EP1898083B1 - Injektor für eine Kraftstoffeinspritzanlage - Google Patents

Injektor für eine Kraftstoffeinspritzanlage Download PDF

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EP1898083B1
EP1898083B1 EP20070112013 EP07112013A EP1898083B1 EP 1898083 B1 EP1898083 B1 EP 1898083B1 EP 20070112013 EP20070112013 EP 20070112013 EP 07112013 A EP07112013 A EP 07112013A EP 1898083 B1 EP1898083 B1 EP 1898083B1
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EP
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hollow piston
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injector according
space
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Cetin Irmak
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Robert Bosch GmbH
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Robert Bosch GmbH
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    • 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
    • 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
    • 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
    • F02M61/00—Fuel-injectors not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00
    • F02M61/04—Fuel-injectors not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00 having valves, e.g. having a plurality of valves in series
    • F02M61/10—Other injectors with elongated valve bodies, i.e. of needle-valve type
    • F02M61/12—Other injectors with elongated valve bodies, i.e. of needle-valve type characterised by the provision of guiding or centring means for valve bodies
    • 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
    • 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

Definitions

  • the invention relates to an injector for a fuel injection system of an internal combustion engine, in particular in a motor vehicle.
  • Injectors for fuel injection systems have long been known, for example from the DE 10 2004 005 452 A1 and usually comprise an injector body in which a nozzle needle for controlling an injection of fuel by means of at least one spray hole is mounted adjustable in stroke.
  • the injector body includes a piezoelectric actuator for controlling the pressure in a coupler space, wherein the nozzle needle has a control surface which limits a hydraulically coupled to the coupler chamber control space.
  • the piezoelectric actuator is drivingly connected to a coupler piston, on which a coupler sleeve is mounted adjustable in stroke.
  • the coupler sleeve is axially supported by means of a compression spring supported on the piezoelectric actuator against an intermediate plate, which axially delimits on the one hand the coupler chamber and on the other hand the control chamber and through which the coupler chamber is hydraulically coupled to the control chamber.
  • the injector of the piezoelectric actuator is operated inversely, ie, to close the nozzle needle, the injector is energized while it is de-energized to open the nozzle needle.
  • the injector In the ejection of the injector shortens its axial length, thereby pulling the coupler piston away from the intermediate plate and the volume of the coupler room enlarged.
  • the pressure drop occurring therein propagates into the control chamber and leads to an opening stroke of the nozzle needle.
  • the injector according to the invention with the features of claim 1 has the advantage that it is not operated inversely, but that opens the nozzle needle during energization of the piezoelectric actuator, while it closes during the Entströming of the piezoelectric actuator.
  • a Injektorpiano in which in a needle portion a nozzle needle for controlling an injection of fuel by at least one spray hole is mounted adjustable in stroke, a hollow piston mounted adjustable stroke, which with its, the at least one spray hole facing annular end side also axially annular coupler space axially limited.
  • a rod-shaped piezoelectric actuator for controlling the pressure in the coupler space is arranged coaxially in the hollow piston, which is supported on the one hand on a bottom of the hollow piston and on the other hand directly or indirectly on the injector body.
  • A limited by a control surface of the nozzle needle control chamber is hydraulically connected to the coupler so that propagates a pressure change in the coupler space in the control chamber and causes an opening or closing movement of the nozzle needle.
  • the piezoelectric actuator When the piezoelectric actuator is energized, it is extended and pushes the hollow piston away from the nozzle needle, which reduces the pressure in the coupling space. This pressure reduction causes by the hydraulic coupling with the control chamber, a pressure reduction in the control chamber and thereby an opening stroke of the nozzle needle.
  • a spring device When the piezoelectric actuator is de-energized, a spring device ensures that the hollow piston returns to its original position, which increases the pressure in the coupler chamber and thereby the pressure in the control chamber.
  • the pressure increase in the control chamber causes the closing movement of the nozzle needle. Due to the novel arrangement of the piezoelectric actuator thus a positive stroke of the piezoelectric actuator is required to open the nozzle needle, whereby the piezoelectric actuator is in the main time in de-energized state. This significantly increases its durability, which can increase the longevity of the injector according to the invention.
