DE102013209304A1 - Kraftstoffinjektor mit direkt gesteuerter Düsennadel - Google Patents

Kraftstoffinjektor mit direkt gesteuerter Düsennadel Download PDF

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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 in Richtung eines Dichtsitzes (5) von der Federkraft einer Feder (6) beaufschlagt ist, sowie einen Magnetaktor (7) zur direkten Steuerung der Hubbewegung der Düsennadel (1), wobei der Magnetaktor (7) mit einer Kraft- und/oder Hubübertragungseinrichtung (8) zusammenwirkt, die einen mit einem Anker (9) verbundenen ersten Kopplerkolben (10) sowie einen den ersten Kopplerkolben (10) zumindest teilweise aufnehmenden zweiten Kopplerkolben (11) besitzt, welche über ein hydraulisches Kopplervolumen (12) mit der Düsennadel (1) zumindest zeitweise gekoppelt sind, so dass bei Bestromung des Magnetaktors (7) in einer ersten Stufe eine Verstärkung der Aktorkraft und in einer zweiten Stufe eine Verstärkung des Aktorhubes bewirkbar ist. Erfindungsgemäß ist der erste Kopplerkolben (10) durch die Federkraft einer Feder (13), die einerseits am ersten Kopplerkolben (10) und andererseits am zweiten Kopplerkolben (11) abgestützt ist, in Richtung eines am zweiten Kopplerkolben (11) ausgebildeten Anschlages (14) axial vorgespannt.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Kraftstoffinjektor zum Einspritzen von Kraftstoff in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.
  • Direkt gesteuerte Kraftstoffinjektoren weisen gegenüber indirekt über ein Servoventil gesteuerten Kraftstoffinjektoren den Vorteil auf, dass sie schneller reagieren. Der Wegfall eines Servo- bzw. Steuerventils bewirkt ferner, dass die Effektivität der Einspritzung erhöht wird, da keine Absteuermenge anfällt, die einem Rücklauf zugeführt werden muss.
  • Die direkte Steuerung kann mittels eines Piezo- oder Magnetaktors bewirkt werden. Bei Einsatz eines herkömmlichen Magnetaktors bedarf es jedoch regelmäßig einer Verstärkung der Aktorkraft und/oder des Aktorhubes, um eine ausreichende Öffnungskraft zu Beginn des Düsennadelhubes sowie ein vollständiges Entdrosseln der Düsennadel zu bewirken. Der Einsatz eines herkömmlichen Magnetaktors zur direkten Nadelsteuerung setzt daher in der Regel ferner den Einsatz einer Kraft- und/oder Hubübertragungseinrichtung voraus.
  • Stand der Technik Aus der DE 10 2009 047 560 A1 ist beispielsweise ein Kraftstoffinjektor mit direkt gesteuerter Düsennadel bekannt, bei welchem ein Magnetaktor zur direkten Steuerung der Düsennadel eingesetzt wird. Der Magnetaktor umfasst eine Ankeranordnung mit einem nadelförmigen Element, dass über ein Steuervolumen mit der Düsennadel hydraulisch koppelbar ist. Das nadelförmige Element ist in einem Zwischenkolben hubbeweglich geführt, welcher gemeinsam mit dem nadelförmigen Element und der Düsennadel das Steuervolumen in axialer Richtung begrenzt. Der Zwischenkolben, das nadelförmige Element und die Düsennadel bilden somit hydraulische Wirkflächen aus. Dabei sind die hydraulischen Wirkflächen derart bemessen, dass in einer ersten Phase des Öffnungshubes der Düsennadel eine Kraftverstärkung und in einer zweiten Phase des Öffnungshubes vorzugsweise eine Wegverstärkung bewirkt werden. Das nadelförmige Element besitzt hierzu eine hydraulische Wirkfläche, die kleiner als die hydraulische Wirkfläche der Düsennadel ist, jedoch in Summe mit der hydraulischen Wirkfläche des Zwischenkolbens zumindest gleich groß der hydraulischen Wirkfläche der Düsennadel ist. Die hydraulische Wirkfläche des Zwischenkolbens entfaltet ihre Wirkung jedoch erst während der zweiten Phase des Öffnungshubes der Düsennadel, wenn diese einen vorgegebenen Öffnungshub erreicht hat und den Zwischenkolben im weiteren Verlauf ihres Öffnungshubes mitnimmt. Das Umschalten von der ersten in die zweite Phase wird demnach durch eine mechanische Kopplung der Düsennadel mit dem Zwischenkolben bewirkt.
