EP1621759B1 - Common-Rail-Injektor - Google Patents

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EP1621759B1
EP1621759B1 EP20050103989 EP05103989A EP1621759B1 EP 1621759 B1 EP1621759 B1 EP 1621759B1 EP 20050103989 EP20050103989 EP 20050103989 EP 05103989 A EP05103989 A EP 05103989A EP 1621759 B1 EP1621759 B1 EP 1621759B1
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EP
European Patent Office
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nozzle needle
chamber
control chamber
needle control
injector
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EP20050103989
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Hans-Christoph Magel
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Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
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Publication date
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    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
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    • F02M51/06—Injectors peculiar thereto with means directly operating the valve needle
    • F02M51/0603—Injectors peculiar thereto with means directly operating the valve needle using piezoelectric or magnetostrictive operating means
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
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    • F02M47/02—Fuel-injection apparatus operated cyclically with fuel-injection valves actuated by fluid pressure of accumulator-injector type, i.e. having fuel pressure of accumulator tending to open, and fuel pressure in other chamber tending to close, injection valves and having means for periodically releasing that closing pressure
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    • F02M2200/708—Linkage between actuator and actuated element, e.g. between piezoelectric actuator and needle valve or pump plunger hydraulic with hydraulic chambers formed by a movable sleeve

Definitions

  • the invention relates to a common rail injector with an injector housing having a fuel inlet communicating with a central fuel high pressure source outside the injector housing and with a pressure space inside the injector housing, from which, depending on the pressure in a nozzle needle control chamber with High-pressure fuel is injected into a combustion chamber of an internal combustion engine when a nozzle needle lifts from its seat, wherein the nozzle needle control chamber communicates with an actuator pressure chamber, which is limited by an actuator, in particular a piezoelectric actuator.
  • the object of the invention is a common rail Inkektor with an injector housing having a fuel inlet, which communicates with a central fuel high pressure source outside of the injector and a pressure chamber within the injector in connection, from, depending on the pressure in a Düsennadel tenuraum injected with high pressure fuel is injected into a combustion chamber of an internal combustion engine, when a nozzle needle lifts from its seat, wherein the nozzle needle control chamber communicates with a Aktordruckraum in connection, which is limited by an actuator, in particular a piezoelectric actuator, to provide in a direct Nozzle needle control allows slow opening of the nozzle needle.
  • the object is in a common rail injector, comprising an injector housing having a fuel inlet communicating with a central fuel high pressure source outside the injector housing and with a pressure space inside the injector housing, depending on the pressure in a nozzle needle control chamber ,
  • High pressure fuel is injected into a combustion chamber of an internal combustion engine, when a nozzle needle lifts from its seat, wherein the nozzle needle control chamber communicates with an actuator pressure chamber, which is limited by an actuator, in particular a piezoelectric actuator, wherein between the Aktordruckraum and the nozzle needle control chamber a throttle device is arranged, achieved in that the throttle device is designed and is such that it allows a smaller flow from the nozzle needle control chamber into the actuator pressure chamber when emptying the nozzle needle control chamber than when filling the nozzle needle control chamber from the actuator pressure chamber into the nozzle needle control chamber.
  • a direct control of the pressure in the nozzle needle control chamber is understood to mean the generation of a pressure drop and / or a pressure increase as a result of a change in the volume of the actuator.
  • the nozzle needle control chamber communicates with the actuator pressure chamber, which is bounded by an end face of the actuator or an actuator head coupled to the actuator or mounted on the actuator.
  • the nozzle needle control space is formed as a damping space.
  • different flow cross sections are available.
  • the nozzle needle control chamber and the Aktor horrraum at the same time form a hydraulic coupler to compensate for thermal expansion and force / displacement ratio.
  • the opening and closing speed the nozzle needle can be adjusted independently.
  • a preferred embodiment of the injector is characterized in that the throttle device comprises a throttle piston having a through hole which allows a throttled passage of fuel from the nozzle needle control chamber into the actuator pressure chamber. When the nozzle needle is opened, fuel is displaced from the nozzle needle control chamber via the through hole acting as a throttle point.
  • Another preferred embodiment of the injector is characterized in that the throttle piston is biased by a spring means in sealing manner against a sealing seat, that the throttle piston lifts from its sealing seat when the nozzle needle control chamber is filled.
  • the throttle piston lifts from its sealing seat, then there is a larger flow cross-section available for filling the nozzle needle control chamber, whereby a rapid closing of the nozzle needle is made possible.
