EP1771650B1 - Kraftstoffinjektor mit zweistufigem übersetzer - Google Patents

Kraftstoffinjektor mit zweistufigem übersetzer Download PDF

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EP1771650B1
EP1771650B1 EP05749967A EP05749967A EP1771650B1 EP 1771650 B1 EP1771650 B1 EP 1771650B1 EP 05749967 A EP05749967 A EP 05749967A EP 05749967 A EP05749967 A EP 05749967A EP 1771650 B1 EP1771650 B1 EP 1771650B1
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EP
European Patent Office
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translator
nozzle needle
transmission element
actuator
control chamber
Prior art date
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EP05749967A
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English (en)
French (fr)
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EP1771650A1 (de
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Friedrich Boecking
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Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
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Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
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    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M47/00—Fuel-injection apparatus operated cyclically with fuel-injection valves actuated by fluid pressure
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
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    • F02M45/02—Fuel-injection apparatus characterised by having a cyclic delivery of specific time/pressure or time/quantity relationship with each cyclic delivery being separated into two or more parts
    • F02M45/04—Fuel-injection apparatus characterised by having a cyclic delivery of specific time/pressure or time/quantity relationship with each cyclic delivery being separated into two or more parts with a small initial part, e.g. initial part for partial load and initial and main part for full load
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F02M2200/00—Details of fuel-injection apparatus, not otherwise provided for
    • F02M2200/30—Fuel-injection apparatus having mechanical parts, the movement of which is damped
    • F02M2200/304—Fuel-injection apparatus having mechanical parts, the movement of which is damped using hydraulic means
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F02M2200/00—Details of fuel-injection apparatus, not otherwise provided for
    • F02M2200/70—Linkage between actuator and actuated element, e.g. between piezoelectric actuator and needle valve or pump plunger
    • F02M2200/703—Linkage between actuator and actuated element, e.g. between piezoelectric actuator and needle valve or pump plunger hydraulic
    • F02M2200/704—Linkage between actuator and actuated element, e.g. between piezoelectric actuator and needle valve or pump plunger hydraulic with actuator and actuated element moving in different directions, e.g. in opposite directions

Definitions

  • WO 0129403 A discloses a fuel injector for an internal combustion engine.
  • a control valve is actuated by an actuator.
  • the actuator is for example a piezoelectric actuator or an electromagnetic actuator.
  • the control valve opens or closes a connection from a pressurized control chamber into a low-pressure line.
  • One side of the control chamber is bounded by an end face of the nozzle needle, which opens or closes the at least one injection nozzle.
  • the nozzle needle moves into the control space and thus releases the at least one injection opening.
  • the control valve is closed again, whereby the pressure in the control chamber increases again.
  • the nozzle needle moves in the direction of the injection opening and closes it.
  • this structure of the fuel injector causes the piezoelectric actuator is energized when the injection nozzles are closed and thereby experiencing a longitudinal expansion Only to open the injectors, the voltage is taken from the piezoelectric actuator. The actuator is therefore constantly energized in the closed state.
  • the inventively embodied fuel injector comprises an injector with a bore in which a nozzle needle is received.
  • the bore expands into a nozzle space which is supplied by a high pressure accumulator with high pressure fuel.
  • the nozzle needle is enclosed by an annular gap. The fuel passes through this gap with the injection valve open to the injection opening.
  • the injection port is closed and there is no fuel in the combustion chamber.
  • high pressure fuel passes from the annular gap to the injector and is injected into the combustion chamber.
  • the nozzle needle expands to form an end face pointing in the direction of the injection opening.
  • the end face of the nozzle needle and one end face of a first translator and an end face of a second translator delimit one side of a control chamber.
  • Another limitation of the control chamber is formed by an end face of a lower housing part.
  • the actuator acts on a first end face of a control piston.
  • a second face of the control piston acts on the first translator.
  • the end face of the first translator is moved into the control chamber, which reduces its volume and thus increases the pressure in the control room. Due to the increasing pressure in the control chamber, the force acting on the end face of the nozzle needle compressive force increases, As soon as the force acting on the end face of the nozzle needle force is greater than the force acting in the opposite direction force on the nozzle needle, the nozzle needle lifts out of their seat and so are the Injection opening free.
  • the second translator Upon further movement of the actuator in the direction of the injection openings, the second translator abuts a rib on the control piston and is thus also in the control room emotional. As a result, the pressure in the control room continues to increase, whereby the nozzle needle is opened further.
  • the movement of the control piston causes a spring element formed as a compression spring, which surrounds the rib of the control piston and is supported on one side against a arranged on the rib of the control piston contact surface and the other side against the second translator, is compressed.
  • the actuator is again moved in the opposite direction.
  • the control piston moves away from the injection opening, whereby the first and the second translator are moved out of the control chamber.
  • the rib surrounding the rib on the control piston is relieved.
  • the movement of the second translator will stop as soon as the pressure and spring forces acting on the second translator are equalized.
  • the movement of the first translator is ended as soon as the actuator is no longer moving.
  • a fixed stop to complete the movement of the second translator has the disadvantage that due to temperature fluctuations occurring density differences can not be compensated.
  • a density increase leads to a pressure drop and a decrease in density leads to an increase in pressure in the control chamber. This results in undesirable changes in the injection behavior due to the different forces required to open and close the nozzle needle.
  • the injection port is opened quickly and accurately with high rigidity with a small ratio.
  • the translation increases. This leads to a large opening stroke being achieved with a small actuator stroke.
  • the nozzle needle, the first translator and the second translator are rotationally symmetrical, the first translator being extended The end of the nozzle needle encloses and the first translator is enclosed by the second translator.
  • a cup-shaped recess is formed in the enlarged end of the nozzle needle on the side facing away from the injection opening in the cup-shaped recess is a spring element which is preferably designed as a spiral spring, which is located with one side against the bottom of the cup-shaped recess and with the other side against the first translator.
  • the second translator is enclosed by an annular element, which is placed with a biting edge in the lower housing part.
  • the annular element forms with the inside of the lateral boundary of the control chamber.
  • the second translator is enclosed by a spring element designed as a compression spring, which is supported with one side against one of the biting edge opposite end face of the annular element and the second side against a rib on the second translator.
  • FIG. 1 shows a section through an inventively designed fuel injector.
  • a fuel injector 1 comprises an upper housing part 2 and a lower housing part 3.
  • a bore 4 is executed, in which a nozzle needle 5 is guided by means of the nozzle needle 5 is at least one injection port 7 is released or closed.
  • the nozzle needle 5 is placed in a valve seat 6.
  • a connection is released from a nozzle chamber 8 via an annular gap 9 to the injection opening 7, via which the fuel flows.
  • a high-pressure line 10 which is connected to a high-pressure fuel accumulator shown similarly.
  • the supply of the fuel from the high-pressure fuel reservoir to the high-pressure line 10 is marked with the arrow 11.
  • a step-shaped enlargement 12 is formed on the nozzle needle 5.
