EP2369165A2 - Fuel injector - Google Patents

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EP2369165A2
EP2369165A2 EP11154810A EP11154810A EP2369165A2 EP 2369165 A2 EP2369165 A2 EP 2369165A2 EP 11154810 A EP11154810 A EP 11154810A EP 11154810 A EP11154810 A EP 11154810A EP 2369165 A2 EP2369165 A2 EP 2369165A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
nozzle needle
actuator
actuator unit
hydraulic
fuel injector
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Withdrawn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
EP11154810A
Other languages
German (de)
French (fr)
Other versions
EP2369165A3 (en
Inventor
Martin Kessler
Matthias Burger
Keir Foster
Oliver Rain
Marco Beier
Herbert Schmidt
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
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Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Publication of EP2369165A2 publication Critical patent/EP2369165A2/en
Publication of EP2369165A3 publication Critical patent/EP2369165A3/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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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
    • F02M51/061—Injectors peculiar thereto with means directly operating the valve needle using electromagnetic operating means
    • F02M51/0614—Injectors peculiar thereto with means directly operating the valve needle using electromagnetic operating means characterised by arrangement of electromagnets or fixed armature
    • F02M51/0617—Injectors peculiar thereto with means directly operating the valve needle using electromagnetic operating means characterised by arrangement of electromagnets or fixed armature having two or more electromagnets
    • 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
    • F02M63/00—Other 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
    • F02M63/0012—Valves
    • F02M63/0059—Arrangements of valve actuators
    • F02M63/0063—Two or more actuators acting on a single valve body
    • 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
    • F02M63/00—Other 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
    • F02M63/0012—Valves
    • F02M63/0059—Arrangements of valve actuators
    • F02M63/0066—Combination of electromagnetic and piezoelectric or magnetostrictive actuators
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
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    • F02M2200/00—Details of fuel-injection apparatus, not otherwise provided for
    • F02M2200/70—Linkage between actuator and actuated element, e.g. between piezoelectric actuator and needle valve or pump plunger
    • F02M2200/703—Linkage between actuator and actuated element, e.g. between piezoelectric actuator and needle valve or pump plunger hydraulic
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    • F02M2200/703—Linkage between actuator and actuated element, e.g. between piezoelectric actuator and needle valve or pump plunger hydraulic
    • F02M2200/704—Linkage between actuator and actuated element, e.g. between piezoelectric actuator and needle valve or pump plunger hydraulic with actuator and actuated element moving in different directions, e.g. in opposite directions