  • the hollow piston is biased by a spring device in the direction of the nozzle needle.
  • the spring device may be formed in the manner of a coil spring / tube spring and on the one hand on the hollow piston and on the other hand on a, the Support needle section facing away from the end of the injector.
  • Such spring devices can be produced with high precision and cost, which can reduce the total cost of production.
  • the spring device is arranged protected within the injector body and thereby housed wear.
  • a piston guide designed as a separate component is provided in the actuator section in the radial direction between the injector body and the hollow piston.
  • the separate piston guide facilitates the assembly of the injector according to the invention and thereby helps to reduce assembly costs.
  • the piston guide designed as a separate component can be arranged after the arrangement of the hollow piston and the piezoelectric actuator in the injector body of the injector and serves at the same time for centering the hollow piston with respect to the injector body.
  • a potting compound is introduced between a lateral surface of the rod-shaped piezoelectric actuator and an inner wall of the hollow piston.
  • the potting compound may consist of an elastic material which allows a relative movement between the piezoelectric actuator and the hollow piston.
  • the potting compound is preferably fuel-resistant, which means that no impairment due to dissolution of the potting compound is to be feared, even over a prolonged period of operation.
  • an injector 1 according to the invention for an otherwise not shown fuel injection system of an internal combustion engine comprises an injector 2, which is assembled in the present case of an actuator section 3 and a needle portion 4.
  • the actuator section 3 with the needle section 4 via a connecting means for example in the manner of a union nut, are interconnected.
  • the injector body 2 has a stroke-adjustable nozzle needle 5 for controlling an injection of fuel through at least one spray hole 6.
  • the nozzle needle 5 may in principle be a single, ie one-piece nozzle needle 5 or a needle assembly.
  • the fuel is injected through the at least one injection hole 6 in a combustion chamber, not shown, of the internal combustion engine.
  • the internal combustion engine is located in a motor vehicle.
  • the injector 1 has a reciprocally displaceable hollow piston 7 which, with its annular end face facing the at least one injection hole 6, axially delimits an annular coupler space 8.
  • a rod-shaped actuator 9, in particular a piezoelectric actuator for controlling the pressure in the coupler space 8 is arranged.
  • the actuator 9 thereby changes its axial longitudinal extent between its activated, ie energized state and its inactivated, ie de-energized state. In the activated state, the piezoelectric actuator 9 is extended.
  • the piezoelectric actuator 9 is arranged between a base 10 of the hollow piston 7 and an intermediate plate 11, wherein it is supported on the bottom 10 and also on the intermediate plate 11.
  • the intermediate plate 11 can be seen purely by way of example, so that the actuator 9 is supported either indirectly via the intermediate plate 11 or directly on the injector body 2.
  • the coupler space 8 is axially bounded by the end face of the hollow piston 7 and the intermediate plate 11 and radially by the actuator 9 and a piston guide 12.
  • the piston guide 12 can be formed either in one piece with the injector body 2 or as a separate component, in particular as a guide sleeve.
  • a control chamber 13 is arranged between the latter and the nozzle needle 5, which is limited in the axial direction of the intermediate plate 11 and a control surface of the nozzle needle 5.
  • the control chamber 13 is now hydraulically connected to the coupler space 8, which can take place, for example, via a coupling path 14 that traverses the intermediate plate 11.
  • a spring device 15 On a side facing away from the intermediate plate 11 of the hollow piston 7, a spring device 15 is provided, which biases the hollow piston 7 in the direction of the nozzle needle 5.
  • the spring device 15 is, like the hollow piston 7, arranged in a pressure chamber 16 within the injector body 2.
  • a system pressure in particular a rail pressure.
  • This system pressure is generated, for example, by an external pressure accumulator (not shown) or an external pressure source.
  • the spring device 15 is formed as a conventional coil spring or as a spring sleeve and thereby structurally simple and inexpensive to manufacture.
  • the spring means 15 can be supported on a projection 21 on the hollow piston 7 and is thereby fixed in position on the hollow piston 7 is arranged.