  • the stepped extension 12 has at its at least one injection port 7 facing end an end face 13 which defines one side of a control chamber 18 with an end face 14 of a first translator 15 and an end face 16 of a second translator 17.
  • the first translator 15 encloses the stepped enlargement 12 of the nozzle needle 5 at the same time. At the same time, the first translator 12 is enclosed by the second translator 17.
  • the second translator 17 is enclosed by an annular element 19, which is employed with a biting edge 20 on an upper end face 21 of the lower housing part 3.
  • annular element 19 By exerting a compressive force on one of the biting edge 20 opposite end face 22 of the annular member 19, the annular member 19 is liquid-tightly connected to the upper end face 21 of the lower housing part 3.
  • control chamber 18 is bounded by the inner side 23 of the annular member 19 and the upper end face 21 of the lower housing part 3.
  • a cup-shaped recess 24 is formed on the side facing away from the at least one injection port 7 side.
  • the step-shaped extension 12 of the nozzle needle 5 together with the cup-shaped recess 24 and the first translator 15 surround a second control chamber 25 in the second control chamber 25, a first spring element 26 is received, which with one side against the bottom 27 of the cup-shaped recess 24 and with the second side against the first translator 15 is supported.
  • the first translator is 15 cup-shaped, so that the first spring element 26 is supported against the bottom 28 of the cup-shaped first translator 15.
  • the first spring element 26 is preferably a spiral spring acting as a compression spring, but it is also possible to use any other compression spring variant known to the person skilled in the art.
  • the second translator 17 is surrounded by a second spring element 29.
  • the second spring element 29 is supported on one side against the end face 22 of the annular element 19 and on the second side against an end face 30 of a rib 31, which is formed on the end of the second translator 17 remote from the at least one injection opening 7
  • the second control chamber 25 is supplied with fuel under high pressure.
  • fuel can flow out of the control chamber 25 via the bypass 32, 33, so that the pressure in the second control chamber 25 remains constant
  • an actuator 34 is arranged in the fuel injector 1.
  • the actuator 34 is preferably a piezoelectric actuator.
  • the actuator 34 acts on an upper end face 35 of a control piston 36.
  • a lower end face 37 of the control piston 36 acts on an upper end face 38 of the first translator 15.
  • an end face 42 of a rib 39 which surrounds the control piston 36, this acts on a upper end surface 40 of the second translator 17th
  • a tube spring 41 is attached to the rib 39 in a form-fitting manner.
  • a rib 52 with a contact surface 53 adjoins the bourdon tube 41, against which a third spring element 54 designed as a compression spring is supported with one side. With the other side, the third spring element 54 is supported against the second translator 17.
  • the spring element 54 surrounds the control piston 36.
  • the spring element 54 is preferably a helical spring, but it is also possible to use any other compression spring variant known to those skilled in the art as spring element 54.
  • the actuator 34 To open the at least one injection opening 7, the actuator 34 is energized. As a result, the actuator 34 experiences a longitudinal extension in the direction of the at least one injection opening 7. Due to the longitudinal extent of the actuator 34, the control piston 36 and thus the first translator 15 is moved in the direction of the injection opening. The movement of the first translator 15 in the direction of the at least one injection opening 7 causes the end face 14 of the first translator 15 is moved into the control chamber 18. This reduces the volume of the control chamber 18. Due to leakage flows between the first translator 15 and the second translator 17 and the first translator 15 and the stepped extension 12 of the nozzle needle 5 and leakage flows along the bore 4, in which the nozzle needle 5 is guided , the control chamber 18 is filled with high pressure fuel.
  • the pressure in the control chamber 18 increases. Due to the increasing pressure in the control chamber 18, the pressure force acting on the end face 13 of the stepped extension 12 increases. As soon as the compressive force acting on the end face 13 is greater than the pressure forces acting in the second control chamber 25 on the stepped extension 12 of the nozzle needle 5 and the spring force of the first spring element 26, the nozzle needle 5 moves in the direction of the control piston 36. This causes the nozzle needle to rise 5 from the valve seat 6 and thus releases the at least one injection opening 7. The injection process begins.
  • the control piston 36 enclosing third spring element 54 is compressed until the end face 42 of the rib 39 abuts on the control piston 36 on the upper end face 40 of the second translator 17. With a further extension of the length of the actuator 34 this moves via the control piston 36, the second translator 17 also in the direction of at least one injection port 7. As soon as the upper end face 40 of the second translator 17 is struck against the end face 42 of the rib 39, both the first translator This leads to a further reduction of the volume and thus a further pressure increase in the control chamber 18. This leads to a further movement of the nozzle needle 5 in the direction of the control piston 36 and thus to a further increase in the Flow cross-section at the valve seat 6.
  • the first spring element 26 When opening the nozzle needle 5, the first spring element 26 is compressed.
  • the movement of the nozzle needle 5 in the direction of the control piston 36 is completed at the latest when the spring element 26 can not be further compressed.
  • the gear ratio is calculated as long as only the first translator 15 is moved from the difference of the diameter d 1 of the nozzle needle 5 in the bore 4 and the diameter d 2 of the nozzle needle 5 in the region of the stepped extension 12 to the difference of the outer diameter d 3 of the first translator 15 and the diameter d 2 of the stepped extension 12.
  • the gear ratio d 2 - d 1 : d 3 - d 2 lies in the Range from 1: 1 to 1: 1.5. Due to this small ratio, the nozzle needle 5 is opened quickly and precisely with high rigidity.
  • the transmission ratio is calculated from the difference between the diameter d 2 of the stepped extension 12 and the diameter d 1 of the nozzle needle 5 in the region of the bore 4 to the difference of the outer diameter d 4 of the second Translator 17 and the diameter d 2 of the stepped extension 12.
  • the translation d 2 - d 1 : d 4 - d 2 is in the range of 1: 4 to 1: 7. Due to the high translation already performs a small movement of the first translator 15 and the second translator 17 in the control chamber 18 to a strong pressure increase and a large movement of the nozzle needle 5. For this reason, already a small stroke of the actuator 34 is sufficient to open the nozzle needle 5 wide. Due to the increasing of the opening of the nozzle needle 5 spring force in the first spring element 26 decreases with increasing opening of the nozzle needle 5, the opening speed.
  • the injection curve can be optimally adapted to the combustion in the combustion chamber 43 by adjusting the time at which the second translator 17 is moved.
  • Another advantage of the construction according to the invention of the fuel injector 1 with the two translators 15, 17 is that is supplied by the movement of the translator 15, 17 in the control chamber 18 to open the at least one injection port 7, the actuator 34 for opening with voltage and the Close the voltage from the actuator 34 is taken
  • the voltage is taken from the actuator 34.
  • both the first translator 15 and the second translator 17 move out of the control room 18.
  • the pressure decrease in the control chamber 18 in turn causes the Compressive force acting on the end face 13 of the stepped extension 12 of the nozzle needle 5, decreases.
