DE102012210220A1

DE102012210220A1 - Fuel injector with directly controlled nozzle needle

Info

Publication number: DE102012210220A1
Application number: DE102012210220A
Authority: DE
Inventors: Hans-Christoph Magel
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2012-06-18
Filing date: 2012-06-18
Publication date: 2013-12-19
Also published as: WO2013189636A1

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Kraftstoffinjektor zum Einspritzen von Kraftstoff in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine umfassend eine Düsennadel (1), die in einer Hochdruckbohrung (2) eines Düsenkörpers (3) zum Freigeben und Verschließen wenigstens einer Einspritzöffnung (4) hubbeweglich geführt und vorzugsweise in Richtung eines Dichtsitzes (5) von der Federkraft einer Feder (6) beaufschlagt ist, sowie einen Aktor (7) zur direkten Steuerung der Hubbewegung der Düsennadel (1), wobei der Aktor (7) mit einer mechanischen Kraft- und/oder Hubübertragungseinrichtung (8) umfassend ein hubbewegliches Kraft- und/oder Hubübertragungsglied (8.1) sowie ein hierüber betätigbares Hebelelement (8.2) zusammenwirkt. Erfindungsgemäß ist der Aktor (7) ein Magnetaktor mit einer hubbeweglichen Ankeranordnung (9), welche mit dem hubbeweglichen Kraft- und/oder Hubübertragungsglied (8.1) verbunden ist, so dass eine Hubbewegung der Ankeranordnung (9) bei Bestromung des Aktors (7) eine Hubbewegung des Kraft- und/oder Hubübertragungsgliedes (8.1) und eine Drehbewegung des Hebelelementes (8.2) bewirkt, wobei das Hebelelement (8.2) die Düsennadel (1) aus dem Dichtsitz (5) hebt.The invention relates to a fuel injector for injecting fuel into a combustion chamber of an internal combustion engine comprising a nozzle needle (1) guided in a high-pressure bore (2) of a nozzle body (3) for releasing and closing at least one injection opening (4) and preferably in the direction of a Seating seat (5) is acted upon by the spring force of a spring (6), and an actuator (7) for direct control of the lifting movement of the nozzle needle (1), wherein the actuator (7) with a mechanical force and / or stroke transmission device (8) comprising a liftable force and / or stroke transmission member (8.1) and a lever element (8.2) which can be actuated thereby. According to the invention, the actuator (7) is a magnetic actuator with a lifting armature arrangement (9), which is connected to the liftable force and / or Hubübertragungsglied (8.1), so that a lifting movement of the armature assembly (9) upon energization of the actuator (7) Lifting movement of the force and / or stroke transmission member (8.1) and a rotational movement of the lever element (8.2) causes, the lever element (8.2), the nozzle needle (1) from the sealing seat (5) lifts.

Description

Die Erfindung betrifft einen Kraftstoffinjektor zum Einspritzen von Kraftstoff in den Brennraum einer Brennkraftmaschine mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.The invention relates to a fuel injector for injecting fuel into the combustion chamber of an internal combustion engine having the features of the preamble of claim 1.

Der Kraftstoffinjektor umfasst eine Düsennadel, die in einer Hochdruckbohrung eines Düsenkörpers zum Freigeben und Verschließen wenigstens einer Einspritzöffnung hubbeweglich geführt und vorzugsweise in Richtung eines Dichtsitzes von der Federkraft einer Feder beaufschlagt ist, sowie einen Aktor zur direkten Steuerung der Hubbewegung der Düsennadel. Der Aktor wirkt dabei mit einer Kraft- und/oder Hubübertragungseinrichtung zusammen, um eine Kraft- und/oder Hubverstärkung und demzufolge einen ausreichenden Hub der Düsennadel zur vollständigen Entdrosselung zu bewirken. Die Kraft- und/oder Hubübertragungseinrichtung umfasst ein hubbewegliches Kraft- und/oder Hubübertragungsglied sowie ein hierüber betätigbares Hebelelement.The fuel injector comprises a nozzle needle which is guided in a high-pressure bore of a nozzle body for releasing and closing at least one injection opening and preferably acted upon in the direction of a sealing seat by the spring force of a spring, and an actuator for direct control of the lifting movement of the nozzle needle. The actuator cooperates with a force and / or stroke transmission device in order to effect a force and / or stroke amplification and, consequently, a sufficient stroke of the nozzle needle for complete de-throttling. The force and / or stroke transmission device comprises a liftable force and / or stroke transmission member and a lever element which can be actuated via this.

Direkt gesteuerte Injektoren weisen gegenüber indirekt über ein Servoventil gesteuerten Injektoren den Vorteil auf, dass sie schneller reagieren. Der Entfall eines Servo- bzw. Steuerventil bewirkt ferner, dass die Effektivität der Einspritzung erhöht wird, da keine Absteuermenge anfällt.Direct-acting injectors have the advantage over injectors indirectly controlled by a servo-valve that they react faster. The elimination of a servo or control valve also causes the effectiveness of the injection is increased, since no Absteuermenge incurred.