  • Ausgehend von dem vorstehend genannten Kraftstoffinjektor liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zu Grunde, einen Kraftstoffinjektor mit einer zweistufigen Kraftund/oder Hubübertragungseinrichtung bereitzustellen, welche eine optimale Anpassung der zur Verfügung stehenden Aktorkraft an die tatsächlichen Krafterfordernisse ermöglicht. Das Umschalten von der ersten auf die zweite Stufe der Kraft- und/oder Hubverstärkung soll dabei möglichst „sanft“ erfolgen, um einen entsprechenden Übergang im Kennfeld des Injektors zu erzielen. Ferner soll ein Kraftstoffinjektor bereitgestellt werden, der für höhere Raildrücke und größere Düsendurchflüsse geeignet ist.
  • Zur Lösung der Aufgabe wird der Kraftstoffinjektor mit den Merkmalen des Anspruchs 1 vorgeschlagen. Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
  • Offenbarung der Erfindung
  • 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 eine Einspritzöffnung hubbeweglich geführt und in Richtung eines Dichtsitzes von der Federkraft einer Feder beaufschlagt ist. Ferner umfasst der Kraftstoffinjektor einen Magnetaktor zur direkten Steuerung der Hubbewegung der Düsennadel, wobei der Magnetaktor mit einer Kraft- und/oder Hubübertragungseinrichtung zusammenwirkt, die einen mit einem Anker verbundenen ersten Kopplerkolben sowie einen den ersten Kopplerkolben zumindest teilweise aufnehmenden zweiten Kopplerkolben besitzt. Der erste und zweite Kopplerkolben sind dabei über ein hydraulisches Kopplervolumen mit der Düsennadel zumindest zeitweise gekoppelt, so dass bei Bestromung des Magnetaktors in einer ersten Stufe eine Verstärkung der Aktorkraft und in einer zweiten Stufe eine Verstärkung des Aktorhubes bewirkbar ist. Die Verstärkung der Aktorkraft in der ersten Stufe kann beispielsweise dadurch bewirkt werden, dass die am ersten Kopplerkolben ausgebildete hydraulische Wirkfläche kleiner als die der Düsennadel ist.
  • Erfindungsgemäß ist der erste Kopplerkolben durch die Federkraft einer Feder, die einerseits am ersten Kopplerkolben und andererseits am zweiten Kopplerkolben abgestützt ist, in Richtung eines am zweiten Kopplerkolben ausgebildeten Anschlages axial vorgespannt. Die Feder bewirkt, dass ab einem bestimmten Hub des ersten Kopplerkolbens der zweite Kopplerkolben mitgeführt wird, so dass der Düsennadel am hydraulischen Kopplervolumen zwei hydraulische Wirkflächen gegenüberliegen, die vorzugsweise in der Summe nicht kleiner als die hydraulische Wirkfläche der Düsennadel sind. Dies hat zur Folge, dass von einer Kraftverstärkung in der ersten Stufe auf eine 1:1 Übersetzung oder eine Hubverstärkung in der zweiten Stufe umgeschaltet wird. Das Umschalten erfolgt dabei druckgesteuert, wobei u.a. das Verhältnis des Drucks in der Hochdruckbohrung zum Druck im hydraulischen Kopplervolumen eine Rolle spielt. Durch die Anordnung der Feder zwischen dem ersten und zweiten Kopplerkolben wird beim Öffnungshub der Düsennadel ein hartes Anschlagen der Kopplerkolben aneinander wirksam verhindert, wenn von der ersten Stufe auf die zweite Stufe umgeschaltet und der zweite Kopplerkolben über den ersten Kopplerkolben mitgeführt wird. Das Umschalten erfolgt somit auf sanfte Art. Ferner wird ein Anschlagen der Düsennadel an den Kopplerkolben durch das hydraulische Kopplervolumen verhindert, das ausschließlich eine hydraulische Kopplung der Düsennadel mit den beiden Kopplerkolben ermöglicht.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung besitzt der zweite Kopplerkolben einen plattenförmigen Abschnitt mit einer zentralen Ausnehmung, in welcher ein Endabschnitt des ersten Kopplerkolbens aufgenommen ist. Der plattenförmige Abschnitt dient somit der Ausbildung des Anschlags, in dessen Richtung der erste Kopplerkolben über die Federkraft der an beiden Kopplerkolben abgestützten Feder axial vorgespannt ist. Der Anschlag definiert demzufolge die Ruhelage des ersten Kopplerkolbens. Indem die zur Aufnahme eines Endabschnitts des ersten Kopplerkolbens vorgesehene Ausnehmung zentral im plattenförmigen Abschnitt des zweiten Kopplerkolbens angeordnet ist, können beide Kopplerkolben koaxial angeordnet werden. Weiterhin bevorzugt ist der zweiten Kopplerkolben zumindest abschnittsweise hohl ausgebildet, um die am ersten und zweiten Kopplerkolben abgestützte Feder aufzunehmen. Auf diese Weise wird eine kompakte Anordnung der Kraft- und/oder Hubübertragungseinrichtung geschaffen.