  • the nozzle needle 5 moves in the direction of the at least one injection opening 7.
  • the movement of the second translator 17 in Direction of the actuator 34 is supported by the second spring element 29.
  • the second spring element 29 is compressed by the movement of the second translator 17 into the control chamber 18.
  • the spring force acting on the end face 30 of the rib 31 on the second translator 17 and the end face 22 of the annular member 19 increases.
  • This spring force of the second spring element 29 acts on closing the at least one injection opening on the end face 30 of the rib 31 and thus supports the movement of the second translator 17 in the direction of the actuator 34.
  • the spring element 29 is preferably designed as a helical spring compression spring. However, it is also possible to use any further compression spring variant known to the person skilled in the art as a spring element 29.
  • the first translator 15 By the further movement of the control piston 36 in the direction of the actuator 34, the first translator 15 also moves in the direction of the actuator 34, supported by the spring force of the first spring element 26. In this way, the end face 14 of the first translator 15 moves further out of the control space 18 , which leads to an increase in the volume of the control chamber 18 and thus to a decrease in pressure in the control chamber 18.
  • the further pressure decrease in the control chamber 18 leads to a further movement of the nozzle needle 5 in the direction of the at least one injection port 7 until the nozzle needle 5 is placed in the valve seat and so the at least one injection port 7 is closed.
  • FIG. 2 are the timing of Aktorhubs and the time course of the opening stroke of the nozzle needle shown.
  • the time t is plotted on the ordinate of the stroke h.
  • the actuator 34 is energized. As soon as a voltage is applied to the actuator 34, its piezocrystal stack begins to expand. With the beginning of the expansion of the actuator 34 until the time t 1 , the first translator 15 is moved into the control chamber 18. At time t 1 beats the end face 42 of the rib 39 on the upper end face 40 of the second translator 17 and begins to move it also in the direction of the control chamber 18.
  • the increase in length of the actuator 34 is identified by reference numeral 44. As soon as the actuator 34 has reached its maximum length and remains energized, it no longer changes its length.
  • the period of the maximum stroke of the actuator 34 is designated by reference numeral 45.
  • the voltage at the actuator 34 is withdrawn. This shortens its piezo stack again to the original length. This is in the diagram in FIG. 2 represented by the curve section 46.
  • the nozzle needle 5 begins to lift out of the valve seat 6.
  • the rapid opening movement of the nozzle needle 5 is represented by the curve section 47.
  • the opening speed of the nozzle needle 5 decreases. This is shown by the flatter curve 48.
  • the decrease in the ⁇ fmungs resulting from the increasing force acting on the actuator 34. This causes the speed at which the piezo crystals expand to decrease.
  • the opening operation of the nozzle needle 5 is stopped by the compression of the first spring element 26 or by striking a stop, not shown here. For this reason, as shown by reference numeral 49, the stroke of the nozzle needle 5 initially does not change further.
  • the nozzle needle 5 also begins to move in the direction of the injection port 7 again.
  • the nozzle needle 5 moves slowly as shown by reference numeral 50.
  • the closing speed of the nozzle needle continues to increase as soon as only the first translator 15 is moved out of the control chamber 18. This is shown in the curve section with reference numeral 51

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Description

    Technisches Gebiet
  • Zur Kraftstoffzumessung in Verbrennungskraftmaschinen werden Kraftstoffinjektoren eingesetzt. Insbesondere in selbstzündenden Verbrennungskraftmaschinen mit Hochdruckspeicher wird die Düsennadel zum Öffnen und Verschließen der Einspritzöffnungen hydraulisch gesteuert. Der hierzu erforderliche Hydraulikdruck im Steuerraum wird durch Übersetzer aufgebaut, die von Aktoren angesteuert werden.
    • Stand der Technik
  • Das Dokument WO 0129403 A offenbart einen Kraftstoffinjektor für eine Verbrennungskraftmaschine.
  • Bei Kranstoffinjektoren, wie sie nach dem Stand der Technik eingesetzt werden, wird ein Steuerventil durch einen Aktor betätigt. Der Aktor ist zum Beispiel ein Piezoaktor oder ein elektromagnetischer Aktor. Durch das Steuerventil wird eine Verbindung von einem unter Druck stehenden Steuerraum in eine Niederdruckleitung geöffnet oder verschlossen. Eine Seite des Steuerraums wird durch eine Stirnfläche der Düsennadel, welche die mindestens eine Einspritzdüse öffnet oder verschließt, begrenzt. Sobald das Steuerventil geöffnet wird, sinkt der Druck im Steuerraum ab. Hierdurch nimmt gleichzeitig die Druckkraft, welche auf die Düsennadel wirkt, ab. Sobald die in entgegengesetzte Richtung wirkende Kraft größer ist als die Druckkraft, die auf die den Steuerraum begrenzende Stirnfläche der Düsennadel, wirkt, ist, bewegt sich die Düsennadel in den Steuerraum hinein und gibt so die mindestens eine Einspritzöffnung frei. Zum Verschließen der Einspritzöffnung wird das Steuerventil wieder verschlossen, wodurch der Druck im Steuerraum erneut zunimmt. Sobald die aufgrund des steigenden Drucks zunehmende Druckkraft auf die Stirnfläche der Düsennadel größer ist als die in entgegengesetzte Richtung wirkenden Kräfte auf die Düsennadel, bewegt sich die Düsennadel in Richtung der Einspritzöffnung und verschließt diese.
  • Bei Verwendung eines Piezoaktors als Stellglied führt dieser Aufbau des Kraftstoffinjektors dazu, dass bei verschlossenen Einspritzdüsen der Piezoaktor bestromt ist und dabei eine Längenausdehnung erfährt Lediglich zum Öffnen der Einspritzdüsen wird die Spannung vom Piezoaktor genommen. Der Aktor ist daher im geschlossenen Zustand andauernd bestromt.
  • Ein weiterer Nachteil der aus dem Stand der Technik bekannten Kraftstomnjektoren ist, dass aufgrund der hohen Übersetzung des Aktors zur Düsennadel von 1:4, die Steifigkeit des Injektorsystems insbesondere im unteren Teilhub verringert wird, so dass eine Einspritzverlaufsformung nicht möglich ist
    • Darstellung der Erfindung
  • Der erfindungsgemäß ausgebildete Kraftstoffinjektor umfasst ein Injektorgehäuse mit einer Bohrung, in welcher eine Düsennadel aufgenommen ist. Die Bohrung erweitert sich in einen Düsenraum, welcher von einem Hochdruckspeicher mit unter hohem Druck stehenden Kraftstoff versorgt wird. Zwischen dem Düsenraum und einem Ventilsitz ist die Düsennadel von einem ringförmigen Spalt umschlossen. Über diesen Spalt gelangt der Kraftstoff bei geöffneten Einspritzventil zur Einspritzöffnung. Solange die Düsennadel im Ventilsitz steht, ist die Einspritzöffnung verschlossen und es gelangt kein Kraftstoff in den Brennraum. Sobald sich die Düsennadel aus dem Ventilsitz hebt, gelangt unter hohem Druck stehender Brennstoff von dem ringförmigen Spalt zur Einspritzdüse und wird in den Brennraum eingespritzt.
