DE102009002621A1

DE102009002621A1 - fuel injector

Info

Publication number: DE102009002621A1
Application number: DE200910002621
Authority: DE
Inventors: Matthias Burger
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2009-04-24
Filing date: 2009-04-24
Publication date: 2010-10-28
Also published as: EP2246553A1; EP2246553B1

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf einen Kraftstoffinjektor mit einem in dessen Injektorkörper angeordneten Hochdruckraum, welcher im Betrieb ständig mit einer Hochdruckquelle für Kraftstoff kommuniziert und über Düsen, die mittels einer servogesteuerten Düsennadel oder dergleichen gesteuert werden, zur Einspritzung von Kraftstoff mit einem Brennraum verbindbar ist, und mit einem Aktor, der zur Betätigung der Düsennadel den Druck in einem Servoarbeitsraum eines mit der Düsennadel zwangsgekoppelten Servokolbens steuert. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass ein Teilquerschnitt des Servokolbens vom Druck im Hochdruckraum entgegen dem Druck im Servoarbeitsraum beaufschlagt und der Aktor mit einem Ventilkörper zwangsgekoppelt ist, der eine von Betriebsstellungen der Düsennadel unabhängige Verbindung zwischen der Eingangsseite der Düsen und dem ständig gedrosselt mit dem Hochdruckraum kommunizierenden Servoarbeitsraum steuert.The invention relates to a fuel injector with a arranged in the injector body high-pressure chamber, which communicates constantly in operation with a high pressure fuel source and via nozzles, which are controlled by a servo-controlled nozzle needle or the like, for injecting fuel with a combustion chamber is connectable, and with an actuator which controls the actuation of the nozzle needle, the pressure in a servo workspace of a servo piston forcibly coupled to the nozzle needle. According to the invention, a partial cross-section of the servo piston is acted upon by the pressure in the high-pressure chamber against the pressure in the servo work space and the actuator is positively coupled to a valve body which has a connection independent of operating positions of the nozzle needle between the input side of the nozzles and the servo work space constantly throttling with the high-pressure chamber controls.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Kraftstoffinjektor mit einem in dessen Injektorkörper angeordneten Hochdruckraum, welcher im Betrieb ständig mit einer Hochdruckquelle für Kraftstoff kommuniziert und über Düsen, die mittels einer servogesteuerten Düsennadel oder dergleichen gesteuert werden, zur Einspritzung von Kraftstoff mit einem Brennraum verbindbar ist, und mit einem Aktor, der zur Betätigung der Düsennadel den Druck in einem Servoarbeitsraum eines mit der Düsennadel zwangsgekoppelten Servokolbens steuert.The The invention relates to a fuel injector with an in its injector body arranged high-pressure chamber, which constantly in operation with a high pressure source for Fuel communicates and over nozzles, controlled by means of a servo-controlled nozzle needle or the like be connected to the injection of fuel with a combustion chamber is, and with an actuator that is used to operate the nozzle needle the pressure in a servo workspace one with the nozzle needle positively coupled servo piston controls.

Stand der TechnikState of the art

Kraftstoffinjektoren werden serienmäßig in den Verbrennungsmotoren von Kraftfahrzeugen eingesetzt.fuel injectors are standard in the Internal combustion engines used by motor vehicles.

Dies gilt insbesondere für Kraftstoffinjektoren der eingangs angegebenen Art mit servogesteuerter Düsennadel. Hier ist vorteilhaft, dass die Leistungsfähigkeit des Aktors vergleichsweise begrenzt sein darf, weil der Aktor lediglich eine zur Drucksteuerung im Servoarbeitsraum dienende Ventilanordnung betätigen muss.This especially applies to Fuel injectors of the type specified with servo-controlled nozzle needle. Here it is advantageous that the performance of the actuator comparatively may be limited because the actuator is only one for pressure control in the Servo work space serving valve assembly must press.