  • an electrical connection 17 is provided, which is guided through the bottom 10 of the hollow piston 7 and further through the spring device 15.
  • the piston guide 12 has at least one axial coupling path 14 'at one end to a pressure chamber 16 connected to the pressure source in the actuator section 3 or a pressure source and at the other end to a nozzle chamber 18 communicating with the at least one spray hole 6 in the needle section 4 is hydraulically connected.
  • at least one hydraulic path 19 is provided between the hollow piston 7 and the piston guide 12, via which the coupler space 8 can communicate with the pressure chamber 16 formed in the actuator section 3.
  • a gap 20 between a lateral surface of the piezoelectric actuator 9 and an inner wall of the hollow piston 7 is filled with a potting compound, which reliably prevents penetration of fuel into the annular gap between the piezoelectric actuator 9 and hollow piston 7 ,
  • the adjustment movement of the hollow piston 7 causes no or only a slight increase in pressure in the pressure chamber 16, which communicates via the coupling path 14 'with the nozzle chamber 18.
  • the piezoactuator 9 is deactivated, i. escapes, whereupon this contracts and the spring means 15 causes a provision of the hollow piston 7 in its initial position.
  • the pressure in the coupler chamber 8 and thus increases in the control chamber 13, whereupon the nozzle needle 5 moves in its closed position.
  • system pressure is again present in all rooms.
  • a compensation of any pressure differences between the coupler space 8 and the pressure chamber 16 can be effected via the hydraulic path 19.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Fuel-Injection Apparatus (AREA)

Description

    Stand der Technik
  • Die Erfindung betrifft einen Injektor für eine Kraftstoffeinspritzanlage einer Brennkraftmaschine, insbesondere in einem Kraftfahrzeug.
  • Injektoren für Kraftstoffeinspritzanlagen sind seit langem bekannt, beispielsweise aus der DE 10 2004 005 452 A1 und umfassen üblicherweise einen Injektorkörper, in welchem eine Düsennadel zur Steuerung einer Einspritzung von Kraftstoff durch wenigstens ein Spritzloch hubverstellbar gelagert ist. Darüber hinaus enthält der Injektorkörper einen Piezoaktor zur Steuerung des Drucks in einem Kopplerraum, wobei die Düsennadel eine Steuerfläche aufweist, die einen mit dem Kopplerraum hydraulisch gekoppelten Steuerraum begrenzt. Bei dem der aus DE 10 2004 005 452 A1 bekannten Kraftstoffinjektor ist der Piezoaktor mit einem Kopplerkolben antriebsverbunden, an dem eine Kopplerhülse hubverstellbar gelagert ist. Die Kopplerhülse ist mittels einer am Piezoaktor abgestützten Druckfeder axial gegen eine Zwischenplatte abgestützt, die einerseits den Kopplerraum und andererseits den Steuerraum axial begrenzt und durch die hindurch der Kopplerraum mit dem Steuerraum hydraulisch gekoppelt ist.
  • Bei dem bekannten Kraftstoffinjektor wird der Piezoaktor invers betrieben, d.h., zum Schließen der Düsennadel wird der Injektor bestromt, während er zum Öffnen der Düsennadel entstromt wird. Bei der Entstromung des Injektors verkürzt sich dessen axiale Länge, wodurch er den Kopplerkolben von der Zwischenplatte wegzieht und das Volumen des Kopplerraumes vergrößert. Der darin erfolgende Druckabfall pflanzt sich in den Steuerraum fort und führt zu einem Öffnungshub der Düsennadel.