Definitions

  • the invention relates to a fuel injector for injecting fuel into the combustion chamber of an internal combustion engine with the features of the preamble of claim 1. Furthermore, the invention relates to a method for controlling a liftable nozzle needle of a fuel injector with the features of the preamble of claim 10.
  • Fuel injectors of the type mentioned above are used for example for diesel direct injection, wherein the pressure of the hydraulic medium to be injected (diesel fuel) can be up to 2500bar.
  • the injection takes place via at least one injection opening of the fuel injector, which can be opened or closed by the lifting movement of a nozzle needle.
  • the nozzle needle assumes a position in which it is largely balanced with force. This means that uniform pressure conditions prevail and the pressure forces acting on the nozzle needle are largely compensated.
  • This closing force can be in the range of some 100 Newtons.
  • a powerful actuator is required, which is able to overcome the force acting on the nozzle needle closing force.
  • magnetic actuators or solid-state actuators such as piezo actuators
  • the actuation can be directly or indirectly, ie with the interposition of a control valve for controlling a nozzle needle applied control pressure.
  • the indirect needle control has the disadvantage that a regulated amount of fuel must be supplied to a return to control the control pressure.
  • the indirect needle control over the direct needle control tends to be carrier.
  • the direct needle control requires to overcome the force acting on the nozzle needle high closing force a particularly powerful actuator. Preference is given here piezo actuators use, by means of which high actuating forces for lifting the nozzle needle can be realized. After lifting the nozzle needle, the high-pressure fuel flows under the nozzle needle, so that adjusts a hydraulic force balance. The requirements on the actuator with regard to the required restoring force therefore decrease significantly. At the same time, the actuator must have sufficient travel to ensure complete opening of the nozzle needle. The latter is difficult to represent with a piezoelectric actuator.
  • the object of the present invention is to provide a fuel injector with multiple actuators, which has a high flexibility with regard to the operating point of the actuators.
  • a method for controlling a nozzle needle of a fuel injector is to be specified, which allows optimization of the operating point setting of the actuators.
  • the proposed fuel injector for injecting fuel into the combustion chamber of an internal combustion engine comprises a first actuator unit and at least one further actuator unit for actuating a liftable nozzle needle, by the lifting movement of which at least one injection port of the fuel injector is releasable or closable.
  • the actuator units are independently controllable and coupled via a coupling device to the nozzle needle.
  • the coupling device comprises a hydraulic coupler volume which is delimited by a hydraulic active surface formed on the nozzle needle and at least one further hydraulic active surface which is formed on a transmission element interacting with an actuator unit so that the area ratio of the hydraulic active surfaces in a first phase of the Opening stroke of the nozzle needle, a power amplification and / or in a second phase of the opening stroke of the nozzle needle Wegverstärkung is effected.
  • An inventive fuel injector thus has at least two actuator units, of which at least one is coupled via a hydraulic coupler volume to the nozzle needle.
  • this actuator unit interacts with a transmission element which has a hydraulic effective area delimiting the coupler volume, so that depending on the respective chosen surface ratios of the hydraulic active surfaces, a force and / or a path gain can be realized.
  • a suitable actuator so that both magnetic actuators and solid state actuators can be used.
  • at least one first actuator or a first actuator unit is coupled to the nozzle needle via the hydraulic coupler volume, and the hydraulic active surface of the transmission element cooperating with the first actuator unit is selected such that a force amplification is achieved.
  • the first actuator unit is preferably activated at the beginning of the opening stroke of the nozzle needle in order to lift the nozzle needle out of its seat against the high closing force.
  • the main advantage of the invention is therefore that on the one hand the tasks are distributed to multiple actuators and on the other hand qualitatively different actuators can be combined in such a way that their performance corresponds to the actual requirements.
  • the necessary force or Wegan scholaren can be met.
  • Each actuator unit provides only a part of the required power for this purpose. If necessary, a force and / or displacement transmission can also be realized via the coupling device.
  • the hydraulic coupler volume serving as a coupling device also enables the compensation of thermal strains, which can have critical and undesired effects on the force profile of the actuators.
  • the compensation of thermal strains in turn leads to an improved stability of the system.
  • the proposed injector concept thus proves to be very efficient and extremely flexible, in particular with regard to the possible combinations of different actuators.
  • a force and / or travel gain can be realized via the proposed coupling device.
  • the fuel injector according to the invention can also be used for direct needle control, so that further the advantages of the direct needle control mentioned above for carrying come.
  • the specified Injektorogue is simple and inexpensive to implement.
  • the actuator units each comprise at least one magnetic actuator or a solid-state actuator, for example a piezoactuator or a magnetostrictive actuator whose force is effective in the opening direction of the nozzle needle or in a direction opposite to the opening direction.
  • piezoelectric actuators have the advantage over magnetic actuators that they can apply high forces and have high dynamics.
  • solid state actuators are particularly suitable for the formation of a first actuator unit, which is activated at the beginning of the opening stroke of the nozzle needle to overcome the force acting on the nozzle needle high closing force.
  • the use of piezo actuators makes it difficult to display the required strokes.
  • at least one solenoid actuator is used, the activation of which takes place in a second phase of the opening stroke of the nozzle needle in order to ensure complete opening of the nozzle needle.
  • the direction of action of the actuators is freely selectable, that is, both "pulling” or effective in the opening direction of the nozzle needle, as well as “oppressive” or against the opening direction of the nozzle needle effective actuators can be used.
  • This is made possible by using a hydraulic coupler volume as a coupling device, since the direction of action of the actuator unit can be deflected onto the nozzle needle via the hydraulic coupler volume.
  • the proposed injector concept also has a high degree of flexibility with regard to the specific design of the fuel injector, since the installation position of the actuators can be selected independently of the longitudinal axis of the nozzle needle.
  • the Injektorgeometrie can be adapted accordingly to the respective space conditions.
  • an actuator unit may comprise one or more actuators that are combined to form an assembly.
  • the term actuator unit thus includes individual actuators as well as actuator assemblies.
  • At least two actuator units are provided for actuating the nozzle needle, which are effective in the same direction or in the opposite direction. This means that “pulling” and “pushing” actuators can be combined. The effective direction of the actuator force is deflected via the hydraulic coupler volume.
  • the inventively provided division of the actuator performance on a plurality of actuators or actuator units includes versions with three or more actuators.
  • an injector concept with two actuators or actuator units is considered to be particularly advantageous in order to minimize the outlay for coupling the actuators or actuator units to the nozzle needle.
  • two actuator units which can be controlled independently of one another can be coupled to the nozzle needle via a hydraulic coupler volume, wherein the coupler volume is defined by a hydraulic active surface A 1 , which is formed on a transmission element cooperating with the first actuator unit, and by a hydraulic active surface A 2 , which is formed on a cooperating with the second actuator unit transfer element, as well as a formed on the nozzle needle hydraulic active surface AN is limited and wherein the area ratios A 1 / A N ⁇ 1 and A 2 / A N > 1 are selected.
