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Die Erfindung betrifft einen aktorgesteuerten Kraftstoffinjektor.
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Stand der Technik
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Kraftstoffinjektoren, in denen eine Düsennadel durch einen Aktor betätigt wird, um eine Einspritzöffnung zu öffnen und zu verschließen, sind im Stand der Technik bekannt. Um den dazu notwendigen Hub der Düsennadel zu verwirklichen, weisen solche Injektoren eine gewisse Mindestbaulänge auf, die nicht unterschritten werden kann. Eine solche Mindestbaulänge beschränkt die Einsatzmöglichkeiten des Injektors und verursacht erhöhte Fertigungs- und Montagekosten.
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Um die Baulänge bei vorgegebenem Hub der Düsennadel zu reduzieren, sind Injektoren bekannt, bei denen zwei Aktoren in Reihe geschaltet sind. Injektoren mit mehreren in Reihe geschalteten Aktoren sind in der Herstellung aufwändig und teuer.
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Offenbarung der Erfindung
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Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen einfach und kostengünstig herstellbaren Injektor bereitzustellen, der bei größtmöglichem Hub der Düsennadel eine möglichst geringe Baulänge aufweist.
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Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand des abhängigen Anspruchs gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
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Ein erfindungsgemäßer Injektor zum Einspritzen von Kraftstoff in den Brennraum einer Verbrennungskraftmaschine hat eine Steuerplatte, die sich zwischen einer Düsennadel und einem Aktorkolben befindet. Dabei ist auf der der Düsennadel zugewandten Seite der Steuerplatte ein Steuerraum und auf der dem Aktorkolben zugewandten Seite der Steuerplatte ein Kopplerraum ausgebildet. Ein mit der Düsennadel in Wirkverbindung stehendes Steuerelement ist so in dem Steuerraum angeordnet, dass das Volumen des Steuerraums durch Bewegen des Steuerelements variierbar ist. In der Steuerplatte sind eine Ventilkolbenbohrung und wenigstens eine Verbindungsbohrung ausgebildet, die jeweils den Steuerraum mit dem Kopplerraum verbinden. In der Ventilkolbenbohrung ist ein Ventilkolben angeordnet, der zwischen einer Zulaufposition und einer Ablaufposition bewegbar ist. In der Steuerplatte ist ein Ablauf ausgebildet, der die Ventilkolbenbohrung mit einer Ablaufleitung zum Abführen von Kraftstoff aus der Ventilkolbenbohrung verbindet. Der Ventilkolben gibt den Ablauf frei, wenn er sich in der Ablaufposition befindet. Wenn sich der Ventilkolben in der Zulaufposition befindet, verschließt er den Ablauf.
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Gibt der Ventilkolben in der Ablaufposition den Ablauf frei, kann Kraftstoff aus dem Steuerraum über den Ablauf in die Ablaufleitung entweichen. Dadurch fällt der Druck im Steuerraum und in dem durch die Verbindungsbohrung mit dem Steuerraum verbundenen Kopplerraum ab, wodurch auf das in dem Steuerraum angeordnete Steuerelement eine zusätzliche Kraft wirkt, so dass die mit dem Steuerelement in Wirkverbindung stehende Düsennadel eine zusätzliche Hubbewegung ausführt.
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Durch diese zusätzliche Hubbewegung kann der zum Freigeben der Einspritzöffnungen notwendigen Hub der Düsennadel mit einem kürzeren Hub des Aktors und damit in einem Injektor mit verkürzter Baulänge verwirklicht werden. Die Erfindung ermöglicht es daher, den Injektor in Form eines Minirails auszubilden. Dies ist insbesondere bei Mehrfacheinspritzungen von Vorteil. Darüber hinaus kann eine im Ablauf angebrachte Drossel kleiner dimensioniert werden, so dass die Steuermenge reduziert werden kann.
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In einer Ausführungsform ist in der Steuerplatte zusätzlich ein Zulauf ausgebildet, der die Ventilkolbenbohrung mit einer Zulaufleitung zum Zuführen von Kraftstoff verbindet. Durch das Zuführen von Kraftstoff kann der Druck im Steuerraum und im Kopplerraum schnell erhöht werden, um die Einspritzöffnungen zu verschließen, nachdem der Abfluss in der Ventilkolbenbohrung durch den Ventilkolben geschlossen worden ist.
