EP2136067A1 - Fuel injector - Google Patents

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Publication number
EP2136067A1
EP2136067A1 EP09100211A EP09100211A EP2136067A1 EP 2136067 A1 EP2136067 A1 EP 2136067A1 EP 09100211 A EP09100211 A EP 09100211A EP 09100211 A EP09100211 A EP 09100211A EP 2136067 A1 EP2136067 A1 EP 2136067A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
control valve
fuel injector
chamber
valve element
injector according
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP09100211A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Hans-Christoph Magel
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Publication of EP2136067A1 publication Critical patent/EP2136067A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M47/00Fuel-injection apparatus operated cyclically with fuel-injection valves actuated by fluid pressure
    • F02M47/02Fuel-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
    • F02M47/027Electrically actuated valves draining the chamber to release the closing pressure
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M63/00Other fuel-injection apparatus having pertinent characteristics not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00; Details, component parts, or accessories of fuel-injection apparatus, not provided for in, or of interest apart from, the apparatus of groups F02M39/00 - F02M61/00 or F02M67/00; Combination of fuel pump with other devices, e.g. lubricating oil pump
    • F02M63/0012Valves
    • F02M63/0014Valves characterised by the valve actuating means
    • F02M63/0015Valves characterised by the valve actuating means electrical, e.g. using solenoid
    • F02M63/0026Valves characterised by the valve actuating means electrical, e.g. using solenoid using piezoelectric or magnetostrictive actuators
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M63/00Other fuel-injection apparatus having pertinent characteristics not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00; Details, component parts, or accessories of fuel-injection apparatus, not provided for in, or of interest apart from, the apparatus of groups F02M39/00 - F02M61/00 or F02M67/00; Combination of fuel pump with other devices, e.g. lubricating oil pump
    • F02M63/0012Valves
    • F02M63/0031Valves characterized by the type of valves, e.g. special valve member details, valve seat details, valve housing details
    • F02M63/0043Two-way valves
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M2200/00Details of fuel-injection apparatus, not otherwise provided for
    • F02M2200/70Linkage between actuator and actuated element, e.g. between piezoelectric actuator and needle valve or pump plunger
    • F02M2200/703Linkage between actuator and actuated element, e.g. between piezoelectric actuator and needle valve or pump plunger hydraulic