  • a further preferred embodiment of the injector is characterized in that the throttle piston forms a stroke stop for the nozzle needle. Over the length of the throttle piston, the stroke of the nozzle needle can be adjusted.
  • a further preferred embodiment of the injector is characterized in that the nozzle needle control chamber via an asymmetric throttle device can be emptied and filled, which allows a larger flow in the direction of filling than in the emptying direction. This allows the desired damped needle opening and fast needle closing can be achieved in a particularly simple manner.
  • a further preferred embodiment of the injector is characterized in that the throttle device substantially has the shape of a nozzle whose cross-section increases toward the nozzle needle control chamber.
  • a further preferred exemplary embodiment of the injector is characterized in that the injector housing comprises a nozzle body in which the nozzle needle is accommodated and an injector body in which the actuator is accommodated, wherein an intermediate body is arranged between the injector body and the nozzle body, in which the Throttle device is arranged.
  • a further preferred exemplary embodiment of the injector is characterized in that the nozzle needle control chamber is bounded radially on the outside by a nozzle needle control chamber limiting sleeve, which is guided to be movable back and forth at the end of the nozzle needle remote from the combustion chamber.
  • the in the radial direction of the Düsennadel horrraumbegrenzungshülse limited control chamber is limited in the axial direction by the combustion chamber remote end face of the nozzle needle and the injector.
  • a further preferred exemplary embodiment of the injector is characterized in that the actuator pressure chamber is delimited radially on the outside by an actuator pressure chamber limiting sleeve, which is guided to be movable back and forth at the end of the actuator close to the combustion chamber.
  • the piezoelectric actuator is constantly energized. If the piezoelectric actuator is de-energized, then this is shortened, whereby the pressure in the actuator pressure chamber and the control chamber communicating therewith decreases, so that the nozzle needle lifts from its seat and releases at least one spray hole, is injected through the high-pressure fuel into the combustion chamber ,
  • FIG. 1 a first embodiment of a common rail injector according to the invention is shown in longitudinal section.
  • the illustrated common rail injector has a generally designated 1 injector.
  • the injector housing 1 comprises a nozzle body 2, which projects with its lower free end into the combustion chamber of the internal combustion engine to be supplied. With its upper, combustion chamber remote end face of the nozzle body 2 by means of a (not shown) clamping nut axially clamped against an intermediate body 3 and an injector 4.
  • an axial guide bore 6 is recessed.
  • a nozzle needle 8 is guided axially displaceable.
  • a sealing edge 10 is formed, which cooperates with a sealing seat or with a sealing surface 11, or formed on the nozzle body 2 is.
  • the nozzle needle 8 has a pressure chamber portion 15, which is formed substantially circular cylindrical.
  • the pressure space section 15 is followed by a truncated conical widening section 16, which is also referred to as a pressure shoulder.
  • the sections 15 and 16 are, at least partially, arranged in a pressure chamber 17 which is formed between the nozzle needle 8 and the nozzle body 2.
  • On the truncated cone-like widening portion 16 is followed by a substantially circular cylindrical guide portion 18.
  • the guide portion 18 is guided in the axial guide bore 6 of the nozzle body 2 to and fro.
  • flats 19, 20 which are formed on the guide portion 18, a fluid connection between the pressure chamber 17 and a nozzle spring chamber 22 is provided, which is provided at the combustion chamber distal end of the nozzle body 2.
  • the nozzle spring chamber 22 communicates with an actuator chamber 25 via a connecting channel 24, which is formed in the intermediate body 3.
  • the actuator chamber 25 in turn is connected via an inlet channel 26 with a high-pressure fuel storage 28, which is also referred to as common rail.
  • a piezoelectric actuator 30 is arranged, at whose end remote from the combustion chamber, an actuator base 31 is mounted, which abuts the injector body 4 in a sealing manner.
  • a piezoactuator head 32 which is also referred to as a coupler piston, is attached to the piezoactuator 30.
  • the piezoelectric actuator head 32 essentially has the shape of a straight circular cylinder, at whose end close to the combustion chamber an actuator pressure chamber limiting sleeve 34 is guided so as to be movable back and forth. Sufficient play is provided between the Aktordruckraumbegrenzungshülse 34 and the actuator head 31, so that high-pressure fuel into an actuator pressure chamber 35 passes, which is limited in the radial direction by the Aktordruckraumbegrenzungshülse 34.
  • a collar 36 is formed at the combustion chamber remote end of the piezoelectric actuator head 32.
  • a helical compression spring 37 is clamped by a formed on the combustion chamber near the end of Aktordruckraumbegrenzungshülse 34 biting edge 38 is pressed in a sealing manner against the intermediate body 3.