Darüber hinaus werden auch Kraftstoffinjektoren mit direkt vom Aktor betätigter Düsennadel entwickelt, vergleiche bspw. die nicht vorveröffentlichte ältere Patentanmeldung (Unsere Akte: R 322715). Hier ist vorteilhaft, dass die Düsennadel den Aktorhüben praktisch verzögerungsfrei folgt. Um die Aktorkräfte bei direkter Betätigung der Düsennadel gering zu halten, ist einerseits vorgesehen, zwischen dem Hochdruckraum und der Eingangsseite der Düsen eine bei geöffneter Düsennadel wirksame Drossel vorzusehen, so dass zwischen dem Hochdruckraum und der Eingangsseite der Düsen in der Einspritzphase eine Druckdifferenz auftritt, die die Schließbewegung der Düsennadel am Ende der Einspritzphase unterstützt. Andererseits wird nur ein Teilquerschnitt an der Düsennadel in Schließrichtung beaufschlagt, während ein anderer Teilquerschnitt ständig vom Niederdruck eines Kraftstofftanks oder eines sonstigen Niederdrucksystems beaufschlagt wird. Damit können die notwendigen Öffnungskräfte für die Düsennadel vergleichsweise gering gehalten werden.Furthermore are also fuel injectors with directly actuated by the actuator nozzle needle developed, compare, for example, the not previously published earlier patent application (Our file: R 322715). Here is advantageous that the nozzle needle the actuator strokes virtually instantaneous follows. To the actuator forces when operated directly the nozzle needle to keep low, on the one hand provided, between the high-pressure chamber and the input side of the nozzles one when open nozzle needle Provide effective throttle, so that between the high-pressure chamber and the input side of the nozzles In the injection phase, a pressure difference occurs, which is the closing movement the nozzle needle supported at the end of the injection phase. On the other hand, only a partial cross-section of the nozzle needle acted upon in the closing direction, while a other partial cross section constantly from the low pressure of a fuel tank or other low pressure system is charged. With that you can the necessary opening forces for the nozzle needle be kept comparatively low.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Grundsätzlich ist bei einem Kraftstoffinjektor das Problem gegeben, einerseits die Öffnungs- und Schließbewegungen der Düsennadel mit geringstmöglicher Verzögerung gegenüber den Aktorhüben durchzuführen, andererseits soll der Leistungsbedarf des Aktors gering gehalten werden. Deshalb ist es Aufgabe der Erfindung, bei einem Aktor mit servogesteuerter Düsennadel entsprechend der eingangs angegebenen Art eine besonders schnelle Reaktion der Düsennadel auf Aktorhübe zu gewährleisten.Basically given the problem with a fuel injector, on the one hand the opening and closing movements the nozzle needle with the lowest possible delay across from perform the Aktorhüben, on the other hand the power requirement of the actuator should be kept low. Therefore It is an object of the invention, in an actuator with servo-controlled nozzle needle according to the type specified a particularly fast Reaction of the nozzle needle on actuator strokes to ensure.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass ein Teilquerschnitt des Servokolbens vom Druck im Hochdruckraum entgegen dem Druck im Servoarbeitsraum beaufschlagt und der Aktor mit einem Ventilkörper zwangsgekoppelt ist, der eine von den Betriebsstellungen der Düsennadel unabhängige Verbindung zwischen der Eingangsseite der Düsen und dem ständig gedrosselt mit dem Hochdruckraum kommunizierenden Servoarbeitsraum steuert.These Task is inventively characterized solved, that a partial cross-section of the servo piston from the pressure in the high-pressure chamber acted upon against the pressure in the servo workspace and the actuator with a valve body positively coupled, the one of the operating positions of the nozzle needle independent Connection between the input side of the nozzles and the constantly throttled controls with the high-pressure chamber communicating servo workspace.

Die Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, den Servoarbeitsraum hydraulisch derart anzuordnen, dass der Druck im Servoarbeitsraum einerseits auf den Druck im Hochdruckraum angehoben und andererseits auf den vergleichsweise vernachlässigbar geringen Druck im Brennraum, dass heißt auf der Ausgangsseite der Düsen, abgesenkt werden kann. Indem die Verbindung des Servoarbeitsraums zur Eingangsseite der Düsen mittels des aktorseitig betätigten Ventilkörpers gesperrt wird, wird der Servoarbeitsraum auf den Hochdruck des Hochdruckraums gebracht, mit der Folge, dass der Servokolben die Düsennadel in deren Schließlage stellt. Indem der Aktor den vorgenannten Ventilkörper in seine Offenlage bringt, wird die Verbindung zwischen Servoarbeitsraum und Eingangsseite der Düsen geöffnet, mit der Folge, dass der Druck im Servoarbeitsraum unter den Druck im Hochdruckraum abgesenkt wird und die Düsennadel von dem auf einen Teilquerschnitt des Servokolbens wirkenden Hochdruck geöffnet wird.The Invention is based on the general idea, the servo workspace to arrange hydraulically such that the pressure in the servo workspace on the one hand raised to the pressure in the high pressure chamber and on the other on the comparatively negligible low pressure in the combustion chamber, that is on the output side of the nozzles, can be lowered. By connecting the servo workspace to the input side of the nozzles by means of the actuator actuated valve body is locked, the servo workspace is at the high pressure of the high pressure chamber brought, with the result that the servo piston the nozzle needle in their closed position. By the actuator brings the aforementioned valve body in its open position, becomes the connection between servo workspace and input side the nozzles open, with the result that the pressure in the servo workspace is under pressure is lowered in the high pressure chamber and the nozzle needle of the on a partial cross section of the servo piston acting high pressure is opened.

Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass der vergleichsweise geringe Druck im Brennraum anstelle des verschwindenden Drucks in einem in der Regel vom Kraftstoffinjektor weit entfernten Kraftstofftank als Niederdruckniveau für den Servoarbeitsraum genutzt werden kann.The Invention is based on the finding that the comparatively low Pressure in the combustion chamber instead of vanishing pressure in a usually from fuel injector far away fuel tank as low pressure level for the servo workroom can be used.

Ein besonderer Vorzug der Erfindung ist darin zu sehen, dass keinerlei Leitung zu einem weit entfernt angeordneten Niederdruckbereich, wie z. Bsp. Kraftstofftank, erforderlich wird. Der Kraftstoffinjektor muss also lediglich mit einer Hochdruckquelle für Kraftstoff, in der Regel ein Common Rail, verbunden sein.One particular advantage of the invention is the fact that no Line to a remote low pressure area, such as Eg fuel tank, required. The fuel injector So it just has to be with a high pressure fuel source, usually a common rail, be connected.