  • An dem der Einspritzöffnung entgegengesetzten Ende erweitert sich die Düsennadel unter Ausbildung einer in Richtung der Einspritzöffnung weisenden Stirnfläche. Die Stirnfläche der Düsennadel sowie jeweils eine Stirnseite eines ersten Übersetzers und eine Stirnseite eines zweiten Übersetzers begrenzen eine Seite eines Steuerraums. Eine weitere Begrenzung des Steuerraums wird durch eine Stirnfläche eines unteren Gehäuseteils gebildet. Mittels eines Aktors werden die Stirnfläche des ersten Übersetzer und die Stirnfläche des zweiten Übersetzers in den Steuerraum hinein bewegt oder aus diesem heraus bewegt.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform wirkt der Aktor auf eine erste Stirnfläche eines Steuerkolbens. Eine zweite Stirnfläche des Steuerkolbens wirkt auf den ersten Übersetzers. Bei einer Bewegung des Aktors in Richtung der Einspritzdüsen wird der Steuerkolben und damit der erste Übersetzer in die gleiche Richtung bewegt. Hierdurch wird die Stirnfläche des ersten Übersetzer in den Steuerraum hinein bewegt, wodurch sich dessen Volumen verringert und damit der Druck im Steuerraum steigt. Aufgrund des zunehmenden Drucks im Steuerraum vergrößert sich die auf die Stirnfläche der Düsennadel wirkende Druckkraft, Sobald die auf die Stirnfläche der Düsennadel wirkende Kraft größer ist als die in entgegengesetzte Richtung wirkende Kraft auf die Düsennadel, hebt sich die Düsennadel aus ihrem Sitz und gibt so die Einspritzöffnung frei.
  • Bei weiterer Bewegung des Aktors in Richtung der Einspritzöffnungen schlägt der zweite Übersetzer an eine Rippe am Steuerkolben an und wird so ebenfalls in den Steuerraum hinein bewegt. Hierdurch steigt der Druck im Steuerraum weiter an, wodurch die Düsennadel weiter geöffnet wird. Die Bewegung des Steuerkolbens führt dazu, dass ein als Druckfeder ausgebildetes Federelement, welches die Rippe des Steuerkolbens umschließt und sich mit einer Seite gegen eine an der Rippe des Steuerkolbens angeordnete Anlagefläche und mit der anderen Seite gegen den zweiten Übersetzer abstützt, zusammengedrückt wird.
  • Zum Verschließen der Einspritzöffnung wird der Aktor wieder in die entgegengesetzte Richtung bewegt Hierdurch bewegt sich der Steuerkolben von der Einspritzöffnung weg, wodurch der erste und der zweite Übersetzer aus dem Steuerraum herausbewegt werden. Dies führt zu einer Vergrößerung des Volumens des Steuerraums und damit zu einer Abnahme des Drucks, was wiederum zu einer Bewegung der Düsennadel in den Steuerraum und damit zum Schließen der Einspritzöffnungen führt. Während der Bewegung des Steuerkolbens von der Einspritzöffnung weg, wird das die Rippe am Steuerkolben umschließende Federelement entlastet. Die Bewegung des zweiten Übersetzer wird beendet, sobald die auf den zweiten Übersetzer wirkenden Druck- und Federkräfte ausgeglichen sind. Die Bewegung des ersten Übersetzer ist beendet, sobald der Aktor nicht mehr bewegt wird.
  • Ein fester Anschlag zur Beendigung der Bewegung des zweiten Übersetzers hat den Nachteil, dass aufgrund von Temperaturschwankungen auftretende Dichteunterschiede nicht ausgeglichen werden können. So führt bei einem konstanten Volumen des Steuerraumes eine Dichtezunahme zu einem Druckabfall und eine Dichteabnahme zu einer Druckzunahme im Steuerraum. Hieraus resultieren aufgrund der unterschiedlichen aufzuwendenden Kräfte zum Öffnen und Schließen der Düsennadel unerwünschte Änderungen im Einspritzverhalten.
  • Dadurch, dass zunächst der erste Übersetzer in den Steuerraum einfährt, wird die Einspritzöffnung mit hoher Steifigkeit bei kleiner Übersetzung schnell und präzise geöffnet. Sobald der erste Übersetzer und der zweite Übersetzer in den Steuerraum eingefahren werden, nimmt die Übersetzung zu. Dies führt dazu, dass bei kleinem Aktorhub ein großer Öffnungsweg erreicht wird.
  • Durch die Abstimmung, zu welchem Zeitpunkt der zweite Übersetzer während des Öffnungs- b zw. Schließvorgangs in den Steuerraum ein- bzw. ausfährt, kann eine gute Einspritzverlaufsformung erreicht werden. Das heißt, dass der Einspritzverlauf an den Betrieb der Verbrennungskraftmaschine angepasst werden kann und so der Kraftstoffverbrauch gesenkt bzw. die Leistung erhöht werden kann.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform sind die Düsennadel, der erste Übersetzer und der zweite Übersetzer rotationssymmetrisch ausgebildet, wobei der erste Übersetzer das erweiterte Ende der Düsennadel umschließt und der erste Übersetzer vom zweiten Übersetzer umschlossen ist.
  • In einer Ausführungsform ist in dem erweiterten Ende der Düsennadel auf der der Einspritzöffnung abgewandten Seite eine topfförmige Ausnehmung ausgebildet In der topfförmigen Ausnehmung ist ein Federelement, welches vorzugsweise als Spiralfeder ausgebildet ist, aufgenommen, welches sich mit einer Seite gegen den Boden der topfförmigen Ausnehmung und mit der anderen Seite gegen den ersten Übersetzer abstützt. Bei geschlossener Einspritzöfniung ist die Federkraft des Federelements größer als die Druckkraft, die auf die Stirnfläche, die zum Steuerraum hinweist, wirkt, so dass die Düsennadel aufgrund der Federkraft in den Ventilsitz gestellt wird Sobald die Druckkraft, die auf die Stirnfläche, die zum Steuerraum hinweist, wirkt, größer ist, als die Federkraft des Federelements, hebt sich die Düsennadel aus ihrem Sitz und gibt so die Einspritzöffnung frei.
  • In einer Ausführungsform ist der zweite Übersetzer von einem ringförmigen Element umschlossen, welches mit einer Beißkante in das untere Gehäuseteil gestellt ist. Das ringförmige Element bildet mit der Innenseite die seitliche Begrenzung des Steuerraums. Weiterhin ist der zweite Übersetzer von einem als Druckfeder ausgebildeten Federelement umschlossen, welches sich mit einer Seite gegen eine der Beißkante gegenüber liegende Stirnfläche des ringförmigen Elements und mit der zweiten Seite gegen eine Rippe am zweiten Übersetzer abstützt. Sobald der zweite Übersetzer in den Steuerraum hineinbewegt wird, wird das Federelement zusammengepresst, wodurch die Federkraft zunimmt. Sobald der Steuerkolben wieder zurückbewegt wird, wird der zweite Übersetzer aufgrund der Federkraft des Federelements wieder aus dem Steuerraum heraus bewegt.