  • biting edge 38 is pressed in a sealing manner against the intermediate body 3.
  • the actuator pressure chamber 35 is limited by the piezoelectric actuator 32 and the intermediate body 3.
  • a through hole 39 is provided, which has a diameter-expanded portion 40 toward the combustion chamber.
  • a shoulder 41 is formed which forms a sealing edge.
  • a throttle piston 42 with its combustion chamber distant end face in a sealing manner in abutment.
  • the throttle piston 42 has a central through-hole 44, which creates a throttled connection between the actuator pressure chamber 35 and a nozzle needle control chamber 46, in which the throttle piston 42 is accommodated in the axial direction movable back and forth.
  • a helical compression spring 47 is clamped, through which the throttle piston 42 is pressed with its combustion chamber remote end face in a sealing manner against the sealing edge 41.
  • the nozzle needle control chamber 46 is limited in the radial direction by the widened portion 40 of the intermediate body 3 and by a Düsennadel tenuraumbegrenzungshülse 49 which is guided to a combustion chamber remote end portion 51 of the nozzle needle 8 in the axial direction to and fro. Between the end portion 51 of the nozzle needle 8 and the guide portion 18, a collar 52 is formed on the nozzle needle 8. Between the collar 52 and the combustion chamber near the end of the Düsennadel tenuraumbegrenzungshülse 49 a nozzle needle spring 54 is clamped.
  • the piezoactuator head 30, the actuator pressure chamber 35, the nozzle needle control chamber 46 and the combustion chamber remote end of the nozzle needle 8 form a hydraulic coupler that allows compensation of temperature expansions and a force / displacement ratio between the piezoelectric actuator 30 and the nozzle needle 8.
  • the piezoelectric actuator 30 is surrounded in the actuator chamber 25 by rail pressure. At rest, the piezoelectric actuator 30 is charged and has its maximum longitudinal extent. In the idle state prevails in the actuator chamber 25, the Aktordruckraum 35, the nozzle needle control chamber 46, the nozzle spring chamber 22 and the pressure chamber 17 rail pressure.
  • the piezoelectric actuator 30 is discharged and contracts.
  • the pressure in the actuator pressure chamber 35 and the nozzle needle control chamber 46 drops.
  • the pressure drop in the nozzle needle control chamber 46 causes the nozzle needle 8 to be moved away from the combustion chamber, so that the sealing edge 10 formed at the tip 9 of the nozzle needle 8 lifts off from the sealing seat 11.
  • fuel is displaced from the nozzle needle control chamber 46.
  • the fuel can escape only through the relatively small, a throttle forming through hole 44 in the throttle piston 44.
  • a slow opening of the nozzle needle 8 is achieved.
  • the opening speed of the nozzle needle 8 is adjustable over the diameter of the through hole 44 in the throttle piston 42.
  • the piezoelectric actuator 30 is loaded again, wherein it expands. This creates an overpressure in the actuator pressure chamber 35. This overpressure causes the throttle piston 42 lifts off from the sealing edge 41, so that the pressurized fuel can flow unrestricted past the throttle piston 42 into the nozzle needle control chamber 46. As a result, a rapid closing of the nozzle needle 8 is achieved.
  • another throttle may be provided in the through hole 39.
  • FIG. 2 is a further embodiment of an injector according to the invention shown in longitudinal section. To denote the same parts, the same reference numerals are used. To avoid repetition, the preceding description of the FIG. 1 directed. In the following, only the differences between the two embodiments will be discussed.
  • the Aktordruckraum 35 is connected via an asymmetric throttle 70 with the nozzle needle control chamber 46 in connection.
  • the throttle 70 widens nozzle-shaped toward the nozzle needle control chamber 46.
  • the nozzle-shaped throttle allows a different flow in the inlet and outflow direction to the nozzle needle control chamber 46, which is also referred to as damper chamber.
  • damper chamber which is also referred to as damper chamber.
  • the throttle 70 is formed in the intermediate body 3.

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Description

  • Die Erfindung betrifft einen Common-Rail-Injektor mit einem Injektorgehäuse, das einen Kraftstoffzulauf aufweist, der mit einer zentralen Kraftstoffhochdruckquelle außerhalb des Injektorgehäuses und mit einem Druckraum innerhalb des Injektorgehäuses in Verbindung steht, aus dem, in Abhängigkeit von dem Druck in einem Düsennadelsteuerraum, mit Hochdruck beaufschlagter Kraftstoff in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine eingespritzt wird, wenn eine Düsennadel von ihrem Sitz abhebt, wobei der Düsennadelsteuerraum mit einem Aktordruckraum in Verbindung steht, der durch einen Aktor, insbesondere einen Piezoaktor, begrenzt wird.