Stand der TechnikState of the art

Ein Kraftstoffinjektor der vorstehend genannten Art mit direkt gesteuerter Düsennadel sowie einer Kraft- und/oder Hubübertragungseinrichtung geht beispielsweise aus der Offenlegungsschrift DE 10 2008 043 085 A1 hervor. Zur direkten Steuerung der Hubbewegung der Düsennadel wird insbesondere ein Piezoaktor vorgeschlagen. Da jedoch die Längenänderungen derartiger Aktoren relativ gering sind und demzufolge nur kleine Hübe der Düsennadel bewirken, wird ferner eine Kraft- und/oder Hubübertragung vorgeschlagen, um die vollständige Entdrosselung der Düsennadel zu bewirken. Die hierzu vorgesehene Einrichtung umfasst mindestens ein Hubübertragungsglied zur Übertragung des Hubes des Aktors auf die Düsennadel sowie mindestens ein Hebelelement. Das Hebelelement ist dabei als Umlenkhebel ausgestaltet, so dass sich Aktor und Düsennadel in entgegengesetzter Richtung bewegen. Der in dieser Schrift vorgeschlagene Injektor arbeitet jedoch nicht rücklaufmengenfrei, da die Düsennadel als Hohlnadel ausgebildet ist und hydraulische Wirkflächen ausbildet, die von einer Niederdruckmenge beaufschlagt werden, die es einem Rücklauf zuzuführen gilt.A fuel injector of the aforementioned type with directly controlled nozzle needle and a force and / or stroke transmission device is for example from the published patent application DE 10 2008 043 085 A1 out. For direct control of the lifting movement of the nozzle needle a piezoelectric actuator is proposed in particular. However, since the length changes of such actuators are relatively small and therefore cause only small strokes of the nozzle needle, a force and / or stroke transmission is also proposed to effect the complete Entdrosselung the nozzle needle. The device provided for this purpose comprises at least one Hubübertragungsglied for transmitting the stroke of the actuator to the nozzle needle and at least one lever element. The lever element is designed as a lever, so that move actuator and nozzle needle in the opposite direction. However, the injector proposed in this document does not work without return flow, since the nozzle needle is designed as a hollow needle and forms hydraulic active surfaces, which are acted upon by a low pressure amount, which applies it to supply a return.

Ausgehend von dem vorstehend genannten Stand der Technik liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Kraftstoffinjektor anzugeben, der demgegenüber eine höhere Effektivität besitzt, einfacher aufgebaut und kostengünstiger herstellbar ist.Based on the above-mentioned prior art, the present invention has for its object to provide a fuel injector, in contrast, has a higher efficiency, simpler structure and less expensive to produce.

Die Aufgabe wird gelöst durch einen Kraftstoffinjektor mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.The object is achieved by a fuel injector with the features of claim 1. Advantageous developments of the invention are specified in the subclaims.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Der zum Einspritzen von Kraftstoff in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine vorgeschlagene Kraftstoffinjektor umfasst eine Düsennadel, die in einer Hochdruckbohrung eines Düsenkörpers zum Freigeben und Verschließen wenigstens einer Einspritzöffnung hubbeweglich geführt und vorzugsweise in Richtung eines Dichtsitzes von der Federkraft einer Feder beaufschlagt ist, sowie einen Aktor zur direkten Steuerung der Hubbewegung der Düsennadel. Der Aktor wirkt dabei mit einer mechanischen Kraft- und/oder Hubübertragungseinrichtung zusammen, welche ein hubbewegliches Kraft- und/oder Hubübertragungsglied sowie ein hierüber betätigbares Hebelelement umfasst. Erfindungsgemäß ist der Aktor ein Magnetaktor mit einer hubbeweglichen Ankeranordnung, welche mit dem hubbeweglichen Kraft- und/oder Hubübertragungsglied verbunden ist, so dass eine Hubbewegung der Ankeranordnung bei Bestromung des Aktors eine Hubbewegung des Kraftübertragungsgliedes und eine Drehbewegung des Hebelelementes bewirkt, wobei das Hebelelement die Düsennadel aus dem Dichtsitz hebt.The fuel injector proposed for injecting fuel into a combustion chamber of an internal combustion engine comprises a nozzle needle, which is guided in a high-pressure bore of a nozzle body for releasing and closing at least one injection port and preferably acted upon in the direction of a sealing seat by the spring force of a spring, and an actuator for direct Control of the lifting movement of the nozzle needle. The actuator cooperates with a mechanical force and / or stroke transmission device, which comprises a liftable force and / or stroke transmission member and a lever element which can be actuated via it. According to the invention, the actuator is a magnetic actuator with a lifting armature assembly which is connected to the liftable force and / or Hubübertragungsglied, so that a lifting movement of the armature assembly upon energization of the actuator causes a lifting movement of the power transmission member and a rotational movement of the lever element, wherein the lever member, the nozzle needle lifts from the seal seat.