Gemäß einer konstruktiv vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung können die Düsennadel als Hohlnadel mit einem den Servoarbeitsraum mit der Eingangsseite der Düsen verbindenden Axialkanal und der vom Aktor gesteuerte Ventilkörper als den Axialkanal steuernde Ventilnadel ausgebildet sein.According to one structurally advantageous embodiment of the invention the nozzle needle as Hollow needle with a servo workspace with the input side of the Connecting nozzles Axial and controlled by the actuator valve body as the axial channel controlling Be formed valve needle.

Hierbei kann insbesondere vorgesehen sein, dass die Ventilnadel im Axialkanal verschiebbar geführt ist und mit einem am düsenseitigen Ende des Axialkanals angeordneten Sitz zusammenwirkt.This may be provided in particular that the valve needle is guided displaceably in the axial channel and cooperates with a seat arranged at the nozzle-side end of the axial channel.

Zur Optimierung des Schließverhaltens der Düsennadel kann zwischen Hochdruckraum und Eingangsseite der Düsen eine bei geöffneter Düsennadel wirksame Drossel angeordnet sein.to Optimization of the closing behavior the nozzle needle can between the high-pressure chamber and the inlet side of the nozzles one when open nozzle needle be arranged effective throttle.

In konstruktiv zweckmäßiger Ausgestaltung ist diese Drossel als Spaltdrossel zwischen dem Außenumfang der Düsennadel bzw. eines daran angeordneten Tellers oder dergleichen und dem Innenumfang eines an den Hochdruckraum des Injektorkörpers anschließenden Düsenkörpers ausgebildet, über dessen Innenraum der Hochdruckraum mit der Eingangsseite der Düsen kommuniziert.In constructively expedient embodiment this throttle as a gap throttle between the outer circumference of the nozzle needle or a plate or the like arranged thereon and the inner circumference a nozzle body adjoining the high-pressure chamber of the injector body, via whose Interior of the high pressure chamber communicates with the input side of the nozzles.

Schließlich ist zwischen Hochdruckraum und Servoarbeitsraum vorzugsweise eine Drossel vorgesehen, mit der die Geschwindigkeit der Druckanhebung im Servoarbeitsraum bei Sperrung der Verbindung des Servoarbeitsraums zur Eingangsseite der Düsen bestimmt wird.Finally is between the high pressure chamber and servo workspace preferably a throttle provided with the speed of pressure increase in the servo workspace when blocking the connection of the servo workspace to the input side the nozzles is determined.

Im Übrigen wird hinsichtlich bevorzugter Merkmale der Erfindung auf die Ansprüche und die nachfolgende Erläuterung der Zeichnung verwiesen, anhand der eine besonders bevorzugte Ausführungsform näher erläutert wird.Incidentally, will with regard to preferred features of the invention to the claims and the following explanation referred to the drawing, based on a particularly preferred embodiment is explained in more detail.

Schutz wird nicht nur für angegebene oder dargestellte Merkmalskombinationen sondern auch für prinzipiell beliebige Kombinationen der angegebenen oder dargestellten Einzelmerkmale beansprucht.protection will not only for indicated or illustrated feature combinations but also in principle any combination of the specified or illustrated individual features claimed.

Kurze Beschreibung der ZeichnungShort description of the drawing

Inder Zeichnung zeigt die einzige Fig. einen schematisierten Axialschnitt eines erfindungsgemäßen Kraftstoffinjektors.In the Drawing shows the only Fig. A schematic axial section a fuel injector according to the invention.

Ausführungsform der ErfindungEmbodiment of the invention

Der dargestellte Kraftstoffinjektor besitzt einen gebauten Injektorkörper 1, mit zwei Hochdruckräumen 2 und 3. Der erste Hockdruckraum 2 ist über eine den Injektorkörper 1 durchsetzende Bohrung ständig mit einer Hochdruckquelle 4 für Kraftstoff verbunden, wobei diese Hochdruckquelle typischerweise als so genanntes Common Rail ausgebildet ist. Der zweite Hochdruckraum 3 kommuniziert mit dem ersten Hochdruckraum 2 über eine die Zwischenkörper 5 und 6 durchsetzende Bohrung 7, so dass in den beiden Räumen 2 und 3 Druckgleichheit besteht.The illustrated fuel injector has a built injector body 1 , with two high-pressure chambers 2 and 3 , The first high-pressure room 2 is about a the injector body 1 piercing hole constantly with a high pressure source 4 connected for fuel, this high-pressure source is typically designed as a so-called common rail. The second high pressure room 3 communicates with the first high pressure room 2 about one the intermediate body 5 and 6 penetrating bore 7 so that in the two rooms 2 and 3 Equal pressure exists.