    • Stand der Technik
  • Wenn der Druck in einem Steuerraum durch einen Aktor, insbesondere einen Piezoaktor, gesteuert wird, spricht man auch von einer direkten Düsennadelsteuerung (s.z.B. Dokument EP-A-0 324 905 ). Zum Erreichen guter Emissionsergebnisse ist eine kleine Einspritzrate zu Beginn der Einspritzung vorteilhaft.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, einen Common-Rail-Inkektor mit einem Injektorgehäuse, das einen Kraftstoffzulauf aufweist, der mit einer zentralen Kraftstoffhochdruckquelle außerhalb des Injektorgehäuses und mit einem Druckraum innerhalb des Injektorgehäuses in Verbindung steht, aus dem, in Abhängigkeit von dem Druck in einem Düsennadelsteuerraum, mit Hochdruck beaufschlagter Kraftstoff in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine eingespritzt wird, wenn eine Düsennadel von ihrem Sitz abhebt, wobei der Düsennadelsteuerraum mit einem Aktordruckraum in Verbindung steht, der durch einen Aktor, insbesondere einen Piezoaktor, begrenzt wird, zu schaffen der bei einer direkten Düsennadelsteuerung ein langsames Öffnen der Düsennadel ermöglicht.
    • Vorteile der Erfindung
  • Die Aufgabe ist bei einem Common-Rail-Injektor, mit einem Injektorgehäuse, das einen Kraftstoffzulauf aufweist, der mit einer zentralen Kraftstoffhochdruckquelle außerhalb des Injektorgehäuses und mit einem Druckraum innerhalb des Injektorgehäuses in Verbindung steht, aus dem, in Abhängigkeit von dem Druck in einem Düsennadelsteuerraum, mit Hochdruck beaufschlagter Kraftstoff in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine eingespritzt wird, wenn eine Düsennadel von ihrem Sitz abhebt, wobei der Düsennadelsteuerraum mit einem Aktordruckraum in Verbindung steht, der durch einen Aktor, insbesondere einen Piezoaktor, begrenzt wird, wobei zwischen dem Aktordruckraum und dem Düsennadelsteuerraum eine Drosseleinrichtung angeordnet ist, dadurch gelöst, dass die Drosseleinrichtung so gestaltet und ist, dass sie beim Entleeren des Düsennadelsteuerraums einen kleineren Durchfluss von dem Düsennadelsteuerraum in den Aktordruckraum ermöglicht als beim Befüllen des Düsennadelsteuerraums von dem Aktordruckraum in den Düsennadelsteuerraum. Im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung wird unter einem direkten Steuern des Drucks in dem Düsennadelsteuerraum das Erzeugen eines Druckabfalls und/oder eines Druckanstiegs infolge einer Volumenänderung des Aktors verstanden. Um eine solche direkte Steuerung zu ermöglichen, steht der Düsennadelsteuerraum mit dem Aktordruckraum in Verbindung, der durch eine Stirnfläche des Aktors oder eines mit dem Aktor gekoppelten beziehungsweise an dem Aktor angebrachten Aktorkopfs begrenzt wird. Gemäß der vorliegenden Erfindung wird der Düsennadelsteuerraum als Dämpfungsraum ausgebildet. Zum Ein- beziehungsweise Ausströmen von Kraftstoff in den beziehungsweise aus dem Düsennadelsteuerraum stehen unterschiedliche Strömungsquerschnitte zur Verfügung. Der Düsennadelsteuerraum und der Aktordruckraum bilden gleichzeitig einen hydraulischen Koppler zum Ausgleich von Temperaturdehnungen und zur Kraft/Wegübersetzung.
  • . Die Öffnungs- und Schließgeschwindigkeit der Düsennadel können unabhängig voneinander eingestellt werden.
  • Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Injektors ist dadurch gekennzeichnet, dass die Drosseleinrichtung einen Drosselkolben umfasst, der ein Durchgangsloch aufweist, das einen gedrosselten Durchtritt von Kraftstoff von dem Düsennadelsteuerraum in den Aktordruckraum ermöglicht. Beim Öffnen der Düsennadel wird Kraftstoff über das als Drosselstelle wirkende Durchgangsloch aus dem Düsennadelsteuerraum verdrängt.
  • Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Injektors ist dadurch gekennzeichnet, dass der Drosselkolben durch eine Federeinrichtung in abdichtender Weise so gegen einen Dichtsitz vorgespannt ist, dass der Drosselkolben von seinem Dichtsitz abhebt, wenn der Düsennadelsteuerraum befüllt wird. Wenn der Drosselkolben von seinem Dichtsitz abhebt, dann steht zum Befüllen des Düsennadelsteuerraums ein größerer Strömungsquerschnitt zur Verfügung, wodurch ein schnelles Schließen der Düsennadel ermöglicht wird.
  • Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Injektors ist dadurch gekennzeichnet, dass der Drosselkolben einen Hubanschlag für die Düsennadel bildet. Über die Länge des Drosselkolbens kann der Hub der Düsennadel eingestellt werden.
  • Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Injektors ist dadurch gekennzeichnet, dass der Düsennadelsteuerraum über eine asymmetrische Drosseleinrichtung entleerbar und befüllbar ist, die in Befüllungsrichtung einen größeren Durchfluss ermöglicht als in Entleerungsrichtung. Dadurch kann das gewünschte gedämpfte Nadelöffnen und schnelle Nadelschließen auf besonders einfache Art und Weise erreicht werden.
  • Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Injektors ist dadurch gekennzeichnet, dass die Drosseleinrichtung im Wesentlichen die Gestalt einer Düse aufweist, deren Querschnitt zum Düsennadelsteuerraum hin zunimmt. Dadurch ist der Durchfluss durch die Drossel in Befüllungsrichtung des Düsennadelsteuerraums beim Nadelschließen größer als beim Entleeren des Düsennadelsteuerraums beim Nadelöffnen.
  • Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Injektors ist dadurch gekennzeichnet, dass das Injektorgehäuse einen Düsenkörper, in dem die Düsennadel aufgenommen ist, und einen Injektorkörper umfasst, in dem der Aktor aufgenommen ist, wobei zwischen dem Injektorkörper und dem Düsenkörper ein Zwischenkörper angeordnet ist, in dem die Drosseleinrichtung angeordnet ist. Dadurch wird die Herstellung des erfindungsgemäßen Injektors vereinfacht.
  • Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Injektors ist dadurch gekennzeichnet, dass der Düsennadelsteuerraum radial außen durch eine Düsennadelsteuerraumbegrenzungshülse begrenzt ist, die an dem brennraumfernen Ende der Düsennadel hin und her bewegbar geführt ist. Der in radialer Richtung von der Düsennadelsteuerraumbegrenzungshülse begrenzte Steuerraum wird in axialer Richtung durch die brennraumferne Stirnfläche der Düsennadel und das Injektorsgehäuse begrenzt.
  • Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Injektors ist dadurch gekennzeichnet, dass der Aktordruckraum radial außen durch eine Aktordruckraumbegrenzungshülse begrenzt ist, die an dem brennraumnahen Ende des Aktors hin und her bewegbar geführt ist. Vorzugsweise ist der Piezoaktor dauernd bestromt. Wenn der Piezoaktor stromlos geschaltet wird, dann verkürzt sich dieser, wodurch der Druck in dem Aktordruckraum und dem damit kommunizierenden Steuerraum sinkt, so dass die Düsennadel von ihrem Sitz abhebt und mindestens ein Spritzloch freigibt, durch das mit Hochdruck beaufschlagter Kraftstoff in den Brennraum eingespritzt wird.
  • Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung zwei Ausführungsbeispiele im Einzelnen beschrieben sind. .
    • Zeichnung
  • Es zeigen:
    • Figur 1
    ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Common-Rail-Injektors im Längsschnitt und
    Figur 2
    ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Common-Rail-Injektors im Längsschnitt.
    Beschreibung der Ausführungsbeispiele
  • In Figur 1 ist ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Common-Rail-Injektors im Längsschnitt dargestellt. Der dargestellte Common-Rail-Injektor weist ein insgesamt mit 1 bezeichnetes Injektorgehäuse auf. Das Injektorgehäuse 1 umfasst einen Düsenkörper 2, der mit seinem unteren freien Ende in den Brennraum der zu versorgenden Brennkraftmaschine ragt. Mit seiner oberen, brennraumfernen Stirnfläche ist der Düsenkörper 2 mittels einer (nicht dargestellten) Spannmutter axial gegen einen Zwischenkörper 3 und einen Injektorkörper 4 verspannt.
