DE10348926B4

DE10348926B4 - Fuel injector for storage injection systems

Info

Publication number: DE10348926B4
Application number: DE10348926.6A
Authority: DE
Inventors: Friedrich Boecking
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2003-10-18
Filing date: 2003-10-18
Publication date: 2016-05-12
Anticipated expiration: 2023-10-19
Also published as: DE10348926A1

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf einen Kraftstoffinjektor (1) für Speichereinspritzsysteme zum Einspritzen von Kraftstoff in einen Brennraum (31) einer Verbrennungskraftmaschine. Ein Einspritzventilglied (25) ist über einen Aktor (7) betätigbar. Das Einspritzventilglied (25) gibt Einspritzöffnungen (30) am brennraumseitigen Ende (29) des Einspritzventilgliedes (25) frei oder verschließt diese. Der Aktor (7) ist in einem ein Zusatzvolumen darstellenden, mit Systemdruck beaufschlagten Druckraum (4) aufgenommen.The invention relates to a fuel injector (1) for accumulator injection systems for injecting fuel into a combustion chamber (31) of an internal combustion engine. An injection valve member (25) can be actuated via an actuator (7). The injection valve member (25) releases or closes injection openings (30) at the combustion-chamber-side end (29) of the injection valve member (25). The actuator (7) is accommodated in an additional volume representing, acted upon by system pressure pressure chamber (4).

Description

Technisches GebietTechnical area

Selbstzündende Verbrennungskraftmaschinen werden heute neben dem System Pumpe-Leitung-Düse oder Pumpe-Düse auch mit Speichereinspritzsystemen zum Einspritzen von Kraftstoff betrieben. Ein Speichereinspritzsystem (Common Rail) ermöglicht eine drehzahl- und lastunabhängige Einstellung des Einspritzdruckes. Druckerzeugung und Einspritzung sind zeitlich und örtlich voneinander entkoppelt. Der Einspritzdruck wird von einer separaten, einen Hochdruckspeicherraum beaufschlagenden Hochdruckpumpe erzeugt. Diese Hochdruckpumpe muss nicht zwingend synchron zu den Einspritzungen angetrieben werden. Der Druck kann unabhängig von der Motordrehzahl und der Einspritzmenge eingestellt werden. Die Einspritzung erfolgt über in der Regel elektrisch betätigte Injektoren, mit deren Ansteuerzeitpunkt und Ansteuerdauer der Einspritzbeginn und die Einspritzmenge bestimmt werden.Self-igniting internal combustion engines are now operated in addition to the system pump-line-nozzle or pump-nozzle with storage injection systems for injecting fuel. An accumulator injection system (common rail) enables a speed and load-independent adjustment of the injection pressure. Pressure generation and injection are temporally and locally decoupled from each other. The injection pressure is generated by a separate, a high pressure accumulator space acting on the high pressure pump. This high-pressure pump does not necessarily have to be driven synchronously with the injections. The pressure can be adjusted independently of the engine speed and the injection quantity. The injection is carried out via usually electrically operated injectors, with their Ansteuerzeitpunkt and Ansteuerdauer the start of injection and the injection quantity are determined.

Stand der TechnikState of the art

Kraftstoffinjektoren werden in der Regel über Magnetventile und Piezoaktoren betätigt, die außerhalb des eigentlichen Injektorkörpers angeordnet sind. Solche Kraftstoffinjektoren sind beispielsweise aus DE 101 47 830 A1 oder DE 198 42 067 A1 bekannt. Über die Magnetventile beziehungsweise Piezoaktoren werden Schließelemente, die einem Ablaufkanal eines druckbeaufschlagten Steuerraumes zugeordnet sind freigegeben oder verschlossen. Aus dem Steuerraum strömt bei Aufhebung der Bestromung eines Magnetventils beziehungsweise bei Aufhebung der Bestromung eines Piezoaktors ein Steuervolumen ab, welches eine Druckentlastung eines im Injektorkörper bewegbar aufgenommenen Einspritzventilgliedes bewirkt. Bei Druckentlastung eines im Injektorkörper vorgesehenen Steuerraumes fährt das Einspritzventilglied nach oben auf und unter hohem Druck stehender Kraftstoff strömt von einem Düsenraum den durch die Auffahrbewegung des Einspritzventilgliedes freigegebenen Einspritzöffnungen zu und kann in den Brennraum einer Verbrennungskraftmaschine eingespritzt werden.Fuel injectors are usually operated by solenoid valves and piezo actuators, which are arranged outside of the actual injector body. Such fuel injectors are for example off DE 101 47 830 A1 or DE 198 42 067 A1 known. About the solenoid valves or piezo actuators closing elements, which are associated with a flow channel of a pressurized control chamber are released or closed. From the control chamber flows when canceling the energization of a solenoid valve or when canceling the energization of a piezoelectric actuator from a control volume, which causes a pressure relief of an injector body movably received injection valve member. When pressure relief of a control chamber provided in the injector body, the injection valve member moves up and under high pressure fuel flows from a nozzle chamber to the released by the Auffahrbewegung the injection valve member injection ports and can be injected into the combustion chamber of an internal combustion engine.