    • Vorteile der Erfindung
  • Der erfindungsgemäße Injektor mit den Merkmalen des Anspruchs 1 hat demgegenüber den Vorteil, dass er nicht invers betrieben wird, sondern dass sich die Düsennadel beim Bestromen des Piezoaktors öffnet, während sie sich beim Entstromen des Piezoaktors schließt. Hierzu ist in einem Injektorkörper, in dem in einem Nadelabschnitt eine Düsennadel zur Steuerung einer Einspritzung von Kraftstoff durch wenigstens ein Spritzloch hubverstellbar gelagert ist, ein Hohlkolben hubverstellbar gelagert, der mit seiner, dem wenigstens einen Spritzloch zugewandten ringförmigen Stirnseite einen ebenfalls ringförmigen Kopplerraum axial begrenzt. Zusätzlich ist in dem Hohlkolben koaxial ein stabförmiger Piezoaktor zur Steuerung des Drucks im Kopplerraum angeordnet, der einerseits an einem Boden des Hohlkolbens und andererseits direkt oder indirekt am Injektorkörper abgestützt ist. Ein, durch eine Steuerfläche der Düsennadel begrenzter Steuerraum ist dabei mit dem Kopplerraum hydraulisch verbunden, so dass sich eine Druckänderung im Kopplerraum in den Steuerraum fortpflanzt und eine Öffnungs- bzw. Schließbewegung der Düsennadel bewirkt. Beim Bestromen des Piezoaktors verlängert sich dieser und drückt den Hohlkolben von der Düsennadel weg, wodurch sich der Druck im Kopplerraum verringert. Diese Druckreduzierung bewirkt durch die hydraulische Kopplung mit dem Steuerraum eine Druckreduzierung im Steuerraum und dadurch einen Öffnungshub der Düsennadel. Beim Entstromen des Piezoaktors sorgt eine Federeinrichtung dafür, dass der Hohlkolben wieder in seine Ausgangsstellung zurückfährt, wodurch sich der Druck im Kopplerraum und dadurch der Druck im Steuerraum vergrößert. Die Druckerhöhung im Steuerraum bewirkt dabei die Schließbewegung der Düsennadel. Durch die neuartige Anordnung des Piezoaktors wird zum Öffnen der Düsennadel somit ein positiver Hub des Piezoaktors benötigt, wodurch der Piezoaktor in der überwiegenden Zeit in unbestromten Zustand ist. Dies erhöht seine Haltbarkeit signifikant, wodurch sich die Langlebigkeit des erfindungsgemäßen Injektors steigern lässt.
  • Zweckmäßig ist der Hohlkolben mit einer Federeinrichtung in Richtung der Düsennadel vorgespannt. Die Federeinrichtung kann dabei in der Art einer Schraubenfeder/Rohrfeder ausgebildet sein und sich einerseits am Hohlkolben und andererseits an einem, dem Nadelabschnitt abgewandten Ende des Injektors abstützen. Derartige Federeinrichtungen lassen sich mit hoher Präzision und kostengünstig herstellen, wodurch sich die Produktionskosten insgesamt senken lassen. Gleichzeitig ist die Federeinrichtung geschützt innerhalb des Injektorskörpers angeordnet und dadurch verschleißarm untergebracht.
  • Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lösung ist im Aktorabschnitt in radialer Richtung zwischen dem Injektorkörper und dem Hohlkolben eine als separates Bauteil ausgeführte Kolbenführung vorgesehen. Die separate Kolbenführung erleichtert den Zusammenbau des erfindungsgemäßen Injektors und hilft dadurch mit, die Montagekosten zu senken. Hierbei kann die als separates Bauteil ausgebildete Kolbenführung nach der Anordnung des Hohlkolbens und des Piezoaktors im Injektorkörper des Injektors angeordnet werden und dient dabei gleichzeitig zur Zentrierung des Hohlkolbens bezüglich des Injektorkörpers.
  • Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lösung ist zwischen einer Mantelfläche des stabförmigen Piezoaktors und einer Innenwand des Hohlkolbens eine Vergussmasse eingebracht. Hierdurch kann ein Eindringen von Kraftstoff zwischen den Piezoaktor und den Hohlkolben wirkungsvoll verhindert werden, wodurch der Piezoaktor an seiner Mantelfläche nahezu vollständig vor einem direkten Kontakt mit Kraftstoff geschützt ist. Die Vergussmasse kann dabei aus einem elastischen Material bestehen, welches eine Relativbewegung zwischen Piezoaktor und Hohlkolben zulässt. Gleichzeitig ist die Vergussmasse vorzugsweise kraftstoffresistent, wodurch auch bei längerer Betriebsdauer keine Beeinträchtigungen durch eine Auflösung der Vergussmasse zu befürchten sind.