    • Zeichnung
  • Im Folgenden wird die Erfindung anhand einer Zeichnung näher beschrieben.
  • Es zeigt:
    • Figur 1
    einen Schnitt durch einen erfindungsgemäß ausgebildeten Krafistoffinjektor,
    Figur 2
    den zeitlichen Verlauf des Aktorhubs und des Nadelhubs eines erfindungsgemäß ausgebildeten Kraflstoffinjektors.
    Ausführungsvarianten
  • Figur 1 zeigt einen Schnitt durch einen erfindungsgemäß ausgebildeten Kraftstoffinjektor.
  • Ein Kraftstoffinjektor 1 umfasst ein oberes Gehäuseteil 2 und ein unteres Gehäuseteil 3. Im unteren Gehäuseteil 3 ist eine Bohrung 4 ausgeführt, in welcher eine Düsennadel 5 geführt ist Mittels der Düsennadel 5 wird mindestens eine Einspritzöffnung 7 freigegeben oder verschlossen. Zum Verschließen der mindestens einen Einspritzöffnung 7 wird die Düsennadel 5 in einen Ventilsitz 6 gestellt. Sobald sich die Düsennadel 5 aus dem Ventilsitz 6 hebt, ist eine Verbindung von einem Düsenraum 8 über einen Ringspalt 9 zur Einspritzöffnung 7 freigegeben, über welche der Kraftstoff strömt. In den Düsenraum 8 gelangt der Kraftstoff über eine Hochdruckleitung 10, welche mit einem ähnlich dargestellten Kraftstoffhochdruckspeicher verbunden ist. Die Zufuhr des Kraftstoffs vom Kraftstoflhochdruclcspeicher zur Hochdruckleitung 10 ist mit dem Pfeil 11 markiert.
  • An dem der mindestens einen Einspritzöffnung 7 entgegengesetzten Ende ist an der Düsennadel 5 eine stufenförmige Erweiterung 12 ausgebildet. Die stufenförmige Erweiterung 12 weist an ihrem der mindestens einen Einspritzöffnung 7 zuweisenden Ende eine Stirnfläche 13 auf, welches mit einer Stirnseite 14 eines ersten Übersetzers 15 und einer Stirnseite 16 eines zweiten Übersetzers 17 eine Seite eines Steuerraums 18 begrenzt. In der in Figur 1 dargestellten Ausführungsform umschließt der erste Übersetzer 15 die stufenförmige Erweiterung 12 der Düsennadel 5. Gleichzeitig ist der erste Übersetzer 12 vom zweiten Übersetzer 17 umschlossen.
  • Der zweite Übersetzer 17 ist von einem ringförmigen Element 19 umschlossen, welches mit einer Beißkante 20 an eine obere Stirnfläche 21 des unteren Gehäuseteils 3 angestellt ist. Durch Ausüben einer Druckkraft auf eine der Beißkante 20 gegenüber liegende Stirnfläche 22 des ringförmigen Elements 19 ist das ringförmige Element 19 flüssigkeitsdicht mit der oberen Stirnfläche 21 des unteren Gehäuseteils 3 verbunden.
  • Neben der Stirnfläche 13 der stufenförmigen Erweiterung 12 der Düsennadel 5, der Stirnseite 14 des ersten Übersetzers 15 und der Stirnseite 16 des zweiten Übersetzers 17 ist der Steuerraum 18 durch die Innenseite 23 des ringförmigen Elements 19 und die obere Stirnfläche 21 des unteren Gehäuseteils 3 begrenzt.
  • In der stufenförmigen Erweiterung 12 der Düsennadel 5 ist auf der der mindestens einen Einspritzöffnung 7 abgewandten Seite eine topfförmige Ausnehmung 24 ausgebildet. Die stufenförmige Erweiterung 12 der Düsennadel 5 mitsamt der topfförmigen Ausnehmung 24 und der erste Übersetzer 15 umschließen einen zweiten Steuerraum 25. Im zweiten Steuerraum 25 ist ein erstes Federelement 26 aufgenommen, welches sich mit einer Seite gegen den Boden 27 der topfförmigen Ausnehmung 24 und mit der zweiten Seite gegen den ersten Übersetzer 15 abstützt. In der hier dargestellten Ausführungsform ist der erste Übersetzer 15 topfförmig ausgebildet, so dass sich das erste Federelement 26 gegen den Boden 28 des topfförmig ausgebildeten ersten Übersetzers 15 abstützt. Das erste Federelement 26 ist vorzugsweise eine als Druckfeder arbeitende Spiralfeder, es ist aber auch jede andere, dem Fachmann bekannte Druckfedervariante einsetzbar.
  • Der zweite Übersetzer 17 ist von einem zweiten Federelement 29 umgeben. Das zweite Federelement 29 stützt sich mit einer Seite gegen die Stirnfläche 22 des ringförmigen Elements 19 und mit der zweiten Seite gegen eine Stirnfläche 30 einer Rippe 31 ab, die an dem der mindestens einen Einspritzöffnung 7 abgewandten Ende des zweiten Übersetzers 17 ausgebildet ist
  • Über einen Bypass 32 im Boden des in der hier dargestellten Ausführungsform topfförming ausgebildeten zweiten Übersetzers 17 und einen weiteren Bypass 33 im Boden des in dieser Ausführungsform ebenfalls topfförmig ausgebildeten ersten Übersetzers 15 wird der zweite Steuerraum 25 mit unter hohem Druck stehenden Kraftstoff versorgt. Bei einer Bewegung mit der Düsennadel 5 in den zweiten Steuerraum 25, wodurch sich dessen Volumen verringert, kann Kraftstoff aus dem Steuerraum 25 über den Bypass 32, 33 herausströmen, so dass der Druck im zweiten Steuerraum 25 konstant bleibt
  • Zur Steuerung der Düsennadel 5 ist im Kraftstoffinjektor 1 ein Aktor 34 angeordnet. Der Aktor 34 ist vorzugsweise ein Piezoaktor. Der Aktor 34 wirkt auf eine obere Stirnfläche 35 eines Steuerkolbens 36. Mit einer unteren Stirnfläche 37 wirkt der Steuerkolben 36 auf eine obere Stirnfläche 38 des ersten Übersetzers 15. Mit einer Stirnfläche 42 einer Rippe 39, welche den Steuerkolben 36 umschließt, wirkt dieser auf eine obere Stirnfläche 40 des zweiten Übersetzer 17.