Bei den vorstehend skizzierten Bauarten von Kraftstoffinjektoren, die über Magnetventile beziehungsweise Piezoaktoren angesteuert werden, erfolgt eine indirekte Betätigung des Einspritzventilgliedes. Bei den skizzierten Bauformen von Kraftstoffinjektoren sind Steuerräume erforderlich sowie Ablaufkanäle, die meist auch eine Ablaufdrossel umfassen. Das Schließelement, welches den Ablaufkanal des Steuerraumes verschließt beziehungsweise freigibt, kann als Kugelkörper ausgebildet sein oder auch eine Kegelgeometrie aufweisen. Durch die Anordnung von Magnetventil beziehungsweise Piezoaktor außerhalb des eigentlichen Injektorgehäuses wird die Bauhöhe der skizzierten Kraftstoffinjektor-Bauformen nicht unerheblich erhöht. Bei Einsatz von Magnetventilen sind darüber hinaus eine Vielzahl von Einstelloperationen hinsichtlich der Einstellung des Ankerhubes des Restluftspaltes und dergleichen erforderlich, was eine recht komplizierte Montage nach sich zieht.In the above outlined types of fuel injectors, which are controlled by solenoid valves or piezoelectric actuators, there is an indirect actuation of the injection valve member. In the sketched designs of fuel injectors control rooms are required and drainage channels, which usually also include a drain throttle. The closing element, which closes or releases the outflow channel of the control chamber, can be designed as a spherical body or else have a conical geometry. Due to the arrangement of solenoid valve or piezoelectric actuator outside of the actual injector housing, the overall height of the sketched fuel injector designs is increased significantly. When using solenoid valves, moreover, a variety of setting operations are required in terms of adjusting the armature stroke of the residual air gap and the like, resulting in a rather complicated assembly.

Darstellung der ErfindungPresentation of the invention

Der erfindungsgemäßen Lösung folgend, ist ein Piezoaktor unmittelbar in einen druckbeaufschlagten Hohlraum des Injektorkörpers eines Kraftstoffinjektors integriert. Der Druckraum, in welchem der Piezoaktor aufgenommen ist, wird über einen Hochdruckzulauf mit Systemdruck beaufschlagt, d. h. mit dem Druckniveau, welches in einem Hochdruckspeicherraum herrscht. Vom Druckraum weist ein Düsenzulauf ab, mit welchem ein das Einspritzventilglied umgebender Druckraum befüllbar ist.Following the solution according to the invention, a piezoelectric actuator is integrated directly into a pressurized cavity of the injector body of a fuel injector. The pressure chamber in which the piezoelectric actuator is accommodated is pressurized with system pressure via a high-pressure inlet, i. H. with the pressure level prevailing in a high pressure reservoir. From the pressure chamber has a nozzle inlet, with which a the injection valve member surrounding pressure chamber can be filled.

Der Druckraum ist an einem Ende über einen Dichtsitz nach außen verschlossen. Um eine dauerhafte Abdichtung des mit Systemdruck beaufschlagten Druckraumes des Injektorkörpers zu gewährleisten, ist die Dichtung des Druckraumes auf der vom Brennraum abweisenden Seite aus metallischen Werkstoffen gefertigt. Durch den Aktorfußbereich werden in vorteilhafter Weise die eine Bestromung des Piezoaktors ermöglichenden elektrischen Kontakte geführt. Auf der dem Brennraum zuweisenden Seite des Aktors, d. h. im Aktorkopfbereich ist der Aktor im Injektorkörper in einem Führungsdurchmesser geführt. Zur Vermeidung von auf den Piezoaktor wirkenden hydraulischen Zusatzkräften sind der Führungsdurchmesser des Piezoaktors auf der dem Brennraum zuweisenden Seite und der Dichtsitzdurchmesser auf der dem Brennraum abweisenden Seite des Piezoaktors identisch.The pressure chamber is closed at one end via a sealing seat to the outside. In order to ensure a permanent sealing of the pressurized space of the injector body subjected to system pressure, the seal of the pressure chamber is made of metallic materials on the side facing away from the combustion chamber. Through the Aktorfußbereich the energizing of the piezoelectric actuator enabling electrical contacts are performed in an advantageous manner. On the combustion chamber facing side of the actuator, d. H. in the actuator head region, the actuator is guided in the injector body in a guide diameter. In order to avoid hydraulic additional forces acting on the piezoactuator, the guide diameter of the piezoactuator on the side facing the combustion chamber and the sealing seat diameter on the side of the piezoactuator facing away from the combustion chamber are identical.