  • this actuator also has a high dynamics.
  • flat armature magnetic circuits are therefore used.
  • solid-state actuators such as piezo actuators or magnetostrictive actuators, can also be used as first actuators or first actuator units.
  • solid-state actuators it should be noted that these are usually inhibited by tension and pressure against externally induced strain. Therefore, when using solid-state actuators, ensure that they do not inhibit each other or work on each other.
  • the further actuator unit is preferably activated only after overcoming the force acting on the nozzle needle high closing force by the first actuator unit.
  • the power requirements are low.
  • a second actuator therefore, for example, a solenoid plunger is suitable.
  • the Huban soup with good linearity via a voice coil assembly can be displayed.
  • the force of a voice coil drive would not be sufficient.
  • the use of a voice coil drive as a second actuator unit is acceptable. Due to the also low requirements in terms of dynamics of the second actuator unit, an actuator can also be used whose force is built up slowly, while a first high-dynamic actuator unit with high momentary force is required for opening the nozzle needle impulse.
  • the second actuator unit via the hydraulic coupler volume is preferably coupled to the nozzle needle, which causes a stroke or Wegverstärkung.
  • the hydraulic active surface A 2 of a cooperating with the second actuator unit transmission element is this larger than the formed on the nozzle needle hydraulic active surface AN selected.
  • the effective area ratio is accordingly A 2 / A N > 1.
  • At least one cooperating with an actuator unit transmission element is bolt or sleeve-shaped.
  • a transmission element is preferably designed in the shape of a bolt and received in the further, preferably sleeve-shaped transmission element such that a displacement of both transmission elements relative to each other is possible.
  • the bolt-shaped transmission element then has a circular hydraulic active surface and the sleeve-shaped transmission element on an annular hydraulsiche effective surface.
  • the displaceably guided in the sleeve-shaped transmission element bolt-shaped transmission element is further preferably connected to the first actuator unit.
  • the diameter of the bolt-shaped transmission element is chosen smaller than the diameter of the nozzle needle in each case in the region of the hydraulic active surfaces, a force amplification is effected in a simple manner via the hydraulic coupler volume.
  • the annular hydraulic active surface of the sleeve-shaped transmission element is greater than the hydraulic effective area of the nozzle needle to be selected, if alternatively or additionally a path gain is to be realized.
  • the transmission element may also be integrally formed with the respective actuator unit or connected as a separate component with this non-positively and / or positively.
  • the coupling device further comprises means for mechanically coupling an actuator unit to the nozzle needle.
  • the means can be designed such that the coupling of the actuator unit to the nozzle needle is limited in time or over a certain distance.
  • the means for mechanically coupling an actuator unit to the nozzle needle may comprise, for example, a driver edge formed on the nozzle needle or on an actuator of the actuator unit.
  • the driving edge may be formed on the nozzle needle, with which the nozzle needle bears against an actuator of the first actuator unit during a first phase of its opening stroke. Upon activation of the first actuator unit, the opening of the nozzle needle is then effected via the movement of the actuator.
  • the mechanical coupling via the driving edge is preferably released again when the force requirements decrease and the activation of the second actuator unit takes place whose task is to ensure the complete stroke of the nozzle needle.
  • the second actuator unit is preferably designed such that it is able to follow the entire needle movement.
  • the second actuator unit remains coupled to the nozzle needle during the entire needle movement. The coupling can again take place via the hydraulic coupler volume or mechanically.
  • the stroke stop can also for Decoupling of an actuator unit is used by the nozzle needle, so that the actuator unit or an actuator of the actuator unit of the movement of the nozzle needle in a certain phase of the nozzle needle stroke is unable to follow. This prevents that the actuators inhibit each other and / or work done to each other. This danger exists in particular if at least two actuator units are coupled to the nozzle needle via the same hydraulic coupler volume.
  • At least one spring element for returning the nozzle needle, the transmission elements and / or the actuator of an actuator unit is also provided.
  • the spring element can also be used to hold a transmission element or an actuator of an actuator in abutment with a stroke stop until the activation of the respective actuator unit. Accordingly, this measure can also be used to largely prevent cross-influencing of the actuator units with one another.
  • a method for controlling a hubbeweglichen nozzle needle of a fuel injector is further proposed, wherein for controlling the nozzle needle, a first actuator unit and at least one further actuator unit are used, which are coupled via a coupling device to the nozzle needle.
  • At least one actuator unit is coupled to the nozzle needle via a hydraulic coupler volume of the coupling device, the hydraulic coupler volume being limited by a hydraulic active surface formed on the nozzle needle and at least one further hydraulic active surface which is formed on a transmission element cooperating with an actuator unit the area ratio of the hydraulic active surfaces in a first phase of the opening stroke of the nozzle needle, a force amplification and / or in a second phase of the opening stroke of the nozzle needle, a path gain can be effected.
  • the above-described fuel injector according to the invention is particularly suitable.
  • the method provides for the use of at least two actuator units, of which at least one is coupled to the realization of a force or displacement transmission via a hydraulic coupler volume to the nozzle needle.
  • the division of the Aktoran Kunststoffen on at least two actuators allows the most accurate operating point setting of the individual actuators that matched the actual performance profile is.
  • any actuators can be combined with each other to allow an optimization of injector design.
  • the use of a hydraulic coupler volume as a coupling device not only allows a force and / or path gain, but also a deflection of the actuator force on the nozzle needle, so that both "pulling" and “pushing” actuators can be used.
  • the installation position of an actuator unit is thus independent of the position of the nozzle needle.
  • Fig. 1 to 4 Two different actuators or actuator units 1, 2 are used, of which at least one actuator unit 2 is coupled via a hydraulic coupler volume 6 as a coupling device 5 to a nozzle needle 3 for the realization of the injector concept shown different operating principles of a fuel injector.
  • an actuator unit 1 is coupled to the nozzle needle 3 via a driver edge 11 formed on the nozzle needle 3 as a means 9 for mechanical coupling.
  • the arrows indicate in each case the effective direction or direction of movement of the actuator units 1, 2 and the nozzle needle 3 again.
  • both actuator units 1, 2 act "pulling", ie the effective direction of the actuator units 1, 2 corresponds to the opening direction of the nozzle needle 3 (see arrows).
  • each actuator unit 1, 2 cooperates with a transmission element 7, 8, to which a hydraulic active surface A 1 , A 2 for limiting the hydraulic Coupler volume 6 is formed.
  • a further limitation is experienced by the hydraulic coupler volume 6 through a hydraulic active surface AN, which is formed on the nozzle needle 3.
  • the force or Wegverstärkung is achieved by the respective area ratios.
  • the hydraulic effective area A 1 of the cooperating with the first actuator unit 1 transmission element 7 is smaller than the effective area AN of the nozzle needle 3 and the hydraulic effective area A 2 of the cooperating with the second actuator unit 2 transmission element 8 is greater than the hydraulic effective area AN of the nozzle needle 3 selected.