Der Einsatz eines Magnetaktors hat den Vorteil, dass Kosten eingespart werden, da Magnetaktoren gegenüber Piezoaktoren kostengünstiger sind. Allerdings reicht die Magnetkraft eines herkömmlichen Magnetaktors zur direkten Steuerung der Hubbewegung der Düsennadel in der Regel nicht aus, um die Öffnungskraft der Düsennadel im Betrieb des Injektors zu gewährleisten. Zur Verstärkung der Aktorkraft wirkt die Ankeranordnung des Magnetaktors daher mit einer Kraft- bzw. Hubübertragungseinrichtung zusammen, welche ein Kraft- bzw. Hubübertragungsglied und ein Hebelelement umfasst und zugleich eine Übersetzung der Aktorkraft bzw. des Aktorhubes bewirkt. Der Aktor ist dabei derart ausgelegt, dass die Bewegungsrichtung der Ankeranordnung der Bewegungsrichtung der Düsennadel entspricht, so dass keine Umlenkung der Aktorkraft erforderlich ist. Ferner kann dadurch die zur Rückstellung der Düsennadel vorgesehene Feder zugleich zur Rückstellung der Ankeranordnung eingesetzt werden, wodurch das Konzept weiter vereinfacht wird. Die rein mechanische Übersetzung der Aktorkraft bzw. des Aktorhubes benötigt zudem keine Wiederbefüllung eines hydraulischen Kopplervolumens, so dass der Injektor weitgehend rücklaufmengenfrei betrieben werden kann. Darüber hinaus entfallen enge Führungen und damit hydraulische Spalte, die anfällig auf Verschmutzungen des Kraftstoffs und/oder Belagbildung reagieren. Somit wird ein sehr robuster Kraftstoffinjektor geschaffen.The use of a magnetic actuator has the advantage that costs are saved because magnetic actuators are more cost-effective than piezo actuators. However, the magnetic force of a conventional magnetic actuator for direct control of the lifting movement of the nozzle needle is usually not sufficient to ensure the opening force of the nozzle needle during operation of the injector. To increase the actuator force, the armature arrangement of the magnetic actuator therefore cooperates with a force or stroke transmission device which comprises a force or stroke transmission member and a lever element and at the same time effects a transmission of the actuator force or the actuator stroke. The actuator is designed such that the direction of movement of the armature assembly corresponds to the direction of movement of the nozzle needle, so that no deflection of the actuator force is required. Furthermore, thereby provided for the provision of the nozzle needle spring can also be used to reset the armature assembly, whereby the concept is further simplified. The purely mechanical translation of the actuator force or the Aktorhubes also requires no refilling of a hydraulic Kopplervolumens, so that the injector can be operated largely return-free amount. In addition, there are no close tours and thus hydraulic gaps that are prone to contamination of the fuel and / or deposit formation. Thus, a very robust fuel injector is created.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist das Hebelelement als einseitiger Hebel ausgebildet und im Bereich eines Drehpunktes P unmittelbar oder mittelbar am Düsenkörper abgestützt. Der Drehpunkt P ist demnach an einem Ende des Hebelarms ausgebildet, so dass Kraftarm und Lastarm des Hebelelementes sich auf derselben Seite befinden. Dadurch wird der Bauraumbedarf des Hebelelementes verringert bzw. der Hebelarm kann entsprechend lang ausgebildet werden. Der Drehpunkt P entspricht dabei dem Anlagepunkt des Hebelelementes am Düsenkörper. Da der Anlagepunkt ggf. variabel ist, kann auch der Drehpunkt P durch mehrere Punkte realisiert werden, d.h. variabel sein.According to a preferred embodiment, the lever element is designed as a one-sided lever and supported in the region of a pivot point P directly or indirectly on the nozzle body. The pivot point P is thus formed at one end of the lever arm, so that the power arm and load arm of the lever element are on the same side. As a result, the space requirement of the lever element is reduced or the lever arm can be made correspondingly long. The pivot point P corresponds to the contact point of the lever element on the nozzle body. Since the point of attachment is possibly variable, also the pivot point P can be realized by several points, i. be variable.