Da der Druckraum, in welchem der Piezoaktor aufgenommen ist, mit Systemdruckniveau beaufschlagt ist, wird der Aktor in eine kraftstoffbeständige Kunststoffummantelung eingegossen. Zwischen deren Innenseite und dem Piezokristallstapel des Piezoaktors verläuft eine zylindrisch geformte Außenelektrode. Die Außenelektrode kann auch andere Geometrien als eine Zylinderform aufweisen. Der Piezokristallstapel, der von der Außenelektrode umgeben ist, ist jeweils an seinem oberen und seinem unteren Ende mit einer Keramikeinlage abgedeckt. Oberhalb der am oberen Ende und am unteren Ende des Piezokristallstapels angeordneten Keramikeinlagen sind Labyrinthe angeordnet, an welchen eine den Piezokristallstapel umschließende Ummantelung aus elastischem Material, wie zum Beispiel Gummi oder auch aus Kunststoffmaterial fixiert wird. Die Labyrinthe sind derart ausgestaltet, dass diese sowohl ein Anliegen der den Piezokristallstapel umschließenden Ummantelung aus elastischem Material oder auch aus Kunststoff sowohl bei Kalte als auch bei Wärme gewährleisten.Since the pressure chamber, in which the piezoelectric actuator is accommodated, is subjected to system pressure level, the actuator is poured into a fuel-resistant plastic casing. Between the inside and the piezocrystal stack of the piezoelectric actuator extends a cylindrically shaped outer electrode. The outer electrode may also have other geometries than a cylindrical shape. The piezocrystal stack, which is surrounded by the outer electrode, is covered at its upper and lower ends with a ceramic insert. Above the arranged at the upper end and at the lower end of the piezocrystal stack ceramic inserts labyrinths are arranged on which a piezocrystal stack enclosing sheath of elastic material, such as rubber or plastic material is fixed. The labyrinths are designed to be both a Ensuring concerns of the piezocrystal stack enclosing sheath of elastic material or plastic both cold and heat.

In vorteilhafter Weise dient der Druckraum, in welchem der Piezoaktor aufgenommen ist, und der stets mit Systemdruck beaufschlagt ist, der Dämpfung von Druckwellen, die in Speichereinspritzsystemen auftreten können. Der Druckraum stellt ein hydraulisches Zusatzvolumen dar, welches dazu geeignet ist, Druckschwingungen zu dämpfen oder gar nicht erst entstehen zu lassen. Der Druckraum ist einerseits über einen Hochdruckzulauf direkt mit dem Speichervolumen verbunden und andererseits zweigt vom Druckraum unmittelbar der Düsenzulauf zum Einspritzventilglied ab.Advantageously, the pressure chamber, in which the piezoelectric actuator is accommodated, and which is always subjected to system pressure, the damping of pressure waves, which can occur in storage injection systems. The pressure chamber is an additional hydraulic volume, which is suitable to dampen pressure oscillations or not to let arise. The pressure chamber is connected on the one hand via a high-pressure inlet directly to the storage volume and on the other hand branches off from the pressure chamber directly from the nozzle inlet to the injection valve member.