  • In dem Düsenkörper 2 ist eine axiale Führungsbohrung 6 ausgespart. In der Führungsbohrung 6 ist eine Düsennadel 8 axial verschiebbar geführt. An der Spitze 9 der Düsennadel 8 ist eine Dichtkante 10 ausgebildet, die mit einem Dichtsitz beziehungsweise mit einer Dichtfläche 11 zusammenwirkt, der beziehungsweise die an dem Düsenkörper 2 ausgebildet ist. Wenn sich die Spitze 9 der Düsennadel 8 mit ihrer Dichtkante 10 in Anlage an dem Dichtsitz 11 befindet, sind zwei Spritzlöcher 13 und 14 in dem Düsenkörper 2 verschlossen. Wenn die Düsennadelspitze 9 mit der Dichtkante 10 von ihrem Dichtsitz abhebt, dann wird mit Hochdruck beaufschlagter Kraftstoff durch die Spritzlöcher 13 und 14 in den Brennraum der Brennkraftmaschine eingespritzt.
  • Ausgehend von der Spitze 9 weist die Düsennadel 8 einen Druckraumabschnitt 15 auf, der im Wesentlichen kreiszylinderförmig ausgebildet ist. Auf den Druckraumabschnitt 15 folgt ein sich kegelstumpfartig erweiternder Abschnitt 16, der auch als Druckschulter bezeichnet wird. Die Abschnitte 15 und 16 sind, zumindest teilweise, in einem Druckraum 17 angeordnet, der zwischen der Düsennadel 8 und dem Düsenkörper 2 ausgebildet ist. Auf den sich kegelstumpfartig erweiternden Abschnitt 16 folgt ein im Wesentlichen kreiszylinderförmiger Führungsabschnitt 18. Der Führungsabschnitt 18 ist in der axialen Führungsbohrung 6 des Düsenkörpers 2 hin und her bewegbar geführt. Durch Abflachungen 19, 20, die an dem Führungsabschnitt 18 ausgebildet sind, wird eine Fluidverbindung zwischen dem Druckraum 17 und einem Düsenfederraum 22 geschaffen, der an dem brennraumfernen Ende des Düsenkörpers 2 vorgesehen ist.
  • Der Düsenfederraum 22 steht über einen Verbindungskanal 24, der in dem Zwischenkörper 3 ausgebildet ist, mit einem Aktorraum 25 in Verbindung. Der Aktorraum 25 wiederum steht über einen Zulaufkanal 26 mit einem Kraftstoffhochdruckspeicher 28 in Verbindung, der auch als Common-Rail bezeichnet wird. In dem Aktorraum 25 ist ein Piezoaktor 30 angeordnet, an dessen brennraumfernen Ende ein Aktorfuß 31 angebracht ist, der in abdichtender Art und Weise an dem Injektorkörper 4 anliegt.
  • An seinem brennraumnahen Ende ist an dem Piezoaktor 30 ein Piezoaktorkopf 32 angebracht, der auch als Kopplerkolben bezeichnet wird. Der Piezoaktorkopf 32 hat im Wesentlichen die Gestalt eines geraden Kreiszylinders, an dessen brennraumnahen Ende eine Aktordruckraumbegrenzungshülse 34 hin und her bewegbar geführt ist. Zwischen der Aktordruckraumbegrenzungshülse 34 und dem Aktorkopf 31 ist ausreichend Spiel vorgesehen, so dass mit Hochdruck beaufschlagter Kraftstoff in einen Aktordruckraum 35 gelangt, der in radialer Richtung durch die Aktordruckraumbegrenzungshülse 34 begrenzt ist.
  • An dem brennraumfernen Ende des Piezoaktorkopfes 32 ist ein Bund 36 ausgebildet. Zwischen dem Bund 36 und dem brennraumfernen Ende der Aktordruckraumbegrenzungshülse 34 ist eine Schraubendruckfeder 37 eingespannt, durch die eine an dem brennraumnahen Ende der Aktordruckraumbegrenzungshülse 34 ausgebildete Beißkante 38 in abdichtender Art und Weise gegen den Zwischenkörper 3 gedrückt wird. In axialer Richtung wird der Aktordruckraum 35 durch den Piezoaktor 32 und den Zwischenkörper 3 begrenzt.
  • In dem Zwischenkörper 3 ist ein Durchgangsloch 39 vorgesehen, das zum Brennraum hin einen im Durchmesser erweiterten Abschnitt 40 aufweist. Zwischen dem erweiterten Abschnitt 40 und dem Durchgangsloch 35 ist ein Absatz 41 ausgebildet, der eine Dichtkante bildet. An der Dichtkante 41 befindet sich ein Drosselkolben 42 mit seiner brennraumfernen Stirnfläche in abdichtender Art und Weise in Anlage. Der Drosselkolben 42 weist ein zentrales Durchgangsloch 44 auf, das eine gedrosselte Verbindung zwischen dem Aktordruckraum 35 und einem Düsennadelsteuerraum 46 schafft, in dem der Drosselkolben 42 in axialer Richtung hin und her bewegbar aufgenommen ist. Zwischen dem Drosselkolben 42 und dem brennraumfernen Ende der Düsennadel 8 ist eine Schraubendruckfeder 47 eingespannt, durch welche der Drosselkolben 42 mit seiner brennraumfernen Stirnfläche in abdichtender Art und Weise gegen die Dichtkante 41 gedrückt wird.