  • In Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass der erste Kopplerkolben einen mit dem Anschlag zusammenwirkenden Bundbereich besitzt. Der Bundbereich schließt sich bevorzugt an dem Endabschnitt des ersten Kopplerkolbens an, welcher in der zentralen Ausnehmung des zweiten Kopplerkolbens aufgenommen ist. Weiterhin vorzugsweise ist der Bundbereich gestuft ausgebildet, so dass im Bereich einer Stufe die Feder abgestützt werden kann, welche den ersten Kopplerkolben in Richtung des Anschlags beaufschlagt.
  • Ferner wird vorgeschlagen, dass am zweiten Kopplerkolben ein radial verlaufender Absatz zur Abstützung der Feder ausgebildet ist. Der radial verlaufende Absatz kann sich nach radial innen oder nach radial außen erstrecken. Sofern sich der radial verlaufende Absatz nach radial innen erstreckt, ist die Feder bevorzugt innerhalb des zumindest abschnittsweise hohl ausgebildeten zweiten Kopplerkolbens angeordnet. Erstreckt sich der radiale Absatz dagegen nach radial außen, kann die Feder alternativ außerhalb des zweiten Kopplerkolbens angeordnet werden.
  • Der radial verlaufende Absatz zur Abstützung der Feder kann durch den zweiten Kopplerkolben selbst oder durch ein mit dem zweiten Kopplerkolben verbundenes Bauteil, beispielsweise durch ein scheibenförmiges Bauteil, das zugleich als Einstellscheibe nutzbar ist, ausgebildet werden. Sofern die Feder innerhalb des zweiten Kopplerkolbens angeordnet ist und sich der radial verlaufende Absatz nach radial innen erstreckt, wird erst die Feder eingesetzt, danach wird das scheibenförmige Bauteil mit dem zweiten Kopplerkolben verbunden.
  • Alternativ oder ergänzend kann am zweiten Kopplerkolben eine mit einem weiteren Anschlag zusammenwirkende Fläche ausgebildet sein, wobei der weitere Anschlag vorzugsweise am Düsenkörper ausgebildet ist. Der weitere Anschlag definiert somit die Ruhelage des zweiten Kopplerkolbens.
  • Öffnet die Düsennadel während sich der zweite Kopplerkolben in seiner Ruhelage befindet, ist die erste Stufe der Kraft- und/oder Hubübertragung aktiviert. Die erste Stufe der Kraft- und/oder Hubübertragung setzt demnach voraus, dass der erste Kopplerkolben und/oder die Düsennadel relativ gegenüber dem zweiten Kopplerkolben verschiebbar sind. Verlässt der zweite Kopplerkolben seine Ruhelage und folgt der Bewegung des ersten Kopplerkolbens, erfolgt die Aktivierung der zweiten Stufe der Kraft- und/oder Hubübertragung.