Definitions

  • the invention relates to a fuel injector, in particular a common rail injector, for injecting fuel into a combustion chamber of an internal combustion engine according to the preamble of claim 1.
  • a fuel injector in which the injection valve element with the aid of a pressure-balanced in the axial direction control valve (servo-valve) is controllable.
  • the control valve in turn can be actuated directly by means of a piezoelectric actuator.
  • a bolt-shaped control valve To open the control valve, a bolt-shaped control valve must travel a minimum stroke. In order to represent this minimum stroke by means of acting directly on the control valve element piezo actuator, this must be made very long.
  • Such a piezoelectric actuator is not only costly, but also requires in any case scarce space.
  • the invention has for its object to provide a fuel injector with a control valve which is actuated by means of a short piezoelectric actuator.
  • the invention has recognized that only relatively small adjustment forces can be realized with short piezoelectric actuators.
  • the short piezoelectric actuator is combined with a control valve which is at least approximately, preferably completely, pressure-balanced in its closed position in the axial direction, ie in the adjustment direction.
  • the invention proposes that the piezoelectric actuator does not act directly on the in its closed position in the axial direction, at least approximately, pressure-balanced control valve, but that between the piezoelectric actuator and the Control valve element is provided a hydraulic path translator.
  • control valve element or a permanently connected to this component is a direct component of the path translator (pressure / distance translator), in which the control valve or permanently connected to him component, preferably in the axial direction, a compiler room of the Pressure intensifier limited.
  • the booster chamber is preferably in the low-pressure region of the fuel injector and is completely filled with fuel. It is therefore proposed to arrange the translator of the path translator directly to the back of the control valve element.
  • control valve element is guided in an axially adjustable manner in a valve body, wherein the valve body itself Translator space limited in an area adjacent to the control valve element.
  • the booster chamber is bounded radially outwardly by a spring-loaded sleeve.
  • the sleeve is supported on the above-mentioned valve body, wherein the spring force-urging spring is preferably arranged such that it biases the piezoelectric actuator, in particular its piezoelectric stack, and thus provides for a provision of the piezoelectric actuator after the voltage applied to him electrical voltage, preferably to zero, has been reduced.
  • the compiler space is limited by a coupler piston, preferably on the opposite side of the control valve element.
  • the coupler piston is preferably operatively connected to the piezoelectric actuator, preferably by the coupler piston is supported on the foot of the piezoelectric actuator.
  • the compiler space limiting, effective piston area must be greater than the corresponding boundary surface of the control valve element. In the case of providing a the translator radially outwardly limiting sleeve, this can simultaneously perform a guide function for the arranged with axial distance to the valve body coupler piston.
  • the coupler piston in a bore of the valve body is guided, the coupler space is thus preferably formed completely within the valve body, in which also the control valve member is axially guided.
  • a stepped bore is preferably introduced into the valve body, wherein the valve piston fills the larger bore cross section and the control valve element fills the smaller bore cross section.
  • the sealing point is critical because in the interpreter room a cyclically changing overpressure is built up, which leads to a fretting of the sealing point.
  • the sleeve reduces by their expansion, the rigidity of the power transmission and thus leads to a loss of switching performance.
  • the guidance of the coupler piston in the valve body results in a simpler injector design with a reduced number of parts.
  • the leadership of the coupler piston has no critical sealing point more and is designed to be more stable, thereby switching losses are minimized.
  • an embodiment of the control valve element is preferred as a piston, on the outer circumference of a, preferably annular groove, valve chamber is formed, which is hydraulically connected to a limited of the injection valve element control chamber.
  • the hydraulic connecting channel (outlet channel) between the control chamber and the valve chamber preferably one, in particular cavitating, Outflow throttle provided.
  • a guide diameter of the control valve element and the diameter of a control valve seat must be at least approximately equal. In this case, there is no force in the opening direction due to the high-pressure fuel in the closed position of the control valve element in the valve chamber.
  • To open the control valve element only friction and the spring force of a control closing spring must be overcome by means of the piezoelectric actuator in combination with the path translator.
  • an embodiment is preferred in which a, in particular ring-shaped, discharge chamber is provided axially spaced from the booster chamber via which the leakage amount flowing out of the valve chamber through the guide gap between the control valve element and the valve body can be guided into the low-pressure area outside the booster chamber.
  • the discharge chamber at least partially, preferably completely, is introduced into the outer periphery of the, preferably bolt-shaped, control valve element.
  • control valve element is associated with a control closing spring, which on the injection valve element facing the end face of the control valve element is arranged attacking.
  • an embodiment is preferred in which the settings are made so that in the low-pressure region prevails a low back pressure level, which ensures a permanent filling of the booster room. It is particularly preferred if this counter-pressure level is selected in the range of about 10 bar.
  • a throttle (preferably with low throttle effect) is provided to optimize the closing speed of the injection valve element.
  • the pressure chamber is preferably the pressure chamber surrounding the control chamber of the control valve radially on the outside, from which fuel can flow directly in the axial direction to the nozzle hole arrangement when the control valve element is open.
  • Fig. 1 is a designed as a common-rail injector fuel injector 1 for injecting fuel into a combustion chamber, not shown, of an internal combustion engine of a motor vehicle.
  • a high pressure pump 2 delivers fuel from a reservoir 3 in a high-pressure fuel storage 4 (Rail). In this fuel, especially diesel or gasoline, under high pressure, of about 2000 bar in this embodiment, stored.
  • the fuel injector 1 is connected to other, not shown, fuel injectors via a supply line 5, which opens into a supply channel 6 in the fuel injector 1. Via the supply channel 6, supplied fuel can flow through a throttle 7 into a pressure chamber 8 (high-pressure region) of the fuel injector 1 and from there during an injection process directly into the combustion chamber of the internal combustion engine.
  • the fuel injector 1 is connected via a return line 9 to the reservoir 3. Via the return line 9, a later to be explained control amount of fuel from the fuel injector 1 to flow to the reservoir 3 and fed from there from the high pressure circuit again.
  • a nozzle body 10 is a one-piece in this embodiment injection valve element 11, which may be designed in several parts if necessary, adjustable in the axial direction.
  • the injection valve element 11 is guided within the nozzle body 10 at its outer periphery.
  • the nozzle body 10 is clamped by means of a union nut 12 against an actuator body 13. Axially between the actuator body 13, a valve body 14 and an axially adjacent thereto throttle body 15 are arranged, wherein the valve body 14 and the throttle body 15 are clamped between the Aktuator emotions 13 and the nozzle body 10.
  • the injection valve element 11 has at its tip 16 a closing surface 17, with which the injection valve element 11 can be brought into a tight contact with an injection valve element seat 18 formed inside the nozzle body 10.
  • an injection valve element seat 18 formed inside the nozzle body 10.
  • fuel from the nozzle chamber 8 can be formed by axial channels 21 formed in a guide section 20 on the outer circumference of the injection valve element 11 in a lower annular space formed between the injection valve element 11 and the nozzle body 10 in the drawing plane the injection valve element seat 18 to flow past the nozzle hole assembly 19 and there are injected substantially under high pressure (rail pressure) standing in the combustion chamber.
  • a control chamber 26 is limited, via an axially arranged in the throttle body 15 inlet throttle 27 and a formed in the bottom of the valve body 14 pocket 28 is supplied to the supply channel 6 with fuel under high pressure.
  • the supply channel 6 passes through both the actuator body 13 and the valve body 14 and extends axially adjacent to the pocket 28 in the axial direction within the throttle body 15 to the pressure chamber 8. Since the sleeve member 23 with enclosed therein control chamber 26 radially outward of under high pressure fuel is enclosed, is an annular guide gap 29 radially between the sleeve member 23 and the injection valve member 11 comparatively fuel-tight.
  • the control chamber 26 is connected to a valve chamber 32, which is formed as an annular groove on the outer circumference of a piston-shaped control valve element 33 via a sectionally extending in the throttle body 15 in the axial direction, adjacent to the inlet throttle 27, drain passage 30 with outlet throttle 31.
  • the control valve element 33 is part of a control valve 34 (servo-valve).
  • the axially displaceably guided in the valve body 14 control valve member 33 is pressure balanced in the axial direction, ie in the direction of its (lower) opening position in its closed position shown in the axial direction. This is due to the fact that the diameter of its formed on the underside of the valve body 14 Control valve seat 35 corresponds to the guide diameter of the control valve element 33 in an axially spaced portion within the valve body 14.
  • the control valve element 33 is spring-loaded in the axial direction against its control valve seat 35 by means of a control closing spring 36.
  • the control closing spring 36 is supported on a lower, the injection valve element 11 facing end face 37 of the piston-shaped control valve element 33 and at the bottom of a formed in the throttle body 15 chamber 38 from.
  • the chamber 38 is part of the low-pressure region of the injector and connected via a radial passage 39 with an annular chamber 40, which extends in the axial direction laterally along the nozzle body, the throttle body and the valve body.
  • the annular chamber 40 is connected via an inserted in the valve body 14 radial passage 41 and an opening into this Axialkanal 42 with an actuator body 13 formed in the actuator space 43 in which a short piezoelectric actuator 44 is arranged in a suitable manner against fuel corrosion, for example with a coating or protected with a sleeve (not shown).
  • the piezoelectric actuator 44 comprises an electrical voltage lead out of the actuator body 13 voltage connection 45.
  • an actuator head 46 With an actuator head 46, the piezoelectric actuator 44 is supported on the head of the actuator 43 space.
  • On the Aktuatorkopf 46 includes in the axial direction down to a piezo stack 47, which is fixed to an actuator 48.
  • the Aktuatorfuß 48 in turn lies in the axial direction on a coupler piston 49, which is part of a path translator 50.
  • the coupler piston 49 is spring-loaded by a compression spring 51 in the axial direction upward against the piezoelectric actuator 44, wherein the Compression spring 51 at a lower annular shoulder 52 of the coupler piston 49 and at an upper end face 53 (ring side) of a sleeve 54 is supported.
  • the sleeve 54 is provided at its lower end side with a biting edge and is supported on a plane in the drawing upper side of the valve body 14.
  • the sleeve 54 is located entirely within the actuator space 43.
  • a fuel-filled booster chamber 55 is realized, which is bounded in the axial direction by a bottom 56 of the coupler piston 49 and opposite from an upper side 57 of the control valve element 33.
  • the surface extension of the underside 65 is greater than the surface extension of the top 57, so that even a minimal axial displacement of the operatively connected as described with the piezoelectric actuator 44 coupler piston 49 causes a large displacement (stroke) of the control valve element 33.
  • the piezoelectric actuator 44 If the piezoelectric actuator 44 is energized, it expands and presses the coupler piston 49 in the plane of the drawing down into the fuel-filled booster chamber 55. As a result, the control valve element 33 is moved in the drawing plane downwards in the opening direction of its control valve seat 35 away.
  • the energization of the piezoelectric actuator 44 is interrupted.
  • the spring force of the compression spring 51 is sufficient to tension the piezoelectric actuator 44 and to move the coupler piston 49 out of the booster chamber 55 a little way out.
  • the control valve member 33 moves in the drawing plane upwardly assisted by the control closing spring 36, whereby the control valve 34 is closed.
  • the fuel flowing in through the inlet throttle 27 into the control chamber 26 ensures rapid pressure increase in the control chamber 26 and thus a closing force acting on the injection valve element 11.
  • a closing spring 58 which is supported at one end on a circumferential collar 59 of the injection valve element 11 and the other end on the lower side in the drawing plane end face of the sleeve member 23 and this so against the lower side 25 of the throttle body 15 spring-loaded.
  • Fig. 1 results in a region axially between the control valve seat 35 and the booster chamber 55, with a small distance to the booster chamber 55 in the control valve element 33 a Abvant screening 60 introduced in the form of an annular groove (circumferential groove).
  • This is connected via the radial passage 41 to the actuator space 43 and thus to the return line 9.
  • a fuel leakage amount which flows in the closed control valve 34 via a guide gap 61 radially between the valve body 14 and the control valve member 33 in the axial direction upwards before reaching the booster chamber 55 laterally discharged in the direction of return line 9.
  • an undesirable increase in pressure in the interpreter room 55 is avoided.
  • the in Fig. 2 shown fuel injector 1 substantially corresponds to the in Fig. 1
  • the differences to the previously described fuel injector 1 are essentially set forth below. With regard to the similarities is on the preceding description of the figures as well as on Fig. 1 directed.

Abstract

The fuel injector (1) has an injecting valve element (11), which is adjusted by a control valve (34), and a piezo-electric actuator (44) for operating the control valve. The control valve has a control valve element (33). The piezo-electric actuator is assigned to a hydraulic travel transmitter (50).

Description

Stand der TechnikState of the art

Die Erfindung betrifft einen Kraftstoff-Injektor, insbesondere einen Common-Rail-Injektor, zum Einspritzen von Kraftstoff in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a fuel injector, in particular a common rail injector, for injecting fuel into a combustion chamber of an internal combustion engine according to the preamble of claim 1.

Aus der EP 1 612 398 A1 ist ein Kraftstoff-Injektor bekannt, bei dem das Einspritzventilelement mit Hilfe eines in axialer Richtung druckausgeglichenen Steuerventils (Servo-Ventil) ansteuerbar ist. Das Steuerventil wiederum ist mit Hilfe eines piezoelektrischen Aktuators unmittelbar betätigbar. Um das Steuerventil zu öffnen, muss ein bolzenförmiges Steuerventil einen Mindest-Hubweg zurücklegen. Um diesen Mindest-Hubweg mittels des unmittelbar an dem Steuerventilelement angreifenden Piezo-Aktuators darstellen zu können, muss dieser sehr lang ausgebildet werden. Ein derartiger piezoelektrischer Aktuator ist nicht nur kostenintensiv, sondern benötigt zusätzlich ohnehin knappen Bauraum.From the EP 1 612 398 A1 a fuel injector is known in which the injection valve element with the aid of a pressure-balanced in the axial direction control valve (servo-valve) is controllable. The control valve in turn can be actuated directly by means of a piezoelectric actuator. To open the control valve, a bolt-shaped control valve must travel a minimum stroke. In order to represent this minimum stroke by means of acting directly on the control valve element piezo actuator, this must be made very long. Such a piezoelectric actuator is not only costly, but also requires in any case scarce space.