Weiterhin bevorzugt weist das Hebelelement an einem ersten Ende eine konvex gekrümmte Stützfläche auf, über welche das Hebelelement unmittelbar oder mittelbar am Düsenkörper abgestützt ist. Mit einer Drehbewegung des Hebelelementes verlagert sich demnach der Drehpunkt P nach radial innen oder nach radial außen in Bezug auf eine Längsachse A des Kraftstoffinjektors. Dadurch verändern sich die Hebelverhältnisse, so dass eine variable Übersetzung realisierbar ist. Dies ermöglicht eine Anpassung der Übersetzung der Aktorkraft bzw. des Aktorhubes an die jeweiligen Erfordernisse. Denn zu Beginn der Öffnungsbewegung der Düsennadel müssen regelmäßig hohe Kräfte bewirkt werden, um die Nadel aus ihrem Sitz zu heben. Im weiteren Verlauf der Öffnungsbewegung sinkt die erforderliche Öffnungskraft, so dass nunmehr bei variabler Übersetzung mit geringer Aktorkraft ein großer Düsennadelhub bewirkt werden kann. Die variable Übersetzung ermöglicht demnach eine bessere Abstimmung des Injektors. Zugleich kann eine Reduzierung der erforderlichen elektrischen Energie bewirkt werden, welche nicht zu Lasten der Düsennadelbewegung geht. Alternativ oder ergänzend kann der Einspritzdruck erhöht werden.Further preferably, the lever element has at a first end a convexly curved support surface, via which the lever element is supported directly or indirectly on the nozzle body. With a rotational movement of the lever element, the pivot point P accordingly moves radially inward or radially outward with respect to a longitudinal axis A of the fuel injector. As a result, the lever ratios change, so that a variable ratio can be realized. This allows an adaptation of the translation of the actuator force or the Aktorhubes to the respective requirements. Because at the beginning of the opening movement of the nozzle needle regularly high forces must be effected to lift the needle from its seat. In the course of the opening movement, the required opening force decreases, so that now a variable Düsennadelhub can be effected with variable ratio with low actuator force. The variable ratio thus allows a better tuning of the injector. At the same time a reduction of the required electrical energy can be effected, which is not at the expense of the nozzle needle movement. Alternatively or additionally, the injection pressure can be increased.

Weiterhin bevorzugt weist das Hebelelement an einem zweiten Ende eine Anlagefläche zur Anlage des Kraft- und/oder Hubübertragungsgliedes auf. Auf diese Weise kann die gesamte Länge des Hebelelementes als Hebelarm genutzt werden.Further preferably, the lever element at a second end on a contact surface for the installation of the force and / or Hubübertragungsgliedes. In this way, the entire length of the lever element can be used as a lever arm.

Zur Anlage am Hebelelement besitzt das Kraft- und/oder Hubübertragungsglied vorzugsweise einen exzentrisch angeordneten Bügel. Der Aktor bzw. die Ankeranordnung des Aktors und das Kraft- und/oder Hubübertragungsglied müssen demnach nicht zwingend koaxial zueinander angeordnet werden, so dass die Anordnung im Injektor den vorhandenen Gegebenheiten besser angepasst werden kann.To rest on the lever element, the force and / or stroke transmission member preferably has an eccentrically arranged bracket. The actuator or the armature arrangement of the actuator and the force and / or stroke transmission member therefore do not necessarily have to be arranged coaxially with one another, so that the arrangement in the injector can be better adapted to the existing conditions.

Des Weiteren ist das Hebelelement über eine Stützfläche an der Düsennadel abgestützt. Der Abstand der Stützfläche zum Drehpunkt P bestimmt den Lastarm, und ist entsprechend den Erfordernissen zu wählen. Vorzugsweise wirken die Stützfläche und eine als Widerlager an der Düsennadel ausgebildete Fläche als Drehlager zusammen. Hierzu kann die am Hebelarm vorgesehene Stützfläche beispielsweise konvex ausgebildet sein.Furthermore, the lever element is supported via a support surface on the nozzle needle. The distance of the support surface to the pivot point P determines the load arm, and should be selected according to the requirements. Preferably, the support surface and designed as an abutment on the nozzle needle surface act as a pivot bearing. For this purpose, the provided on the lever arm support surface may be formed, for example, convex.

Ferner wird vorgeschlagen, dass die Düsennadel zur Abstützung des Hebelelementes einen Bundbereich mit einer radial verlaufenden Fläche aufweist. Der Bundbereich kann beispielsweise dadurch realisiert werden, dass die Düsennadel einen Abschnitt mit verringertem Durchmesser besitzt, welche sich in den Bundbereich wieder erweitert. Der Außendurchmesser des Bundbereichs kann demnach kleiner, gleich oder größer als der übrige Außendurchmesser der Düsennadel sein. Der Bundbereich ist vorzugsweise an dem aktorseitigen Ende der Düsennadel ausgebildet und die radial verlaufende Fläche zur Abstützung des Hebelelementes weist zum Dichtsitz hin, so dass über eine Drehbewegung des Hebelelementes bei Betätigung des Aktors die Düsennadel angehoben wird.It is also proposed that the nozzle needle for supporting the lever element has a collar region with a radially extending surface. The waistband region can be realized, for example, by virtue of the nozzle needle having a section of reduced diameter, which widens again into the waistband region. The outer diameter of the collar region may accordingly be smaller, equal to or greater than the remaining outer diameter of the nozzle needle. The collar region is preferably formed on the actuator-side end of the nozzle needle and the radially extending surface for supporting the lever element points towards the sealing seat, so that the nozzle needle is raised via a rotational movement of the lever element upon actuation of the actuator.

Vorteilhafterweise ist die Ankeranordnung als Tauchanker ausgebildet. Dies hat den Vorteil, dass der Magnetkreis auf ein Gehäuseteil erstreckt werden kann, in welchem der Magnetaktor einschließlich der Ankeranordnung angeordnet ist.Advantageously, the anchor assembly is designed as a plunger anchor. This has the advantage that the magnetic circuit can be extended to a housing part, in which the magnetic actuator including the armature arrangement is arranged.