  • Um eine relative Verschiebbarkeit der Düsennadel gegenüber dem zweiten Kopplerkolben herzustellen, wird des Weiteren vorgeschlagen, dass ein Endabschnitt der Düsennadel in einer Dichthülse aufgenommen ist, welche an dem zweiten Kopplerkolben abgestützt ist. Die Dichthülse begrenzt somit das hydraulische Kopplervolumen in radialer Richtung. Die Verschiebbarkeit der Düsennadel gegenüber dem zweiten Kopplerkolben ermöglicht ferner den Ausgleich von Toleranzen.
  • Vorteilhafterweise ist die Feder, deren Federkraft die Düsennadel in Richtung des Dichtsitzes beaufschlagt, einerseits an der Düsennadel, andererseits an der Dichthülse abgestützt. Die Federkraft der Feder kann auf diese Weise ferner dazu genutzt werden, die Dichthülse in Anlage mit dem zweiten Kopplerkolben zu halten.
  • Weiterhin bevorzugt ist der erste Kopplerkolben in Richtung des am zweiten Kopplerkolben ausgebildeten Anschlages von der Federkraft einer weiteren Feder beaufschlagt, die vorzugsweise an einem Magnetkörper oder einem anderen Körperbauteil des Injektors abgestützt ist. Die weitere Feder dient der Rückstellung des ersten Kopplerkolbens, wenn die Bestromung des Magnetaktors beendet wird. Aufgrund der Verbindung des ersten Kopplerkolbens mit dem Anker wird über die weitere Feder ferner die Rückstellung des Ankers bewirkt. Über den am zweiten Kopplerkolben ausgebildeten Anschlag wird zudem der zweite Kopplerkolben bei der Rückstellung des ersten Kopplerkolbens mitgeführt. Die weitere Feder ist daher zur Rückstellung der beiden Kopplerkolben und des Ankers einsetzbar.
  • Vorteilhafterweise ist der Anker als Tauchanker ausgebildet. Dies hat den Vorteil, dass der Magnetkreis auf ein Gehäuseteil erstreckt werden kann, in welchem der Magnetaktor einschließlich des Ankers angeordnet ist. Ferner weist ein Tauchanker gegenüber einem Flachanker einen größeren Stellweg auf.
  • Weiterhin bevorzugt sind der Anker und die Kraft- und/oder Hubübertragungseinrichtung hochdruckbeaufschlagt. Aufwendige Abdichtungsmaßnahmen können somit entfallen, wodurch das Injektorkonzept vereinfacht wird.
  • Darüber hinaus wird vorgeschlagen, dass der Magnetaktor konzentrisch zur Düsennadel angeordnet ist. Dadurch wird der Aufbau des Injektors weiter vereinfacht, da das den Magnetaktor aufnehmende Körperbauteil rotationssymmetrisch gestaltet werden kann.
  • Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen näher beschrieben. Diese zeigen:
  • 1 einen Längsschnitt durch eine erste bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Kraftstoffinjektors,
  • 2a bis c jeweils einen schematischen Längsschnitt des Kraftstoffinjektors der 1 in unterschiedlichen Betriebszuständen und
  • 3 einen Längsschnitt durch eine alternative Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Kraftstoffinjektors.
  • Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen
  • Der in der 1 dargestellte Kraftstoffinjektor weist 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. Hierbei wirkt der Magnetaktor 7 mit einer Kraftund/oder Hubübertragungseinrichtung 8 zusammen. Auf diese Weise kann eine Verstärkung der Aktorkraft bzw. des Aktorhubes bewirkt werden.
  • Der Magnetaktor 7 der in der 1 dargestellten bevorzugten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Kraftstoffinjektors umfasst eine ringförmige Spule 27, die auf einem Abschnitt eines Injektorkörpers 25 aufgesetzt ist, der im Bereich der Spule 27 einen verringerten Durchmesser besitzt. In den Injektorkörper 25 ist ferner ein Innenpolkörper 24 eingelassen, der von einem Magnetkörper 23 durch einen ringförmigen Trennkörper 28 magnetisch getrennt ist. Der ringförmige Trennkörper 28 ist hierzu aus einem nichtmagnetischen Werkstoff gefertigt. Der Innenpolkörper 24 bildet zugleich einen Anschlag 29 für einen Anker 9 aus. Der Injektorkörper 25 weist zudem elektrische Anschlüsse 30 für die Spule 27 auf.