Daneben sind Kraftstoff-Injektoren mit einem nicht-druckausgeglichenen Steuerventil bekannt. Zum Betätigen des Steuerventils werden folglich hohe Schaltkräfte benötigt, was wiederum notwendigerweise in dem Einsatz großer piezoelektrischer Aktuatoren resultiert. Diese sind kostenintensiv und haben erhöhte Ausfallraten im Vergleich zu kleinen piezoelektrischen Aktuatoren.In addition, fuel injectors are known with a non-pressure compensated control valve. Consequently, high switching forces are required for actuating the control valve, which in turn necessarily results in the use of large piezoelectric actuators. These are costly and have higher failure rates compared to small piezoelectric actuators.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Technische AufgabeTechnical task

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Kraftstoff-Injektor mit einem Steuerventil vorzuschlagen, das mittels eines kurzen piezoelektrischen Aktuators betätigbar ist.The invention has for its object to provide a fuel injector with a control valve which is actuated by means of a short piezoelectric actuator.

Technische LösungTechnical solution

Diese Aufgabe wird mit einem Kraftstoff-Injektor mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben. In den Rahmen der Erfindung fallen sämtliche Kombinationen aus zumindest zwei von in der Beschreibung, den Ansprüchen und/oder den Figuren offenbarten Merkmalen.This object is achieved with a fuel injector having the features of claim 1. Advantageous developments of the invention are specified in the subclaims. All combinations of at least two features disclosed in the description, the claims and / or the figures fall within the scope of the invention.

Die Erfindung hat erkannt, dass mit kurzen piezoelektrischen Aktuatoren nur vergleichsweise geringe Verstellkräfte realisiert werden können. Um dennoch einen kurzen piezoelektrischen Aktuator einsetzen zu können, wird daher der kurze piezoelektrische Aktuator mit einem in seiner Schließstellung in axialer Richtung, d.h. in Verstellrichtung, zumindest näherungsweise, vorzugsweise vollständig, druckausgeglichenen Steuerventil kombiniert. Um das Problem des nur geringen Stellweges eines kurzen piezoelektrischen Aktuators zu lösen, schlägt die Erfindung vor, dass der piezoelektrische Aktuator nicht unmittelbar auf das in seiner Schließstellung in axialer Richtung, zumindest näherungsweise, druckausgeglichene Steuerventil verstellend einwirkt, sondern dass zwischen dem piezoelektrischen Aktuator und dem Steuerventilelement ein hydraulischer Wegübersetzer vorgesehen ist. Mit einem derartigen hydraulischen Wegübersetzer kann eine nur geringe Verstellbewegung des piezoelektrischen Aktuators in einem vergleichsweise großen Verstellweg bzw. Hubweg des Steuerventilelementes umgesetzt werden. Hierzu müssen lediglich die druckbeaufschlagten Flächen des Wegübersetzers entsprechend gewählt werden. Durch die Kombination eines in seiner Schließstellung in Öffnungsrichtung druckausgeglichenen Steuerventils mit einem hydraulischen Wegübersetzer ist es erstmals möglich, in einem Kraftstoff-Injektor einen vergleichsweise kurzen piezoelektrischen Aktuator einzusetzen. Dieser hat neben geringen Ausfallraten den Vorteil, dass er mit einer nur geringen elektrischen Spannung ansteuerbar ist. Der Einsatz eines kurzen piezoelektrischen Aktuators reduziert in der Folge die Kosten und erhöht die Haltbarkeit des gesamten Kraftstoff-Injektors.The invention has recognized that only relatively small adjustment forces can be realized with short piezoelectric actuators. In order nevertheless to be able to use a short piezoelectric actuator, therefore, the short piezoelectric actuator is combined with a control valve which is at least approximately, preferably completely, pressure-balanced in its closed position in the axial direction, ie in the adjustment direction. In order to solve the problem of only a small travel of a short piezoelectric actuator, the invention proposes that the piezoelectric actuator does not act directly on the in its closed position in the axial direction, at least approximately, pressure-balanced control valve, but that between the piezoelectric actuator and the Control valve element is provided a hydraulic path translator. With such a hydraulic path translator can only one small adjustment movement of the piezoelectric actuator can be implemented in a comparatively large displacement or stroke of the control valve element. For this purpose, only the pressurized surfaces of the path translator must be selected accordingly. By combining a pressure-compensated in its closed position in the opening direction control valve with a hydraulic path translator, it is now possible to use a comparatively short piezoelectric actuator in a fuel injector. This has next to low failure rates the advantage that it can be controlled with a low electrical voltage. The use of a short piezoelectric actuator consequently reduces the cost and increases the durability of the entire fuel injector.

Von besonderem Vorteil ist eine Ausführungsform, bei der das Steuerventilelement oder ein fest mit diesem verbundenes Bauteil unmittelbarer Bestandteil des Wegübersetzers (Druck-/Wegübersetzer) ist, in dem das Steuerventil oder das fest mit ihm verbundene Bauteil, vorzugsweise in axialer Richtung, einen Übersetzerraum des Druckübersetzers begrenzt. Der Übersetzerraum befindet sich bevorzugt im Niederdruckbereich des Kraftstoff-Injektors und ist vollständig mit Kraftstoff gefüllt. Es wird also vorgeschlagen, den Übersetzerraum des Wegübersetzers direkt an der Rückseite des Steuerventilelementes anzuordnen.Of particular advantage is an embodiment in which the control valve element or a permanently connected to this component is a direct component of the path translator (pressure / distance translator), in which the control valve or permanently connected to him component, preferably in the axial direction, a compiler room of the Pressure intensifier limited. The booster chamber is preferably in the low-pressure region of the fuel injector and is completely filled with fuel. It is therefore proposed to arrange the translator of the path translator directly to the back of the control valve element.

Um eine möglichst exakte Führung des Steuerventilelementes zu realisieren, ist eine Ausführungsform bevorzugt, bei der das Steuerventilelement in einem Ventilkörper axial verstellbar geführt ist, wobei der Ventilkörper selbst den Übersetzerraum in einem Bereich benachbart zu dem Steuerventilelement begrenzt.In order to realize the most accurate possible guidance of the control valve element, an embodiment is preferred in which the control valve element is guided in an axially adjustable manner in a valve body, wherein the valve body itself Translator space limited in an area adjacent to the control valve element.

Konstruktiv vorteilhaft ist eine Ausführungsform, bei der der Übersetzerraum radial außen von einer federkraftbeaufschlagten Hülse begrenzt ist. Bevorzugt stützt sich die Hülse dabei auf dem zuvor erwähnten Ventilkörper ab, wobei die die Hülse federkraftbeaufschlagende Feder bevorzugt derart angeordnet ist, dass sie den piezoelektrischen Aktuator, insbesondere dessen Piezostack, spannt und somit für eine Rückstellung des piezoelektrischen Aktuators sorgt, nachdem die an ihm anliegende elektrische Spannung, vorzugsweise auf null, reduziert wurde.Constructively advantageous is an embodiment in which the booster chamber is bounded radially outwardly by a spring-loaded sleeve. Preferably, the sleeve is supported on the above-mentioned valve body, wherein the spring force-urging spring is preferably arranged such that it biases the piezoelectric actuator, in particular its piezoelectric stack, and thus provides for a provision of the piezoelectric actuator after the voltage applied to him electrical voltage, preferably to zero, has been reduced.