  • Weitere wichtige Merkmale und Vorteile des erfindungsgemäßen Injektors ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
    • Zeichnungen
  • Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Injektors sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im folgenden näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Komponenten beziehen. Es zeigen, jeweils schematisch,
    • Fig. 1
    einen Längsschnitt durch einen erfindungsgemäßen Injektor,
    Fig. 2
    ein Detailbereich aus Fig. 1.
    Beschreibung der Ausführungsbeispiele
  • Entsprechend Fig. 1 umfasst ein erfindungsgemäßer Injektor 1 für eine im übrigen nicht dargestellte Kraftstoffeinspritzanlage einer Brennkraftmaschine einen Injektorkörper 2, der im vorliegenden Fall aus einem Aktorabschnitt 3 und einem Nadelabschnitt 4 zusammengebaut ist. Dabei kann der Aktorabschnitt 3 mit dem Nadelabschnitt 4 über ein Verbindungsmittel, beispielsweise in der Art einer Überwurfmutter, miteinander verbunden werden.
  • Im Nadelabschnitt 4 weist der Injektorkörper 2 eine hubverstellbare Düsennadel 5 zur Steuerung einer Einspritzung von Kraftstoff durch wenigstens ein Spritzloch 6 auf. Bei der Düsennadel 5 kann es sich prinzipiell um eine einzige, d.h. einteilige Düsennadel 5 oder aber um einen Nadelverband handeln. Der Kraftstoff wird dabei durch das wenigstens eine Spritzloch 6 in einen nicht gezeigten Brennraum der Brennkraftmaschine eingespritzt. Vorzugsweise befindet sich dabei die Brennkraftmaschine in einem Kraftfahrzeug. Im Aktorabschnitt 3 weist der Injektor 1 einen hubverstellbar gelagerten Hohlkolben 7 auf, der mit seiner, dem wenigstens einen Spritzloch 6 zugewandten ringförmigen Stirnseite, einen ringförmigen Kopplerraum 8 axial begrenzt. Koaxial innerhalb des Hohlkolbens 7 ist ein stabförmiger Aktor 9, insbesondere einen Piezoaktor zur Steuerung des Drucks im Kopplerraum 8 angeordnet. Der Aktor 9 verändert dabei zwischen seinem aktivierten, d.h. bestromten Zustand und seinem inaktivierten, d.h. entstromten Zustand seine axiale Längserstreckung. Im aktivierten Zustand verlängert sich der Piezoaktor 9. Angeordnet ist der Piezoaktor 9 zwischen einem Boden 10 des Hohlkolbens 7 und einer Zwischenplatte 11, wobei er sich wohl an dem Boden 10 als auch an der Zwischenplatte 11 abstützt. Dabei ist die Zwischenplatte 11 rein exemplarisch zu sehen, so dass der Aktor 9 sich entweder indirekt über die Zwischenplatte 11 oder direkt am Injektorkörper 2 abstützt. Eine Bestromung des Piezoaktors 9 bewirkt somit eine Verschiebung des Hohlkolbens 7 von der Zwischenplatte 11 weg. Wie der Fig. 1 zu entnehmen ist, ist der Kopplerraum 8 axial von der Stirnseite des Hohlkolbens 7 und von der Zwischenplatte 11 und radial von dem Aktor 9 und einer Kolbenführung 12 begrenzt. Die Kolbenführung 12 kann dabei entweder einteilig mit Injektorkörper 2 oder aber als separates Bauteil, insbesondere als Führungshülse ausgebildet sein. Auf einer dem Kopplerraum 8 abgewandten Seite der Zwischenplatte 11 ist zwischen letzterer und der Düsennadel 5 ein Steuerraum 13 angeordnet, welcher in axialer Richtung von der Zwischenplatte 11 und einer Steuerfläche der Düsennadel 5 begrenzt ist. Erfindungsgemäß ist nun der Steuerraum 13 mit dem Kopplerraum 8 hydraulisch verbunden, was beispielsweise über einen, die Zwischenplatte 11 durchquerenden, Kopplungspfad 14 erfolgen kann.