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In einer Ausführungsform verschließt der Ventilkolben den Zulauf, wenn er sich in der Ablaufposition befindet, und gibt den Zulauf frei, wenn er sich in der Zulaufposition befindet. Dadurch fällt der Druck im Steuerraum und im Kopplerraum besonders schnell ab, wenn der Ventilkolben in der Ablaufposition ist, so dass die Düsennadel besonders schnell in eine Einspritzposition bewegt wird, in der sie die Einspritzöffnungen frei gibt.
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In einer Ausführungsform ist in dem Kopplerraum ein Aktorkolben bewegbar so angeordnet, dass er mit einer Stirnseite eine Seite des Kopplerraums begrenzt und das Volumen des Kopplerraums durch Bewegen des Aktorkolbens variierbar ist. Dabei steht der Aktorkolben so mit einem Aktor in Wirkverbindung, dass der Aktorkolben durch Aktivieren und Deaktivieren des Aktors bewegbar ist. Durch einen mit einem Aktor verbundenen Aktorkolben kann der Druck im Kopplerraum und im Steuerraum besonders effektiv variiert werden.
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In einer Ausführungsform ist in der Stirnseite des Aktorkolbens eine Vertiefung ausgebildet und ein aktorseitiges Ende des Ventilkolbens ist in die Vertiefung eingeführt, so dass zwischen dem aktorseitigen Ende des Ventilkolbens und dem Aktorkolben ein Ventilkolbenraum ausgebildet ist. Durch eine in dem Aktorkolben ausgebildete Vertiefung, in die das aktorseitige Ende des Ventilkolbens eingeführt ist, kann der Ventilkolben durch Bewegen des Aktorkolbens besonders effektiv zwischen der Zulaufposition und der Ablaufposition bewegt werden.
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In einer Ausführungsform ist wenigstens einer von dem Zulauf und dem Ablauf mit einer Drossel ausgebildet ist. Durch eine Drossel kann das Zulaufen bzw. Ablaufen von Kraftstoff durch den Zulauf bzw. Ablauf effektiv reguliert werden.
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In einer Ausführungsform ist in der Ventilkolbenbohrung wenigstens ein Dichtsitz und an wenigstens einem Ende des Ventilkolbens ein Stempel ausgebildet. Durch einen mit einem Dichtsitz zusammenwirkenden Stempel kann der Ventilkolben die Ventilkolbenbohrung besonders effektiv abdichten.
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In einer Ausführungsform ist ein Federelement vorgesehen, welches die Düsennadel in die Verschlussposition drückt, in der sie die wenigstens eine Ventilöffnung verschließt. Dadurch verschließt die Düsennadel die Ventilöffnung besonders effektiv und zuverlässig.
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In einer Ausführungsform ist die Düsennadel so eingerichtet, dass sie die wenigstens eine Ventilöffnung frei gibt, wenn der Druck in dem Steuerraum einen vorgegebenen Wert unterschreitet. Dies ermöglicht eine besonders effektive und kontrollierte Steuerung des Einspritzvorgangs.
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In einer Ausführungsform ist ein Aktor-Federelement vorgesehen, das den Aktor vorspannt. Dadurch wird vermieden, dass der Aktor im Betrieb durch die Massenträgheit der von ihm bewegten Elemente beschädigt wird.
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In einer Ausführungsform ist der Aktor ein piezo-elektrischer Aktor. Piezoelektrische Aktoren sind besonders kostengünstig und zuverlässig und weisen besonders geringe Reaktionszeiten auf.
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In einer Ausführungsform hat der Kopplerraum einen größeren Querschnitt als der Steuerraum. Dadurch wird eine Übersetzung zwischen der Bewegung des Aktorkolbens und der Bewegung der Düsennadel bewirkt, so dass ein kleiner Hub des Aktors bzw. des Aktorkolbens ausreicht, damit die Düsennadel die zum Öffnen der Einspritzöffnungen notwendige Hubbewegung ausführt.
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In einer Ausführungsform weist die Düsennadel an ihrem in der Kraftstoffkammer angeordneten Ende eine Druckstufe auf. Durch eine solche Druckstufe wird das Einspritzventilglied besonders einfach und zuverlässig durch den Druck des Kraftstoffs in der Kraftstoffkammer geöffnet.