In Weiterbildung der Erfindung ist mit Vorteil vorgesehen, dass der Übersetzerraum von einem Kopplerkolben begrenzt ist, vorzugsweise auf der dem Steuerventilelement gegenüberliegenden Seite. Dabei ist der Kopplerkolben bevorzugt mit dem piezoelektrischen Aktuator wirkverbunden, bevorzugt indem sich der Kopplerkolben an dem Fuß des piezoelektrischen Aktuators abstützt. Um einen Hubweg des Steuerventilelementes zu realisieren, der größer ist als der Verstellweg bzw. Ausdehnungsweg des piezoelektrischen Aktuators, muss die den Übersetzerraum begrenzende, wirksame Kolbenfläche größer sein als die entsprechende Begrenzungsfläche des Steuerventilelementes. Im Falle des Vorsehens einer den Übersetzerraum radial außen begrenzenden Hülse, kann diese gleichzeitig eine Führungsfunktion für den mit Axialabstand zu dem Ventilkörper angeordneten Kopplerkolben übernehmen. Insbesondere dann, wenn auf eine derartige Hülse zur Begrenzung des Kopplerraums verzichtet wird, ist eine Ausführungsform bevorzugt, bei der der Kopplerkolben in einer Bohrung des Ventilkörpers geführt ist, der Kopplerraum also bevorzugt vollständig innerhalb des Ventilkörpers ausgebildet ist, in welchem auch das Steuerventilelement axial geführt ist. Bevorzugt ist hierzu in dem Ventilkörper eine Stufenbohrung eingebracht, wobei der Ventilkolben den größeren Bohrungsquerschnitt und das Steuerventilelement den kleineren Bohrungsquerschnitt ausfüllt. Eine Ausführungsform ohne eine den Übersetzerraum begrenzende Hülse hat den Vorteil, dass eine kritische Dichtstelle zwischen der Hülse und dem benachbarten Bauteil, insbesondere dem Ventilkörper, vermieden wird. Die Dichtstelle ist deshalb kritisch, weil im Übersetzerraum ein zyklisch wechselnder Überdruck aufgebaut wird, der zu einem Reibverschleiß der Dichtstelle führt. Zudem verringert die Hülse durch ihre Aufweitung die Steifigkeit der Kraftübertragung und führt damit zu einem Verlust an Schaltperformanz. Die Führung des Kopplerkolbens im Ventilkörper resultiert insgesamt in einem einfacheren Injektoraufbau mit einer reduzierten Teilezahl. Die Führung des Kopplerkolbens weist dabei keine kritische Dichtstelle mehr auf und ist insgesamt stabiler ausgeführt, wodurch Schaltverluste minimiert werden.In a further development of the invention is advantageously provided that the compiler space is limited by a coupler piston, preferably on the opposite side of the control valve element. In this case, the coupler piston is preferably operatively connected to the piezoelectric actuator, preferably by the coupler piston is supported on the foot of the piezoelectric actuator. In order to realize a stroke of the control valve element, which is greater than the displacement or expansion path of the piezoelectric actuator, the compiler space limiting, effective piston area must be greater than the corresponding boundary surface of the control valve element. In the case of providing a the translator radially outwardly limiting sleeve, this can simultaneously perform a guide function for the arranged with axial distance to the valve body coupler piston. In particular, when such a sleeve for limiting the coupler space is dispensed with, an embodiment is preferred in which the coupler piston in a bore of the valve body is guided, the coupler space is thus preferably formed completely within the valve body, in which also the control valve member is axially guided. For this purpose, a stepped bore is preferably introduced into the valve body, wherein the valve piston fills the larger bore cross section and the control valve element fills the smaller bore cross section. An embodiment without a sleeve bounding the compiler space has the advantage that a critical sealing point between the sleeve and the adjacent component, in particular the valve body, is avoided. The sealing point is critical because in the interpreter room a cyclically changing overpressure is built up, which leads to a fretting of the sealing point. In addition, the sleeve reduces by their expansion, the rigidity of the power transmission and thus leads to a loss of switching performance. Overall, the guidance of the coupler piston in the valve body results in a simpler injector design with a reduced number of parts. The leadership of the coupler piston has no critical sealing point more and is designed to be more stable, thereby switching losses are minimized.

Zur Realisierung eines in Öffnungsrichtung in seiner Schließstellung, zumindest näherungsweise, druckausgeglichenen Steuerventilelementes ist eine Ausführungsform des Steuerventilelementes als Kolben bevorzugt, an dessen Außenumfang eine, vorzugsweise ringnutförmige, Ventilkammer ausgebildet ist, die hydraulisch mit einer von dem Einspritzventilelement begrenzten Steuerkammer verbunden ist. Dabei ist in dem hydraulischen Verbindungskanal (Ablaufkanal) zwischen der Steuerkammer und der Ventilkammer bevorzugt eine, insbesondere kavitierende, Ablaufdrossel vorgesehen. Um die Druckausgeglichenheit des Steuerventils zu gewährleisten, müssen ein Führungsdurchmesser des Steuerventilelementes und der Durchmesser eines Steuerventilsitzes zumindest näherungsweise gleich groß sein. In diesem Fall entsteht durch den in der Ventilkammer befindlichen, unter Hochdruck stehenden, Kraftstoff in Schließstellung des Steuerventilelementes keine Kraft in Öffnungsrichtung - zum Öffnen des Steuerventilelementes muss lediglich Reibung und die Federkraft einer Steuerschließfeder mit Hilfe des piezoelektrischen Aktuators in Kombination mit dem Wegübersetzer überwunden werden.To realize a in the opening direction in its closed position, at least approximately, pressure-balanced control valve element, an embodiment of the control valve element is preferred as a piston, on the outer circumference of a, preferably annular groove, valve chamber is formed, which is hydraulically connected to a limited of the injection valve element control chamber. In this case, in the hydraulic connecting channel (outlet channel) between the control chamber and the valve chamber preferably one, in particular cavitating, Outflow throttle provided. In order to ensure the pressure balance of the control valve, a guide diameter of the control valve element and the diameter of a control valve seat must be at least approximately equal. In this case, there is no force in the opening direction due to the high-pressure fuel in the closed position of the control valve element in the valve chamber. To open the control valve element, only friction and the spring force of a control closing spring must be overcome by means of the piezoelectric actuator in combination with the path translator.

Um zu verhindern, dass der Druck im Übersetzerraum (übermäßig) ansteigt, womit eine den piezoelektrischen Aktuator kontrahierende und das Steuerventilelement in Schließrichtung beaufschlagende Kraft verbunden wäre, ist eine Ausführungsform bevorzugt, bei der axial beabstandet zu dem Übersetzerraum eine, insbesondere ringnutförmige, Abführkammer vorgesehen ist, über die die durch den Führungsspalt zwischen dem Steuerventilelement und dem Ventilkörper aus der Ventilkammer abströmende Leckagemenge in den Niederdruckbereich außerhalb des Übersetzerraums geführt werden kann. Besonders bevorzugt ist eine Ausführungsform, bei der die Abführkammer, zumindest teilweise, vorzugsweise vollständig, in den Außenumfang des, vorzugsweise bolzenförmigen, Steuerventilelementes eingebracht ist.In order to prevent the pressure in the booster chamber from rising (excessively), which would involve a force contracting the piezoelectric actuator and acting on the control valve element in the closing direction, an embodiment is preferred in which a, in particular ring-shaped, discharge chamber is provided axially spaced from the booster chamber via which the leakage amount flowing out of the valve chamber through the guide gap between the control valve element and the valve body can be guided into the low-pressure area outside the booster chamber. Particularly preferred is an embodiment in which the discharge chamber, at least partially, preferably completely, is introduced into the outer periphery of the, preferably bolt-shaped, control valve element.

Besonders bevorzugt ist eine Ausführungsform des Kraftstoff-Injektors, bei der dem Steuerventilelement eine Steuerschließfeder zugeordnet ist, die an der dem Einspritzventilelement zugewandten Stirnseite des Steuerventilelementes angreifend angeordnet ist. Hierdurch wird auf einfache Weise ein nach unten öffnendes Steuerventil realisiert.Particularly preferred is an embodiment of the fuel injector, wherein the control valve element is associated with a control closing spring, which on the injection valve element facing the end face of the control valve element is arranged attacking. As a result, a downwardly opening control valve is realized in a simple manner.

Um eine vollständige Befüllung des Übersetzerraums mit Kraftstoff aus dem Niederdruckbereich zu gewährleisten, ist eine Ausführungsform bevorzugt, bei der die Einstellungen so vorgenommen werden, dass im Niederdruckbereich ein geringes Gegendruckniveau vorherrscht, das für eine dauerhafte Befüllung des Übersetzerraums sorgt. Besonders bevorzugt ist es, wenn dieses Gegendruckniveau im Bereich von etwa 10 bar gewählt ist.In order to ensure a complete filling of the booster chamber with fuel from the low-pressure region, an embodiment is preferred in which the settings are made so that in the low-pressure region prevails a low back pressure level, which ensures a permanent filling of the booster room. It is particularly preferred if this counter-pressure level is selected in the range of about 10 bar.

