EP1740821B1 - Common-rail-injektor - Google Patents
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- EP1740821B1 EP1740821B1 EP05716732A EP05716732A EP1740821B1 EP 1740821 B1 EP1740821 B1 EP 1740821B1 EP 05716732 A EP05716732 A EP 05716732A EP 05716732 A EP05716732 A EP 05716732A EP 1740821 B1 EP1740821 B1 EP 1740821B1
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- EP
- European Patent Office
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- pressure
- nozzle needle
- control space
- common rail
- combustion chamber
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- F02M51/00—Fuel-injection apparatus characterised by being operated electrically
- 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
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- F02M47/00—Fuel-injection apparatus operated cyclically with fuel-injection valves actuated by fluid pressure
- 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
- F02M47/027—Electrically actuated valves draining the chamber to release the closing pressure
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- F02M61/16—Details not provided for in, or of interest apart from, the apparatus of groups F02M61/02 - F02M61/14
- F02M61/20—Closing valves mechanically, e.g. arrangements of springs or weights or permanent magnets; Damping of valve lift
- F02M61/205—Means specially adapted for varying the spring tension or assisting the spring force to close the injection-valve, e.g. with damping of valve lift
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- F02M2200/00—Details of fuel-injection apparatus, not otherwise provided for
- F02M2200/21—Fuel-injection apparatus with piezoelectric or magnetostrictive elements
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- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
- F02M2547/00—Special features for fuel-injection valves actuated by fluid pressure
- F02M2547/001—Control chambers formed by movable sleeves
Definitions
- the invention relates to a common rail injector having an injector housing, which has a fuel inlet, which communicates with a central high-pressure fuel source outside the injector and with a pressure chamber inside the injector in connection, from which, depending on the pressure in a control room 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 pressure in the control chamber by an actuator, in particular a piezoelectric actuator, is controlled directly.
- a common rail injector is for example from the JP60001369 A known.
- the object of the invention is to provide a common rail injector with an injector housing, which has a fuel inlet, with a central High-pressure fuel source outside of the injector and is in communication with a pressure chamber within the injector, is injected from the high-pressure fuel in response to the pressure in a control chamber into a combustion chamber of an internal combustion engine when a nozzle needle lifts from its seat, wherein the pressure in the Control space by an actuator, in particular a piezoelectric actuator is directly controlled to create, which requires, especially in length, less space than conventional injectors.
- the object is with a common rail injector with an injector housing, which has a fuel inlet, which communicates with a central high-pressure fuel source outside the injector housing and with a pressure chamber inside the injector housing, from which, depending on the pressure in a control room, injected with high pressure fuel is injected into a combustion chamber of an internal combustion engine when a nozzle needle lifts from its seat, the pressure in the control chamber by an actuator, in particular a piezoelectric actuator, is controlled directly, achieved in that in the combustion chamber remote end of the nozzle needle a control chamber limiting sleeve is received movable back and forth, through which the acted upon by the control chamber pressure combustion chamber remote end face of the nozzle needle is reduced.
- an actuator in particular a piezoelectric actuator
- the control chamber may be in communication with an actuator 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 control chamber limiting sleeve of the control room is artificially reduced. Therefore, the pressure difference required in the control chamber for opening and closing the nozzle needle may be lower than in conventional injectors with inverse control. This provides the advantage that shorter actuators can be used.
- a preferred embodiment of the injector is characterized in that the outer diameter of the control chamber limiting sleeve is smaller than the outer diameter of the nozzle needle in the region of its seat. This ensures that the pressure chamber arranged in the control chamber of the nozzle needle can only be designed to be slightly larger than the area pressurized in the opposite direction of the nozzle needle.
- a further preferred exemplary embodiment of the injector is characterized in that a biting edge is formed radially on the outside of the control chamber limiting sleeve which is remote from the combustion chamber. The biting edge comes into sealing engagement with the injector housing to limit the control chamber radially inward.