  • the embodiments of the 3 and 4 is a coupling device 5 can be seen, which moreover comprises means 9 for the mechanical coupling of the first actuator unit 1 to the nozzle needle 3.
  • the mechanical coupling is effected in the present case via a driving edge 11 on the nozzle needle 3.
  • the mode of action of such an injector principle is as follows: In the closed position of the nozzle needle, the latter is in contact with an actuator 10 of the first actuator unit 1 via the driver edge 11. If the first actuator unit 1 is activated to open the nozzle needle 1, the actuator 10 of the first actuator unit 1 moves in the direction of the arrow, that is to say in the opening direction of the nozzle needle 3. In this case, the nozzle needle 3 is entrained.
  • the embodiments of the 3 and 4 differ only in terms of the effective direction of the two actuator units 1, 2.
  • the effective direction of the actuator units 1 and 2 is chosen to be opposite, wherein the effective direction of the first actuator unit 1 corresponds to the opening direction of the nozzle needle 3.
  • the effective direction of both actuator units 1, 2 corresponds to the opening direction of the nozzle needle 3.
  • the fuel injector has a first actuator unit 1 in the form of a magnetostrictive actuator and a second actuator unit 2 in the form of a flat armature magnet. Both actuators 1, 2 are coupled via a hydraulic coupling volume 6 as a coupling device 5 to a hubbewegliche nozzle needle 3, via the lifting movement of an injection port 4 of the fuel injector is releasable or closable.
  • the fuel under high pressure is supplied to the injection port 4 via a high-pressure bore 17.
  • the two actuator units 1, 2 are arranged one behind the other in the axial direction, the actuator unit 2 being closer to the injection opening 4.
  • the second actuator unit 2 designed as a flat armature magnet has, in addition to the armature as an actuator 10, a sleeve-shaped transmission element 8 which is fixedly connected to the armature. Through the sleeve-shaped transmission element 8, a further transmission element 7 is guided, which is bolt-shaped and connected to an actuator 10 of the first actuator unit 1. An actuation of the first actuator unit 1 thus causes an axial displacement of the bolt-shaped transmission element 7 relative to the sleeve-shaped transmission element 8, provided that the second actuator unit 2 is not actuated.
  • the sleeve-shaped transmission element 8 including the actuator 10 is held in contact with a stroke stop 12, which is designed as a shoulder in the injector body 16.
  • the stroke stop 12 prevents both actuator units 1, 2 inhibit each other in the work to be done or perform the work together.
  • the actuator 10 of the magnetostrictive actuator is counter to the spring force of a spring element 14 designed as a plate spring in the opening direction the nozzle needle 3 is moved.
  • the bolt-shaped transmission element 7 is moved in the opening direction of the nozzle needle 3.
  • the hydraulic coupler volume 6, which is axially limited by an end face of the pin-shaped transmission element 7, increases, which has a pressure drop and finally the opening of the nozzle needle 3 result.
  • the end face of the bolt-shaped transmission element 7 is smaller than the hydraulic coupler volume 6 limiting end face of the nozzle needle 3 is selected, so that an area ratio of the hydraulic active surfaces A 1 / A N ⁇ 1 and thus an increase in force during the first phase of the opening stroke of the nozzle needle. 3 results.
  • the also the hydraulic coupler volume limiting hydraulic active surface A 2 which is formed on the sleeve-shaped transmission element 8, unfolds during this first phase of the opening stroke of the nozzle needle 3 has no effect, since the stroke stop 12 and the spring element 15 prevent displacement of the sleeve-shaped transmission element 8. If the nozzle needle 3 is lifted out of its seat by activation of the first actuator unit 1, the second actuator unit 2 is activated.
  • the actuator 10 and the magnet armature including the sleeve-shaped transmission element 8 is moved against the pressure force of the spring element 15 in the opening direction of the nozzle needle 3.
  • the hydraulic coupler volume 6 is further increased. Since the hydraulic effective area A 2 on the sleeve-shaped transmission element 8 is greater than the hydraulic effective area AN of the nozzle needle 3 is selected, so that an area ratio A 2 / A N > 1 results, during a second phase of the opening stroke of the nozzle needle 3 is a Wegverstärkung.
  • the bolt-shaped transmission element 7 is reset via the pressure force of the spring element 14 Transfer element 7 displaced volume, however, designed to be significantly smaller than the volume of the sleeve-shaped transmission element 8, this cross-influencing is negligible.
  • the first actuator unit 1 remain activated during the entire opening stroke of the nozzle needle 3. If the activation of both actuator units 1, 2 ends, the nozzle needle 3 is returned to its seat via the pressure force of a spring element 13.
  • the coupling device 5 may further comprise means 9 for the mechanical coupling of an actuator unit 1 to the nozzle needle 3.
  • the nozzle needle 3 has a driving edge 11 as the means 9 for mechanical coupling.
  • the in the Fig. 6 embodiment shown accordingly corresponds to the operating principle of Fig. 4 , Again, two actuator units 1, 2 are provided which act "pulling", ie in the opening direction of the nozzle needle 3. This time, however, the first actuator unit 1 is arranged closer to the injection port 4, since the coupling of the first actuator unit 1 to the nozzle needle 3 via the means. 9 ie mechanically.
  • the second actuator unit 2 is according to the embodiment of Fig.
  • the active hydraulic surface A 2 of a cooperating with the actuator unit 2 transmission element 7 is greater than the hydraulic effective area AN of the nozzle needle 3 is selected. Accordingly, a path gain is achieved via the area ratio A 2 / A N > 1.
  • the first actuator unit 1 is energized first, the actuating element 10 rests against the driving edge 11 of the nozzle needle 3.
  • the energization of the first actuator unit 1 causes a displacement of the actuating element 10 in the opening direction of the nozzle needle 3, wherein the nozzle needle 3 is raised via the driving edge 11.
  • the nozzle needle 3 is now undercut by fuel under high pressure, so that adjusts a hydraulic force balance. To effect a complete opening of the nozzle needle 3, it no longer requires a large force, but a large stroke. Therefore, now the second actuator unit 2 is activated. While the bolt-shaped transmission element 7 of the actuator unit 2 remains coupled to the nozzle needle 3 via the hydraulic coupler volume 6, the nozzle needle 3 is released from the actuator 10 of the first actuator unit 1. Thus, a decoupling of the first actuator unit 1 occurs. As a result, a transverse influence of the two actuator units 1, 2 is prevented. In order to prevent an inhibition of the bolt-shaped transmission element 7, further arranged above the transmission element 7 hydraulic volume is connected directly to the high pressure. The same applies to the hydraulic needle surrounding the nozzle needle 3.
  • the actuator 10 of the first actuator unit 1 While the activation of the second actuator unit 2 causes the complete opening stroke of the nozzle needle 3, the actuator 10 of the first actuator unit 1 is not moved beyond its stroke stop 12 addition. If the energization of both actuators 1, 2 ended, the nozzle needle 3 is returned by the pressing force of the spring element 13 in the seat. In this case, the adjusting element 10 of the first actuator unit 1 against the pressure force of a spring element 14, which holds the actuator 10 in abutment with the driving edge 11, returned to its original position.
  • the provision of the bolt-shaped transmission element 7 is effected by a spring element 15.
  • the two in the Fig. 5 and 6 The concrete embodiments illustrated represent only examples of a fuel injector according to the invention.
  • the invention comprises a multiplicity of further combinations of different actuators which are each hydraulically or mechanically coupled to the nozzle needle. There is thus a division of the actuator power to multiple actuators that can be configured or selected according to the requirements.
  • a force and / or displacement transmission is optionally possible with hydraulic coupling of an actuator unit to the nozzle needle via the respective selected area ratio of the hydraulic active surfaces.
  • a force or path reinforcement according to the invention is not absolutely necessary if the design of the actuators does not require this.