  • Auf einer der Zwischenplatte 11 abgewandten Seite des Hohlkolbens 7 ist eine Federeinrichtung 15 vorgesehen, welche den Hohlkolben 7 in Richtung der Düsennadel 5 vorspannt. Die Federeinrichtung 15 ist dabei ebenso wie der Hohlkolben 7 in einem Druckraum 16 innerhalb des Injektorkörpers 2 angeordnet. Im Druckraum 16 herrscht dabei üblicherweise ein Systemdruck, insbesondere ein Raildruck. Dieser Systemdruck wird beispielsweise von einem nicht gezeigten externen Druckspeicher bzw. einer externen Druckquelle erzeugt. Denkbar ist hierbei, dass die Federeinrichtung 15 als gewöhnliche Spiralfeder oder als Federhülse ausgebildet ist und dadurch konstruktiv einfach und kostengünstig herzustellen ist. Wie der Fig. 2 zu entnehmen ist, kann sich die Federeinrichtung 15 dabei an einem Vorsprung 21 am Hohlkolben 7 abstützen und ist dadurch lagefixiert am Hohlkolben 7 angeordnet.
  • Um den Piezoaktor 9 aktivieren zu können, ist ein elektrischer Anschluss 17 vorgesehen, welcher durch den Boden 10 des Hohlkolbens 7 und weiter durch die Federeinrichtung 15 geführt ist.
  • Betrachtet man die Detailskizze nach Fig. 2, so fällt auf, dass die Kolbenführung 12 zumindest einen axialen Kopplungspfad 14' aufweist, der einenends mit einem, mit der Druckquelle verbundenen Druckraum 16 im Aktorabschnitt 3 oder einer Druckquelle und anderenends mit einem, mit dem wenigstens einen Spritzloch 6 kommunizierenden Düsenraum 18 im Nadelabschnitt 4 hydraulisch verbunden ist. Dabei ist zwischen dem Hohlkolben 7 und der Kolbenführung 12 zumindest ein Hydraulikpfad 19 vorgesehen, über welchen der Kopplerraum 8 mit dem im Aktorabschnitt 3 ausgebildeten Druckraum 16 kommunizieren kann.
  • Um den Piezoaktor 9 möglichst großflächig vor anstehendem Kraftstoff schützen zu können, ist ein Zwischenraum 20 zwischen einer Mantelfläche des Piezoaktors 9 und einer Innenwand des Hohlkolbens 7 mit einer Vergussmasse verfüllt, welche ein Eindringen von Kraftstoff in den Ringspalt zwischen Piezoaktor 9 und Hohlkolben 7 zuverlässig verhindert.
  • Im folgenden soll kurz die Funktionsweise des erfindungsgemäßen Injektors 1 erläutert werden:
  • Im Ausgangszustand herrscht im Kopplerraum 8, im Steuerraum 13, im Druckraum 16 und im Düsenraum 18 ein Systemdruck. Wird nun der Piezoaktor 9 aktiviert, so dehnt dieser sich in axialer Richtung aus und bewirkt eine Verstellbewegung des Hohlkolbens 7 vom Nadelabschnitt 4 weg. Dabei vergrößert sich das Volumen des Kopplerraumes 8 und führt zu einer Druckabsenkung in demselben. Gleichzeitig bewirkt die Verstellbewegung des Hohlkolbens 7 durch die Kopplung des Steuerraums 13 mit dem Kopplerraum 8 über den Kopplungspfad 14 auch eine Druckreduzierung im Steuerraum 13, worauf hin sich die Düsennadel 5 in Richtung des Aktorabschnittes 3 verstellt und das wenigstens eine Spritzloch 6 öffnet.