- a further preferred exemplary embodiment of the injector is characterized in that the control chamber limiting sleeve has a central through-hole which communicates with a leakage oil channel that is recessed in the injector housing. Through the leakage oil passage can be removed from the control chamber into the interior of the control chamber limiting sleeve entering leak oil. In addition, the interior of the control chamber limiting sleeve is relieved of pressure by the leakage oil passage.
- a further preferred embodiment of the injector is characterized in that in the combustion chamber remote end of the nozzle needle, a blind hole is recessed, having a guide portion in which the control chamber limiting sleeve is guided in a sealing manner.
- a further preferred embodiment of the injector is characterized in that a biasing spring for the control chamber limiting sleeve is arranged in the blind hole.
- the biasing spring serves to hold the control chamber limiting sleeve on the injector in abutment when the nozzle needle rests against its seat.
- a further preferred exemplary embodiment of the injector is characterized in that the control chamber is delimited radially on the outside by a further 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 one of the two control room limiting sleeves limited control chamber has the shape of an annular space which is bounded 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 control chamber communicates with an actuator pressure chamber, which is delimited in the injector housing by a piezoactuator.
- the piezoelectric actuator is constantly energized, so that the nozzle needle is in the closed position.
- the piezoactuator is relieved of pressure, the pressure in the actuator pressure chamber and the control chamber communicating therewith decreases, so that the nozzle needle lifts off its seat and releases at least one injection hole, through which high-pressure fuel is injected into the combustion chamber.
- This type of control is also referred to as inverse control.
- the accompanying figure shows an embodiment of a common rail injector according to the invention in longitudinal section.
- the illustrated common rail injector has a generally designated 1 injector.
- the injector housing 1 comprises a nozzle body 2, which with its lower free end in protrudes the combustion chamber of the 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 a sealing surface 11, which is formed on the nozzle body 2.
- a spray hole 13 in the nozzle body 2 is closed.
- high-pressure fuel is injected through the injection hole 13 or several injection holes into the combustion chamber of the internal combustion engine.
- 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.
- the sections 15 and 16 are arranged in a pressure chamber 17, which is formed in 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.
- a flattening 20 or a plurality of flats, which is or are formed on the guide portion 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.
- An arrow 21 indicates that fuel subjected to high pressure is fed into the nozzle spring chamber 22 via an inlet channel 23, which is recessed in the intermediate body 3 and communicates with a high-pressure source (not shown). From the nozzle spring chamber 22, the high pressure fuel passes the flattening 20 in the pressure chamber 17.
- the (not shown) high-pressure fuel source is also referred to as a common rail.
- a collar 24 is formed on the nozzle needle 8, which forms a stop for a spring plate 25.
- On the spring plate 25 is located at one end of a biased nozzle spring 27, which is arranged or guided radially outside of a substantially circular-cylindrical control section 29, which is formed at the combustion chamber distal end of the nozzle needle 8.
- an outer control chamber limiting sleeve 31 is guided, which has a biting edge 32.
- the biting edge 32 of the outer control chamber limiting sleeve 31 bears against the intermediate body 3.
- a central blind hole 33 is recessed, which forms a receiving space 35 for a sealing spring 36.
- the blind hole 33 passes into a guide portion 37, through which an inner control chamber limiting sleeve 38 is guided to and fro.
- the inner control chamber limiting sleeve 38 has an outer diameter 40 which is approximately smaller than the outer diameter 12 of the sealing edge 10 at the tip 9 of the nozzle needle 8.
- a biting edge 41 is formed, with which the inner control chamber limiting sleeve 38 rests against the intermediate body 3.
- the inner control chamber limiting sleeve 38 has a central through hole 43, which communicates with a leakage oil connection channel 45 which is formed in the intermediate body 3 and opens within the bounded by the biting edge 41 surface of the intermediate body 3 in the limited of the inner control chamber limiting sleeve 38 interior.