Der Hochdruckraum 3 ist über den Innenraum eines Düsenkörpers 7 mit der Eingangsseite von Einspritzdüsen 8 verbunden, die ausgangsseitig in einen nicht dargestellten Brennraum eines Motors oder dergleichen münden. Die Einspritzdüsen 8 werden mittels einer Düsennadel 9 gesteuert, die im Düsenkörper 7 verschiebbar geführt ist und mit ihrem in der Zeichnung unterem Ende mit einem innerhalb des Düsenkörpers 7 angeordneten, die Eingangsöffnungen der Einspritzdüsen 8 umschließenden Sitz 10 zusammenwirkt. Dabei sind der Außenumfang der Düsennadel 9 und der Innenumfang des Düsenkörpers 7 derartig geformt, dass einerseits eine relativ spielfreie Axialführung der Düsennadel 9 im Düsenkörper 7 gewährleistet ist und andererseits die Eingangsseiten der Einspritzdüsen 8 mit dem zweiten Hochdruckraum 3 kommunizieren, wenn die Düsennadel 9 ihre vom Sitz 10 abgehobene Offenstellung einnimmt. An der Düsennadel 9 ist eine Ringscheibe 11 angeformt, deren Außenumfang dem Innenumfang der vom Hochdruckraum 3 zu den Einspritzdüsen 8 führenden Bohrung im Injektorkörper 1 eng benachbart ist, derart, dass eine Ringsspaltdrossel 12 gebildet wird. Der Zweck der Ringspaltdrossel 12 wird weiter unten erläutert.The high pressure room 3 is over the interior of a nozzle body 7 with the input side of injectors 8th connected, the output side open into a combustion chamber, not shown, of an engine or the like. The injectors 8th be by means of a nozzle needle 9 controlled in the nozzle body 7 slidably guided and with its in the drawing lower end with a within the nozzle body 7 arranged, the inlet openings of the injection nozzles 8th enclosing seat 10 interacts. Here are the outer circumference of the nozzle needle 9 and the inner circumference of the nozzle body 7 shaped such that on the one hand a relatively play-free axial guidance of the nozzle needle 9 in the nozzle body 7 is guaranteed and on the other hand, the input sides of the injectors 8th with the second high-pressure chamber 3 communicate when the nozzle needle 9 theirs from the seat 10 takes off open position. At the nozzle needle 9 is an annular disc 11 molded, the outer circumference of the inner circumference of the high-pressure chamber 3 to the injectors 8th leading bore in the injector body 1 is closely adjacent, such that a ring gap choke 12 is formed. The purpose of the annular gap choke 12 will be explained below.

Am in der Zeichnung oberen Ende der Düsennadel 9 ist ein Kolben 13 mit gegenüber dem Querschnitt der Düsennadel 9 vergrößertem Querschnitt angeordnet. Auf dem Außenumfang des Kolbens 13 ist eine Dichthülse 14 verschiebbar geführt, die von einer zum Kolben 13 konzentrischen Schraubendruckfeder, die zwischen einer Ringstufe am unteren Stirnende des Hochdruckraums 3 und der zugewandten Stirnseite der Dichthülse 14 eingespannt ist, dichtend gegen die zugewandte Stirnseite des Zwischenkörpers 6 gespannt wird. Dabei ist der in der Zeichnung obere Stirnrand der Dichthülse 14 keilförmig zugespitzt, so dass die Dichthülse auf dem Zwischenkörper 6 an einer ringlinienförmigen Berührungszone dichtend aufsitzt. Die Dichthülse 14 trennt oberhalb des Kolbens 13 einen Servoraum 15, der sich in eine zur Düsennadel 9 gleichachsige Bohrung im Zwischenkörper 6 fortsetzt, vom Hochdruckraum 3. Der Servoraum 15 ist über einen den Zwischenkörper 6 durchsetzenden Drosselkanal 16 mit einer Ringnut 17 auf der dem Zwischenkörper 5 zugewandten Stirnseite des Zwischenkörpers 6 verbunden. Der Durchmesser dieser Ringnut 17 ist so bemessen, dass die Ringnut drosselfrei mit der die Hochdruckräume 2 und 3 verbindenden Bohrung kommuniziert, die die Zwischenkörper 5 und 6 durchsetzt.At the top of the nozzle needle in the drawing 9 is a piston 13 with respect to the cross section of the nozzle needle 9 arranged enlarged section. On the outer circumference of the piston 13 is a sealing sleeve 14 slidably guided, from one to the piston 13 concentric helical compression spring between an annular step at the lower front end of the high-pressure chamber 3 and the facing end face of the sealing sleeve 14 is clamped, sealing against the facing end face of the intermediate body 6 is tense. Here, the upper edge of the sealing sleeve in the drawing is 14 tapered wedge-shaped, so that the sealing sleeve on the intermediate body 6 sealingly seated at a ring-shaped contact zone. The sealing sleeve 14 separates above the piston 13 a servo room 15 , which turns into a nozzle needle 9 equiaxed bore in the intermediate body 6 continues from the high pressure room 3 , The servo room 15 is about one the intermediate body 6 passing through throttle channel 16 with an annular groove 17 on the intermediate body 5 facing end face of the intermediate body 6 connected. The diameter of this ring groove 17 is sized so that the annular groove throttle free with the the high pressure spaces 2 and 3 communicating hole communicates the intermediate body 5 and 6 interspersed.