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Der Aufbau und die Funktionsweise eines erfindungsgemäßen Injektors werden im Folgenden anhand der in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiele näher erläutert.
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1 zeigt einen Schnitt durch ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Injektors.
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2 zeigt einen vergrößerten Ausschnitt des erfindungsgemäßen Injektors aus 1, in dem insbesondere der Aufbau der Steuerplatte gut zu erkennen ist.
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3 zeigt einen Schnitt durch ein zweiten Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Injektors.
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4 zeigt einen vergrößerten Ausschnitt des erfindungsgemäßen Injektors aus 3, in dem insbesondere der Aufbau der Steuerplatte gut zu erkennen ist.
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1 zeigt einen Schnitt durch ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Injektors 2.
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Der Injektor 2 weist einen in der 1 oben dargestellten Injektorkörper 46 und ein in der 1 unten dargestelltes Düsenmodul 58 auf, die mittels einer Düsenspannmutter 48 hydraulisch dicht verspannt sind. Die Verbindung zwischen der Düsenspannmutter 48 und dem Injektorkörper 46 ist zusätzlich durch einen Dichtungsring 60 abgedichtet.
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Im unteren Bereich des Düsenmoduls 58 ist eine Kraftstoffkammer 54 mit zwei Einspritzöffnungen 10 ausgebildet. Entlang einer Längsachse A des Düsenmoduls 58 ist eine Düsennadel 6 angeordnet, die in Richtung der Längsachse A zwischen einer unteren Verschlussposition und wenigstens einer oberen Einspritzposition bewegbar ist. Ein unteres Verschlussende 8 der Düsennadel 6 verschließt die Einspritzöffnungen 10, wenn sie sich in der unteren Verschlussposition befindet, und gibt die Einspritzöffnungen 10 frei, wenn sie sich in einer oberen Einspritzposition befindet, so dass unter Druck stehender Kraftstoff aus der Kraftstoffkammer 54 durch die Einspritzöffnungen 10 in einen nicht gezeigten Brennraum, der das untere Ende des Düsenmoduls 58 umgibt, ausströmt.
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Ein oberes Steuerende 12 der Düsennadel 6 ist in axialer Richtung beweglich in einer Steuerraumbuchse 64 angeordnet. Eine Düsennadelfeder 50 ist um die Düsennadel 6 angeordnet und stützt sich einerseits an einem am Umfang der Düsennadel 6 ausgebildeten Absatz 62 und andererseits an der Steuerraumbuchse 64 ab. Dadurch ist die Düsennadel 6 in axialer Richtung elastisch beweglich in dem Düsenmodul 58 gelagert.
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An der dem Verschlussende 8 der Düsennadel 6 abgewandten Seite der Steuerraumbuchse 64 liegt eine Steuerplatte 16 an, die unbeweglich zwischen dem Injektorkörper 46 und dem Düsenmodul 58 angeordnet ist. Zwischen der Steuerplatte 16 und dem oberen Steuerende 12 der Düsennadel 6 ist dadurch ein Steuerraum 14 ausgebildet, der in radialer Richtung von der Steuerraumbuchse 64 begrenzt wird und dessen Volumen durch eine Bewegung der Düsennadel 6 in Richtung der Längsachse A variierbar ist. Der Steuerraum 14 ist ebenso wie der Düsennadelraum 76, der zwischen der Düsennadel 6 und dem Düsenmodul 58 ausgebildet ist, im Betrieb mit Kraftstoff gefüllt.
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In der Steuerplatte 16 sind eine Ventilkolbenbohrung 20 und wenigstens eine Verbindungsbohrung 18 ausgebildet, die jeweils den Steuerraum 14 mit einem auf der dem Steuerraum 14 gegenüberliegenden Seite der Steuerplatte 16 angeordneten Kopplerraum 22 verbinden. Die Ventilkolbenbohrung 20 verläuft senkrecht durch die Steuerplatte 16 und ist auf beiden Seiten mit jeweils einem Dichtsitz 72, 74 versehen. Die Verbindungsbohrung 18 hat in dem in der 1 gezeigten Ausführungsbeispiel einen kleineren Durchmesser als die Ventilkolbenbohrung 20 und verläuft leicht schräg durch die Steuerplatte 16.
