtung Vorratsbehälter 30 ab.The operation of the fuel injector 1 from the first high pressure area 23 by a minimum, between the injection valve element 8th and the injector body 4 trained gap 59 in the low pressure area 49 flowing leakage flows through the pressure connection channel 48 in the direction of storage tank 30 from.

Zum direkten Verstellen des Einspritzventilelementes 8 ist ein elektromagnetischer Aktor 60 vorgesehen, der die Elektromagnetanordnung 57 umfasst, in der der Verbindungskanal 56 ausgebildet ist. Der elektromagnetische Aktor 60 wird dabei axial von dem Einspritzventilelement 8 durchsetzt und trennt den Schließfederraum 20 und den weiteren Druckraum 58, die auf gleichem Druckniveau liegen. Mit dem elektromagnetischen Aktor 60 wirkt eine Ankerplatte 61 zusammen, die fest mit dem Einspritzventilelement 8 verbunden, oder einteilig mit diesem ausgebildet ist. Der elektromagnetische Aktor 60 dient zum Überwinden einer auf das Einspritzventilelement 8 wirkenden Schließkraft, die verursacht wird zum einen von der Schließfeder 41 und zum anderen von der Drosselverbindung 22. Anstelle des hier gezeigten einen elektromagnetischen Aktors 60 können auch mehrere, insbesondere axial benachbarte, elektromagnetische Aktoren vorgesehen werden. Eine elektrische Spule 62 der Elektromagnetanordnung 57 weist einen geeigneten Aufbau zur Abdichtung gegen den umgebenden Kraftstoff, beispielsweise einen Verguss aus Epoxidharz, auf. Die Kontaktierung der Spule 62 erfolgt in geeigneter, hochdruckdichter Weise, beispielsweise über Glaseinschmelzungen im Injektordeckel 5. Die Spule 62 ist im Ruhezustand des Kraftstoff-Injektors 1 nicht bestromt, und das Einspritzventilelement 8 ist aufgrund der Wirkung der Schließfeder 41 geschlossen.For direct adjustment of the injection valve element 8th is an electromagnetic actuator 60 provided, which is the electromagnet assembly 57 includes, in which the connection channel 56 is trained. The electromagnetic actuator 60 is doing axially from the injection valve element 8th interspersed and separates the closing spring space 20 and the other pressure room 58 that are at the same pressure level. With the electromagnetic actuator 60 acts an anchor plate 61 stuck together with the injection valve element 8th connected, or is formed integrally with this. The electromagnetic actuator 60 serves to overcome one on the injection valve element 8th acting closing force, which is caused on the one hand by the closing spring 41 and on the other hand of the throttle connection 22 , Instead of the one shown here an electromagnetic actuator 60 It is also possible to provide a plurality of, in particular axially adjacent, electromagnetic actuators. An electric coil 62 the electromagnet assembly 57 has a suitable structure for sealing against the surrounding fuel, for example, a casting of epoxy resin on. The contacting of the coil 62 takes place in a suitable, high-pressure-tight manner, for example via Glaseinschmelzungen in Injektordeckel 5 , The sink 62 is at rest of the fuel injector 1 not energized, and the injection valve element 8th is due to the effect of the closing spring 41 closed.

Das Ausführungsbeispiel gemäß 3 entspricht im Wesentlichen dem zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel gemäß 2, so dass zur Vermeidung von Wiederholungen im Folgenden hauptsächlich auf die Unterschiede zu dem zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel eingegangen wird. Zu erkennen ist, dass anstatt eines einzeigen elektromagnetischen Aktors 60 drei axial benachbarte elektromagnetische Aktoren 60, 63, 64 vorgesehen sind, wobei die beiden in der Zeichnungsebene oberen elektromagnetischen Aktoren 60, 63 zum Öffnen des Einspritzventilelementes 8 und der in der Zeichnungsebene untere elektromagnetische Aktor 64 zum beschleunigten Schließen des Einspritzventilelementes 8 dient. Dabei ist bemerkenswert, dass die beiden unteren, in einander entgegengesetzte Richtungen wirksamen elektromagnetischen Aktoren 60, 64 mit einer gemeinsamen Ankerplatte 61 zusammenwirken. Dem in der Zeichnungsebene oberen elektromagnetischen Aktor 63 ist eine eigene Ankerplatte 65 zugeordnet. Mit der gezeigten Anordnung gemäß 3 kann eine erhöhte Einspritzventilelementdynamik realisiert werden.The embodiment according to 3 corresponds essentially to the embodiment described above 2 so that to avoid repetition in the following mainly on the differences to the embodiment described above will be discussed. It can be seen that instead of a show electromagnetic actuator 60 three axially adjacent electromagnetic actuators 60 . 63 . 64 are provided, wherein the two in the drawing plane upper electromagnetic actuators 60 . 63 for opening the injection valve element 8th and the lower in the drawing plane electromagnetic actuator 64 for accelerated closing of the injection valve element 8th serves. It is noteworthy that the two lower, in opposite directions effective electromagnetic actuators 60 . 64 with a common anchor plate 61 interact. The upper level in the drawing plane electromagnetic actuator 63 is a separate anchor plate 65 assigned. According to the arrangement shown 3 an increased injection valve element dynamics can be realized.