Die Düsennadel 9 ist als Hohlnadel mit einem am unteren Ende der Düsennadel 9 offenen Axialkanal ausgebildet, dessen oberes Ende in den Servoraum 15 mündet. Innerhalb des Axialkanals ist eine Ventilnadel 18 axial verschiebbar geführt, deren unteres Ende mit einem Sitz am unteren Ende des vorgenannten Axialkanals in der Düsennadel 9 zusammenwirkt und den Axialkanal steuert. In der zeichnerisch dargestellten Schließlage der Ventilnadel 8 ist der Axialkanal in der Düsennadel 9 abgesperrt. Wenn die Ventilnadel 8 von ihrem Sitz am unteren Ende der Düsennadel 9 abhebt, wird der Servoraum 15 mit der Eingangsseite der Einspritzdüsen 8 verbunden. Die Ventilnadel 18 wird von einer Schraubendruckfeder 19, die zwischen einem Ringflansch an der Ventilnadel 18 und der unteren Stirnseite des Zwischenkörpers 5 eingespannt ist, ständig in die auf dem Sitz 10 aufsitzende Schließlage gespannt.The nozzle needle 9 is as a hollow needle with a at the bottom of the nozzle needle 9 open axial channel formed, the upper end in the servo space 15 empties. Inside the axial channel is a valve needle 18 guided axially displaceable, the lower end with a seat at the lower end of the aforementioned axial passage in the nozzle needle 9 interacts and controls the axial channel. In the illustrated closed position of the valve needle 8th is the axial channel in the nozzle needle 9 shut off. When the valve needle 8th from their seat at the bottom of the nozzle needle 9 takes off, the servo room becomes 15 with the input side of the injectors 8th connected. The valve needle 18 is from a helical compression spring 19 that is between an annular flange on the valve needle 18 and the lower end face of the intermediate body 5 is clamped, constantly in the on the seat 10 seated closed position tensioned.

Zur Betätigung der Ventilnadel 18 ist ein piezoelektrischer Aktor 20 vorgesehen, der mit der Ventilnadel 18 in weiter unten dargestellter Weise hydraulisch gekoppelt ist. Der Aktor 20 ist im Hochdruckraum 2 untergebracht und in grundsätzlich bekannter Weise so ausgebildet, dass er in Vertikalrichtung elongiert, wenn er elektrisch aufgeladen, das heißt mit einer elektrischen Spannungsquelle (nicht dargestellt) verbunden wird. Sobald der Aktor 20 elektrisch entladen wird, verkürzt er sich in Vertikalrichtung. Am in der Zeichnung unteren Ende des Aktors 20 ist ein plungerartiger Geberkolben 21 angeordnet, auf dessen Außenumfang eine Dichthülse 22 verschiebbar geführt ist, die von einer zum Geberkolben 21 konzentrischen Schraubendruckfeder 23 gegen die obere Stirnseite des Zwischenkörpers 5 gespannt wird, wobei der dem Zwischenkörper 5 zugewandte Stirnrand der Dichthülse 22 ein keilförmiges Profil besitzt, so dass die Dichthülse 22 mit einer ringlinienförmigen Dichtkante auf dem Zwischenkörper 5 aufsitzt. Die die Dichthülse 22 nach abwärts spannende Schraubendruckfeder 23 drängt gleichzeitig den Aktor 20 nach aufwärts, derart, dass dessen oberes Stirnende ständig auf einem oberen Boden des Injektorkörpers 1 aufsitzt und die Keramik des piezoelektrischen Aktors 20 nur auf Druck beansprucht wird.For actuating the valve needle 18 is a piezoelectric actuator 20 provided with the valve needle 18 is coupled hydraulically in the manner shown below. The actor 20 is in the high pressure room 2 housed and formed in a basically known manner so that it elongates in the vertical direction when it is electrically charged, that is, with an electrical voltage source (not shown) is connected. Once the actor 20 is electrically discharged, it shortens in the vertical direction. At the lower end of the actuator in the drawing 20 is a plunger-like master piston 21 arranged on the outer circumference of a sealing sleeve 22 is slidably guided, which from one to the master piston 21 concentric helical compression spring 23 against the upper end face of the intermediate body 5 being stretched, whereby the intermediate body 5 facing end edge of the sealing sleeve 22 has a wedge-shaped profile, so that the sealing sleeve 22 with a ring-shaped sealing edge on the intermediate body 5 seated. The sealing sleeve 22 downwards exciting helical compression spring 23 simultaneously urges the actor 20 upwards, such that its upper end face is constantly on an upper floor of the injector body 1 seated and the ceramic of the piezoelectric actuator 20 only subjected to pressure.