  • Bei Bestromung der Spule 27 wird der Anker 9 in Richtung des Innenpolkörpers 24 gezogen, wobei ein mit dem Anker 9 verbundener erster Kopplerkolben 10 der Kraftund/oder Hubübertragungseinrichtung 8 mitgeführt wird. Eine dem Anker 9 abgewandte Stirnfläche des ersten Kopplerkolbens 10 ist über ein hydraulisches Kopplervolumen 12 mit der Düsennadel 1 hydraulisch gekoppelt, so dass der Hub h1 des Ankers 9 und des ersten Kopplerkolbens 10 ein Anheben der Düsennadel 1 vom Dichtsitz 5 bewirkt. In dieser ersten Stufe des Öffnungshubes der Düsennadel 1 wird eine Verstärkung der Aktorkraft dadurch bewirkt, dass eine das hydraulische Kopplervolumen 12 begrenzende Stirnfläche 32 des ersten Kopplerkolbens 10 kleiner als der Durchmesser der Düsennadel 1 gewählt ist. Es liegen sich somit am hydraulischen Kopplervolumen 12 unterschiedlich große hydraulische Wirkflächen gegenüber. Über das Flächenverhältnis wird die Kraftverstärkung eingestellt.
  • Die Kraftverstärkung wird in einer ersten Stufe des Öffnungshubes der Düsennadel 1 bewirkt. In dieser ersten Stufe bewegt sich der erste Kopplerkolben 10 relativ gegenüber einem zweiten Kopplerkolben 11, der den ersten Kopplerkolben 10 zumindest abschnittsweise umgibt. Der zweite Kopplerkolben 11 weist hierzu einen plattenförmigen Abschnitt 15 mit einer zentralen Ausnehmung 16 zur Aufnahme eines Endabschnittes 17 des ersten Kopplerkolbens 10 auf. Der die Ausnehmung 16 aufweisende plattenförmige Abschnitt 15 bildet zugleich einen Anschlag 14 aus, gegenüber welchen der erste Kopplerkolben 10 mittels der Federkraft einer Feder 13 axial vorgespannt ist. Die Feder 13 ist hierzu einerseits an einem Bundbereich 18 des ersten Kopplerkolbens 10 sowie andererseits an einem radial verlaufenden Absatz 19 des zweiten Kopplerkolbens 11 abgestützt. Bewegt sich nunmehr der erste Kopplerkolben 10 relativ gegenüber dem zweiten Kopplerkolben 11, wird die Feder 13 zusammengedrückt, wodurch sich die Federkraft erhöht. Sobald die Federkraft größer ist als die zum Öffnen der Düsennadel 1 erforderlicher Kraft, bewegt sich auch der zweite Kopplerkolben 11 in Richtung des Magnetaktors 7. Dabei hebt der zweite Kopplerkolben 11 von einem Anschlag 20 ab, der vorliegend am Düsenkörper 3 ausgebildet ist. Durch einen weiteren Anschlag 31, der vorliegend am Magnetkörper 23 ausgebildet ist, wird der Hub h2 des zweiten Kopplerkolbens 11 begrenzt. Zur Einstellung des Hubes h2 des zweiten Kopplerkolbens 11 kann dieser mit einer Einstellscheibe verbunden sein. Die Einstellscheibe kann - wie dargestellt - zugleich den zur Abstützung der Feder 13 erforderlichen radial verlaufenden Absatz 19 ausbilden.
  • In der zweiten Stufe des Öffnungshubes der Düsennadel 1 bewegen sich der erste Kopplerkolben 10 und der zweite Kopplerkolben 11 gemeinsam. Das heißt, dass keine oder nur eine geringfügige Bewegung der beiden Kopplerkolben 10, 11 relativ zueinander stattfindet. Dabei führt die Düsennadel 1 den gleichen Hub wie die beiden Kopplerkolben 10, 11 aus.