Abstract

The injector has two actuator units (1, 2) for operating a nozzle needle (3), and an injection opening closed by stroke movement of the needle. The units are controlled independent of each other and coupled to the needle over a coupling device (5). The coupling device has a hydraulic coupling volume (6) that is limited by two effective surfaces (A-1, A-2). One of the surfaces is formed at a transmission element (7) acting together with the actuator units, such that force intensification is caused in a phase of opening stroke of the needle and path intensification is caused in another phase. An independent claim is also included for a method for controlling a nozzle needle of a fuel injector.

Description

Gebiet der ErfindungField of the invention

Die Erfindung betrifft einen Kraftstoffinjektor zum Einspritzen von Kraftstoff in den Brennraum einer Brennkraftmaschine mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Ansteuerung einer hubbeweglichen Düsennadel eines Kraftstoffinjektors mit den Merkmalen des Oberbegriffes des Anspruchs 10.The invention relates to a fuel injector for injecting fuel into the combustion chamber of an internal combustion engine with the features of the preamble of claim 1. Furthermore, the invention relates to a method for controlling a liftable nozzle needle of a fuel injector with the features of the preamble of claim 10.

Kraftstoffinjektoren der vorstehend genannten Art werden beispielsweise für die Diesel-Direkteinspritzung eingesetzt, wobei der Druck des einzuspritzenden hydraulischen Mediums (Dieselkraftstoff) bis zu 2500bar betragen kann. Die Einspritzung erfolgt über wenigstens eine Einspritzöffnung des Kraftstoffinjektors, welche durch die Hubbewegung einer Düsennadel freigebbar oder verschließbar ist. Zur Freigabe der Einspritzöffnung nimmt die Düsennadel eine Position ein, in der sie weitgehend kraftausgeglichen ist. D.h., dass gleichmäßige Druckverhältnisse herrschen und die auf die Düsennadel wirkenden Druckkräfte weitgehend ausgeglichen sind. Im geschlossenen Zustand der Düsennadel wird diese jedoch von einer Schließkraft beaufschlagt, die sich aus dem Hydraulikdruck und dem Querschnitt der Düsennadel ergibt. Diese Schließkraft kann im Bereich einiger 100 Newton liegen. Zum Öffnen der Düsennadel und zum Freigeben der Einspritzöffnung ist daher ein leistungsstarker Aktor erforderlich, der die auf die Düsennadel wirkende Schließkraft zu überwinden vermag.Fuel injectors of the type mentioned above are used for example for diesel direct injection, wherein the pressure of the hydraulic medium to be injected (diesel fuel) can be up to 2500bar. The injection takes place via at least one injection opening of the fuel injector, which can be opened or closed by the lifting movement of a nozzle needle. To release the injection opening, the nozzle needle assumes a position in which it is largely balanced with force. This means that uniform pressure conditions prevail and the pressure forces acting on the nozzle needle are largely compensated. In the closed state of the nozzle needle, however, this is acted upon by a closing force resulting from the hydraulic pressure and the cross section of the nozzle needle. This closing force can be in the range of some 100 Newtons. To open the nozzle needle and to release the injection port therefore a powerful actuator is required, which is able to overcome the force acting on the nozzle needle closing force.