Die Ankeranordnung und die Kraft- und/oder Hubübertragungseinrichtung sind weiterhin vorzugsweise hochdruckbeaufschlagt. Das heißt, dass die Ankeranordnung und die Kraft- und/oder Hubübertragungseinrichtung in Druckräumen angeordnet sind, welche in hydraulischer Verbindung mit der Hochdruckbohrung des Düsenkörpers stehen. Die Druckräume können somit der Zuführung des unter hohem Druck stehenden Kraftstoffs dienen. Dadurch wird der Aufbau des Injektors vereinfacht.The armature arrangement and the force and / or stroke transmission device are furthermore preferably subjected to high pressure. This means that the armature arrangement and the force and / or stroke transmission device are arranged in pressure chambers, which are in hydraulic communication with the high-pressure bore of the nozzle body. The pressure chambers can thus serve to supply the fuel under high pressure. This simplifies the structure of the injector.

Weiterhin bevorzugt ist der Aktor konzentrisch zur Düsennadel angeordnet, wodurch der Aufbau des Injektors weiter vereinfacht wird, da auch der den Aktor aufnehmende Körper rotationssymmetrisch gestaltet und demzufolge einfacher herzustellen ist.Further preferably, the actuator is arranged concentrically to the nozzle needle, whereby the structure of the injector is further simplified, as well as the actuator receiving body designed rotationally symmetric and therefore easier to manufacture.

Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnungen näher beschrieben. Diese zeigen:Preferred embodiments of the invention are described below with reference to the drawings. These show:

1 einen schematischen Längsschnitt durch eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Kraftstoffinjektors und 1 a schematic longitudinal section through a first embodiment of a fuel injector according to the invention and

2 einen schematischen Längsschnitt durch eine zweite Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Kraftstoffinjektors. 2 a schematic longitudinal section through a second embodiment of a fuel injector according to the invention.

Ausführliche Beschreibung der ZeichnungenDetailed description of the drawings

Die in den 1 und 2 dargestellten Kraftstoffinjektoren weisen jeweils eine in einer Hochdruckbohrung 2 eines Düsenkörpers 3 hubbeweglich geführte Düsennadel 1 auf, über deren Hubbewegung wenigstens eine im Düsenkörper 3 ausgebildete Einspritzöffnung 4 freigebbar und verschließbar ist. Zum Freigeben der wenigstens einen Einspritzöffnung 4 muss die Düsennadel 1 von einem Dichtsitz 5 gehoben werden, der vorliegend kegelförmig ausgebildet ist und mit einer an der Düsennadel 1 ausgebildeten kegelförmigen Dichtfläche dichtend zusammenwirkt. Die Hubbewegung der Düsennadel 1 wird mittels eines Magnetaktors 7 direkt gesteuert. Die direkte Steuerung weist gegenüber der indirekten Steuerung mittels eines Servoventils den Vorteil auf, dass die Düsennadel 1 schneller öffnet und schließt. Ferner entfällt die Notwendigkeit, eine Absteuermenge des Servoventils einem Rücklauf zuführen zu müssen, so dass die Effizienz des Systems gesteigert wird.The in the 1 and 2 Each of the fuel injectors shown has one in a high-pressure bore 2 a nozzle body 3 liftable guided nozzle needle 1 on, over the stroke movement at least one in the nozzle body 3 trained injection port 4 is releasable and lockable. To release the at least one injection opening 4 must the nozzle needle 1 from a sealing seat 5 be raised, which is present conical and with a on the nozzle needle 1 formed conical sealing surface sealingly cooperates. The lifting movement of the nozzle needle 1 is by means of a magnetic actuator 7 directly controlled. The direct control has over the indirect control by means of a servo valve on the advantage that the nozzle needle 1 opens faster and closes. Furthermore, eliminating the need to provide a Absteuermenge the servo valve to a return, so that the efficiency of the system is increased.

Der Magnetaktor 7 umfasst eine hubbewegliche Ankeranordnung 9, welche vorliegend jeweils als Tauchankeranordnung ausgebildet ist. Dadurch können hohe Schaltwege zur Verfügung gestellt werden. Bei Bestromung einer ringförmigen Spule 18, welche in einem Injektorkörper 15 aufgenommen ist, wird die Ankeranordnung 9 in Richtung der Spule 18 gezogen, d.h. vom Dichtsitz 5 weg. Der Hub der Ankeranordnung 9 wird über eine mit der Ankeranordnung 9 wirkverbundene Kraft- und/oder Hubübertragungseinrichtung 8, welche ein Kraft- und/oder Hubübertragungsglied 8.1 und ein Hebelelement 8.2 umfasst, auf die Düsennadel 1 übertragen. Die Kraft- und/oder Hubübertragungseinrichtung 8 ist derart ausgestaltet, dass dabei eine Kraftverstärkung bewirkt wird. Idealerweise kann eine Übersetzung zwischen 3 und 6 realisiert werden. Das Anheben der Düsennadel 1 vom Dichtsitz 5 kann demnach mit relativ geringen Aktorkräften bewirkt werden.The magnetic actuator 7 includes a liftable armature assembly 9 , Which in the present case is in each case designed as a plunger armature arrangement. As a result, high switching paths can be made available. When energizing an annular coil 18 which is in an injector body 15 is received, the anchor assembly 9 in the direction of the coil 18 pulled, ie from the sealing seat 5 path. The stroke of the anchor assembly 9 is about one with the anchor assembly 9 operatively connected force and / or stroke transmission device 8th which a force and / or Hubübertragungsglied 8.1 and a lever element 8.2 includes, on the nozzle needle 1 transfer. The force and / or stroke transmission device 8th is designed such that thereby a force amplification is effected. Ideally, a translation between 3 and 6 will be realized. Lifting the nozzle needle 1 from the seal seat 5 can therefore be effected with relatively low actuator forces.