In Weiterbildung der Erfindung ist mit Vorteil vorgesehen, dass in einem Versorgungskanal zur Versorgung eines das Einspritzventilelement aufnehmenden Druckraums eine Drossel (vorzugsweise mit geringer Drosselwirkung) vorgesehen ist, um die Schließgeschwindigkeit des Einspritzventilelementes zu optimieren. Bevorzugt handelt es sich bei dem Druckraum um den die Steuerkammer des Steuerventils radial außen umschließenden Druckraum, aus dem Kraftstoff bei geöffnetem Steuerventilelement unmittelbar in axialer Richtung zur Düsenlochanordnung strömen kann.In a further development of the invention is advantageously provided that in a supply channel for supplying a receiving the injection valve element pressure chamber, a throttle (preferably with low throttle effect) is provided to optimize the closing speed of the injection valve element. The pressure chamber is preferably the pressure chamber surrounding the control chamber of the control valve radially on the outside, from which fuel can flow directly in the axial direction to the nozzle hole arrangement when the control valve element is open.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnungen. Diese zeigen in:

Fig. 1:
eine schematische Darstellung eines als CommonRail-Injektor ausgebildeten Kraftstoff-Injektors mit einem zwischen einem piezoelektrischen Aktuator und einem Steuerventilelement angeordneten Wegübersetzer, und
Fig. 2:
ein alternatives Ausführungsbeispiel mit einem in einen Ventilkörper geführten Kopplerkolben.
Further advantages, features and details of the invention will become apparent from the following description of a preferred embodiment and from the drawings. These show in:
Fig. 1:
a schematic representation of a trained as common rail injector fuel injector with a path translator arranged between a piezoelectric actuator and a control valve element, and
Fig. 2:
an alternative embodiment with a guided in a valve body coupler piston.

Ausführungsformen der ErfindungEmbodiments of the invention

In Fig. 1 ist ein als Common-Rail-Injektor ausgebildeter Kraftstoff-Injektor 1 zum Einspritzen von Kraftstoff in einen nicht gezeigten Brennraum einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeuges dargestellt. Eine Hochdruckpumpe 2 fördert Kraftstoff aus einem Vorratsbehälter 3 in einen Kraftstoff-Hochdruckspeicher 4 (Rail). In diesem ist Kraftstoff, insbesondere Diesel oder Benzin, unter hohem Druck, von in diesem Ausführungsbeispiel etwa 2000 bar, gespeichert. An den Kraftstoff-Hochdruckspeicher 4 ist der Kraftstoff-Injektor 1 neben anderen, nicht gezeigten, Kraftstoff-Injektoren über eine Versorgungsleitung 5 angeschlossen, die in einen Versorgungskanal 6 im Kraftstoff-Injektor 1 mündet. Über den Versorgungskanal 6 kann zugeführter Kraftstoff durch eine Drossel 7 hindurch in einen Druckraum 8 (Hochdruckbereich) des Kraftstoff-Injektors 1 und von dort aus bei einem Einspritzvorgang unmittelbar in den Brennraum der Brennkraftmaschine strömen. Der Kraftstoff-Injektor 1 ist über eine Rücklaufleitung 9 an den Vorratsbehälter 3 angeschlossen. Über die Rücklaufleitung 9 kann eine später noch zu erläuternde Steuermenge an Kraftstoff von dem Kraftstoff-Injektor 1 zu dem Vorratsbehälter 3 abfließen und von dort aus dem Hochdruckkreislauf wieder zugeführt werden.In Fig. 1 is a designed as a common-rail injector fuel injector 1 for injecting fuel into a combustion chamber, not shown, of an internal combustion engine of a motor vehicle. A high pressure pump 2 delivers fuel from a reservoir 3 in a high-pressure fuel storage 4 (Rail). In this fuel, especially diesel or gasoline, under high pressure, of about 2000 bar in this embodiment, stored. To the high-pressure fuel accumulator 4, the fuel injector 1 is connected to other, not shown, fuel injectors via a supply line 5, which opens into a supply channel 6 in the fuel injector 1. Via the supply channel 6, supplied fuel can flow through a throttle 7 into a pressure chamber 8 (high-pressure region) of the fuel injector 1 and from there during an injection process directly into the combustion chamber of the internal combustion engine. The fuel injector 1 is connected via a return line 9 to the reservoir 3. Via the return line 9, a later to be explained control amount of fuel from the fuel injector 1 to flow to the reservoir 3 and fed from there from the high pressure circuit again.

In einem Düsenkörper 10 ist ein in diesem Ausführungsbeispiel einstückiges Einspritzventilelement 11, das bei Bedarf auch mehrteilig ausgeführt sein kann, in axialer Richtung verstellbar. Dabei ist das Einspritzventilelement 11 innerhalb des Düsenkörpers 10 an seinem Außenumfang geführt. Der Düsenkörper 10 ist mit Hilfe einer Überwurfmutter 12 gegen einen Aktuatorkörper 13 verspannt. Axial zwischen dem Aktuatorkörper 13 sind ein Ventilkörper 14 und ein an diesen axial angrenzender Drosselkörper 15 angeordnet, wobei der Ventilkörper 14 und der Drosselkörper 15 zwischen dem Aktuatorkörper 13 und dem Düsenkörper 10 eingespannt sind.In a nozzle body 10 is a one-piece in this embodiment injection valve element 11, which may be designed in several parts if necessary, adjustable in the axial direction. In this case, the injection valve element 11 is guided within the nozzle body 10 at its outer periphery. The nozzle body 10 is clamped by means of a union nut 12 against an actuator body 13. Axially between the actuator body 13, a valve body 14 and an axially adjacent thereto throttle body 15 are arranged, wherein the valve body 14 and the throttle body 15 are clamped between the Aktuatorkörper 13 and the nozzle body 10.

Das Einspritzventilelement 11 weist an seiner Spitze 16 eine Schließfläche 17 auf, mit welcher das Einspritzventilelement 11 in eine dichte Anlage an einen innerhalb des Düsenkörpers 10 ausgebildeten Einspritzventilelementsitz 18 bringbar ist. Wenn das Einspritzventilelement 11 an seinem Einspritzventilelementsitz 18 anliegt, d. h. sich in einer Schließstellung befindet, ist der Kraftstoffaustritt aus einer Düsenlochanordnung 19 gesperrt. Ist es dagegen von seinem Einspritzventilelementsitz 18 abgehoben, kann Kraftstoff aus dem Düsenraum 8 durch in einem Führungsabschnitt 20 am Außenumfang des Einspritzventilelementes 11 durch Anschliffe gebildete Axialkanäle 21 in einen in der Zeichnungsebene unteren, radial zwischen dem Einspritzventilelement 11 und dem Düsenkörper 10 ausgebildeten Ringraum 22 an dem Einspritzventilelementsitz 18 vorbei zur Düsenlochanordnung 19 strömen und dort im Wesentlichen unter Hochdruck (Raildruck) stehend in den Brennraum gespritzt werden.The injection valve element 11 has at its tip 16 a closing surface 17, with which the injection valve element 11 can be brought into a tight contact with an injection valve element seat 18 formed inside the nozzle body 10. When the injection valve element 11 bears against its injection valve element seat 18, ie is in a closed position, the fuel outlet from a nozzle hole arrangement 19 is blocked. If, on the other hand, it is lifted from its injection valve element seat 18, fuel from the nozzle chamber 8 can be formed by axial channels 21 formed in a guide section 20 on the outer circumference of the injection valve element 11 in a lower annular space formed between the injection valve element 11 and the nozzle body 10 in the drawing plane the injection valve element seat 18 to flow past the nozzle hole assembly 19 and there are injected substantially under high pressure (rail pressure) standing in the combustion chamber.

Von einem in dem Druckraum 8 angeordneten Hülsenelement 23, einer in der Zeichnungsebene oberen Stirnseite 24 des Einspritzventilelementes 11 und einer in der Zeichnungsebene unteren Seite 25 des Drosselkörpers 15 wird eine Steuerkammer 26 begrenzt, die über eine axial in dem Drosselkörper 15 angeordnete Zulaufdrossel 27 und eine in der Unterseite des Ventilkörpers 14 ausgebildete Tasche 28 mit dem Versorgungskanal 6 mit unter Hochdruck stehendem Kraftstoff versorgt wird. Der Versorgungskanal 6 durchsetzt dabei sowohl den Aktuatorkörper 13 als auch den Ventilkörper 14 und verläuft axial benachbart zu der Tasche 28 weiter in axialer Richtung innerhalb des Drosselkörpers 15 zum Druckraum 8. Da das Hülsenelement 23 mit darin eingeschlossener Steuerkammer 26 radial außen von unter Hochdruck stehendem Kraftstoff umschlossen ist, ist ein ringförmiger Führungsspalt 29 radial zwischen dem Hülsenelement 23 und dem Einspritzventilelement 11 vergleichsweise kraftstoffdicht.From a arranged in the pressure chamber 8 sleeve member 23, a plane in the drawing upper end 24 of the injection valve member 11 and a lower side in the drawing plane 25 of the throttle body 15, a control chamber 26 is limited, via an axially arranged in the throttle body 15 inlet throttle 27 and a formed in the bottom of the valve body 14 pocket 28 is supplied to the supply channel 6 with fuel under high pressure. The supply channel 6 passes through both the actuator body 13 and the valve body 14 and extends axially adjacent to the pocket 28 in the axial direction within the throttle body 15 to the pressure chamber 8. Since the sleeve member 23 with enclosed therein control chamber 26 radially outward of under high pressure fuel is enclosed, is an annular guide gap 29 radially between the sleeve member 23 and the injection valve member 11 comparatively fuel-tight.