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Zusätzlich ist in der Steuerplatte 16 eine Düsenversorgungsbohrung 82 ausgebildet, die einerseits in den Düsennadelraum 76, andererseits auf der der Düsennadel 6 abgewandten Seite der Steuerplatte 16 radial außerhalb des Kopplerraum 22 mündet und so den Düsennadelraum 76 mit der Kraftstoffzufuhr 4 verbindet, um den Düsennadelraum 76 mit Kraftstoff zu versorgen.
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In der Steuerplatte 16 ist ein Ablauf 24 ausgebildet, der mit einem Ende an einer Ablaufmündung 26 zwischen dem steuerraumseitigen Dichtsitz 74 und dem kopplerraumseitigen Dichtsitz 72 in die Ventilkolbenbohrung 20 mündet. Das andere Ende des Ablaufs 24 ist mit eine Ablaufleitung 28 verbunden, die zum Abführen von Kraftstoff ausgebildet ist. In dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel verläuft der Ablauf 24 rechtwinklig zur Längsachse A des Injektors 2. Der Ablauf 24 kann auch in einem anderen Winkel zur Längsachse A des Injektors 2 durch die Steuerplatte 16 verlaufen.
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In der Steuerplatte 16 ist ein Zulauf 30 ausgebildet, der mit einem ersten Ende an einer Zulaufmündung 32 zwischen dem steuerraumseitigen Dichtsitz 74 und dem kopplerraumseitigen Dichtsitz 72 in die Ventilkolbenbohrung 20 mündet. Das andere Ende des Zulaufs 30 ist mit einer Zulaufleitung 4 verbunden, die ausgebildet ist, um von einer externen Kraftstoffquelle 56 unter Druck stehenden Kraftstoff zuzuführen. In dem in der 1 gezeigten Ausführungsbeispiel verläuft der Zulauf 30 schräg durch die Ventilplatte 16; der Zulauf 30 kann jedoch auch in einem anderen, z. B. in einem rechten Winkel zur Längsachse A durch die Ventilplatte 16 verlaufen.
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In dem Zulauf 30 und in dem Ablauf 24 ist jeweils eine Drossel 66, 68 ausgebildet, um den Durchfluss durch den Zulauf 30 bzw. durch den Ablauf 24 zu regulieren.
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Entlang der Längsachse der Ventilkolbenbohrung 20 ist ein Ventilkolben 34 angeordnet, der in Richtung der Längsachse der Ventilkolbenbohrung 20 zwischen einer unteren Zulaufposition und einer oberen Ablaufposition beweglich ist. Das dem Kopplerraum 22 zugewandte Ende des Ventilkolbens 34 ist als ein kopplerraumseitiger Stempel 78 ausgebildet, das dem Steuerraum 14 zugewandte Ende des Ventilkolbens 34 ist als ein steuerraumseitiger Stempel 80 ausgebildet.
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In der unteren Zulaufposition verschließt der kopplerraumseitige Stempel 78 des Ventilkolbens 34 den kopplerraumseitigen Dichtsitz 72 der Ventilkolbenbohrung 20, so dass der Kopplerraum 22 nicht in Verbindung mit der Ablaufmündung 26 steht. Gleichzeitig gibt der steuerraumseitige Stempel 80 des Ventilkolbens 34 den steuerraumseitigen Dichtsitz 74 frei, so dass die Zulaufmündung 32 strömungsmäßig in Verbindung mit dem Steuerraum 14 steht.
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In der oberen Ablaufposition gibt der kopplerraumseitige Stempel 78 den kopplerraumseitigen Dichtsitz 72 frei, so dass die Ablaufmündung 26 strömungsmäßig in Verbindung mit dem Koppleraum 22 steht, und der steuerraumseitige Stempel 80 verschließt den steuerraumseitigen Dichtsitz 74, so dass der Zulauf 30 nicht in strömungsmäßiger Verbindung mit dem Steuerraum 14 steht.
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Auf der der Düsennadel 6 abgewandten Oberseite der Steuerplatte 16 ist eine Aktorkolbenhülse 70 so angeordnet, dass die jeweilige obere Öffnung sowohl der Ventilkolbenbohrung 20 als auch der Verbindungsbohrung 18 innerhalb der Aktorkolbenhülse 70 angeordnet ist.