  • Zur Unterstützung der Bewegungen des Steuerkolbens 36 ist an der Rippe 39 eine Rohrfeder 41 formschlüssig angebracht.
  • An die Rohrfeder 41 schließt sich in der hier dargestellten Ausführungsform eine Rippe 52 mit einer Anlagefläche 53 an, gegen welche sich ein als Druckfeder ausgebildetes drittes Federelement 54 mit einer Seite abstützt. Mit der anderen Seite stützt sich das dritte Federelement 54 gegen den zweiten Übersetzer 17 ab. In der in Figur 1 dargestellten Ausführungsform umschließt das Federelement 54 den Steuerkolben 36. Das Federelement 54 ist vorzugsweise eine Spiralfeder, es kann aber auch jede weitere, dem Fachmann bekannte Druckfedervariante als Federelement 54 eingesetzt werden.
  • Zum Öffnen der mindestens einen Einspritzöffnung 7 wird der Aktor 34 bestromt. Hierdurch erfährt der Aktor 34 eine Längenausdehnung in Richtung der mindestens einen Einspritzöffnung 7. Aufgrund der Längenausdehnung des Aktors 34 wird der Steuerkolben 36 und damit der erste Übersetzer 15 in Richtung der Einspritzöffnung bewegt. Die Bewegung des ersten Übersetzers 15 in Richtung der mindestens einen Einspritzöffnung 7 führt dazu, dass die Stirnseite 14 des ersten Übersetzers 15 in den Steuerraum 18 hineinbewegt wird. Hierdurch verkleinert sich das Volumen des Steuerraums 18. Aufgrund von Leckageströmungen zwischen dem ersten Übersetzer 15 und dem zweiten Übersetzer 17 sowie dem ersten Übersetzer 15 und der stufenförmigen Erweiterung 12 der Düsennadel 5 sowie durch Leckageströmungen entlang der Bohrung 4, in welche die Düsennadel 5 geführt ist, ist der Steuerraum 18 mit unter hohem Druck stehenden Kraftstoff gefüllt. Durch die Verringerung des Volumens des Steuerraums 18 erhöht sich der Druck im Steuerraum 18. Aufgrund des steigenden Drucks im Steuerraum 18 nimmt die auf die Stirnfläche 13 der stufenförmigen Erweiterung 12 wirkende Druckkraft zu. Sobald die auf die Stirnfläche 13 wirkende Druckkraft größer ist als die im zweiten Steuerraum 25 auf die stufenförmige Erweiterung 12 der Düsennadel 5 wirkenden Druckkräfte und die Federkraft des ersten Federelements 26, bewegt sich die Düsennadel 5 in Richtung des Steuerkolbens 36. Hierdurch hebt sich die Düsennadel 5 aus dem Ventilsitz 6 und gibt so die mindestens eine Einspritzöffnung 7 frei. Der Einspritzvorgang beginnt.
  • Durch die Längenausdehnung des Aktors 34 und die zunächst konstante Position des zweiten Übersetzers 17 wird das den Steuerkolben 36 umschließende dritte Federelement 54 zusammengedrückt, bis die Stirnfläche 42 der Rippe 39 am Steuerkolben 36 an der oberen Stirnfläche 40 des zweiten Übersetzers 17 anschlägt. Bei einer weiteren Längenausdehnung des Aktors 34 bewegt dieser über den Steuerkolben 36 den zweiten Übersetzers 17 ebenfalls in Richtung der mindestens einen Einspritzöffnung 7. Sobald die obere Stirnfläche 40 des zweiten Übersetzer 17 an die Stirnfläche 42 der Rippe 39 angeschlagen ist, werden sowohl der erste Übersetzer 15 als auch der zweite Übersetzer 17 in den Steuerraum 18 hineinbewegt Dies führt zu einer weiteren Verringerung des Volumens und damit einer weiteren Druckerhöhung im Steuerraum 18. Dies führt zu einer weiteren Bewegung der Düsennadel 5 in Richtung des Steuerkolbens 36 und damit zu einer weiteren Zunahme des Durchflussquerschnitts am Ventilsitz 6.
  • Beim Öffnen der Düsennadel 5 wird das erste Federelement 26 zusammengedrückt. Je kleiner der Abstand zwischen dem Boden 27 der topfförmigen Ausnehmung 24 und dem Boden 28 des ersten Übersetzers 15 ist, um so größer ist die Kraft, die aufgewendet werden muss, um das erste Federelement 26 weiter zusammenzudrücken. Die Bewegung der Düsennadel 5 in Richtung des Steuerkolbens 36 ist spätestens dann beendet, wenn das Federelement 26 nicht weiter zusammengedrückt werden kann.
  • Bei der hier dargestellten Ausführungsform mit rotationssymmetrisch ausgebildeter Düsennadel 5 und ebenfalls rotationssymmetrisch ausgebildetem ersten Übersetzer 15 und zweiten Übersetzer 17 berechnet sich das Übersetzungsverhältnis, solange nur der erste Übersetzer 15 bewegt wird, aus der Differenz des Durchmessers d1 der Düsennadel 5 im Bereich der Bohrung 4 und des Durchmessers d2 der Düsennadel 5 im Bereich der stufenförmigen Erweiterung 12 zur Differenz des Außendurchmessers d3 des ersten Übersetzers 15 und des Durchmessers d2 der stufenförmigen Erweiterung 12. Das Übersetzungsverhältnis d2 - d1 : d3 - d2 liegt dabei im Bereich von 1 : 1 bis 1 : 1,5. Aufgrund dieser kleinen Übersetzung wird die Düsennadel 5 mit hoher Steifigkeit schnell und präzise geöffnet.
  • Sobald auch der zweite Übersetzer 17 mit in den Steuerraum 18 hineinbewegt wird, berechnet sich das Übersetzungsverhältnis aus der Differenz des Durchmessers d2 der stufenförmigen Erweiterung 12 und des Durchmessers d1 der Düsennadel 5 im Bereich der Bohrung 4 zur Differenz des Außendurchmessers d4 des zweiten Übersetzers 17 und des Durchmessers d2 der stufenförmigen Erweiterung 12. Die Übersetzung d2 - d1 : d4 - d2 liegt dabei im Bereich von 1 : 4 bis 1 : 7. Aufgrund der hohen Übersetzung führt bereits eine kleine Bewegung des ersten Übersetzers 15 und des zweiten Übersetzers 17 in den Steuerraum 18 zu einer starken Druckerhöhung und zu einer großen Bewegung der Düsennadel 5. Aus diesem Grund reicht bereits ein kleiner Hub des Aktors 34, um die Düsennadel 5 weit zu öffnen. Aufgrund der durch die Öffnung der Düsennadel 5 zunehmenden Federkraft im ersten Federelement 26 nimmt mit zunehmender Öffnung der Düsennadel 5 die Öffnungsgeschwindigkeit ab.