Die Dichthülse 22 trennt vom Hochdruckraum 2 einen Geberraum 24 ab, der mit einem Nehmerraum 25 kommuniziert, welcher in einer das obere plungerartige Ende der Ventilnadel 18 verschiebbar aufnehmenden Axialbohrung im Zwischenkörper 5 oberhalb der Ventilnadel 18 frei bleibt. Wenn also der Geberkolben 21 vom Aktor 20 nach abwärts bewegt wird und dabei den Geberraum 24 verkleinert, wird Hydraulikmedium aus dem Geberraum 24 in den Nehmerraum 25 ausgeschoben, so dass der vom oberen plungerartigen Ende der Ventilnadel 18 gebildete Nehmerkolben in Abwärtsrichtung gedrängt wird.The sealing sleeve 22 separates from the high pressure room 2 a sender room 24 starting with a slave room 25 which communicates in one of the upper plunger-like end of the valve needle 18 slidably receiving axial bore in the intermediate body 5 above the valve needle 18 remains free. So if the master piston 21 from the actor 20 is moved down and doing the encoder room 24 reduced, hydraulic fluid is from the transmitter room 24 in the slave room 25 pushed out, leaving the upper plunger-like end of the valve needle 18 formed slave piston is urged in the downward direction.

Wenn andererseits der Geberkolben 21 eine Aufwärtsbewegung ausführt, vergrößert sich der Geberraum, so dass Hydraulikmedium aus dem Nehmerraum 25 in den Geberraum 24 überströmt und die Ventilnadel 18 einen Aufwärtshub ausführen kann.If, on the other hand, the master piston 21 performs an upward movement, the transmitter chamber increases, so that hydraulic medium from the Nehmerraum 25 in the dealer room 24 overflowed and the valve needle 18 can perform an upstroke.

Der dargestellte Kraftstoffinjektor funktioniert wie folgt:
Zunächst sei davon ausgegangen, dass die Düsennadel 9 und die Ventilnadel 18 die in der Zeichnung dargestellten unteren Endlagen einnehmen, das heißt die Düsennadel 9 sitzt auf dem Sitz 10, und die Ventilnadel 18 sitzt auf dem Sitz am unteren Ende der Axialbohrung in der Düsennadel 9.The illustrated fuel injector works as follows:
First, assume that the nozzle needle 9 and the valve needle 18 take the lower end positions shown in the drawing, that is, the nozzle needle 9 sits on the seat 10 , and the valve needle 18 sits on the seat at the lower end of the axial bore in the nozzle needle 9 ,

Damit ist der Servoraum 15 in Richtung zur Eingangsseite der Einspritzdüsen 8 abgesperrt. Dies bedeutet, dass der Servoraum 15, der über die Drosselbohrung 16 und die Ringnut 17 mit dem Hochdruckraum 2 kommuniziert, auf den hohen Systemdruck des Hochdruckraums 2 aufgeladen wird bzw. ist. Damit wird die Düsennadel 9 in ihrer Schließlage gehalten. Wenn nun der Aktor 20, der in der Zeichnung seinen elektrisch geladenen elongierten Zustand einnimmt, elektrisch entladen wird und sich dementsprechend verkürzt, wird der Geberkolben 21 angehoben, so dass sich der Geberraum 24 entsprechend vergrößert. Dies hat zur Folge, dass aus dem Nehmerraum 25 Fluid in den Geberraum 24 überströmt und die Ventilnadel 18 einen entsprechenden Aufwärtshub ausführt. Damit entfernt sich die Ventilnadel 18 von ihrem Sitz am unteren Ende der Axialbohrung in der Düsennadel 9, und der Servoraum 15 erhält Verbindung mit der Eingangsseite der Einspritzdüsen 8. Die Eingangsseite der Düsen 8 hat bei in Schließlage befindlicher Düsennadel 9 den gleichen Druck wie der auf der Ausgangsseite der Düsen 8 angeordnete Brennraum. Da der Brennraumdruck erheblich niedriger ist als der Druck in den Hochdruckräumen 2 und 3, sinkt der Druck im Servoraum 15 entsprechend ab, wobei der Drosselkanal 16 verhindert, dass durch nachströmendes Fluid aus dem Hochdruckraum 2 ein die Druckabsenkung kompensierender Zufluss von Hochdruckfluid auftreten kann. Sobald der Druck im Servoraum 15 hinreichend abgesunken ist, bewirkt der Hochdruck, der im Hochdruckraum 3 ansteht und auf die Ringstufe zwischen Düsennadel 9 und Servokolben 13 sowie auf den Teilquerschnitt der Düsennadel 9 außerhalb des Sitzes 10 wirkt, dass die Düsennadel 9 vom Sitz 10 abhebt. Damit beginnt die Einspritzphase, das heißt aus dem Hochdruckraum 3 strömt unter Hochdruck stehendes Fluid zur Eingangsseite der Einspritzdüsen 8 und damit in den Brennraum.This is the servo room 15 towards the inlet side of the injectors 8th shut off. This means that the servo space 15 , that about the throttle bore 16 and the ring groove 17 with the high pressure room 2 communicates on the high system pressure of the high-pressure chamber 2 is charged or is. This will be the nozzle needle 9 held in its closed position. If now the actor 20 , which assumes its electrically charged elongated state in the drawing, is electrically discharged and accordingly shortened, the master piston 21 raised, so that the encoder room 24 increased accordingly. As a result, from the slave room 25 Fluid in the transmitter room 24 overflowed and the valve needle 18 performs a corresponding upward stroke. This removes the valve needle 18 from its seat at the lower end of the axial bore in the nozzle needle 9 , and the servo room 15 gets in communication with the inlet side of the injectors 8th , The input side of the nozzles 8th has in the closed position located nozzle needle 9 the same pressure as the one on the outlet side of the nozzles 8th arranged combustion chamber. Since the combustion chamber pressure is considerably lower than the pressure in the high pressure spaces 2 and 3 , the pressure in the servo chamber decreases 15 from accordingly, wherein the throttle channel 16 prevents by inflowing fluid from the high-pressure chamber 2 a pressure drop lowering compensating inflow of high pressure fluid may occur. As soon as the pressure in the servo room 15 has sufficiently dropped, causes the high pressure, in the high-pressure chamber 3 pending and on the annular step between the nozzle needle 9 and servo pistons 13 as well as on the partial cross section of the nozzle needle 9 outside the seat 10 affects that the nozzle needle 9 from the seat 10 takes off. This starts the injection phase, ie from the high-pressure chamber 3 High-pressure fluid flows to the inlet side of the injectors 8th and thus into the combustion chamber.