Über einen abschnittsweise in dem Drosselkörper 15 in axialer Richtung verlaufenden, benachbart zur Zulaufdrossel 27 angeordneten, Ablaufkanal 30 mit Ablaufdrossel 31 ist die Steuerkammer 26 mit einer Ventilkammer 32 verbunden, die als Ringnut am Außenumfang eines kolbenförmigen Steuerventilelementes 33 ausgebildet ist. Das Steuerventilelement 33 ist Bestandteil eines Steuerventils 34 (Servo-Ventil). Das in dem Ventilkörper 14 axial verschieblich geführte Steuerventilelement 33 ist in axialer Richtung, d.h. in Richtung seiner (unteren) Öffnungsposition in seiner gezeigten Schließstellung in axialer Richtung druckausgeglichen. Dies ist darauf zurückzuführen, dass der Durchmesser seines an der Unterseite des Ventilkörpers 14 ausgebildeten Steuerventilsitzes 35 dem Führungsdurchmesser des Steuerventilelementes 33 in einem axial beabstandeten Abschnitt innerhalb des Ventilkörpers 14 entspricht. Das Steuerventilelement 33 wird mit Hilfe einer Steuerschließfeder 36 in axialer Richtung nach oben gegen seinen Steuerventilsitz 35 federkraftbeaufschlagt. Die Steuerschließfeder 36 stützt sich dabei an einer unteren, dem Einspritzventilelement 11 zugewandten Stirnseite 37 des kolbenförmigen Steuerventilelementes 33 und am Grund einer im Drosselkörper 15 ausgebildeten Kammer 38 ab. Die Kammer 38 ist Bestandteil des Niederdruckbereichs des Injektors und über einen Radialkanal 39 mit einer Ringkammer 40 verbunden, die sich in axialer Richtung seitlich entlang des Düsenkörpers, des Drosselkörpers und des Ventilkörpers erstreckt. Die Ringkammer 40 ist über einen im Ventilkörper 14 eingebrachten Radialkanal 41 und einen in diesen mündenden Axialkanal 42 mit einem im Aktuatorkörper 13 ausgebildeten Aktuatorraum 43 verbunden, in dem ein kurzer piezoelektrischer Aktuator 44 angeordnet ist, der in geeigneter Weise gegen Kraftstoffkorrosion, beispielsweise mit einer Beschichtung oder mit einer Hülse (nicht gezeigt) geschützt ist. Der piezoelektrische Aktuator 44 umfasst einen elektrischen aus dem Aktuatorkörper 13 herausgeführten Spannungsanschluss 45. Mit einem Aktuatorkopf 46 stützt sich der piezoelektrische Aktuator 44 am Kopf des Aktuatorraums 43 ab. An dem Aktuatorkopf 46 schließt in axialer Richtung nach unten ein Piezostack 47 an, der an einem Aktuatorfuß 48 festgelegt ist. Der Aktuatorfuß 48 wiederum liegt in axialer Richtung auf einem Kopplerkolben 49 auf, der Bestandteil eines Wegübersetzers 50 ist. Der Kopplerkolben 49 wird von einer Druckfeder 51 in axialer Richtung nach oben gegen den piezoelektrischen Aktuator 44 federkraftbeaufschlagt, wobei sich die Druckfeder 51 an einer unteren Ringschulter 52 des Kopplerkolbens 49 und an einer oberen Stirnseite 53 (Ringseite) einer Hülse 54 abstützt. Die Hülse 54 ist an ihrer unteren Stirnseite mit einer Beißkante versehen und stützt sich an einer in der Zeichnungsebene oberen Seite des Ventilkörpers 14 ab. Die Hülse 54 befindet sich vollständig innerhalb des Aktuatorraums 43.The control chamber 26 is connected to a valve chamber 32, which is formed as an annular groove on the outer circumference of a piston-shaped control valve element 33 via a sectionally extending in the throttle body 15 in the axial direction, adjacent to the inlet throttle 27, drain passage 30 with outlet throttle 31. The control valve element 33 is part of a control valve 34 (servo-valve). The axially displaceably guided in the valve body 14 control valve member 33 is pressure balanced in the axial direction, ie in the direction of its (lower) opening position in its closed position shown in the axial direction. This is due to the fact that the diameter of its formed on the underside of the valve body 14 Control valve seat 35 corresponds to the guide diameter of the control valve element 33 in an axially spaced portion within the valve body 14. The control valve element 33 is spring-loaded in the axial direction against its control valve seat 35 by means of a control closing spring 36. The control closing spring 36 is supported on a lower, the injection valve element 11 facing end face 37 of the piston-shaped control valve element 33 and at the bottom of a formed in the throttle body 15 chamber 38 from. The chamber 38 is part of the low-pressure region of the injector and connected via a radial passage 39 with an annular chamber 40, which extends in the axial direction laterally along the nozzle body, the throttle body and the valve body. The annular chamber 40 is connected via an inserted in the valve body 14 radial passage 41 and an opening into this Axialkanal 42 with an actuator body 13 formed in the actuator space 43 in which a short piezoelectric actuator 44 is arranged in a suitable manner against fuel corrosion, for example with a coating or protected with a sleeve (not shown). The piezoelectric actuator 44 comprises an electrical voltage lead out of the actuator body 13 voltage connection 45. With an actuator head 46, the piezoelectric actuator 44 is supported on the head of the actuator 43 space. On the Aktuatorkopf 46 includes in the axial direction down to a piezo stack 47, which is fixed to an actuator 48. The Aktuatorfuß 48 in turn lies in the axial direction on a coupler piston 49, which is part of a path translator 50. The coupler piston 49 is spring-loaded by a compression spring 51 in the axial direction upward against the piezoelectric actuator 44, wherein the Compression spring 51 at a lower annular shoulder 52 of the coupler piston 49 and at an upper end face 53 (ring side) of a sleeve 54 is supported. The sleeve 54 is provided at its lower end side with a biting edge and is supported on a plane in the drawing upper side of the valve body 14. The sleeve 54 is located entirely within the actuator space 43.

Innerhalb der Hülse 54 ist ein mit Kraftstoff gefüllter Übersetzerraum 55 realisiert, der in axialer Richtung von einer Unterseite 56 des Kopplerkolbens 49 und gegenüberliegend von einer Oberseite 57 des Steuerventilelementes 33 begrenzt wird. Die Flächenerstreckung der Unterseite 65 ist größer als die Flächenerstreckung der Oberseite 57, sodass bereits eine minimale axiale Verstellbewegung des wie beschrieben mit dem piezoelektrischen Aktuator 44 wirkverbundenen Kopplerkolbens 49 einen großen Verstellweg (Hub) des Steuerventilelementes 33 verursacht.Within the sleeve 54, a fuel-filled booster chamber 55 is realized, which is bounded in the axial direction by a bottom 56 of the coupler piston 49 and opposite from an upper side 57 of the control valve element 33. The surface extension of the underside 65 is greater than the surface extension of the top 57, so that even a minimal axial displacement of the operatively connected as described with the piezoelectric actuator 44 coupler piston 49 causes a large displacement (stroke) of the control valve element 33.