Das Kraft- und/oder Hubübertragungsglied 8.1 der Kraft- und/oder Hubübertragungseinrichtung 8 weist hierzu einen exzentrisch in Bezug auf die Injektorlängsachse A angeordneten und über eine Platte mit der Ankeranordnung 9 verbundenen Bügel 12 auf, welcher an einem Ende des Hebelelementes 8.2 in der Weise an einer Anlagefläche 11 anliegt, dass bei einem Hub der Ankeranordnung 9 The force and / or stroke transmission member 8.1 the power and / or stroke transmission device 8th for this purpose has an eccentric with respect to the Injektorlängsachse A arranged and a plate with the armature assembly 9 connected hangers 12 on, which at one end of the lever element 8.2 in the manner of a contact surface 11 abuts that at a stroke of the armature assembly 9

das Hebelelement 8.2 um einen Drehpunkt P bewegt wird. Der Drehpunkt P wird durch eine konvex geformte Stützfläche 10 bestimmt, über welche das Hebelelement 8.2 – mittelbar über eine Zwischenscheibe 26 – am Düsenkörper 3 abgestützt ist. Die konvex geformte Stützfläche 10 bewirkt, dass sich bei einer Drehbewegung des Hebelelementes 8.2 der Drehpunkt P in radialer Richtung verlagert, so dass eine variable Kraft- und/oder Hubübersetzung realisierbar ist. Ausgehend von einer anfänglich hohen Übersetzung wird vorliegend die Kraft mit zunehmendem Nadelhub reduziert, so dass bei gleichem Aktorhub ein größerer Nadelhub bewirkbar ist.the lever element 8.2 is moved about a pivot point P. The pivot point P is defined by a convex shaped support surface 10 determines over which the lever element 8.2 - indirectly via a washer 26 - on the nozzle body 3 is supported. The convex shaped support surface 10 causes during a rotational movement of the lever element 8.2 the pivot point P is displaced in the radial direction, so that a variable power and / or stroke ratio can be realized. Starting from an initially high gear ratio, in the present case the force is reduced with increasing needle stroke, so that a larger needle stroke can be effected with the same actuator stroke.

Die Stützfläche 10 ist zur Ausbildung eines einseitigen Hebels an dem der Anlagefläche 11 gegenüberliegenden Ende des Hebelelementes 8.2 ausgebildet und zwar – wie auch die Anlagefläche 11 – an der dem Dichtsitz 5 zugewandten Seite des Hebelelementes 8.2. An der dem Dichtsitz 5 abgewandten Seite des Hebelelementes 8.2 ist etwa mittig eine weitere konvex geformte Stützfläche 13 ausgebildet, welche an einem Bundbereich 14 der Düsennadel 1 anliegt. Werden demnach die Ankeranordnung 9 und das Kraft- und/oder Hubübertragungsglied 8.1 bei Bestromung der Spule 18 in Richtung der Spule 18 gezogen, hebt der Bügel 12 des Kraft- und/oder Hubübertragungsgliedes 8.1 das eine Ende des Hebelelementes 8.2 an, während die Abstützung des Hebelelementes 8.2 am Bundbereich 14 der Düsennadel 1 das andere Ende des Hebelelementes 8.2 in Anlage mit der Zwischenscheibe hält. Das Hebelelement 8.2 führt somit eine Drehbewegung um den dabei nach radial außen wandernden Drehpunkt P aus, wobei die Düsennadel 1 angehoben wird und die wenigstens eine Einspritzöffnung 4 freigibt. In der Hochdruckbohrung 2 vorhandener, unter hohem Druck stehender Kraftstoff gelangt dann über die wenigstens eine freigegebene Einspritzöffnung 4 in den Brennraum der Brennkraftmaschine (nicht dargestellt).The support surface 10 is to form a one-sided lever to the contact surface 11 opposite end of the lever element 8.2 trained and indeed - as well as the contact surface 11 - at the sealing seat 5 facing side of the lever element 8.2 , At the sealing seat 5 opposite side of the lever element 8.2 is approximately in the middle of another convex shaped support surface 13 formed, which at a waistband area 14 the nozzle needle 1 is applied. Will therefore the anchor assembly 9 and the force and / or stroke transmission member 8.1 when energizing the coil 18 in the direction of the coil 18 pulled, the hanger lifts 12 the force and / or Hubübertragungsgliedes 8.1 one end of the lever element 8.2 while supporting the lever element 8.2 at the waistband area 14 the nozzle needle 1 the other end of the lever element 8.2 held in contact with the washer. The lever element 8.2 thus performs a rotational movement about the radially outwardly migrating pivot point P, wherein the nozzle needle 1 is raised and the at least one injection port 4 releases. In the high pressure bore 2 Existing, under high pressure fuel then passes through the at least one released injection port 4 in the combustion chamber of the internal combustion engine (not shown).