- the leakage oil communication passage 45 in the intermediate body 3 continues in a leak oil passage 46 in the injector body 4.
- the inner control chamber limiting sleeve 38 and the outer control chamber limiting sleeve 31 define in the radial direction a control chamber 50, which is delimited in the axial direction by the combustion chamber remote end face of the nozzle needle 8 and the intermediate body 3.
- the control chamber 50 has the shape of an annulus provided by control room communication channels 52 and 53 formed in the intermediate body 3 is communicated with an actuator pressure space formed in the injector body 4.
- the Aktordruckraum 55 is limited in the axial direction on the side remote from the combustion chamber by an actuator 56 and on the combustion chamber near side by the intermediate body 3. Radially outside the actuator pressure chamber 55 is limited by an actuator sleeve 58.
- the actuator pressure chamber 55 communicates with the inlet channel 23 via connection channels (not shown), so that the actuator pressure chamber 55 is filled with fuel under high pressure.
- a biting edge 57 is formed, which rests against the intermediate body 3.
- an actuator spring 59 is an actuator spring 59, through which the Aktorhülse 58 is held with the biting edge 57 on the intermediate body 3 in abutment.
- the actuator 56 is a piezoelectric actuator, which has a larger volume in the energized state than in the de-energized state.
- a double arrow 60 is indicated that the actuator 56 can deform so that the pressure in the actuator pressure chamber 55 and the associated control chamber 50 increases or decreases.
- the actuator which is otherwise constantly energized, is relieved, then the pressure in the Aktordruckraum 55 and the associated control chamber 50 decreases.
- the pressurized surfaces of the nozzle needle 8 are designed so that the nozzle needle 8 then with its sealing edge 10 of the sealing seat 11 lifts so that acted upon by high pressure Fuel from the pressure chamber 17 is injected through the injection hole 13 into the combustion chamber of the internal combustion engine.
- the nozzle needle 8 Below the sealing edge 10 of the gas back pressure of the combustion chamber acts on the nozzle needle. Above the sealing edge 10, the high pressure delivered via the inlet channel 23, which is also referred to as common rail pressure, acts on the nozzle needle 8. If the nozzle is to be opened, then an equilibrium of forces must occur in the area of the control chamber 50 with respect to the common rail Pressure to be generated on the diameter 12. To lift off the nozzle needle 8, the pressure in the control chamber 50 is lowered by means of the actuator 56.
- the diameter 40 of the inner control chamber limiting sleeve 38 is preferably designed so that it is smaller than the diameter 12 of the sealing edge 10 of the nozzle needle 8. When designing is to ensure that the sum of the forces in the region of the sealing seat 11 is smaller than the force resulting from the pressure forces acting in the control chamber 50 and the spring forces of the nozzle spring 27 and the sealing spring 36.
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 Steuerraum, mit Hochdruck beaufschlagter Kraftstoff in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine eingespritzt wird, wenn eine Düsennadel von ihrem Sitz abhebt, wobei der Druck in dem Steuerraum durch einen Aktor, insbesondere einen Piezoaktor, direkt gesteuert wird. Solch ein Common-Rail-Injektor ist zum Beispiel aus der
JP60001369 A - Wenn der Druck in dem Steuerraum direkt durch eine Verformung des Aktors, insbesondere eines Piezoaktors, gesteuert wird, dann spricht man auch von einer direkten Düsennadelsteuerung. Herkömmliche Common-Rail-Injektoren mit direkter Düsennadelsteuerung benötigen, insbesondere in der Länge, relativ viel Bauraum.
- Aufgabe der Erfindung ist es, 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 mit Hochdruck beaufschlagter Kraftstoff in Abhängigkeit von dem Druck in einem Steuerraum in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine eingespritzt wird, wenn eine Düsennadel von ihrem Sitz abhebt, wobei der Druck in dem Steuerraum durch einen Aktor, insbesondere einen Piezoaktor, direkt gesteuert wird, zu schaffen, der, insbesondere in der Länge, weniger Bauraum benötigt als herkömmliche Injektoren.