Durch die erfindungsgemäß vorgeschlagene Lösung kann das im Injektorkörper in vertikale Richtung geführte Einspritzventilglied entweder direkt durch den Aktorkopf angesteuert werden. Alternativ ist es auch möglich, dass zwischen einer Stirnseite des Einspritzventilgliedes und der Stirnseite des Aktorkopfes ein Übertragungselement, wie zum Beispiel eine Druckstange, zwischengeschaltet ist. Werden der Sitzdurchmesser des Dichtsitzes an der dem Brennraum abgewandten Seite und der Führungsdurchmesser des Aktorkopfes im Injektorkörper identisch ausgelegt, so wirken auf den innerhalb des mit Systemdruck beaufschlagten Druckraumes keine hydraulischen Kräfte auf den Piezoaktor. Dadurch lässt sich der Nutzhub des Piezokristallstapels des Piezoaktors maximal ausnutzen. Auf den Piezoaktor wirkende hydraulische Kräfte würden den Nutzhub kraftabhängig verändern, so dass die Einspritzzeitpunkte und die Einspritzmengen nur schwierig reproduzierbar wären.By inventively proposed solution, the guided in the injector body in the vertical direction injection valve member can be controlled either directly by the actuator head. Alternatively, it is also possible that between a front side of the injection valve member and the end face of the actuator head, a transmission element, such as a push rod, is interposed. If the seat diameter of the sealing seat on the side facing away from the combustion chamber and the guide diameter of the actuator head in the injector body are designed identically, no hydraulic forces act on the piezoelectric actuator within the pressure space acted upon by system pressure. As a result, the useful stroke of the piezocrystal stack of the piezoelectric actuator can be utilized to the maximum. Acting on the piezoelectric actuator hydraulic forces would vary the Nutzhub depending on the force, so that the injection timing and the injection quantities would be difficult to reproduce.

Zeichnungdrawing

Anhand der Zeichnung wird die Erfindung nachstehend eingehender beschrieben.With reference to the drawing, the invention will be described below in more detail.

Die einzige Figur zeigt einen Längsschnitt durch einen erfindungsgemäß vorgeschlagenen Kraftstoffinjektor, dessen Piezoaktor innerhalb eines mit Systemdruck beaufschlagten Druckraumes aufgenommen ist.The single FIGURE shows a longitudinal section through a fuel injector proposed according to the invention, whose piezoactuator is accommodated within a pressure space acted upon by system pressure.

Ausführungsvariantenvariants

Aus der Zeichnung geht ein Kraftstoffinjektor 1 hervor, der über einen Hochdruckzulauf 3 mit einem Hochdruckspeichervolumen (Common Rail) verbunden ist. Das Hochdruckspeichervolumen 2 wird über eine Hochdruckpumpe 32 mit Hochdruck beaufschlagt, so dass innerhalb des Hochdruckspeicherraumes 2 stets Systemdruck anliegt. Der bei heutigen Hochdruckspeichereinspritzsystemen aus Festigkeitsgründen maximal erreichbare Hochdruck beziehungsweise Systemdruck liegt zwischen 1400 und 1600 bar.From the drawing goes a fuel injector 1 which is via a high pressure inlet 3 with a high-pressure accumulator volume (common rail) is connected. The high-pressure accumulator volume 2 is via a high pressure pump 32 subjected to high pressure, so that within the high pressure storage space 2 always system pressure is applied. The maximum pressure or system pressure which can be achieved in today's high-pressure accumulator injection systems for strength reasons lies between 1400 and 1600 bar.

Über den Hochdruckzulauf 3 strömt unter Systemdruck stehender Kraftstoff einem Druckraum 4 zu. Der Druckraum 4 ist innerhalb eines Injektorkörpers des Kraftstoffinjektors 1 ausgebildet, der ein erstes Injektorkörperteil 6.1 und ein zweites Injektorkörperteil 6.2 aufweist. Vom Druckraum 4 zweigt ein Düsenzulauf 5 zu einem ein Einspritzventilglied 25 umgebenden Düsenraum 28 ab.About the high pressure inlet 3 under system pressure, fuel flows into a pressure chamber 4 to. The pressure room 4 is within an injector body of the fuel injector 1 formed, which is a first injector body part 6.1 and a second injector body part 6.2 having. From the pressure room 4 branches a nozzle inlet 5 to an injector member 25 surrounding nozzle space 28 from.