Die Versorgung der Hochdruckbohrung 2 mit unter hohem Druck stehenden Kraftstoff erfolgt über eine im Injektorkörper 15 ausgebildete Zulaufbohrung 19, welche in hydraulischer Verbindung mit der Hochdruckbohrung 2 steht.The supply of the high pressure bore 2 with high pressure fuel via a in the injector body 15 trained inlet bore 19 , which in hydraulic communication with the high pressure bore 2 stands.

Zum Beenden des Einspritzvorgangs wird die Bestromung der Spule 18 beendet und die Düsennadel 1 über die Federkraft einer Feder 6, welche die Düsennadel 1 in Richtung Schließrichtung beaufschlagt, in den Dichtsitz 5 zurückgestellt. Der Bundbereich 14 der Düsennadel 1 drückt dabei auf das Hebelelement 8.2, so dass dieses ebenfalls in seine Ausgangsstellung zurückdreht. Dies hat zur Folge, dass das Kraft- und/oder Hubübertragungsglied 8.1 über den am Hebelelement 8.1 anliegenden Bügel 12 in Richtung des Dichtsitzes 5 gezogen wird, wobei auch die mit dem Kraft- und/oder Hubübertragungsglied 8.1 verbundene Ankeranordnung 9 in Richtung des Dichtsitzes 5 bewegt wird. Die wenigstens eine Einspritzöffnung 4 ist wieder verschlossen und alle beweglichen Teile sind in ihre Ausgangsposition zurückgestellt.To end the injection process, the current is applied to the coil 18 finished and the nozzle needle 1 about the spring force of a spring 6 which the nozzle needle 1 acted upon in the direction of the closing direction, in the sealing seat 5 reset. The waistband area 14 the nozzle needle 1 presses on the lever element 8.2 , so that this also turns back to its original position. This has the consequence that the force and / or Hubübertragungsglied 8.1 over the lever element 8.1 adjoining hanger 12 in the direction of the sealing seat 5 is drawn, with the force and / or Hubübertragungsglied 8.1 connected anchor assembly 9 in the direction of the sealing seat 5 is moved. The at least one injection opening 4 is closed again and all moving parts are returned to their original position.

Indem die Ankeranordnung 9 derart in einem von der Zulaufbohrung 19 durchsetzten Magnetkörper 16 aufgenommen ist, dass sie hochdruckbeaufschlagt ist, kann zum Ausgleich der auf die Ankeranordnung 9 wirkenden hydraulischen Kräfte eine weitere Feder 22 vorgesehen werden, welche die Ankeranordnung 9 mit einer Federkraft in Richtung der Spule 18 beaufschlagt. Die Federkraft der Feder 22 ist dabei deutlich geringer als die der Feder 6 gewählt. Die Anordnung einer weiteren Feder 22 ist nicht zwingend erforderlich.By the anchor assembly 9 such in one of the inlet bore 19 interspersed magnetic body 16 is taken that it is pressurized, can to compensate for the anchor assembly 9 acting hydraulic forces another spring 22 be provided, which the anchor assembly 9 with a spring force in the direction of the coil 18 applied. The spring force of the spring 22 is significantly lower than that of the spring 6 selected. The arrangement of another spring 22 is not mandatory.

Die beiden in den 1 und 2 dargestellten bevorzugten Ausführungsformen eines erfindungsgemäßen Kraftstoffinjektors unterscheiden sich in der Ausgestaltung des Magnetaktors 7.The two in the 1 and 2 illustrated preferred embodiments of a fuel injector according to the invention differ in the design of the magnetic actuator 7 ,

Bei der Ausführungsform der 1 ist die Spule 18 zwischen dem Injektorkörper 15 und einem Innenpol 21 angeordnet. In axialer Richtung liegt der Magnetkörper 16 an der Spule 18 an. In der den Magnetkörper 16 durchsetzenden Zulaufbohrung 19 ist die Ankeranordnung 9 hubbeweglich aufgenommen. Zwischen der Ankeranordnung 9 und dem Innenpol 21 bildet sich ein Arbeitsluftspalt 23 und zwischen der Ankeranordnung 9 und dem Magnetkörper 16 ein Nebenluftspalt 24 aus.In the embodiment of the 1 is the coil 18 between the injector body 15 and a pole 21 arranged. In the axial direction of the magnetic body 16 at the coil 18 at. In the the magnetic body 16 penetrating inlet bore 19 is the anchor arrangement 9 lifted up. Between the anchor arrangement 9 and the inner pole 21 forms a working air gap 23 and between the armature assembly 9 and the magnetic body 16 a secondary air gap 24 out.