  • Durch die Verwendung des ersten Übersetzer 15 und des zweiten Übersetzers 17 zur Öffnung der mindestens einen Einspritzöffnung 7 kann durch die Einstellung des Zeitpunkts, zu welchem der zweite Übersetzer 17 bewegt wird, der Einspritzverlauf optimal an die Verbrennung im Brennraum 43 angepasst werden. Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Aufbaus des Kraftstoffinjektors 1 mit den zwei Übersetzern 15, 17 ist, dass durch die Bewegung der Übersetzer 15, 17 in den Steuerraum 18 hinein zum Öffnen der mindestens einen Einspritzöffnung 7 der Aktor 34 zum Öffnen mit Spannung versorgt wird und zum Schließen die Spannung vom Aktor 34 genommen wird
  • Zum Schließen der mindestens einen Einspritzöffnung 7 wird die Spannung vom Aktor 34 genommen. Hierdurch verkürzt sich der Aktor 34 durch Zusammenziehen des Piezokristallstapels und der Steuerkolben 36 wird, unterstützt von der Rohrfeder 41, in Richtung von der mindestens einen Einspritzöffnung 7 wegbewegt. Hierdurch bewegen sich zunächst sowohl der erste Übersetzer 15 als auch der zweite Übersetzer 17 aus dem Steuerraum 18 heraus. Dies führt zu einer Vergrößerung des Volumens im Steuerraum 18 und damit zu einer Druckabnahme. Die Druckabnahme im Steuerraum 18 führt wiederum dazu, dass die Druckkraft, die auf die Stirnfläche 13 der stufenförmigen Erweiterung 12 der Düsennadel 5 wirkt, abnimmt. Sobald die Druckkraft auf die Stirnfläche 13 der stufenförmigen Erweiterung 12 kleiner ist als die Druckkraft auf die stufenförmige Erweiterung im Steuerraum 25 und die Druckkraft des ersten Federelements 26 bewegt sich die Düsennadel 5 in Richtung der mindestens einen Einspritzöffnung 7. Die Bewegung des zweiten Übersetzers 17 in Richtung des Aktors 34 wird durch das zweite Federelement 29 unterstützt. Beim Öffnen der mindestens einen Einspritzöffnung 7 wird das zweite Federelement 29 durch die Bewegung des zweiten Übersetzers 17 in den Steuerraum 18 hinein zusammengedrückt. Dadurch nimmt die Federkraft, die auf die Stirnfläche 30 der Rippe 31 am zweiten Übersetzer 17 und die Stirnfläche 22 des ringförmigen Elements 19 wirkt, zu. Diese Federkraft des zweiten Federelements 29 wirkt bei Verschließen der mindestens einen Einspritzöffnung auf die Stirnfläche 30 der Rippe 31 und unterstützt so die Bewegung des zweiten Übersetzers 17 in Richtung des Aktors 34. Das Federelement 29 ist vorzugsweise eine als Spiralfeder ausgebildete Druckfeder. Es ist aber auch jede weitere, dem Fachmann bekannte Druckfedervariante als Federelement 29 einsetzbar. Bei weiterer Verkürzung des Aktors 34 und damit Bewegung des Steuerkolbens 36 in Richtung des Aktors 34 durch Zurücknahme der Bestromung und dem daraus resultierenden Zusammenziehen des Piezokristallstapels des Aktors 34 wird das dritte Federelement 54 wieder entlastet. Die Bewegung des zweiten Übersetzers 17 wird an der Ausgangsposition durch Kräfteausgleich der auf die Stirnflächen 16, 40 wirkenden Druckkräfte und der Federkräfte des zweiten Federelementes 29 und des dritten Federelementes 54 gestoppt
  • Durch die weitere Bewegung des Steuerkolbens 36 in Richtung des Aktors 34 bewegt sich der erste Übersetzer 15 unterstützt durch die Federkraft des ersten Federelements 26 ebenfalls weiter in Richtung des Aktors 34. Hierdurch bewegt sich die Stirnseite 14 des ersten Übersetzers 15 weiter aus dem Steuerraum 18 heraus, was zu einer Vergrößerung des Volumens des Steuerraums 18 und damit zu einer Druckabnahme im Steuerraum 18 führt. Die weiter Druckabnahme im Steuerraum 18 führt zu einer weiteren Bewegung der Düsennadel 5 in Richtung der mindestens einen Einspritzöffnung 7, bis die Düsennadel 5 in den Ventilsitz gestellt ist und so die mindestens eine Einspritzöffnung 7 verschlossen ist.
  • In Figur 2 sind der zeitliche Verlauf des Aktorhubs und der zeitliche Verlauf des Öffnungshubs der Düsennadel dargestellt.
  • In dem Diagramm in Figur 2 ist auf der Abszisse die Zeit t und auf der Ordinate der Hub h aufgetragen. Um den Einspritzvorgang zu starten, wird der Aktor 34 bestromt. Sobald auf den Aktor 34 eine Spannung gegeben wird, beginnt dessen Piezokristallstapel sich auszudehnen. Mit Beginn der Ausdehnung des Aktors 34 bis zum Zeitpunkt t1 wird der erste Übersetzer 15 in den Steuerraum 18 hineinbewegt. Zum Zeitpunkt t1 schlägt die Stirnfläche 42 der Rippe 39 an der oberen Stirnfläche 40 des zweiten Übersetzers 17 an und beginnt diesen ebenfalls in Richtung des Steuerraums 18 zu bewegen. Die Längenzunahme des Aktors 34 ist mit Bezugszeichen 44 gekennzeichnet. Sobald der Aktor 34 seine maximale Länge erreicht hat und weiterhin bestromt bleibt, ändert er seine Länge nicht mehr. Der Zeitraum des maximalen Hubs des Aktors 34 ist mit Bezugszeichen 45 gekennzeichnet. Um den Einspritzvorgang zu beenden, wird die Spannung am Aktor 34 zurückgenommen. Hierdurch verkürzt sich dessen Piezolaistallstapel wieder auf die ursprüngliche Länge. Dies ist im Diagramm in Figur 2 durch den Kurvenabschnitt 46 dargestellt. Etwas zeitversetzt zum Beginn der Bestromung des Aktors 34 beginnt sich die Düsennadel 5 aus dem Ventilsitz 6 zu heben. Die schnelle Öffnungsbewegung der Düsennadel 5 ist durch den Kurvenabschnitt 47 dargestellt. Sobald zum Zeitpunkt t1 der zweite Übersetzer 17 mit in den Steuerraum 18 hineinbewegt wird, nimmt die Öffnungsgeschwindigkeit der Düsennadel 5 ab. Dies zeigt sich durch den flacheren Kurvenverlauf 48. Die Abnahme der Öfmungsgeschwindigkeit resultiert aus der zunehmenden Kraft, die auf den Aktor 34 wirkt. Diese bewirkt, dass die Geschwindigkeit, mit der sich die Piezokristalle ausdehnen, abnimmt.