  • Zum Schließen der Düsennadel 1 wird die Bestromung der Spule 27 beendet. Über die Federkraft einer Feder 22, die einerseits am Magnetkörper 23 und andererseits am ersten Kopplerkolben 10 abgestützt ist, werden der erste Kopplerkolben 10 und der Anker 9 in ihre Ausgangslage zurückgestellt. Der erste Kopplerkolben 10 nimmt dabei den zweiten Kopplerkolben 11 mit, der auf diese Weise ebenfalls zurückgestellt wird. Über die Federkraft einer Feder 6, die einerseits an der Düsennadel 1 und andererseits an einer Dichthülse 21 abgestützt ist, erfolgt die Rückstellung der Düsennadel 1 in den Dichtsitz 5. Die Dichthülse 21 ist hierzu an dem zweiten Kopplerkolben 11 abgestützt und nimmt einen Endabschnitt der Düsennadel 1 auf.
  • Zur Verdeutlichung der mehreren Stufen des Öffnungshubes der Düsennadel 1 wird auf die 2a bis 2c verwiesen, welche sich jeweils auf den Kraftstoffinjektor der 1 beziehen. Die 2a zeigt den Kraftstoffinjektor bei unbestromter Spule 27, während die 2b die erste Stufe des Öffnungshubes und die 2c die zweite Stufe des Öffnungshubes der Düsennadel 1 wiedergeben.
  • In der 2a nehmen alle Bauteile ihre Ruhelage ein. Die Düsennadel 1 liegt in ihrem Dichtsitz 5 an, so dass die wenigstens eine Einspritzöffnung 4 verschlossen ist.
  • Die in der 2b dargestellte erste Stufe des Öffnungshubes der Düsennadel 1 setzt die Bestromung der Spule 27 voraus. Diese wiederum bewirkt, dass der Anker 9 und der mit dem Anker 9 verbundene erste Kopplerkolben 10 in Richtung der Spule 27 gezogen werden. Der erste Kopplerkolben 10 bewegt sich dabei relativ gegenüber dem zweiten Kopplerkolben 11, der in seiner Ruhelage verharrt. Über das Flächenverhältnis der das hydraulische Kopplervolumen 12 begrenzenden hydraulischen Wirkflächen, welche in der ersten Stufe durch den Durchmesser DK des ersten Kopplerkolbens 10 und des Durchmessers DD der Düsennadel 1 bestimmt werden, wird eine Verstärkung der Aktorkraft erzielt. Denn mit dem Hub des ersten Kopplerkolbens 10 vergrößert sich das hydraulische Kopplervolumen 12, so dass der Druck abnimmt. Sobald eine Öffnungskraft F1 größer als eine in Schließrichtung wirkende hydraulische Kraft F2 ist, hebt die Düsennadel 1 vom Dichtsitz 5 ab.
  • Mit fortschreitendem Hub des ersten Kopplerkolbens 10 steigt die Federkraft F3 der Feder 13 an (siehe 2c), während die zum Öffnen der Düsennadel 1 erforderliche Kraft F4 sinkt. Ist F3 größer als F4 hebt der zweite Kopplerkolben 11 vom Düsenkörper 3 ab und bewegt sich in Richtung des Anschlages 31. Damit wird die zweite Stufe des Öffnungshubes der Düsennadel 1 aktiviert. In der zweiten Stufe folgt die Düsennadel 1 der Bewegung des zweiten Kopplerkolbens 11, so dass diese vollständig öffnet und die wenigstens eine Einspritzöffnung 4 freigeben wird. Der einzuspritzende Kraftstoff wird der wenigstens einen Einspritzöffnung 4 über eine zentrale Zulaufbohrung 26 im Injektorkörper 25 bzw. im hierin eingesetzten Innenpolkörper 24 zugeführt.