Bei der Ausführungsform der 2 ist die Spule 18 zwischen dem Injektorkörper 15 und einer Spannmutter 17 angeordnet, mittels welcher der Injektorkörper 15 mit dem Düsenkörper 3 sowie der Zwischenscheibe 26 und dem Magnetkörper 16 verspannt ist. In axialer Richtung liegt die Spule 18 an einem Trennkörper 25 an, welcher aus einem nichtmagnetischen Werkstoff ist und die Spule 18 vom Magnetkörper 16 trennt. Der Trennkörper 25 wird – wie der Magnetkörper 16 – von der Zulaufbohrung 19 durchsetzt, in welcher die Ankeranordnung 9 aufgenommen ist. Der Arbeitsluftspalt 24 wird demzufolge zwischen der Ankeranordnung 9 und dem Injektorkörper 15 ausgebildet, welcher somit als Innenpol dient.In the embodiment of the 2 is the coil 18 between the injector body 15 and a clamping nut 17 arranged, by means of which the injector body 15 with the nozzle body 3 as well as the washer 26 and the magnetic body 16 is tense. The coil lies in the axial direction 18 on a separator 25 which is made of a non-magnetic material and the coil 18 from the magnetic body 16 separates. The separating body 25 becomes - like the magnetic body 16 - from the inlet hole 19 interspersed, in which the armature assembly 9 is included. The working air gap 24 is therefore between the anchor assembly 9 and the injector body 15 formed, which thus serves as an inner pole.

Bei den Ausführungsformen der 1 und 2 erfolgt die Stromversorgung der Spule 18 jeweils über wenigstens eine durch den Injektorkörper 15 geführte elektrische Leitung 20.In the embodiments of the 1 and 2 the power supply of the coil takes place 18 in each case via at least one through the injector body 15 guided electrical line 20 ,

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102008043085 A1 [0004]

Claims

Fuel injector for injecting fuel into a combustion chamber of an internal combustion engine comprising a nozzle needle ( 1 ), which in a high-pressure bore ( 2 ) of a nozzle body ( 3 ) for releasing and closing at least one injection opening ( 4 ) and preferably in the direction of a sealing seat ( 5 ) of the spring force of a spring ( 6 ), and an actuator ( 7 ) for direct control of the lifting movement of the nozzle needle ( 1 ), wherein the actuator ( 7 ) with a mechanical force and / or stroke transmission device ( 8th ) comprising a liftable force and / or stroke transmission member ( 8.1 ) as well as an actuatable lever element ( 8.2 ) cooperates, characterized in that the actuator ( 7 ) a magnetic actuator with a liftable armature arrangement ( 9 ), which with the liftable force and / or Hubübertragungsglied ( 8.1 ), so that a lifting movement of the armature arrangement ( 9 ) when the actuator is energized ( 7 ) a lifting movement of the force and / or Hubübertragungsgliedes ( 8.1 ) and a rotary movement of the lever element ( 8.2 ), wherein the lever element ( 8.2 ) the nozzle needle ( 1 ) from the sealing seat ( 5 ) lifts.

Fuel injector according to claim 1, characterized in that the lever element ( 8.2 ) is designed as a one-sided lever and in the region of a pivot point (P) directly or indirectly on the nozzle body ( 3 ) is supported.

Fuel injector according to claim 1 or 2, characterized in that the lever element ( 8.2 ) at a first end a convexly curved support surface ( 10 ), via which the lever element ( 8.2 ) directly or indirectly on the nozzle body ( 3 ) is supported, so that the pivot point (P) with a rotational movement of the lever element ( 8.2 ) displaced radially inward or radially outward with respect to a longitudinal axis (A) of the fuel injector.

Fuel injector according to one of the preceding claims, characterized in that the lever element ( 8.2 ) at a second end a contact surface ( 11 ) for the installation of the force and / or stroke transmission member ( 8.1 ) having

Fuel injector according to one of the preceding claims, characterized in that the force and / or Hubübertragungsglied ( 8.1 ) for engagement with the lever element ( 8.2 ) an eccentrically arranged bracket ( 12 ) owns.

Fuel injector according to one of the preceding claims, characterized in that the lever element ( 8.2 ) via a support surface ( 13 ) on the nozzle needle ( 1 ) is supported.

Fuel injector according to one of the preceding claims, characterized in that the nozzle needle ( 1 ) for supporting the lever element ( 8.2 ) a waistband area ( 14 ) having a radially extending surface.

Fuel injector according to one of the preceding claims, characterized in that the armature arrangement ( 9 ) is designed as a plunger anchor.

Fuel injector according to one of the preceding claims, characterized in that the armature arrangement ( 9 ) and the force and / or stroke transmission device ( 8th ) are pressurized.

Fuel injector according to one of the preceding claims, characterized in that the actuator ( 7 ) concentric with the nozzle needle ( 1 ) is arranged.