In der Regel werden Magnetaktoren oder Festkörperaktoren, wie beispielsweise Piezoaktoren, zur Betätigung der Düsennadel eingesetzt. Die Betätigung kann direkt oder indirekt, d.h. unter Zwischenschaltung eines Steuerventils zur Regelung eines die Düsennadel beaufschlagenden Steuerdrucks erfolgen. Zwar reduziert sich die Kraftanforderung an den Aktor bei Einsatz einer indirekten Nadelsteuerung deutlich, die indirekte Nadelsteuerung weist jedoch den Nachteil auf, dass zur Regelung des Steuerdrucks eine abgesteuerte Menge Kraftstoff einem Rücklauf zugeführt werden muss. Zudem erweist sich die indirekte Nadelsteuerung gegenüber der direkten Nadelsteuerung als tendenziell träger.As a rule, magnetic actuators or solid-state actuators, such as piezo actuators, are used to actuate the nozzle needle. The actuation can be directly or indirectly, ie with the interposition of a control valve for controlling a nozzle needle applied control pressure. Although the force demand on the actuator when using an indirect needle control significantly reduced, the indirect needle control has the disadvantage that a regulated amount of fuel must be supplied to a return to control the control pressure. In addition, the indirect needle control over the direct needle control tends to be carrier.

Die direkte Nadelsteuerung erfordert zum Überwinden der auf die Düsennadel wirkenden hohen Schließkraft einen besonders leistungsstarken Aktor. Bevorzugt finden hier Piezoaktoren Einsatz, mittels welcher hohe Stellkräfte zum Anheben der Düsennadel realisierbar sind. Nach dem Anheben der Düsennadel strömt der unter hohem Druck stehende Kraftstoff unter die Düsennadel, so dass sich ein hydraulischer Kraftausgleich einstellt. Die Anforderungen an den Aktor hinsichtlich der erforderlichen Stellkraft nehmen demzufolge deutlich ab. Gleichzeitig muss der Aktor einen ausreichenden Stellweg besitzen, um das vollständige Öffnen der Düsennadel zu gewährleisten. Letzteres ist mit einem Piezoaktor nur schwer darstellbar.The direct needle control requires to overcome the force acting on the nozzle needle high closing force a particularly powerful actuator. Preference is given here piezo actuators use, by means of which high actuating forces for lifting the nozzle needle can be realized. After lifting the nozzle needle, the high-pressure fuel flows under the nozzle needle, so that adjusts a hydraulic force balance. The requirements on the actuator with regard to the required restoring force therefore decrease significantly. At the same time, the actuator must have sufficient travel to ensure complete opening of the nozzle needle. The latter is difficult to represent with a piezoelectric actuator.

Im Zusammenhang mit einer direkten Nadelsteuerung wurde in der Vergangenheit bereits vorgeschlagen, eine Mehrzahl identischer Aktoren parallel zu schalten, um die Kraftanforderungen zu erfüllen. Als Beispiel wird die Druckschrift WO2006/002953 A1 genannt, welche den Einsatz mehrerer identischer Magnetaktoren offenbart. Um die geometrischen Randbedingungen zu erfüllen, sind diese seriell angeordnet. Als Nachteil erweist sich jedoch, dass eine große Anzahl Aktoren benötigt wird, wodurch die Herstellungskosten steigen. Des Weiteren wird eine Leistung bereitgestellt, die in den meisten Arbeitspunkten nicht benötigt wird, da nach Überwinden der Schließkraft der Kraftbedarf deutlich sinkt.In the context of direct needle control, it has already been proposed in the past to connect a plurality of identical actuators in parallel in order to meet the force requirements. As an example, the document WO2006 / 002953 A1 called, which discloses the use of multiple identical magnetic actuators. To meet the geometric boundary conditions, these are arranged in series. The disadvantage, however, proves that a large number of actuators is required, whereby the production costs increase. Furthermore, a performance is provided that is not needed in most operating points, since after overcoming the closing force the power requirement drops significantly.