Innerhalb des Druckraumes 4 ist ein Aktor 7 aufgenommen, der als Piezoaktor ausgebildet ist. Der Piezoaktor 7 weist einen Aktorfuß 8 und einen Aktorkopf 19 auf. Der Aktorfuß befindet sich an der dem Brennraum 31 abweisenden Seite des Druckraumes 4. Der Aktorkopf 19 befindet sich auf der brennraumseitigen Seite des mit unter hohem Systemdruck beaufschlagten Druckraumes 4. Durch den Aktorfuß 8 sind elektrische Kontakte 9 geführt, über welche eine Außenelektrode 16, welche den Piezokristallstapel 15 umgibt, bestrombar ist. Die Außenelektrode 16 gemäß der Zeichnung hat eine im Wesentlichen zylindrische Form. Anstelle der in der Zeichnung dargestellten zylindrischen Form der Außenelektrode 16 kann diese auch in anderen Geometrien ausgebildet werden. Im Bereich des Aktorfusses 8 ist ein Dichtsitz 10 ausgebildet. Mittels des Dichtsitzes 10 wird der unter Systemdruck stehende Druckraum 4 nach außen abgedichtet. Dazu ist der Aktorfuß 8 in seinem oberen, dem Dichtsitz 10 zuweisenden Bereich aus metallischem Werkstoff ausgebildet. Mit einer am Injektorkörperteil 6.1 ausgebildeten Dichtfläche 12, die beispielsweise konisch ausgebildet sein kann, wirkt eine am Aktorfuß 8 ausgebildete Dichtkante zusammen. Der Durchmesser der Dichtkante ist durch d₁ (Bezugszeichen 11) gekennzeichnet. Auf der dem Dichtsitz 10 gegenüberliegenden Seite ist im Aktorfußbereich 8 ein Labyrinth 14 ausgebildet. Im Aktorkopfbereich 19 ist unterhalb einer zweiten Keramikeinlage 18 ebenfalls ein Labyrinth 14 ausgebildet. Die beiden erwähnten Labyrinthe dienen der Fixierung einer Ummantelung 23, die entweder aus elastischem Material, wie zum Beispiel Gummi, beschaffen sein kann oder auch aus Kunststoffmaterial gefertigt sein kann.Inside the pressure room 4 is an actor 7 recorded, which is designed as a piezoelectric actuator. The piezo actuator 7 has an actuator foot 8th and an actuator head 19 on. The actuator base is located at the combustion chamber 31 repellent side of the pressure chamber 4 , The actuator head 19 is located on the combustion chamber side of the pressurized space under high system pressure 4 , Through the actuator foot 8th are electrical contacts 9 passed over which an outer electrode 16 , which the piezocrystal stack 15 surrounds, is currentable. The outer electrode 16 according to the drawing has a substantially cylindrical shape. Instead of the cylindrical shape of the outer electrode shown in the drawing 16 This can also be formed in other geometries. In the area of the actuator nut 8th is a sealing seat 10 educated. By means of the sealing seat 10 becomes the pressure chamber under system pressure 4 sealed to the outside. This is the actuator foot 8th in his upper, the sealing seat 10 assigning region formed of metallic material. With one on the injector body part 6.1 trained sealing surface 12 , which may be conical, for example, acts on a Aktorfuß 8th formed sealing edge together. The diameter of the sealing edge is denoted by d ₁ (reference numeral 11 ). On the seal seat 10 opposite side is in Aktorfußbereich 8th a maze 14 educated. In the actuator head area 19 is below a second ceramic insert 18 also a labyrinth 14 educated. The two mentioned labyrinths are used to fix a sheath 23 , which may either be made of elastic material, such as rubber, or may be made of plastic material.

Zwischen dem Labyrinth 14 und dem Piezokristallstapel 15, der von der Außenelektrode 16 umgeben ist, befindet sich eine erste Keramikeinlage 13. Die erste Keramikeinlage 13 isoliert den Piezokristallstapel 15 gegen das Labyrinth 14.Between the labyrinth 14 and the piezocrystal stack 15 coming from the outer electrode 16 is surrounded, there is a first ceramic insert 13 , The first ceramic insert 13 isolates the piezocrystal stack 15 against the labyrinth 14 ,

Im Bereich des Aktorkopfes 19 befindet sich am unteren Ende des Piezoaktors eine weitere, zweite Keramikeinlage 18, welche ebenfalls der elektrischen Isolation des Piezokristallstapels gegen das untere der Labyrinthe 14 dient.In the area of the actuator head 19 is located at the bottom of the piezoelectric actuator another, second ceramic insert 18 , which also the electrical isolation of the piezocrystal stack against the lower of the labyrinths 14 serves.

Auf der brennraumseitigen Seite weist der Aktorkopfbereich 19 eine Stirnfläche 20 auf, die in einem Stirnflächendurchmesser 22 (d₂) ausgebildet ist. Zur Vermeidung von auf den im hochdruckbeaufschlagten Druckraum 5 aufgenommenen Aktor wirkenden hydraulischen Zusatzkräften, ist der Dichtsitz beziehungsweise Dichtkantendurchmesser 11 mit dem Stirnflächendurchmesser 22 der Stirnseite 20 am aktorkopfseitigen Ende identisch. On the combustion chamber side side, the actuator head area 19 an end face 20 on that in a face diameter 22 (d ₂ ) is formed. To avoid on the pressure in the pressurized space 5 absorbed actuator acting hydraulic additional forces, is the sealing seat or sealing edge diameter 11 with the face diameter 22 the front side 20 identical at the actuator head end.