Ein besonderer Vorzug der Erfindung ist darin zu sehen, dass die Düsennadel 8 genau der Bewegung der Ventilnadel 18 folgt.A particular advantage of the invention is the fact that the nozzle needle 8th exactly the movement of the valve needle 18 follows.

Beispielsweise möge die Ventilnadel 18 im Verlauf eines Bewegungshubs eine Lage zwischen ihren Endlagen einnehmen. Wenn die Düsennadel 9 in diesem Falle eine Lage hat, bei der der die Düsennadel 9 durchsetzende Axialkanal abgesperrt wird, wird sich im Servoraum 15 ein hoher Druck aufbauen, mit der Folge, dass die Düsennadel 9 sich relativ zur Ventilnadel 18 etwas nach abwärts bewegt und der vorgenannte Axialkanal geöffnet wird. Damit sinkt der Druck im Servoraum 15 unter den Druck in den Hochdruckräumen 2 und 3 ab, weil an der Eingangsseite der Einspritzdüsen 8 aufgrund von unvermeidlichen Drosselverlusten im Strömungsweg vom Hochdruckraum 2 zu den Einspritzdüsen 8 ein geringerer Druck als in den Hochdruckräumen 2 und 3 vorliegt. Dieser Effekt wird noch zusätzlich dadurch unterstützt, dass in diesem Strömungsweg die Ringsspaltdrossel 12 vorgesehen ist. Damit stellt sich im Servoraum 15 ein vergleichsweise geringer Druck ein, derart, dass der im Hochdruckraum 3 vorliegende Druck, welcher auf die Ringstufe zwischen dem Servokolben 13 und der Düsennadel 9 wirkt, die Düsennadel 9 relativ zur Ventilnadel 18 wieder nach aufwärts schieben kann, so dass der Axialkanal in der Düsennadel 9 zunehmend gedrosselt wird. Im Ergebnis wird sich damit eine Relativstellung der Düsennadel 9 relativ zur Ventilnadel 18 einstellen, derart, dass die Düsennadel 9 relativ zur Ventilnadel 18 eine gleich bleibende Lage einnimmt, dass heißt relativ zur Ventilnadel 18 praktisch in Ruhe bleibt. Im Servoraum 15 stellt sich dabei immer genau ein solcher Druck ein, dass die Düsennadel 9 der Bewegung der Ventilnadel 18 praktisch verzögerungsfrei folgt.For example, may the valve needle 18 take a position between their end positions during a movement stroke. If the nozzle needle 9 in this case has a situation in which the nozzle needle 9 penetrating axial channel is shut off, is in the servo space 15 build up a high pressure, with the result that the nozzle needle 9 relative to the valve needle 18 moves slightly downwards and the aforementioned axial channel is opened. This decreases the pressure in the servo room 15 under pressure in the high-pressure rooms 2 and 3 because at the input side of the injectors 8th due to unavoidable throttle losses in the flow path from the high pressure space 2 to the injectors 8th a lower pressure than in the high pressure spaces 2 and 3 is present. This effect is additionally supported by the fact that in this flow path, the annular gap 12 is provided. This turns into the servo room 15 a comparatively low pressure, such that in the high-pressure chamber 3 present pressure, which on the annular step between the servo piston 13 and the nozzle needle 9 acts, the nozzle needle 9 relative to the valve needle 18 can push upwards again, leaving the axial channel in the nozzle needle 9 is increasingly throttled. The result is thus a relative position of the nozzle needle 9 relative to the valve needle 18 adjust, such that the nozzle needle 9 relative to the valve needle 18 occupies a constant position that is relative to the valve needle 18 practically remains at rest. In the servo room 15 always sets exactly such a pressure that the nozzle needle 9 the movement of the valve needle 18 practically without delay follows.