Aus der Druckschrift US 2003/0116657 A1 geht ein Kraftstoffinjektor mit einer direkten Nadelsteuerung unter Verwendung zweier Magnetkreise hervor, wobei die Magnetkreise unabhängig voneinander ansteuerbar sind. Die Magnetkreise können demnach gemeinsam oder separat aktiviert werden, so dass eine den Kraftanforderungen entsprechende Leistung erbracht wird. Bei gleichzeitiger Aktivierung beider Magnetkreise erfolgt eine Verstärkung der Aktorkraft, die dazu genutzt werden kann, die auf die Düsennadel wirkende hohe Schließkraft zu überwinden. Darüber hinaus wird vorgeschlagen, zwei qualitativ unterschiedliche Magnetaktoren einzusetzen.From the publication US 2003/0116657 A1 goes out a fuel injector with a direct needle control using two magnetic circuits, the magnetic circuits are controlled independently. The magnetic circuits can therefore be activated jointly or separately, so that a power corresponding to the power requirements is provided. With simultaneous activation of both magnetic circuits there is an increase in the actuator force, which can be used to that on the nozzle needle to overcome acting high clamping force. In addition, it is proposed to use two qualitatively different magnetic actuators.

Ausgehend von dem vorstehend genannten Stand der Technik besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, einen Kraftstoffinjektor mit mehreren Aktoren bereitzustellen, welcher im Hinblick auf die Arbeitspunkteinstellung der Aktoren eine hohe Flexibilität besitzt. Darüber hinaus soll ein Verfahren zur Ansteuerung einer Düsennadel eines Kraftstoffinjektors angegeben werden, das eine Optimierung der Arbeitspunkteinstellung der Aktoren ermöglicht.Based on the above-mentioned prior art, the object of the present invention is to provide a fuel injector with multiple actuators, which has a high flexibility with regard to the operating point of the actuators. In addition, a method for controlling a nozzle needle of a fuel injector is to be specified, which allows optimization of the operating point setting of the actuators.

Die Aufgaben werden gelöst durch einen Kraftstoffinjektor mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 10. Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindungen werden in den jeweiligen Unteransprüchen angegeben.The objects are achieved by a fuel injector having the features of claim 1 and a method having the features of claim 10. Preferred developments of the inventions are specified in the respective subclaims.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Der vorgeschlagene Kraftstoffinjektor zum Einspritzen von Kraftstoff in den Brennraum einer Brennkraftmaschine umfasst eine erste Aktoreinheit und wenigstens eine weitere Aktoreinheit zur Betätigung einer hubbeweglichen Düsennadel, durch deren Hubbewegung wenigstens eine Einspritzöffnung des Kraftstoffinjektors freigebbar oder verschließbar ist. Die Aktoreinheiten sind dabei unabhängig voneinander ansteuerbar und über eine Kopplungseinrichtung an die Düsennadel koppelbar. Erfindungsgemäß umfasst die Kopplungseinrichtung ein hydraulisches Kopplervolumen, das von einer an der Düsennadel ausgebildeten hydraulischen Wirkfläche und wenigstens einer weiteren hydraulischen Wirkfläche begrenzt wird, welche an einem mit einer Aktoreinheit zusammenwirkenden Übertragungselement ausgebildet ist, so dass über das Flächenverhältnis der hydraulischen Wirkflächen in einer ersten Phase des Öffnungshubes der Düsennadel eine Kraftverstärkung und/oder in einer zweiten Phase des Öffnungshubes der Düsennadel eine Wegverstärkung bewirkbar ist.The proposed fuel injector for injecting fuel into the combustion chamber of an internal combustion engine comprises a first actuator unit and at least one further actuator unit for actuating a liftable nozzle needle, by the lifting movement of which at least one injection port of the fuel injector is releasable or closable. The actuator units are independently controllable and coupled via a coupling device to the nozzle needle. According to the invention, the coupling device comprises a hydraulic coupler volume which is delimited by a hydraulic active surface formed on the nozzle needle and at least one further hydraulic active surface which is formed on a transmission element interacting with an actuator unit so that the area ratio of the hydraulic active surfaces in a first phase of the Opening stroke of the nozzle needle, a power amplification and / or in a second phase of the opening stroke of the nozzle needle Wegverstärkung is effected.

Ein erfindungsgemäßer Kraftstoffinjektor weist somit wenigstens zwei Aktoreinheiten auf, von denen zumindest eine über ein hydraulisches Kopplervolumen an die Düsennadel gekoppelt ist. Zugleich wirkt diese Aktoreinheit mit einem Übertragungselement zusammen, das eine das Kopplervolumen begrenzende hydraulische Wirkfläche aufweist, so dass eine in Abhängigkeit von den jeweils gewählten Flächenverhältnissen der hydraulischen Wirkflächen eine Kraft- und/oder eine Wegverstärkung realisierbar ist. Letzteres ermöglicht eine größere Flexibilität im Hinblick auf die Auswahl eines geeigneten Aktors, so dass sowohl Magnetaktoren als auch Festkörperaktoren einsetzbar sind. Vorzugsweise ist wenigstens ein erster Aktor bzw. eine erste Aktoreinheit über das hydraulische Kopplervolumen an die Düsennadel gekoppelt und die hydraulische Wirkfläche des mit der ersten Aktoreinheit zusammenwirkenden Übertragungselementes derart gewählt, dass eine Kraftverstärkung erzielt wird. Die erste Aktoreinheit wird demnach bevorzugt zu Beginn des Öffnungshubes der Düsennadel aktiviert, um die Düsennadel entgegen der hohen Schließkraft aus ihrem Sitz zu heben.An inventive fuel injector thus has at least two actuator units, of which at least one is coupled via a hydraulic coupler volume to the nozzle needle. At the same time, this actuator unit interacts with a transmission element which has a hydraulic effective area delimiting the coupler volume, so that depending on the respective chosen surface ratios of the hydraulic active surfaces, a force and / or a path gain can be realized. The latter allows greater flexibility with regard to the selection of a suitable actuator, so that both magnetic actuators and solid state actuators can be used. Preferably, at least one first actuator or a first actuator unit is coupled to the nozzle needle via the hydraulic coupler volume, and the hydraulic active surface of the transmission element cooperating with the first actuator unit is selected such that a force amplification is achieved. Accordingly, the first actuator unit is preferably activated at the beginning of the opening stroke of the nozzle needle in order to lift the nozzle needle out of its seat against the high closing force.