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Im oberen Bereich der Aktorkolbenhülse 70 befindet sich ein Aktorkolben 36, der in der Aktorkolbenhülse 70 geführt und parallel zur Längsachse A des Injektors 2 bewegbar ist. Der Aktorkolben 36 weist entlang seines Umfangs einen Aktorkolbenvorsprung 37 auf. Eine Aktorkolbenfeder 52 stützt sich einerseits an dem Aktorkolbenvorsprung 37 und andererseits an der Aktorkolbenhülse 70 ab, so dass der Aktorkolben 36 durch die Aktorkolbenfeder 52 gegenüber der Steuerplatte 16 elastisch gelagert ist. Die Aktorkolbenfeder 52 fixiert den Aktorkolben 36 und verhindert, dass der Aktor 44 im Extremfall unter Zugspannung steht.
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Durch die Oberseite der Steuerplatte 16, die Aktorkolbenhülse 70 und die Unterseite des Aktorkolbens 36 wird somit ein Kopplerraum 22 begrenzt, dessen Volumen durch Verschieben des Aktorkolbens 36 in Längsrichtung variierbar ist.
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In der dem Kopplerraum 22 zugewandten Stirnseite 38 des Aktorkolbens 36 ist eine Vertiefung 40 ausgebildet, in die das der Düsennadel 6 abgewandte Ende des Ventilkolbens 34 eingeführt ist, so dass zwischen der Oberseite des Ventilkolbens 34 und dem Boden der Vertiefung 40 ein Ventilkolbenraum 42 ausgebildet ist, dessen Volumen durch Verschieben des Ventilkolbens 34 gegenüber dem Aktorkolben 36 variierbar ist.
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Die obere, der Steuerplatte 16 abgewandte Seite des Aktorkolbens 36 ist mit einem oberhalb des Aktorkolbens 36 in dem Injektorkörper 46 angeordneten Aktor 44 gekoppelt, so dass der Aktorkolben 36 durch Aktivieren und Deaktivieren des Aktors 44 parallel zur Längsachse A des Injektors 2 bewegbar ist.
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Der Raum, der nach außen von dem Injektorkörper 46 und nach innen von der Aktorkolbenhülse 70, von dem Aktorkolben 36 und von dem Aktor 44 begrenzt wird, ist als Zulaufleitung 4 ausgebildet, über die von einer externen Kraftstoffquelle 56 unter Druck stehender Kraftstoff zuführbar ist.
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In der Ruhephase liegt am Aktor 44 die maximale Spannung an, so dass der Aktor 44 seine maximale Länge hat. Der Aktorkolben 36 und der Ventilkolben 34 nehmen jeweils ihre untere Position ein, so dass der kopplerraumseitige Dichtsitz 72 durch den kopplerraumseitigen Stempel 78 des Ventilkolbens 34 verschlossen und der steuerraumseitige Dichtsitz 74 geöffnet ist.
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In dieser Stellung des Ventilkolbens 34 strömt Kraftstoff unter hohem Druck von der Kraftstoffquelle 56 über die Zulaufleitung 4, den Zulauf 30, die Zulaufmündung 32 und die Ventilkolbenbohrung 20 in den Steuerraum 14 und drückt gemeinsam mit der Düsennadelfeder 50 die Düsennadel 6 in ihre untere Verschlussposition, in der das untere Verschlussende 8 der Düsennadel 6 die Einspritzöffnungen 10 verschließt. Da der Steuerraum 14 durch die Verbindungsbohrung 18 mit dem Kopplerraum 22 verbunden ist, herrscht im Kopplerraum 22 der gleiche Druck wie im Steuerraum 14.