Über die Stirnfläche 20 am Aktorkopf 19 kann entweder ein Übertragungselement 21 in Gestalt einer Druckstange betätigt werden oder unmittelbar die Stirnseite des Einspritzventilgliedes 25, welche der Stirnfläche 20 des Aktorkopfes 19 zuweist. Damit kann die Längenänderung des Piezokristallstapels 15 bei dessen Bestromung über die elektrischen Kontakte 9 mittelbar und/oder unmittelbar an das Einspritzventilglied 25 übertragen werden. Das Einspritzventilglied 25, welches bevorzugt nadelförmig ausgebildet ist, weist eine Druckstufe 26 auf. Die Druckstufe 26 ist in dem Bereich des Einspritzventilgliedes 25 ausgebildet, der von einem Düsenraum 28 umgeben ist. Der Düsenraum 28 wird über den Hochdruckzulauf 3, den Druckraum 4 sowie den von diesem abzweigenden Düsenraumzulauf 5 mit unter Systemdruck stehenden Kraftstoff beaufschlagt. Vom Düsenraum 28 strömt der Kraftstoff einem Ringspalt 27 zu. Am brennraumseitigen Ende 29 des Einspritzventilgliedes 25 sind Einspritzöffnungen 30 ausgebildet, die entweder durch das Einspritzventilglied 25 verschlossen oder freigegeben werden. Über die Einspritzöffnungen 30 wird unter hohem Druck stehender Kraftstoff in den Brennraum 31 einer selbstzündenden Verbrennungskraftmaschine eingespritzt.Over the face 20 on the actuator head 19 can either be a transmission element 21 be operated in the form of a push rod or directly the end face of the injection valve member 25 , which the face 20 of the actuator head 19 assigns. Thus, the change in length of the piezocrystal stack 15 during its energization via the electrical contacts 9 indirectly and / or directly to the injection valve member 25 be transmitted. The injection valve member 25 , which is preferably needle-shaped, has a compression stage 26 on. The pressure level 26 is in the area of the injection valve member 25 formed by a nozzle chamber 28 is surrounded. The nozzle room 28 is about the high pressure feed 3 , the pressure room 4 as well as the branching from this nozzle chamber inlet 5 pressurized with fuel under system pressure. From the nozzle room 28 the fuel flows through an annular gap 27 to. At the combustion chamber end 29 of the injection valve member 25 are injection openings 30 formed by either the injection valve member 25 be closed or released. About the injection openings 30 becomes high pressure fuel in the combustion chamber 31 injected a self-igniting internal combustion engine.

Die Zwischenschaltung eines Übertragungselementes 21 in Gestalt einer Druckstange zwischen die Stirnfläche 20 des Aktorkopfes 19 und die dem Aktorkopf 19 zuweisende Stirnseite des Einspritzventilgliedes 25 stellt eine Ausführungsmöglichkeit der Übertragung der Längenänderung des Piezokristallstapels 15 an das Einspritzventilglied 25 dar. Die Stirnfläche 20 des Aktorkopfes 19 kann ebensogut die dem Aktorkopf 19 zuweisende Stirnfläche des Einspritzventilgliedes 25 direkt kontaktieren, so dass eine direkte Steuerung des Einspritzventilgliedes 25 durch den Aktor 7 gegeben ist. Die erfindungsgemäß vorgeschlagene Lösung zeichnet sich dadurch aus, dass einerseits die Bauhöhe eines Kraftstoffinjektors 1 erheblich reduziert werden kann und andererseits Komponenten wie Steuerräume, Zulaufdrosseln, Steuerraumzuläufe, Ablaufkanäle, Schließelemente, Ablaufdrosseln entfallen können. Damit wird die Montage von Kraftstoffinjektoren 1 gemäß der vorgeschlagenen Lösung vereinfacht und die Bauhöhe von Kraftstoffinjektoren 1 günstig beeinflusst. Durch den relativ niedrigbauenden Kraftstoffinjektor 1 kann der Tendenz im Motorenbau Rechnung getragen werden, dass immer weniger Bauraum im Zylinderkopfbereich einer Verbrennungskraftmaschine zum Einbau von Injektoren zur Verfügung steht. Der zur Verfügung stehende Bauraum im Zylinderkopfbereich von Verbrennungskraftmaschinen wird auch dadurch reduziert, dass aufgrund der höheren Literleistungen von Verbrennungskraftmaschinen der Zylinderkopf von einer Vielzahl von Kühlkanälen durchzogen ist, welche den Einbauraum für Kraftstoffinjektoren 1 begrenzen.The interposition of a transmission element 21 in the form of a push rod between the end face 20 of the actuator head 19 and the actuator head 19 assigning end face of the injection valve member 25 represents an embodiment of the possibility of transmitting the change in length of the piezocrystal stack 15 to the injection valve member 25 dar. The face 20 of the actuator head 19 may as well be the actuator head 19 assigning end face of the injection valve member 25 contact directly so that a direct control of the injection valve member 25 through the actor 7 given is. The proposed solution according to the invention is characterized in that on the one hand the height of a fuel injector 1 can be significantly reduced and on the other hand components such as control rooms, inlet throttles, control room inlets, drainage channels, closing elements, flow restrictors can be omitted. This will be the assembly of fuel injectors 1 simplified according to the proposed solution and the height of fuel injectors 1 favorably influenced. Due to the relatively low-build fuel injector 1 The trend in engine construction can be taken into account that less and less installation space in the cylinder head area of an internal combustion engine is available for installing injectors. The available space in the cylinder head area of internal combustion engines is also reduced by the fact that due to the higher liter performance of internal combustion engines of the cylinder head is crossed by a plurality of cooling channels, which the installation space for fuel injectors 1 limit.