- 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 Steuerraum, mit Hochdruck beaufschlagter Kraftstoff in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine eingespritzt wird, wenn eine Düsennadel von ihrem Sitz abhebt, wobei der Druck in dem Steuerraum durch einen Aktor, insbesondere einen Piezoaktor, direkt gesteuert wird, dadurch gelöst, dass in dem brennraumfernen Ende der Düsennadel eine Steuerraumbegrenzungshülse hin und her bewegbar aufgenommen ist, durch welche die durch den Steuerraumdruck beaufschlagte brennraumferne Stirnfläche der Düsennadel verkleinert wird. Im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung wird unter einem direkten Steuern des Drucks in dem Steuerraum das Erzeugen eines Druckabfalls und/oder eines Druckanstiegs infolge einer Volumenänderung des Aktors verstanden. Um eine solche direkte Steuerung zu ermöglichen, kann der Steuerraum mit einem Aktorraum in Verbindung stehen, der durch eine Stirnfläche des Aktors oder eines mit dem Aktor gekoppelten beziehungsweise an dem Aktor angebrachten Aktorkopfs begrenzt wird. Durch die Steuerraumbegrenzungshülse wird der Steuerraum künstlich verkleinert. Daher kann die zum Öffnen und Schließen der Düsennadel erforderliche Druckdifferenz im Steuerraum geringer ausfallen als bei herkömmlichen Injektoren mit inverser Ansteuerung. Das liefert den Vorteil, dass kürzere Aktoren verwendet werden können.
- Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Injektors ist dadurch gekennzeichnet, dass der Außendurchmesser der Steuerraumbegrenzungshülse kleiner als der Außendurchmesser der Düsennadel im Bereich ihres Sitzes ist. Dadurch wird erreicht, dass die im Steuerraum angeordnete druckbeaufschlagte Fläche der Düsennadel nur geringfügig größer als die in der entgegengesetzten Richtung druckbeaufschlagte Fläche der Düsennadel ausgelegt werden kann.
- Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Injektors ist dadurch gekennzeichnet, dass an dem brennraumfernen Ende der Steuerraumbegrenzungshülse radial außen eine Beißkante ausgebildet ist. Die Beißkante kommt in abdichtender Weise an dem Injektorgehäuse zur Anlage, um den Steuerraum radial innen zu begrenzen.
- Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Injektors ist dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerraumbegrenzungshülse ein zentrales Durchgangsloch aufweist, das mit einem Leckölkanal in Verbindung steht, der in dem Injektorgehäuse ausgespart ist. Durch den Leckölkanal kann aus dem Steuerraum in das Innere der Steuerraumbegrenzungshülse eintretendes Lecköl abgeführt werden. Außerdem wird das Innere der Steuerraumbegrenzungshülse durch den Leckageölkanal druckentlastet.
- Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Injektors ist dadurch gekennzeichnet, dass in dem brennraumfernen Ende der Düsennadel ein Sackloch ausgespart ist, das einen Führungsabschnitt aufweist, in welchem die Steuerraumbegrenzungshülse in abdichtender Weise geführt ist. Dadurch wird eine Bewegung der Düsennadel ermöglicht, ohne dass sich die Steuerraumbegrenzungshülse mit bewegt.
- Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Injektors ist dadurch gekennzeichnet, dass in dem Sackloch eine Vorspannfeder für die Steuerraumbegrenzungshülse angeordnet ist. Die Vorspannfeder dient dazu, die Steuerraumbegrenzungshülse an dem Injektorgehäuse in Anlage zu halten, wenn die Düsennadel an ihrem Sitz anliegt.
- Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Injektors ist dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerraum radial außen durch eine weitere Steuerraumbegrenzungshülse begrenzt ist, die an dem brennraumfernen Ende der Düsennadel hin und her bewegbar geführt ist. Der von den beiden Steuerraumbegrenzungshülsen begrenzte Steuerraum hat die Gestalt eines Ringraums, der in axialer Richtung durch die brennraumferne Stirnfläche der Düsennadel und das Injektorgehäuse begrenzt ist.
- Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Injektors ist dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerraum mit einem Aktordruckraum in Verbindung steht, der in dem Injektorgehäuse durch einen Piezoaktor begrenzt wird. Vorzugsweise ist der Piezoaktor dauernd bestromt, so dass sich die Düsennadel in Schließstellung befindet. Wenn der Piezoaktor entlastet wird, dann sinkt der Druck in dem Aktordruck-raum und dem damit kommunizierenden Steuerraum, so dass die Düsennadel von ihrem Sitz abhebt und mindestens ein Spritzloch freigibt, durch das mit Hochdruck beaufschlagter Kraftstoff in den Brennraum eingespritzt wird. Diese Art der Ansteuerung wird auch als inverse Anteuerung bezeichnet.
- Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung ein Ausführungsbeispiel im Einzelnen beschrieben ist.
- Die beiliegende Figur zeigt ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Common-Rail-Injektors im Längsschnitt. 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 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, ist ein Spritzloch 13 in dem Düsenkörper 2 verschlossen. Wenn die Düsennadelspitze 9 mit der Dichtkante 10 vom ihrem Dichtsitz 11 abhebt, dann wird mit Hochdruck beaufschlagter Kraftstoff durch das Spritzloch 13 oder mehrere Spritzlöcher 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. Die Abschnitte 15 und 16 sind in einem Druckraum 17 angeordnet, der in 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 eine Abflachung 20 oder mehrere Abflachungen, die an dem Führungsabschnitt ausgebildet ist beziehungsweise sind, wird eine Fluidverbindung zwischen dem Druckraum 17 und einem Düsenfederraum 22 geschaffen, der an dem brennraumfernen Ende des Düsenkörpers 2 vorgesehen ist.
- Durch einen Pfeil 21 ist angedeutet, dass mit Hochdruck beaufschlagter Kraftstoff über einen Zulaufkanal 23, der in dem Zwischenkörper 3 ausgespart ist und mit einer (nicht dargestellten) Hochdruckquelle in Verbindung steht, in den Düsenfederraum 22 eingespeist wird. Aus dem Düsenfederraum 22 gelangt der mit Hochdruck beaufschlagte Kraftstoff an der Abflachung 20 vorbei in den Druckraum 17. Die (nicht dargestellte) Kraftstoffhochdruckquelle wird auch als Common-Rail bezeichnet.
- Im Anschluss an den Führungsabschnitt 18 ist an der Düsennadel 8 ein Bund 24 ausgebildet, der einen Anschlag für einen Federteller 25 bildet. An dem Federteller 25 liegt ein Ende einer vorgespannten Düsenfeder 27 an, die radial außerhalb eines im Wesentlichen kreiszylinderförmigen Steuerabschnitts 29 angeordnet beziehungsweise geführt ist, der an dem brennraumfernen Ende der Düsennadel 8 ausgebildet ist.
- An dem Steuerabschnitt 29 am brennraumfernen Ende der Düsennadel 8 ist eine äußere Steuerraumbegrenzungshülse 31 geführt, die eine Beißkante 32 aufweist. Die Beißkante 32 der äußeren Steuerraumbegrenzungshülse 31 liegt an dem Zwischenkörper 3 an.
- In dem brennraumfernen Ende der Düsennadel 8 ist ein zentrales Sackloch 33 ausgespart, das einen Aufnahmeraum 35 für eine Dichtfeder 36 bildet. Zum brennraumfernen Ende der Düsennadel 8 hin geht das Sackloch 33 in einen Führungsabschnitt 37 über, durch den eine innere Steuerraumbegrenzungshülse 38 hin und her bewegbar geführt ist. Die innere Steuerraumbegrenzungshülse 38 weist einen Außendurchmesser 40 auf, der etwa kleiner als der Außendurchmesser 12 der Dichtkante 10 an der Spitze 9 der Düsennadel 8 ist.