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Zum Auslösen eines Einspritzvorgangs wird die elektrische Spannung am Aktor 44 abgeschaltet, so dass sich der Aktor 44 zusammenzieht. Der Aktorkolben 36 wird daraufhin von der hydraulischen Kraft im Kopplerraum 22 gegen den verkürzten Aktor 44 nach oben gedrückt, so dass sich das Volumen des Kopplerraums 22 vergrößert. Dadurch verringert sich der Druck im Kopplerraum 22 und über die Verbindungsbohrung 18 strömt Kraftstoff aus dem Steuerraum 14 in den vergrößerten Kopplerraum 22, so dass sich auch der Druck im Steuerraum 14 verringert. Die Düsennadel 6 wird daraufhin an einer an ihrem unteren Ende ausgebildeten Druckstufe 7 von dem Kraftstoffdruck in der Kraftstoffkammer 54 aus ihrer unteren Verschlussposition nach oben gedrückt, so dass das Verschlussende 8 der Düsennadel 6 die Einspritzöffnungen 10 freigibt. Kraftstoff strömt aus der Kraftstoffkammer 54 durch die Einspritzöffnungen 10 in einen das Düsenmodul 58 umgebenden Verbrennungsraum, der in der 1 nicht gezeigt ist.
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Der Kopplerraum 22 hat im Vergleich zum Steuerraum 14 einen größeren Querschnitt, so dass ein Hub des Aktorkolbens 36 einen größeren Hub der Düsennadel 6 zur Folge hat, um eine der Volumenänderung des Kopplerraums 22 entsprechende Volumenänderung des Steuerraums 14 zu bewirken und so einen Druckunterschied zwischen dem Kopplerraum 22 und dem Steuerraum 14 auszugleichen.
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Durch den unterschiedlichen Querschnitt des Kopplerraums 22 und des Steuerraums 14 wird eine hydraulische Übersetzung zwischen dem Hub des Aktorkolbens 36 und dem Hub der Düsennadel 6 realisiert. Das Übersetzungsverhältnis ergibt sich dabei aus dem Verhältnis zwischen dem Querschnitt des Kopplerraums 22 und dem Querschnitt des Steuerraums 14. Dieses Übersetzungsverhältnis gibt den direkten Nadelhub in der Anfangsphase des Öffnungsvorgangs, während sich der Ventilkolben 34 noch in der Verschlussposition befindet, vor.
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Dadurch, dass sich der Aktorkolben 36 nach dem Deaktivieren des Aktors 44 nach oben bewegt, nimmt auch der Druck im Ventilkolbenraum 42 ab, so dass sich auch der Ventilkolben 34 nach oben bewegt. Durch diese Aufwärtsbewegung des Ventilkolbens 34 wird der steuerraumseitige Dichtsitz 74 durch den steuerraumseitigen Stempel 80 des Ventilkolbens 34 verschlossen, so dass die Kraftstoffzufuhr von der Zulaufleitung 4 durch den Zulauf 30, die Zulaufmündung 32 und die Ventilkolbenbohrung 20 in den Steuerraum 14 unterbrochen wird. Gleichzeitig wird der kopplerraumseitige Dichtsitz 72 geöffnet, so dass Kraftstoff aus dem Kopplerraum 22 durch die Ventilkolbenbohrung 20, die Ablaufmündung 26 und den Ablauf 24 in die Ablaufleitung 28 abfließt. Dies führt zu einem zusätzlichen Druckabfall im Kopplerraum 22. Über die Verbindungsbohrung 18 strömt Kraftstoff aus dem Steuerraum 14 in den Kopplerraum 22, so dass auch der Druck im Steuerraum 14 abfällt. Durch den verringerten Druck im Steuerraum 14 wirkt eine zusätzliche, aufwärts gerichtete Kraft auf die Düsennadel 6, welche die Düsennadel 6 zusätzlich nach oben bewegt, so dass die Einspritzöffnungen 10 weiter geöffnet werden.
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Um den Einspritzvorgang zu beenden, wird erneut eine Spannung an den Aktor 44 angelegt. Der Aktor längt aus und der Aktorkolben 36 wird in dem Kopplerraum 22 in Richtung der Steuerplatte 16 nach unten gedrückt. Dadurch wird das Volumen des Kopplerraums 22 verkleinert, so dass sich der Druck im Kopplerraum 22 erhöht. Über die Verbindungsbohrung 18 steigt auch der Druck im Steuerraum 14 und die Düsennadel 6 wird durch den erhöhten Druck im Steuerraum 14 in ihre untere Verschlussposition gedrückt.