Neben der günstigen Beeinflussung der Bauhöhe von Kraftstoffinjektoren 1 bietet die erfindungsgemäß vorgeschlagene Lösung eine vorteilhafte Möglichkeit zur Dämpfung beziehungsweise Begrenzung von Druckschwingungen. Da der Kraftstoff vom Hochdruckspeichervolumen 2 den Hochdruckzulauf 3 nicht mehr unmittelbar in den Düsenraumzulauf 5 überströmt, können Druckschwingungen, die sich im Hochdruckspeichervolumen 2 aufgebaut haben, in vorteilhafter Weise innerhalb des von Kraftstoff beaufschlagten Druckraumes 4 gedämpft werden. Druckschwingungen führen zu sehr hohen Druckamplituden, so dass die tatsächlich auftretenden Einspritzdrücke stark schwanken können. Es wird jedoch angestrebt, das Einspritzdruckniveau möglichst konstant zu halten. Dies kann durch die erfindungsgemäß vorgeschlagene Ausbildung des Kraftstoffinjektors 1 erreicht werden.In addition to the favorable influence on the height of fuel injectors 1 the proposed solution according to the invention offers an advantageous possibility for damping or limiting pressure oscillations. As the fuel from the high-pressure accumulator volume 2 the high pressure inlet 3 no longer directly into the nozzle chamber inlet 5 overflowed, can pressure oscillations, which are in the high pressure storage volume 2 have built up, advantageously within the pressure chamber acted upon by fuel 4 be steamed. Pressure oscillations lead to very high pressure amplitudes, so that the injection pressures actually occurring can vary considerably. However, it is desirable to keep the injection pressure level as constant as possible. This can be achieved by the inventively proposed design of the fuel injector 1 be achieved.

Da auf den innerhalb des Druckraumes 4 enthaltenden Aktor 7 keine hydraulischen Zusatzkräfte wirken, kann der maximale Nutzhub des Piezokristallstapels 15 vollständig ausgenutzt werden, so dass sich hochgenau reproduzierbare Einspritzvorgänge auch bei höchsten Drehzahlen der Verbrennungskraftmaschine erzielen lassen.Because on the inside of the pressure chamber 4 containing actuator 7 no additional hydraulic forces act, the maximum useful stroke of the piezocrystal stack 15 be fully exploited, so that highly accurate reproducible injection processes can be achieved even at the highest speeds of the internal combustion engine.