- An dem brennraumfernen Ende der inneren Steuerraumbegrenzungshülse 38 ist eine Beißkante 41 ausgebildet, mit der die innere Steuerraumbegrenzungshülse 38 an dem Zwischenkörper 3 anliegt. Die innere Steuerraumbegrenzungshülse 38 weist ein zentrales Durchgangsloch 43 auf, das mit einem Leckölverbindungskanal 45 in Verbindung steht, der in dem Zwischenkörper 3 ausgebildet ist und innerhalb der von der Beißkante 41 begrenzten Fläche des Zwischenkörpers 3 in den von der inneren Steuerraumbegrenzungshülse 38 begrenzten Innenraum mündet. Der Leckölverbindungskanal 45 in dem Zwischenkörper 3 setzt sich in einem Leckölkanal 46 in dem Injektorkörper 4 fort.
- Die innere Steuerraumbegrenzungshülse 38 und die äußere Steuerraumbegrenzungshülse 31 begrenzen in radialer Richtung einen Steuerraum 50, der in axialer Richtung von der brennraumfernen Stirnfläche der Düsennadel 8 und dem Zwischenkörper 3 begrenzt wird. Der Steuerraum 50 hat die Gestalt eines Ringraums, der durch Steuerraumverbindungskanäle 52 und 53, die in dem Zwischenkörper 3 ausgebildet sind, mit einem Aktordruckraum in Verbindung steht, der in dem Injektorkörper 4 ausgebildet. Der Aktordruckraum 55 wird in axialer Richtung auf der brennraumfernen Seite durch einen Aktor 56 und auf der brennraumnahen Seite durch den Zwischenkörper 3 begrenzt. Radial außen wird der Aktordruckraum 55 durch eine Aktorhülse 58 begrenzt. Der Aktordruckraum 55 steht über (nicht dargestellte) Verbindungskanäle mit dem Zulaufkanal 23 in Verbindung, so dass der Aktordruckraum 55 mit unter Hochdruck stehendem Kraftstoff gefüllt ist. An der Aktorhülse 58 ist eine Beißkante 57 ausgebildet, die an dem Zwischenkörper 3 anliegt. An dem entgegengesetzten Ende der Aktorhülse 58 liegt eine Aktorfeder 59 an, durch den die Aktorhülse 58 mit der Beißkante 57 an dem Zwischenkörper 3 in Anlage gehalten wird.
- Bei dem Aktor 56 handelt es sich um einen Piezoaktor, der im bestromten Zustand ein größeres Volumen aufweist als im unbestromten Zustand. Durch einen Doppelpfeil 60 ist angedeutet, dass sich der Aktor 56 so verformen kann, dass der Druck im Aktordruckraum 55 und dem damit in Verbindung stehenden Steuerraum 50 zu- oder abnimmt.
- Wenn der Aktor, der ansonsten dauernd bestromt ist, entlastet wird, dann sinkt der Druck in dem Aktordruckraum 55 und dem damit in Verbindung stehenden Steuerraum 50. Die druckbeaufschlagten Flächen der Düsennadel 8 sind so ausgelegt, dass die Düsennadel 8 dann mit ihrer Dichtkante 10 von dem Dichtsitz 11 abhebt, so dass mit Hochdruck beaufschlagter Kraftstoff aus dem Druckraum 17 durch das Spritzloch 13 in den Brennraum der Brennkraftmaschine eingespritzt wird.