Wird der piezoelektrische Aktuator 44 bestromt, dehnt dieser sich aus und drückt den Kopplerkolben 49 in der Zeichnungsebene nach unten in den mit Kraftstoff gefüllten Übersetzerraum 55 hinein. Hierdurch wird das Steuerventilelement 33 in der Zeichnungsebene nach unten in Öffnungsrichtung von seinem Steuerventilsitz 35 weg bewegt. Nun kann Kraftstoff aus der Steuerkammer 26 über die Ablaufdrossel 31 und die Ventilkammer 32 in die Kammer 38 (Niederdruckbereich) und von dort aus über den Radialkanal 39, die Ringkammer 40, den Radialkanal 41, den Axialkanal 42 und den Aktuatorraum 43 zur Rücklaufleitung 9 strömen. Die Durchflussquerschnitte der Zulaufdrossel 27 und der Ablaufdrossel 31 sind dabei derart aufeinander abgestimmt, dass bei geöffnetem Steuerventil 34 ein Nettoabfluss von Kraftstoff (Kraftstoffsteuermenge) aus der Steuerkammer 26 über den zuvor beschriebenen Weg resultiert, wodurch der Druck in der Steuerkammer 26 rapide absinkt. Dies wiederum führt dazu, dass das Einspritzventilelement 11 von seinem Einspritzventilelementsitz 18 abhebt, sodass Kraftstoff aus dem Druckraum 8 durch die Düsenlochanordnung 19 ausströmen kann.If the piezoelectric actuator 44 is energized, it expands and presses the coupler piston 49 in the plane of the drawing down into the fuel-filled booster chamber 55. As a result, the control valve element 33 is moved in the drawing plane downwards in the opening direction of its control valve seat 35 away. Now fuel from the control chamber 26 via the outlet throttle 31 and the valve chamber 32 into the chamber 38 (low pressure area) and from there via the radial channel 39, the annular chamber 40, the radial channel 41, the axial passage 42 and the actuator space 43 to the return line 9 flow , The flow cross sections of the inlet throttle 27 and the outlet throttle 31 are matched to one another in this way, that when the control valve 34 is open, there is a net outflow of fuel (fuel control amount) from the control chamber 26 via the previously described path, whereby the pressure in the control chamber 26 decreases rapidly. This in turn means that the injection valve element 11 lifts off from its injection valve element seat 18, so that fuel can flow out of the pressure chamber 8 through the nozzle hole arrangement 19.

Zum Beenden des Einspritzvorgangs wird die Bestromung des piezoelektrischen Aktuators 44 unterbrochen. Die Federkraft der Druckfeder 51 reicht aus, um den piezoelektrischen Aktuator 44 zu spannen und den Kopplerkolben 49 aus dem Übersetzerraum 55 ein Stück weit heraus zu bewegen. In der Folge bewegt sich das Steuerventilelement 33 in der Zeichnungsebene nach oben unterstützt durch die Steuerschließfeder 36, wodurch das Steuerventil 34 geschlossen wird. Der durch die Zulaufdrossel 27 in die Steuerkammer 26 nachströmende Kraftstoff sorgt für eine schnelle Druckerhöhung in der Steuerkammer 26 und damit für eine auf das Einspritzventilelement 11 wirkende Schließkraft. Die daraus resultierende Schließbewegung des Einspritzventilelementes 11 wird von einer Schließfeder 58 unterstützt, die sich einenends an einem Umfangsbund 59 des Einspritzventilelementes 11 und anderenends an der in der Zeichnungsebene unteren Stirnseite des Hülsenelementes 23 abstützt und dieses so gegen die untere Seite 25 des Drosselkörpers 15 federkraftbeaufschlagt.To end the injection process, the energization of the piezoelectric actuator 44 is interrupted. The spring force of the compression spring 51 is sufficient to tension the piezoelectric actuator 44 and to move the coupler piston 49 out of the booster chamber 55 a little way out. As a result, the control valve member 33 moves in the drawing plane upwardly assisted by the control closing spring 36, whereby the control valve 34 is closed. The fuel flowing in through the inlet throttle 27 into the control chamber 26 ensures rapid pressure increase in the control chamber 26 and thus a closing force acting on the injection valve element 11. The resulting closing movement of the injection valve element 11 is assisted by a closing spring 58, which is supported at one end on a circumferential collar 59 of the injection valve element 11 and the other end on the lower side in the drawing plane end face of the sleeve member 23 and this so against the lower side 25 of the throttle body 15 spring-loaded.

Wie sich weiter aus Fig. 1 ergibt, ist in einem Bereich axial zwischen dem Steuerventilsitz 35 und dem Übersetzerraum 55, mit geringem Abstand zu dem Übersetzerraum 55 in das Steuerventilelement 33 eine Abführkammer 60 in der Form einer Ringnut (Umfangsnut) eingebracht. Diese ist über den Radialkanal 41 mit dem Aktuatorraum 43 und damit mit der Rücklaufleitung 9 verbunden. Hierdurch wird eine Kraftstoffleckagemenge, die bei geschlossenem Steuerventil 34 über einen Führungsspalt 61 radial zwischen dem Ventilkörper 14 und dem Steuerventilelement 33 in axialer Richtung nach oben strömt vor Erreichen des Übersetzerraums 55 seitlich in Richtung Rücklaufleitung 9 abgeführt. Auf diese Weise wird eine unerwünschte Druckerhöhung im Übersetzerraum 55 vermieden.How to get out Fig. 1 results in a region axially between the control valve seat 35 and the booster chamber 55, with a small distance to the booster chamber 55 in the control valve element 33 a Abführkammer 60 introduced in the form of an annular groove (circumferential groove). This is connected via the radial passage 41 to the actuator space 43 and thus to the return line 9. In this way, a fuel leakage amount, which flows in the closed control valve 34 via a guide gap 61 radially between the valve body 14 and the control valve member 33 in the axial direction upwards before reaching the booster chamber 55 laterally discharged in the direction of return line 9. In this way, an undesirable increase in pressure in the interpreter room 55 is avoided.

Der in Fig. 2 gezeigte Kraftstoff-Injektor 1 entspricht im Wesentlichen dem in Fig. 1 gezeigten und zuvor beschriebenen Kraftstoff-Injektor 1. Zur Vermeidung von Wiederholungen werden im Folgenden im Wesentlichen die Unterschiede zu dem zuvor beschriebenen Kraftstoff-Injektor 1 dargelegt. Im Hinblick auf die Gemeinsamkeiten wird auf die vorangehende Figurenbeschreibung sowie auf Fig. 1 verwiesen.The in Fig. 2 shown fuel injector 1 substantially corresponds to the in Fig. 1 In order to avoid repetition, the differences to the previously described fuel injector 1 are essentially set forth below. With regard to the similarities is on the preceding description of the figures as well as on Fig. 1 directed.

Im Gegensatz zu dem Kraftstoff-Injektor 1 gemäß Fig. 1 weist der in Fig. 2 gezeigte Kraftstoff-Injektor 1 keine Hülse 54 zur radialen Begrenzung des Übersetzerraums 55 und zur Führung des Kopplerkolbens 49 auf. Stattdessen ist der Kopplerkolben 49 axial in eine Stufenbohrung 62 in dem Ventilkörper 14 geführt. Der Innenumfang des größeren, oberen Bohrungsabschnitts übernimmt dabei die Führung des Kopplerkolbens 49. Der Übersetzerraum 55 selbst ist vollständig in dem Ventilkörper 14 ausgebildet und wird ausschließlich von dem Ventilkörper 14, dem Kopplerkolben 49 und dem Steuerventilelement 33 begrenzt, wobei das Steuerventilelement 33 in einem unteren Durchmesserabschnitt der Stufenbohrung 62 mit einem geringeren Durchmesser geführt ist. Die sich in dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 an der Hülse 54 abstützende Druckfeder 51 stützt sich in dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 unmittelbar am Ventilkörper 14 ab und hat weiterhin die Funktion der Rückstellung des Kopplerkolbens 49 bei einer Reduzierung der an dem piezoelektrischen Aktuator 44 anliegenden elektrischen Spannung.In contrast to the fuel injector 1 according to Fig. 1 has the in Fig. 2 shown fuel injector 1 no sleeve 54 for the radial boundary of the booster chamber 55 and for guiding the coupler piston 49. Instead, the coupler piston 49 is axially guided in a stepped bore 62 in the valve body 14. The inner circumference of the larger, upper bore portion takes over the leadership of the coupler piston 49. The translator 55 itself is completely formed in the valve body 14 and is limited only by the valve body 14, the coupler piston 49 and the control valve member 33, wherein the control valve member 33 in a lower Diameter section of the stepped bore 62 with a smaller Diameter is guided. Which in the embodiment according to Fig. 1 on the sleeve 54 supporting compression spring 51 is supported in the embodiment according to Fig. 2 directly on the valve body 14 and further has the function of resetting the coupler piston 49 with a reduction in voltage applied to the piezoelectric actuator 44 electrical voltage.