  • Die Verstellbewegung des Hohlkolbens 7 bewirkt dabei keine oder nur eine geringe Druckerhöhung im Druckraum 16, welcher über den Kopplungspfad 14' mit dem Düsenraum 18 kommuniziert. Zur Beendigung des Einspritzvorgangs wird der Piezoaktor 9 deaktiviert, d.h. entstromt, worauf hin sich dieser zusammenzieht und die Federeinrichtung 15 eine Rückstellung des Hohlkolbens 7 in dessen Ausgangslage bewirkt. Dabei vergrößert sich der Druck im Kopplerraum 8 und damit im Steuerraum 13, worauf hin sich die Düsennadel 5 in deren Schließstellung bewegt. Bei Beendigung des Einspritzvorganges liegt in allen Räumen wiederum Systemdruck an. Ein Ausgleich von eventuellen Druckunterschieden zwischen dem Kopplerraum 8 und dem Druckraum 16 kann dabei über den Hydraulikpfad 19 erfolgen.

Claims (11)

  1. Injektor (1) für eine Kraftstoffeinspritzanlage einer Brennkraftmaschine, insbesondere in einem Kraftfahrzeug,
    - mit einem Injektorkörper (2), in dem in einem Nadelabschnitt (4) eine Düsennadel (5) zur Steuerung einer Einspritzung von Kraftstoff durch wenigstens ein Spritzloch (6) hubverstellbar gelagert ist, und in dem in einem Aktorabschnitt (3) ein Hohlkolben (7) hubverstellbar gelagert ist, der mit seiner, dem wenigstens einen Spritzloch (6) zugewandten ringförmigen Stirnseite einen ringförmigen Kopplerraum (8) axial begrenzt,
    - mit einem koaxial im Hohlkolben (7) angeordneten, stabförmigen Piezoaktor (9) zur Steuerung des Drucks im Kopplerraum (8), der einerseits direkt oder indirekt am Injektorkörper (2) und andererseits an einem Boden (10) des Hohlkolbens (7) abgestützt ist,
    - wobei ein, durch eine Steuerfläche der Düsennadel (5) begrenzter Steuerraum (13) mit dem Kopplerraum (8) hydraulisch verbunden ist.
  2. Injektor nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass zwischen dem Aktorabschnitt (3) und dem Nadelabschnitt (4) eine Zwischenplatte (11) angeordnet ist.
  3. Injektor nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der Hohlkolben (7) mit einer Federeinrichtung (15) in Richtung der Düsennadel (5) vorgespannt ist.
  4. Injektor nach Anspruch 2 oder 3,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Federeinrichtung (15) als Federhülse ausgebildet ist.
  5. Injektor nach Anspruch 4,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass ein elektrischer Anschluss (17) des Piezoaktors (9) durch den Boden (10) des Hohlkolbens (7) und weiter durch die Federhülse geführt ist.
  6. Injektor nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass im Aktorabschnitt (3) in radialer Richtung zwischen dem Injektorkörper (2) und dem Hohlkolben (7) eine Kolbenführung (12) vorgesehen ist.
  7. Injektor nach Anspruch 6,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Kolbenführung (12) ein separates Bauteil ist.
  8. Injektor nach Anspruch 6 oder 7,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Kolbenführung (12) zumindest einen axialen Kopplungspfad (14') aufweist, der einenends mit einem, mit der Druckquelle verbundenen Druckraum (16) im Aktorabschnitt (3) oder einer Druckquelle und andererends mit einem, mit dem wenigstens einen Spritzloch (6) kommunizierenden Düsenraum (18) im Nadelabschnitt (4) hydraulisch verbunden ist.
  9. Injektor nach Anspruch 8,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass zwischen dem Hohlkolben (7) und der Kolbenführung (12) zumindest ein Hydraulikpfad (19) vorgesehen ist, über welchen der Kopplerraum (8) mit dem im Aktorabschnitt (3) ausgebildeten Druckraum (16) kommuniziert.
  10. Injektor nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass zwischen einer Mantelfläche des stabförmigen Piezoaktors (9) und einer Innenwand des Hohlkolbens (7) eine Vergussmasse eingebracht ist.
  11. Injektor nach einem der Ansprüche 1 bis 10,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der Kopplerraum (8) im Aktorabschnitt (3) in radialer Richtung vom Piezoaktor (9) und vom Injektorkörper (2) begrenzt ist.
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