  • In der 3 ist eine alternative bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Kraftstoffinjektors dargestellt, der sich von der der 1 im Wesentlichen dadurch unterscheidet, dass die Feder 13, welche einerseits am ersten Kopplerkolben 10 und andererseits am zweiten Kopplerkolben 11 abgestützt ist, außerhalb des zweiten Kopplerkolbens 11 angeordnet ist. Der radial verlaufende Absatz 19, der vorliegend wiederum von einer mit dem zweiten Kopplerkolben 11 verbundenen Einstellscheibe ausgebildet wird, erstreckt sich hierzu nach radial außen. Zugleich ist der Bundbereich 18 des ersten Kopplerkolbens 10 ebenfalls nach radial außen geführt, so dass er den zweiten Kopplerkolben 11 zumindest abschnittsweise in radialer Richtung überragt. Um dies zu bewerkstelligen, sind im ersten Kopplerkolben 10 und/oder im zweiten Kopplerkolben 11 Ausnehmungen ausgebildet, welche ein Ineinanderstecken der beiden Kopplerkolben 10, 11 ermöglichen. Der Vorteil einer außerhalb des zweiten Kopplerkolbens 11 angeordneten Feder 13 besteht vorrangig darin, dass die Feder 13 größer dimensioniert werden kann und somit größere Federkräfte für die Aktivierung der zweiten Stufe bereitgestellt werden können.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102009047560 A1 [0004]

Claims (10)

  1. 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 in Richtung eines Dichtsitzes (5) von der Federkraft einer Feder (6) beaufschlagt ist, sowie einen Magnetaktor (7) zur direkten Steuerung der Hubbewegung der Düsennadel (1), wobei der Magnetaktor (7) mit einer Kraft- und/oder Hubübertragungseinrichtung (8) zusammenwirkt, die einen mit einem Anker (9) verbundenen ersten Kopplerkolben (10) sowie einen den ersten Kopplerkolben (10) zumindest teilweise aufnehmenden zweiten Kopplerkolben (11) besitzt, welche über ein hydraulisches Kopplervolumen (12) mit der Düsennadel (1) zumindest zeitweise gekoppelt sind, so dass bei Bestromung des Magnetaktors (7) in einer ersten Stufe eine Verstärkung der Aktorkraft und in einer zweiten Stufe eine Verstärkung des Aktorhubes bewirkbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Kopplerkolben (10) durch die Federkraft einer Feder (13), die einerseits am ersten Kopplerkolben (10) und andererseits am zweiten Kopplerkolben (11) abgestützt ist, in Richtung eines am zweiten Kopplerkolben (11) ausgebildeten Anschlages (14) axial vorgespannt ist.
  2. Kraftstoffinjektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Kopplerkolben (11) zur Ausbildung des Anschlags (14) einen plattenförmigen Abschnitt (15) mit einer zentralen Ausnehmung (16) besitzt, in welcher ein Endabschnitt (17) des ersten Kopplerkolbens (10) aufgenommen ist.
  3. Kraftstoffinjektor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Kopplerkolben (10) einen mit dem Anschlag (14) zusammenwirkenden Bundbereich (18) besitzt, der vorzugsweise zur Abstützung der Feder (13) gestuft ausgebildet ist.
  4. Kraftstoffinjektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass am zweiten Kopplerkolben (11) ein radial verlaufender Absatz (19) zur Abstützung der Feder (13) und/oder eine mit einem weiteren Anschlag (20) zusammenwirkende Fläche ausgebildet ist, wobei der weitere Anschlag (20) vorzugsweise am Düsenkörper (3) ausgebildet ist.
  5. Kraftstoffinjektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Endabschnitt der Düsennadel (1) in einer Dichthülse (21) aufgenommen ist, welche an dem zweiten Kopplerkolben (11) abgestützt ist, so dass die Dichthülse (21) das hydraulische Kopplervolumen (12) in radialer Richtung begrenzt.
  6. Kraftstoffinjektor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Feder (6) einerseits an der Düsennadel (1) und andererseits an der Dichthülse (21) abgestützt ist.
  7. Kraftstoffinjektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Kopplerkolben (10) in Richtung des am zweiten Kopplerkolben (11) ausgebildeten Anschlages (14) von der Federkraft einer weiteren Feder (21) beaufschlagt ist, die vorzugsweise an einem Magnetkörper (22) oder einem anderen Körperbauteil des Injektors abgestützt ist.
  8. Kraftstoffinjektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Anker (9) als Tauchanker ausgebildet ist.
  9. Kraftstoffinjektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Anker (9) und die Kraft- und/oder Hubübertragungseinrichtung (8) hochdruckbeaufschlagt sind.
  10. Kraftstoffinjektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Magnetaktor (7) konzentrisch zur Düsennadel (1) angeordnet ist.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN108223669A (zh) * 2016-12-21 2018-06-29 罗伯特·博世有限公司 减振装置和具有减振装置的气体喷射器

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DE102009047560A1 (de) 2009-12-07 2011-06-09 Robert Bosch Gmbh Kraftstoffinjektor

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