Claims (11)

Kraftstoff-Injektor, insbesondere Common-Rail-Injektor, zum Einspritzen von Kraftstoff in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine, mit einem Einspritzventilelement (11), welches mittels eines Steuerventils (34) schaltbar ist, und mit einem piezoelektrischen Aktuator (44) zum Betätigen des Steuerventils (34), wobei das Steuerventil (34) ein in seiner Schließstellung in axialer Richtung, zumindest näherungsweise, druckausgeglichenes Steuerventilelement (33) aufweist,
dadurch gekennzeichnet,
dass dem piezoelektrischen Aktuator (44) ein hydraulischer Wegübersetzer (50) zugeordnet ist.
A fuel injector, in particular a common-rail injector, for injecting fuel into a combustion chamber of an internal combustion engine, having an injection valve element (11) which can be switched by means of a control valve (34) and a piezoelectric actuator (44) for actuating the control valve (34), wherein the control valve (34) in its closed position in the axial direction, at least approximately, pressure-balanced control valve element (33),
characterized,
in that a hydraulic distance translator (50) is associated with the piezoelectric actuator (44).
Kraftstoff-Injektor nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Steuerventilelement (33) einen Übersetzerraum (55) des Druckübersetzers begrenzt.
Fuel injector according to claim 1,
characterized,
in that the control valve element (33) delimits a booster chamber (55) of the pressure booster.
Kraftstoff-Injektor nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Steuerventilelement (33) in einem, vorzugsweise den Übersetzerraum (55) begrenzenden, Ventilkörper (14) axial verstellbar geführt ist.
Fuel injector according to claim 2,
characterized,
in that the control valve element (33) is guided in an axially adjustable manner in a valve body (14) delimiting, preferably, the translator chamber (55).
Kraftstoff-Injektor nach einem der Ansprüche 2 oder 3,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Übersetzerraum (55) radial außen von einer federkraftbeaufschlagten Hülse (54) begrenzt ist.
Fuel injector according to one of claims 2 or 3,
characterized,
that the booster chamber (55) is bounded radially outwardly by a spring-loaded sleeve (54).
Kraftstoff-Injektor nach einem der Ansprüche 2 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Übersetzerraum (55) von einem Kopplerkolben (49) begrenzt ist, der mit dem piezoelektrischen Aktuator (44) wirkverbunden, vorzugsweise an diesem festgelegt oder an diesem anliegend angeordnet, ist.
Fuel injector according to one of claims 2 to 4,
characterized,
in that the booster chamber (55) is delimited by a coupler piston (49) which is operatively connected to the piezoelectric actuator (44), preferably fixed thereto or arranged adjacent thereto.
Kraftstoff-Injektor nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Kopplerkolben (49) in der Hülse (54) und/oder in dem Ventilkörper (14) geführt ist.
Fuel injector according to claim 5,
characterized,
that the coupler piston (49) in the sleeve (54) and / or guided in the valve body (14).
Kraftstoff-Injektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Steuerventilelement (33) als Kolben ausgebildet ist, an dessen Außenumfang eine, vorzugsweise ringnutförmige, Ventilkammer (32) ausgebildet ist, die hydraulisch mit einer von dem Einspritzventilelement (11) begrenzten Steuerkammer (26) verbunden ist.
Fuel injector according to one of the preceding claims,
characterized,
in that the control valve element (33) is designed as a piston, on whose outer circumference a preferably annular groove-shaped valve chamber (32) is formed, which is hydraulically connected to a control chamber (26) delimited by the injection valve element (11).
Kraftstoff-Injektor nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet,
dass axial zwischen dem Übersetzerraum (55) und der Ventilkammer (32), insbesondere des Steuerventilelementes (33), eine, vorzugsweise ringnutförmige, Abführkammer (60) vorgesehen ist, über die eine aus der Ventilkammer (32) über einen Führungsspalt (61) abströmende Kraftstoff-Leckagemenge vor Erreichen des Übersetzerraumes (55) in einen
Niederdruckbereich des Kraftstoff-Injektors (1)
abströmen kann.
Fuel injector according to claim 7,
characterized,
that between the interrupter space (55) and the valve chamber (32), in particular the control valve element (33), a, preferably annular groove, discharge chamber (60) is provided, via which one of the valve chamber (32) via a guide gap (61) Fuel leakage amount before reaching the interpreter room (55) in one
Low pressure area of the fuel injector (1)
can flow out.
Kraftstoff-Injektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass eine Steuerschließfeder (36) des Steuerventilelementes (33) an dessen dem Einspritzventilelement (11) zugewandter Stirnseite (37) angreifend angeordnet ist.
Fuel injector according to one of the preceding claims,
characterized,
in that a control closing spring (36) of the control valve element (33) is arranged to engage on its end face (37) facing the injection valve element (11).
Kraftstoff-Injektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass in einem Niederdruckbereich des Kraftstoff-Injektors (1) ein Gegendruck über Atmosphärendruck, vorzugsweise geringer als 50 bar, weiter bevorzugt geringer als 40 bar, weiter bevorzugt geringer als 30 bar, weiter bevorzugt geringer als 20 bar, besonders bevorzugt von etwa 10 bar eingestellt ist.
Fuel injector according to one of the preceding claims,
characterized,
in that in a low-pressure region of the fuel injector (1) a backpressure above atmospheric pressure, preferably less than 50 bar, more preferably less than 40 bar, more preferably less than 30 bar, more preferably less than 20 bar, particularly preferably adjusted to about 10 bar is.
Kraftstoff-Injektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass in einem Versorgungskanal (6) zur Versorgung eines das Einspritzventilelement (11) aufnehmenden Druckraums (8) eine Drossel (7) vorgesehen ist.
Fuel injector according to one of the preceding claims,
characterized,
in that a throttle (7) is provided in a supply channel (6) for supplying a pressure chamber (8) receiving the injection valve element (11).
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2711537A1 (en) * 2012-09-25 2014-03-26 Delphi International Operations Luxembourg S.a.r.l. Fuel injector

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102011017028A1 (en) 2011-04-14 2012-10-18 Deutz Aktiengesellschaft Absteuervorrichtung

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10037527A1 (en) * 1999-08-02 2001-02-15 Denso Corp Piezoelectric injection device for motor vehicle common rail fuel injection system, has one-way valve to allow flow of fluid from overflow chamber to piezo pump chamber
EP1612398A1 (en) 2004-06-30 2006-01-04 C.R.F. Società Consortile per Azioni Fuel injector comprising a force-balanced control valve
WO2006029937A1 (en) * 2004-09-16 2006-03-23 Robert Bosch Gmbh Control valve for an injection nozzle of an internal combustion engine
DE102006026399A1 (en) * 2006-06-07 2007-12-13 Robert Bosch Gmbh Fuel injector with servo support e.g. for injecting fuel into combustion chamber of internal combustion engine, uses actuator and operated with fuel inlet and connected via system under pressure
DE102006050164A1 (en) * 2006-10-25 2008-04-30 Robert Bosch Gmbh Fuel injector for internal combustion engine, has piezo-actuator actuating force-balance formed servo valve under in connection of hydraulic combiner, where injector is actuated by piezo-actuator, which controls servo valve

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10037527A1 (en) * 1999-08-02 2001-02-15 Denso Corp Piezoelectric injection device for motor vehicle common rail fuel injection system, has one-way valve to allow flow of fluid from overflow chamber to piezo pump chamber
EP1612398A1 (en) 2004-06-30 2006-01-04 C.R.F. Società Consortile per Azioni Fuel injector comprising a force-balanced control valve
WO2006029937A1 (en) * 2004-09-16 2006-03-23 Robert Bosch Gmbh Control valve for an injection nozzle of an internal combustion engine
DE102006026399A1 (en) * 2006-06-07 2007-12-13 Robert Bosch Gmbh Fuel injector with servo support e.g. for injecting fuel into combustion chamber of internal combustion engine, uses actuator and operated with fuel inlet and connected via system under pressure
DE102006050164A1 (en) * 2006-10-25 2008-04-30 Robert Bosch Gmbh Fuel injector for internal combustion engine, has piezo-actuator actuating force-balance formed servo valve under in connection of hydraulic combiner, where injector is actuated by piezo-actuator, which controls servo valve

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2711537A1 (en) * 2012-09-25 2014-03-26 Delphi International Operations Luxembourg S.a.r.l. Fuel injector
WO2014048605A1 (en) * 2012-09-25 2014-04-03 Delphi International Operations Luxembourg S.À.R.L. Fuel injector

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