Die vom Aktor 20 bewirkte Hubbewegung der Ventilnadel 18 wird also in reproduzierbarer Weise auch von der Düsennadel 9 ausgeführt. Der Aktor 20 muss jedoch lediglich die für die Bewegungen der Ventilnadel 19 notwendigen Kräfte aufbringen. Da die Ventilnadel 18 im Nehmerraum 25 und der Geberkolben im Geberraum 24 mit unterschiedlichen Querschnitten verdrängerwirksam sind, wird eine entsprechende Hubübersetzung bewirkt, das heißt der Hub der Ventilnadel 18 ist um einen durch den Quotienten der wirksamen Verdrängerquerschnitte vorgegebenen Faktor größer als der Hub des Aktors 20 oder des Geberkolbens 21. Hierbei erfolgt auch eine entsprechende Übersetzung der Stellgeschwindigkeiten, das heißt die Ventilnadel 18 bewegt sich zusammen mit der Düsennadel 9 deutlich schneller als der Geberkolben 21.The actor 20 caused stroke movement of the valve needle 18 So is reproducible way of the nozzle needle 9 executed. The actor 20 However, it only has to be for the movements of the valve needle 19 muster necessary forces. Because the valve needle 18 in the slave room 25 and the master piston in the sender compartment 24 With different cross-sections are displacer effective, a corresponding Hubübersetzung is effected, that is, the stroke of the valve needle 18 is by a given by the quotient of the effective Verdrängerquerschnitte factor greater than the stroke of the actuator 20 or the master piston 21 , In this case, there is also a corresponding translation of the speeds, that is, the valve needle 18 moves together with the nozzle needle 9 much faster than the master piston 21 ,

Der zeichnerisch dargestellte Aufbau des Injektorkörpers 1 ist lediglich schematisiert wiedergegeben. Insbesondere wird in der Zeichnung erkennbar, dass der Düsenkörper 7 an einem unteren Teilkörper des Injektorkörpers 1 gehaltert sein kann, wobei der untere Teilkörper unter Zwischenschaltung der Zwischenkörper 5 und 6 mit einem oberen Teilkörper des Injektorkörpers 1 mittels einer hülsenförmigen Überwurfmutter verbunden sein kann.The graphically illustrated construction of the injector body 1 is shown only schematically. In particular, it can be seen in the drawing that the nozzle body 7 on a lower part body of the injector body 1 can be held, the lower part of the body with the interposition of the intermediate body 5 and 6 with an upper part body of the injector body 1 can be connected by a sleeve-shaped nut.

Claims

Fuel injector with a in the injector body ( 1 ) arranged high pressure space ( 2 . 3 ), which in operation constantly with a high pressure source ( 4 ) communicates with fuel and via nozzles ( 8th ) by means of a servo-controlled nozzle needle ( 9 ) or the like, for the injection of fuel is connectable to a combustion chamber, and with an actuator ( 20 ), which is used to actuate the nozzle needle ( 9 ) the pressure in a servo workroom ( 15 ) one with the nozzle needle ( 9 ) positively coupled servo piston ( 13 ), characterized in that a partial cross section of the servo piston ( 13 ) from the pressure in the high-pressure chamber ( 2 . 3 ) against the pressure in the servo workspace ( 15 ) and the actuator ( 20 ) with a valve body ( 18 ) is positively coupled, the one of operating positions of the nozzle needle ( 9 ) independent connection between the input side of the nozzles ( 8th ) and constantly throttled with the high-pressure chamber ( 2 . 3 ) communicating servo workspace ( 15 ) controls.

Fuel injector according to claim 1, characterized in that the valve body as a valve needle ( 18 ) is formed, the one the servo piston ( 13 ) and the adjoining nozzle needle ( 9 ) passing through axial channel controls.

Fuel injector according to claim 2, characterized in that the valve needle ( 18 ) is guided displaceably in the axial channel and cooperates with a seat arranged at the nozzle-side end of the axial channel.

Fuel injector according to one of claims 1 to 3, characterized in that between high-pressure chamber ( 2 . 3 ) and inlet side of the nozzles ( 8th ) a throttle ( 12 ) is arranged.

Fuel injector according to claim 4, characterized in that the throttle ( 12 ) between the outer circumference of a at the nozzle needle ( 8th ) arranged annular disc ( 11 ) and the inner circumference of one to the input side of the nozzles ( 8th ) subsequent interior of a nozzle body ( 7 ) near an axial guidance of the nozzle needle ( 8th ) in the nozzle body ( 7 ) is trained.

Fuel injector according to one of claims 2 to 5, characterized in that the valve body or the valve needle ( 18 ) and the actuator ( 20 ) are hydraulically drive-coupled.

Fuel injector according to claim 6, characterized in that the actuator ( 20 ) with one in a coupling room ( 24 . 25 ) displacement-effective master piston ( 21 ) and the valve needle ( 18 ) with a slave piston in the coupling space ( 24 . 25 ) displacer effective remote nozzle plunger is connected.

Fuel injector according to claim 6 or 7, characterized in that the coupling space ( 24 . 25 ) a transmitter room ( 24 ) within a sealing sleeve ( 22 ), which on the one end of the actuator ( 20 ) connected Plungerartigen Geberkol ben ( 21 ) is displaceably guided and from one between the facing ends of actuator ( 20 ) and sealing sleeve ( 22 ) clamped suspension ( 23 ) sealing against a floor ( 5 ) in the injector body ( 1 ) is stretched.

Fuel injector according to one of claims 6 to 8, characterized in that the master piston ( 21 ) has a larger cross section than the slave piston ( 18 ) having.

Fuel injector according to claim 9, characterized in that as the slave piston, the plunger-like nozzle-distal end of the valve needle ( 18 ) is provided.