- Unterhalb der Dichtkante 10 wirkt der Gasgegendruck des Brennraums auf die Düsennadel. Oberhalb der Dichtkante 10 wirkt der über den Zulaufkanal 23 gelieferte Hochdruck, der auch als Common-Rail-Druck bezeichnet wird, auf die Düsennadel 8. Wenn die Düse geöffnet werden soll, dann muss im Bereich des Steuerraums 50 ein Kräftegleichgewicht zu dem Common-Rail-Druck auf den Durchmesser 12 erzeugt werden. Zum Abheben der Düsennadel 8 wird der Druck im Steuerraum 50 mit Hilfe des Aktors 56 abgesenkt.
- Der den Einsatz der inneren Steuerraumbegrenzungshülse 38 kann der Steuerraum 50 künstlich verkleinert werden, da im Innenbereich der inneren Steuerraumbegrenzungshülse 38 Lecköldruck herrscht. Der Durchmesser 40 der inneren Steuerraumbegrenzungshülse 38 wird vorzugsweise so ausgelegt, dass er kleiner als der Durchmesser 12 der Dichtkante 10 der Düsennadel 8 ist. Bei der Auslegung ist darauf zu achten, dass die Summe der Kräfte im Bereich des Dichtsitzes 11 kleiner als die Kraft ist, die aus den im Steuerraum 50 wirkenden Druckkräften und den Federkräften der Düsenfeder 27 und der Dichtfeder 36 resultiert.
Claims (8)
- Common-Rail-Injektor mit einem Injektorgehäuse (1), das einen Kraftstoffzulauf (23) aufweist, der mit einer zentralen Kraftstoffhochdruckquelle außerhalb des Injektorgehäuses und mit einem Druckraum (17) innerhalb des Injektorgehäuses in Verbindung steht, aus dem, in Abhängigkeit von dem Druck in einem Steuerraum (50), mit Hochdruck beaufschlagter Kraftstoff in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine eingespritzt wird, wenn eine Düsennadel (8) von ihrem Sitz (11) abhebt, wobei der Druck in dem Steuerraum (50) durch einen Aktor (56), insbesondere einen Piezoaktor, direkt gesteuert wird, dadurch gekennzeichnet, dass in dem brennraumfernen Ende der Düsennadel (8) eine Steuerraumbegrenzungshülse (38) hin und her bewegbar aufgenommen ist, durch welche die durch den Steuerraumdruck beaufschlagte brennraumferne Stirnfläche der Düsennadel (8) verkleinert wird.
- Common-Rail-Injektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Außendurchmesser (40) der Steuerraumbegrenzungshülse (38) kleiner als der Außendurchmesser (12) der Düsennadel (8) im Bereich ihres Sitzes ist.
- Common-Rail-Injektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an dem brennraumfernen Ende der Steuerraumbegrenzungshülse (38) insbesondere radial außen eine Beißkante (41) ausgebildet ist.
- Common-Rail-Injektor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerraumbegrenzungshülse (38) ein zentrales Durchgangsloch (43) aufweist, das mit einem Leckölkanal (45,46) in Verbindung steht, der in dem Injektorgehäuse (1) ausgespart ist.
- Common-Rail-Injektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in dem brennraumfernen Ende der Düsennadel (8) ein Sackloch (33) ausgespart ist, das einen Führungsabschnitt (37) aufweist, in welchem die Steuerraumbegrenzungshülse (38) in abdichtender Weise geführt ist.
- Common-Rail-Injektor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Sackloch (33) eine Vorspannfeder (36) für die Steuerraumbegrenzungshülse (38) angeordnet ist.
- Common-Rail-Injektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerraum (50) radial außen durch eine weitere Steuerraumbegrenzungshülse (31) begrenzt ist, die an dem brennraumfernen Ende der Düsennadel (8) hin und her bewegbar geführt ist.
- Common-Rail-Injektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerraum (50) mit einem Aktordruckraum (55) in Verbindung steht, der in dem Injektorgehäuse (1) durch einen Piezoaktor (56) begrenzt wird.
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