  • Der Düsennadelsteuerraum 46 wird in radialer Richtung durch den erweiterten Abschnitt 40 des Zwischenkörpers 3 und durch eine Düsennadelsteuerraumbegrenzungshülse 49 begrenzt, die an einen brennraumfernen Endabschnitt 51 der Düsennadel 8 in axialer Richtung hin und her bewegbar geführt ist. Zwischen dem Endabschnitt 51 der Düsennadel 8 und dem Führungsabschnitt 18 ist an der Düsennadel 8 ein Bund 52 ausgebildet. Zwischen dem Bund 52 und dem brennraumnahen Ende der Düsennadelsteuerraumbegrenzungshülse 49 ist eine Düsennadelfeder 54 eingespannt. Durch die Vorspannkraft der Düsennadelfeder 54 wird einerseits eine Beißkante 55, die an dem brennraumfernen Ende der Düsennadelsteuerraumbegrenzungshülse 49 ausgebildet ist, in abdichtender Art und Weise gegen den Düsenkörper 3 gedrückt. Andererseits wird durch die Vorspannkraft der Düsennadelfeder 54 die Spitze 9 der Düsennadel 8 in abdichtender Art und Weise mit der Dichtkante 10 gegen die Dichtfläche 11 gedrückt.
  • Der Piezoaktorkopf 30, der Aktordruckraum 35, der Düsennadelsteuerraum 46 und das brennraumferne Ende der Düsennadel 8 bilden einen hydraulischen Koppler, der einen Ausgleich von Temperaturausdehnungen und eine Kraft/Wegübersetzung zwischen dem Piezoaktor 30 und der Düsennadel 8 ermöglicht. Der Piezoaktor 30 ist in dem Aktorraum 25 von Raildruck umgeben. Im Ruhezustand ist der Piezoaktor 30 aufgeladen und hat seine maximale Längsausdehnung. Im Ruhezustand herrscht in dem Aktorraum 25, dem Aktordruckraum 35, dem Düsennadelsteuerraum 46, dem Düsenfederraum 22 und dem Druckraum 17 Raildruck.
  • Zur Ansteuerung des Injektors wird der Piezoaktor 30 entladen und zieht sich dabei zusammen. Dadurch fällt der Druck in dem Aktordruckraum 35 und dem Düsennadelsteuerraum 46. Der Druckabfall in dem Düsennadelsteuerraum 46 bewirkt, dass die Düsennadel 8 vom Brennraum weg bewegt wird, so dass die an der Spitze 9 der Düsennadel 8 ausgebildete Dichtkante 10 von dem Dichtsitz 11 abhebt. Bei der Öffnungsbewegung der Düsennadel 8 wird Kraftstoff aus dem Düsennadelsteuerraum 46 verdrängt. Der Kraftstoff kann nur durch das relativ kleine, eine Drossel bildende Durchgangsloch 44 in dem Drosselkolben 44 entweichen. Dadurch wird ein langsames Öffnen der Düsennadel 8 erreicht. Die Öffnungsgeschwindigkeit der Düsennadel 8 ist über den Durchmesser des Durchgangslochs 44 in dem Drosselkolben 42 einstellbar.
  • Zum Schließen der Düsennadel 8 wird der Piezoaktor 30 wieder beladen, wobei er sich ausdehnt. Dadurch entsteht in dem Aktordruckraum 35 ein Überdruck. Dieser Überdruck bewirkt, dass der Drosselkolben 42 von der Dichtkante 41 abhebt, so dass der mit Überdruck beaufschlagte Kraftstoff ungedrosselt an dem Drosselkolben 42 vorbei in den Düsennadelsteuerraum 46 entweichen kann. Dadurch wird ein schnelles Schließen der Düsennadel 8 erreicht. Zum Abstimmen der Nadelschließgeschwindigkeit kann eine weitere Drossel in dem Durchgangsloch 39 vorgesehen werden.