Die den Piezokristallstapel 15 umschließende Ummantelung 23 ist an den im Aktorfußbereich 8 und am Aktorkopfbereich 19 ausgebildeten Labyrinthen 14 fixiert. Durch die Auslegung der Labyrinthe ist sichergestellt, dass die Ummantelung 23, die sowohl aus elastischem Gummimaterial als auch aus Kunststoffmaterial gefertigt sein kann, den Piezokristallstapel 15 stets dichtend umschließt und auch bei stark schwankenden Temperaturen ein fester Sitz der Ummantelung 23 in den Labyrinthen 14 gewährleistet bleibt. Die in der Zeichnung dargestellte Ausbildung der Labyrinthe 14 gewährleistet sowohl eine Dichtfunktion bei Kontraktion der Ummantelung bei Einwirken tieferer Temperaturen als auch bei Expansion der Ummantelung 23 beim Auftreten höherer Temperaturen.The piezocrystal stack 15 enclosing sheathing 23 is at the in the Aktorfußbereich 8th and at the actuator head area 19 trained labyrinths 14 fixed. By designing the mazes it is ensured that the sheathing 23 , which can be made of both elastic rubber material and plastic material, the piezocrystal stack 15 always tightly encloses and even in strongly fluctuating temperatures a tight fit of the shell 23 in the labyrinths 14 remains guaranteed. The illustrated in the drawing training of the labyrinths 14 ensures both a sealing function upon contraction of the shell when exposed to lower temperatures as well as expansion of the sheath 23 when higher temperatures occur.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11: Kraftstoffinjektorfuel injector
22: HochdruckspeichervolumenHigh-pressure accumulator volume
33: HochdruckzulaufHigh-pressure inlet
44: Druckraumpressure chamber
55: Düsenzulaufnozzle inlet
6.16.1: erstes Injektorkörperteilfirst injector body part
6.26.2: zweites Injektorkörperteilsecond injector body part
77: Aktoractuator
88th: Aktorfußactuator base
99: elektrische Kontakteelectrical contacts
1010: Dichtsitzsealing seat
1111: Dichtsitz/Dichtkanten-DurchmesserSealing seat / sealing edge diameter
1212: Dichtfläche InjektorkörperSealing area injector body
1313: erste Keramikeinlagefirst ceramic insert
1414: Labyrinthlabyrinth
1515: PiezokristallstapelPiezoelectric crystal stack
1616: Außenelektrodeouter electrode
1717: Kraftstoff (Systemdruckniveau)Fuel (system pressure level)
1818: zweite Keramikeinlagesecond ceramic insert
1919: Aktorkopfactuator head
2020: Stirnfläche AktorkopfEnd face actuator head
2121: Übertragungselement (Druckstange)Transmission element (push rod)
2222: StirnflächendurchmesserFace diameter
2323: KunststoffummantelungPlastic sheathing
2424: BundFederation
2525: EinspritzventilgliedInjection valve member
2626: Druckstufepressure stage
2727: Ringspaltannular gap
2828: Düsenraumnozzle chamber
2929: brennraumseitiges Ende Einspritzventilgliedcombustion chamber side end of injection valve member
3030: EinspritzöffnungenInjection ports
3131: Brennraumcombustion chamber
3232: Hochdruckpumpehigh pressure pump

Claims

Fuel injector ( 1 ) for accumulator injection systems for injecting fuel into the combustion chamber ( 31 ) of an internal combustion engine with one via an actuator ( 7 ) actuatable injection valve member ( 25 ), which injection openings ( 30 ) at its Brennraumseitigem end ( 29 ) releases or closes, characterized in that the actuator ( 7 ) in an additional volume representing, pressurized with system pressure space ( 4 ) in the injector body ( 6 ) is recorded.

Fuel injector according to claim 1, characterized in that the pressure chamber ( 4 ) via a sealing seat ( 10 ) at the actuator base ( 8th ) is sealed to the outside.

Fuel injector according to claim 1, characterized in that the actuator ( 7 ) in the pressure chamber ( 4 ) at the actuator base ( 8th ) and on the actuator head ( 19 ) is stored.

Fuel injector according to claim 3, characterized in that the diameter ( 11 ) of the sealing seat or the sealing edge ( 10 ) at the actuator base ( 8th ) a face diameter ( 22 ) on the actuator head ( 19 ) corresponds.

Fuel injector according to claim 1, characterized in that the actuator ( 7 ) of a fuel-resistant casing ( 23 ) is enclosed.

Fuel injector according to claim 1, characterized in that a piezocrystal stack ( 15 ) of the actuator ( 7 ) a first and a second ceramic insert ( 13 . 18 ) for electrical insulation.

Fuel injector according to claim 6, characterized in that the piezocrystal stack ( 15 ) of a cylindrical outer electrode ( 16 ) is sheathed.

Fuel injector according to claim 1, characterized in that electrical contacts ( 9 ) for energizing the actuator ( 7 ) through the actuator base ( 8th ) extending, which is made of metallic material.

Fuel injector according to claim 5 and 6, characterized in that on Aktorfuß ( 8th ) and on the actuator head ( 9 ) the ceramic inserts ( 13 . 18 ) Labyrinths ( 14 ) are associated with diameter, to which the sheath ( 23 ) is fixed.

Fuel injector according to claim 3, characterized in that the actuator head ( 19 ) the injection valve member ( 25 ) directly or via a transmission element ( 21 ) indirectly operated.