Wie auch bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 2 ist eine stirnseitige Niederdruckfläche 47 des Einspritzventilelementes 8 dauerhaft mit Niederdruck beaufschlagt, wobei die hieraus bei geöffnetem Einspritzventilelement 8 resultierende hydraulische Öffnungskraft zum Teil von einer Drosselverbindung 22 kompensiert wird, die einen ersten Hochdruckbereich 23 des Kraftstoff-Injektors 1 von einem zweiten Hochdruckbereich 16 trennt.As in the embodiment according to 2 is a frontal low pressure surface 47 the injection valve element 8th permanently subjected to low pressure, with the resulting injection valve element open 8th resulting hydraulic opening force in part from a throttle connection 22 is compensated, the first high pressure area 23 of the fuel injector 1 from a second high pressure area 16 separates.

Claims

A fuel injector for injecting fuel into a combustion chamber of an internal combustion engine, having a first high-pressure region which can be supplied with high-pressure fuel (US Pat. 23 ) and with one between a closed position and a fuel flow through a nozzle hole arrangement ( 12 ) in the combustion chamber releasing open position adjustable injection valve element ( 8th ), characterized in that the injection valve element ( 8th ) at least one acted upon by low pressure, in an opening direction of the injection valve element ( 8th ) pointing low pressure surface ( 47 ), and that the first high-pressure region ( 23 ) via a throttle connection ( 22 ) with a second high pressure area ( 16 ) such that when the injection valve element is open ( 8th ) in the closing direction of the injection valve element ( 8th ) acting hydraulic closing force is generated.

Fuel injector according to claim 1, characterized in that the low-pressure surface ( 47 ) from the nozzle hole arrangement ( 12 ) and / or that the second high pressure area ( 16 ) with the injection valve element open ( 8th ) to the nozzle hole arrangement ( 12 ) adjoins.

Fuel injector according to one of claims 1 or 2, characterized in that the injection valve element ( 8th ), possibly with the interposition of a mechanical or hydraulic coupler ( 52 ), directly from at least one actor ( 60 . 63 . 64 ) is controllable.

Fuel injector according to one of the preceding claims, characterized in that the size of the low-pressure surface ( 47 ) is between about 50% and 100%, in particular between about 50% and 90%, preferably between about 60% and 80% of the size of the area bounded by the injection valve element seat.

Fuel injector according to one of the preceding claims, characterized in that the throttle connection ( 22 ) as well as in the second high pressure area ( 16 ) arranged pressure application surfaces of the injection valve element ( 8th ) are dimensioned such that the closing force acting in the closing direction of the hydraulic closing force between about 40% and 150%, preferably between 50% and 80%, of the low pressure surface ( 47 ) with the injection valve element open ( 8th ) is hydraulic opening force.

Fuel injector according to one of the preceding claims, characterized in that the low-pressure surface ( 47 ) in a low-pressure space ( 49 ) arranged over at least one guide gap ( 50 . 51 . 59 ) radially between the injection valve element ( 8th ) and an injector component, and that the injector component, at least in a region radially outside the guide gap ( 50 . 51 . 59 ), from the first and / or the second high-pressure region ( 23 . 16 ) is surrounded.

Fuel injector according to one of the preceding claims, characterized in that for adjusting the injection valve element ( 8th ) at least one piezoelectric actuator ( 32 ) or at least one electromagnetic actuator ( 60 . 63 . 64 ) is provided which the injection valve element ( 8th ) via a hydraulic coupler ( 52 ) is formed driving.

Fuel injector according to claim 7, characterized in that the hydraulic coupler ( 52 ) is designed a path translation causing at least a factor of 3.

Fuel injector according to one of the preceding claims, characterized in that the injection valve element ( 8th ) of at least one electromagnetic actuator ( 60 . 63 . 64 ), preferably of a plurality of axially adjacent electromagnetic actuators ( 60 . 63 . 64 ), is adjustable.

Fuel injector according to one of the preceding claims, characterized in that the throttle connection ( 22 ) at least one radially inward of the injection valve element ( 8th ) includes limited axial channel.

Fuel injector according to one of the preceding claims, characterized in that the throttle connection ( 22 ) at least one in the injection valve element ( 8th ) includes introduced throttle channel.

Fuel injector according to one of the preceding claims, characterized in that the throttle connection ( 22 ) at least one in one of two coupler spaces ( 34 . 39 ) separating plate element arranged throttle channel comprises.

Fuel injector according to one of the preceding claims, characterized in that the low-pressure surface ( 47 ) on one, in particular of a pin-shaped, extension of the injection valve element ( 8th ) formed, front side ( 55 ) is arranged.

Fuel injector according to one of the preceding claims, characterized in that the low-pressure surface ( 47 ) as an annular surface, preferably with axial distance to the ends of the injection valve element ( 8th ), is trained.