  • In Figur 2 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Injektors im Längsschnitt dargestellt. Zur Bezeichnung gleicher Teile werden die gleichen Bezugszeichen verwendet. Um Wiederholungen zu vermeiden, wird auf die vorangegangene Beschreibung der Figur 1 verwiesen. Im Folgenden wird nur auf die Unterschiede zwischen den beiden Ausführungsbeispielen eingegangen.
  • Bei dem in Figur 2 dargestellten Ausführungsbeispiel steht der Aktordruckraum 35 über eine asymmetrische Drossel 70 mit dem Düsennadelsteuerraum 46 in Verbindung. Die Drossel 70 erweitert sich düsenförmig zu dem Düsennadelsteuerraum 46 hin. Die düsenförmige Drossel ermöglicht einen unterschiedlichen Durchfluss in Ein- und Ausströmrichtung zu dem Düsennadelsteuerraum 46, der auch als Dämpferraum bezeichnet wird. Somit kann das gewünschte langsame Nadelöffnen und schnelle Nadelschließen ohne zusätzliches Ventil erreicht werden. Die Drossel 70 ist in dem Zwischenkörper 3 ausgebildet.

Claims (9)

  1. Common-Rail-Injektor mit einem Injektorgehäuse (1), das einen Kraftstoffzulauf (26) aufweist, der mit einer zentralen Kraftstoffhochdruckquelle (28) außerhalb des Injektorgehäuses (1) und mit einem Druckraum (17) innerhalb des Injektorgehäuses (1) in Verbindung steht, aus dem, in Abhängigkeit von dem Druck in einem Düsennadelsteuerraum (46), mit Hochdruck beaufschlagter Kraftstoff in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine eingespritzt wird, wenn eine Düsennadel (8) von ihrem Sitz (11) abhebt, wobei der Düsennadelsteuerraum (46) mit einem Aktordruckraum (35) über ein Durchgangsloch (39) in Verbindung steht, wobei der Aktordruckraum (35) durch einen Aktor (30) begrenzt wird, und wobei zwischen dem Aktordruckraum (35) und dem Düsennadelsteuerraum (46) eine Drosseleinrichtung (42;70) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Drosseleinrichtung (42;70) so gestaltet ist, dass sie beim Entleeren des Düsennadelsteuerraums (46) einen kleineren Durchfluss von dem Düsennadelsteuerraum (46) in den Aktordruckraum (35) ermöglicht als beim Befüllen des Düsennadelsteuerraums (46) von dem Aktordruckraum (35) in den Düsennadelsteuerraum (46).
  2. Injektor nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Drosseleinrichtung einen Drosselkolben (42) umfasst, der ein Durchgangsloch (44) aufweist, das einen gedrosselten Durchtritt von Kraftstoff von dem Düsennadelsteuerraum (46) in den Aktordruckraum (35) ermöglicht.
  3. Injektor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Drosselkolben (42) durch eine Federeinrichtung (47) in abdichtender Weise so gegen einen Dichtsitz (41) vorgespannt ist, dass der Drosselkolben (42) von seinem Dichtsitz (41) abhebt, wenn der Düsennadelsteuerraum (46) befüllt wird.
  4. Injektor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Drosselkolben (42) einen Hubanschlag für die Düsennadel (8) bildet.
  5. Injektor nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Düsennadelsteuerraum (46) über eine asymmetrische Drosseleinrichtung (70) entleerbar und befüllbar ist, die in Befüllungsrichtung einen größeren Durchfluss ermöglicht als in Entleerungsrichtung.
  6. Injektor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Drosseleinrichtung (70) im Wesentlichen die Gestalt einer Düse aufweist, deren Querschnitt zum Düsennadelsteuerraum (46) hin zunimmt.
  7. Injektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Injektorgehäuse (1) einen Düsenkörper (2), in dem die Düsennadel (8) aufgenommen ist, und einen Injektorkörper (4) umfasst, in dem der Aktor (30) aufgenommen ist,
    wobei zwischen dem Injektorkörper (4) und dem Düsenkörper (2) ein Zwischenkörper (3) angeordnet ist, in dem die Drosseleinrichtung (42;70) angeordnet ist.
  8. Injektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Düsennadelsteuerraum (46) radial außen durch eine Düsennadelsteuerraumbegrenzungshülse (49) begrenzt ist, die an dem brennraumfernen Ende der Düsennadel (8) hin und her bewegbar geführt ist.
  9. Injektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktordruckraum (35) radial außen durch eine Aktordurckraumbegrenzungshülse (34) begrenzt ist, die an dem brennraumnahen Ende des Aktors (30) hin und her bewegbar geführt ist.
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