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Gleichzeitig steigt durch die Abwärtsbewegung des Aktorkolbens 36 der Druck im Ventilkolbenraum 42, wodurch sich der Ventilkolben 34 in seine untere Zulaufposition bewegt. In der untere Zulaufposition verschließt der kopplerraumseitigen Stempel 78 des Ventilkolbens 34 den kopplerraumseitigen Dichtsitz 72 und der steuerraumseitige Stempel 80 löst sich vom steuerraumseitigen Dichtsitz 74. Unter Druck stehender Kraftstoff strömt aus der Zulaufleitung 4 durch den Zulauf 30, die Zulaufmündung 32 und die Ventilkolbenbohrung 20 in den Steuerraum 14, so dass der Druck im Steuerraum 14 weiter ansteigt und eine zusätzliche, abwärts gerichtete Kraft auf die Düsennadel 6 wirkt. Diese zusätzliche Kraft vergrößert den Hub der Düsennadel 6 und ermöglicht so das Verschließen der Einspritzöffnungen 10.
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Die Bewegung der Düsennadel 6 kann ballistisch oder nicht-ballistisch erfolgen. Im nicht-ballistischen Betrieb schlägt die Düsennadel 6 während des Öffnungsvorgangs mit ihrem oberen Ende 12 an der Steuerplatte 16 bzw. am unteren Ende des Ventilkolbens 34 an. Im ballistischen Betrieb kehrt sich die Bewegungsrichtung der Düsennadel 6 um, bevor die Düsennadel 6 an der Steuerplatte 16 bzw. an dem Ventilkolben 34 anschlägt. Der ballistische Betrieb ermöglicht eine Kostenersparnis und wirkt bei großen Mengen in der Form, dass Toleranzen enger werden können.
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2 zeigt einen vergrößerten Ausschnitt des Injektors aus 1 in dem der Aufbau der Steuerplatte 16 und die Funktionsweise des Ventilkolbens 34 besonders gut zu erkennen sind. Die gleichen Elemente sind mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Hinsichtlich der Beschreibung wird auf die Ausführungen zu 1 verwiesen.
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3 zeigt ein alternatives Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Injektors 2.
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Die den Bauteilen des ersten Ausführungsbeispiels entsprechenden Bauteile sind mit den gleichen Bezugszeichen versehen und hinsichtlich der Beschreibung ihres Aufbaus und ihrer Funktion wird auf die Ausführungen zu 1 verwiesen.
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Anders als in dem in den 1 und 2 gezeigten Ausführungsbeispiel ist im zweiten Ausführungsbeispiel das steuerraumseitige Ende des Ventilkolbens 34 nicht als Stempel ausgebildet, so dass die Verbindung zwischen der Zulaufmündung 32 in der Ventilkolbenbohrung 20 und dem Steuerraum 14 nichtverschlossen ist, wenn sich der Ventilkolben 34 in der oberer Ablaufposition befindet. Wenn sich der Ventilkolben 34 in der oberer Ablaufposition befindet, stehen in diesem Ausführungsbeispiel sowohl die Ablaufmündung 26 als auch die Zulaufmündung 32 in strömungsmäßiger Verbindung mit dem Kopplerraum 22 bzw. mit dem Steuerraum 14.
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So strömt einerseits unter Druck stehender Kraftstoff aus der Kraftstoffquelle 56 über die Zulaufleitung 4, den Zulauf 30 und die Zulaufmündung 32 in die Ventilkolbenbohrung 20 und von dieser in den Steuerraum 14 ein, andererseits läuft Kraftstoff aus dem Kopplerraum 22 über die Ventilkolbenbohrung 20, die Ablaufmündung 26 und den Ablauf 24 in die Ablaufleitung 28 ab.
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Durch Regulieren des Einströmens und Ablaufens des Kraftstoffs, z. B. durch eine in dem Zulauf 30 und/oder dem Ablauf 24 ausgebildete Zulauf- bzw. Ablaufdrossel 68, 66 kann die Bewegung der Düsennadel 6 justiert werden. Insbesondere kann die Bewegung der Düsennadel 6 so justiert werden, dass die Düsennadelbewegung besser reguliert werden kann.
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4 zeigt einen vergrößerten Ausschnitt des Injektors aus 3 in dem der Aufbau der Steuerplatte 16 und die Funktionsweise des Ventilkolbens 34 besonders gut zu erkennen sind. Die gleichen Elemente sind mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Hinsichtlich der Beschreibung wird auf die Ausführungen zu 3 verwiesen.