  • Der Öffnungsvorgang der Düsennadel 5 wird durch die Kompression des ersten Federelements 26 oder durch Anschlagen an einen hier nicht dargestellten Anschlag gestoppt. Aus diesem Grund ändert sich wie mit Bezugszeichen 49 dargestellt, der Hub der Düsennadel 5 zunächst nicht weiter. Sobald die Bestromung des Aktors 34 beendet ist und dieser sich wieder verkürzt, bewegen sich zunächst beide Übersetzer 15, 17 aus dem Steuerraum 18 heraus. Mit einer kleinen Zeitverzögerung beginnt auch die Düsennadel 5 sich erneut in Richtung der Einspritzöffnung 7 zu bewegen. Solange sowohl der erste Übersetzer 15 als auch der zweite Übersetzer 17 bewegt werden, bewegt sich die Düsennadel 5 langsam, wie mit Bezugszeichen 50 dargestellt. Die Schließgeschwindigkeit der Düsennadel nimmt weiter zu, sobald nur noch der erste Übersetzer 15 aus dem Steuerraum 18 heraus bewegt wird. Dies ist im Kurvenabschnitt mit Bezugszeichen 51 dargestellt
    • Bezugszeichenliste
    • 1
    Kraftstoffinjektor
    2
    oberes Gehäuseteil
    3
    unteres Gehäuseteil
    4
    Bohrung
    5
    Düsennadel
    6
    Ventilsitz
    7
    Einspritzöffnung
    8
    Düsenraum
    9
    Ringspalt
    10
    Hochdruckleitung
    11
    Kraftstoffzufuhr
    12
    stufenförmige Erweiterung
    13
    Stirnfläche
    14
    Stirnseite des ersten Übersetzers 15
    15
    erster Übersetzer
    16
    Stirnseite des zweiten Übersetzers 17
    17
    zweiter Übersetzer
    18
    Steuerraum
    19
    ringförmiges Element
    20
    Beißkante
    21
    obere Stirnfläche des unteren Gehäuseteils 3
    22
    Stirnfläche des ringförmigen Elements 19
    23
    Innenseite des ringförmigen Elements 19
    24
    topfförmige Ausnehmung
    25
    zweiter Steuerraum
    26
    erstes Federelement
    27
    Boden der topfförmigen Ausnehmung 24
    28
    Boden des ersten Übersetzers 15
    29
    zweites Federelement
    30
    Stirnfläche der Rippe 31
    31
    Rippe
    32
    Bypass im zweiten Ubersetzer 17
    33
    Bypass im ersten Übersetzer 15
    34
    Aktor
    35
    obere Stirnfläche des Steuerkolbens 36
    36
    Steuerkolben
    37
    untere Stirnfläche des Steuerkolbens 36
    38
    obere Stirnfläche des ersten Übersetzers 15
    39
    Rippe am Steuerkolben 36
    40
    obere Stirnfläche des zweiten Übersetzers 17
    41
    Rohrfeder
    42
    Stirnfläche
    43
    Brennraum
    44
    Längenzunahme des Aktors
    45
    maximaler Hub des Aktors
    46
    Längenabnahme des Aktors
    47
    erster Öffnungsabschnitt der Düsennadel 5
    48
    zweiter Öffnungsabschnitt der Düsennadel 5
    49
    maximaler Öffnungshub der Düsennadel 5
    50
    erster Schließabschnitt der Düsennadel 5
    51
    zweiter Schließabschnitt der Düsennadel 5
    52
    Rippe
    53
    Anlagefläche
    54
    drittes Federelement
    d1
    Durchmesser der Düsennadel 5 im Bereich der Bohrung 4
    d2
    Durchmesser der stufenförmigen Erweiterung 12
    d3
    Außendurchmesser des ersten Übersetzers 15
    d4
    Außendurchmesser des zweiten Übersetzers 17
    h
    Hub
    h1
    Hub
    t
    Zeit
    t1
    Zeitpunkt

Claims (9)

  1. Kraftstoffinjektor für eine Verbrennungskraftmaschine mit einer Düsennadel (5), die mindestens eine Einspritzöffnung (7) verschließt oder freigibt, wobei die Düsennadel (5) an einem der mindestens einen Einspritzöffnung (7) entgegengesetzten Ende eine stufenförmige Erweiterung (12) aufweist, welche eine in Richtung der mindestens einen Einspritzöffnung (7) weisende Stirnfläche (13) ausbildet, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils eine Stirnseite (14) eines ersten Übersetzers (15) und eine Stirnseite (16) eines zweiten Übersetzer (17) sowie die Stirnfläche (13) der stufenförmigen Erweiterung (12) der Düsennadel (5) eine Seite eines Steuerraums (18) begrenzen und wobei der erste Übersetzer (15) und der zweite Übersetzer (17) mittels eines Aktors (34) in den Steuerraum (18) hinein- oder aus diesem herausbewegt werden.
  2. Kraftstoffinjektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Übersetzer (15) die stufenförmige Erweiterung (12) der Düsennadel (5) umschließt
  3. Kraflstoffinjektor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Übersetzer (15) von dem zweiten Übersetzer (17) umschlossen ist.
  4. Kraftstoffinjektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktor (34) auf eine obere Stirnfläche (35) eines Steuerkolbens (36) wirkt und der Steuerkolben (36) mit einer unteren Stirnfläche (37) auf eine obere Stirnfläche (38) des ersten Übersetzers (15) wirkt.
  5. Kraftstoffinjektor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerkolben eine Rippe (31) aufweist, die mit einer Stirnfläche (30) auf den zweiten Übersetzer (17) wirkt.
  6. Kraftstoffinjektor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass in der stufenförmigen Erweiterung (12) der Düsennadel (5) auf der der mindestens einen Einspritzöffnung (7) abgewandten Seite eine topfförmige Ausnehmung (24) ausgebildet ist.
  7. Kraftstoffinjektor nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der stufenförmigen Erweiterung (12) der Düsennadel (5) und dem ersten Übersetzer (15) ein zweiter Streuerraum (25) ausgebildet ist, in welchem ein erstes Federelement (26) aufgenommen ist, welches sich mit einer Seite gegen den Boden (27) der topfförmigen Ausnehmung (24) und mit der anderen Seite gegen den Boden (28) des ersten Übersetzers (15) abstützt.
  8. Kraftstoffinjektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Übersetzer (17) von einem ringförmigen Element (19) umschlossen ist, welches mit einer Beißkante (20) in eine obere Stirnfläche (21) eines unteren Gehäuseteils (3) gestellt ist und welches mit der Innenseite (23) den Steuerraum (18) begrenzt.
  9. Kraftstoffinjektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Übersetzer (17) von einem zweiten Federelement (29) umschlossen ist, welches sich mit einer Seite gegen eine der Beißkante (20) gegenüberliegende Stirnfläche (22) des ringförmigen Elements (19) und mit der zweiten Seite gegen eine Stirnfläche (30) einer Rippe (31) am zweiten Übersetzer (17) abstützt.
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