Der wesentliche Vorteil der Erfindung besteht demnach darin, dass zum Einen die Aufgaben auf mehrere Aktoren verteilt werden und zum Anderen qualitativ unterschiedliche Aktoren in der Weise kombiniert werden können, dass deren Leistungsvermögen den tatsächlichen Anforderungen entspricht. Dadurch wird verhindert, dass die Aktorleistung in einer Vielzahl von Arbeitspunkten deutlich zu hoch ausgelegt ist, um in einem einzelnen Arbeitspunkt, nämlich beim Nadelöffnen, ausreichend leistungsfähig zu sein. Für jede Phase des Öffnungshubes der Düsennadel können somit die notwendigen Kraft- bzw. Weganforderungen erfüllt werden. Jede Aktoreinheit stellt hierfür jeweils nur einen Teil der benötigten Leistung bereit. Soweit erforderlich kann zudem über die Kopplungseinrichtung eine Kraft- und/oder Wegübersetzung realisiert werden.The main advantage of the invention is therefore that on the one hand the tasks are distributed to multiple actuators and on the other hand qualitatively different actuators can be combined in such a way that their performance corresponds to the actual requirements. This prevents that the actuator performance is designed in a variety of operating points clearly too high to be sufficiently powerful in a single operating point, namely the needle opening. For each phase of the opening stroke of the nozzle needle thus the necessary force or Weganforderungen can be met. Each actuator unit provides only a part of the required power for this purpose. If necessary, a force and / or displacement transmission can also be realized via the coupling device.

Das als Kopplungseinrichtung dienende hydraulische Kopplervolumen ermöglicht zudem die Kompensation thermischer Dehnungen, welche kritische und unerwünschte Auswirkungen auf das Kraftprofil der Aktoren haben können. Die Kompensation thermischer Dehnungen führt wiederum zu einer verbesserten Stabilität des Systems.The hydraulic coupler volume serving as a coupling device also enables the compensation of thermal strains, which can have critical and undesired effects on the force profile of the actuators. The compensation of thermal strains in turn leads to an improved stability of the system.

Das vorgeschlagene Injektorkonzept erweist sich somit als sehr leistungsfähig und äu-βerst flexibel, insbesondere im Hinblick auf die Kombinationsmöglichkeiten unterschiedlicher Aktoren. Ergänzend kann über die vorgeschlagene Kopplungseinrichtung eine Kraft- und/oder Wegverstärkung realisiert werden. Somit kann der erfindungsgemäße Kraftstoffinjektor auch zur direkten Nadelsteuerung eingesetzt werden, so dass ferner die eingangs genannten Vorteile der direkten Nadelsteuerung zum Tragen kommen. Schließlich ist das angegebene Injektorkonzept einfach und kostengünstig umsetzbar.The proposed injector concept thus proves to be very efficient and extremely flexible, in particular with regard to the possible combinations of different actuators. In addition, a force and / or travel gain can be realized via the proposed coupling device. Thus, the fuel injector according to the invention can also be used for direct needle control, so that further the advantages of the direct needle control mentioned above for carrying come. Finally, the specified Injektorkonzept is simple and inexpensive to implement.

Vorzugsweise umfassen die Aktoreinheiten jeweils wenigstens einen Magnetaktor oder einen Festkörperaktor, beispielsweise einen Piezo-Aktor oder einen magnetostriktiven Aktor, dessen Kraft in Öffnungsrichtung der Düsennadel oder in einer zur Öffnungsrichtung entgegengesetzten Richtung wirksam ist. Wie bereits eingangs erwähnt besitzen Piezoaktoren gegenüber Magnetaktoren den Vorteil, dass sie hohe Kräfte aufbringen können und eine hohe Dynamik besitzen. Insoweit eignen sich Festkörperaktoren insbesondere zur Ausbildung einer ersten Aktoreinheit, die zu Beginn des Öffnungshubes der Düsennadel aktiviert wird, um die auf die Düsennadel wirkende hohe Schließkraft zu überwinden. Allerdings lassen sich durch Einsatz von Piezoaktoren nur schwer die benötigten Hübe darstellen. Als weitere Aktoreinheit wird daher vorzugsweise wenigstens ein Magnetaktor eingesetzt, dessen Aktivierung in einer zweiten Phase des Öffnungshubes der Düsennadel erfolgt, um das vollständige Öffnen der Düsennadel sicherzustellen.Preferably, the actuator units each comprise at least one magnetic actuator or a solid-state actuator, for example a piezoactuator or a magnetostrictive actuator whose force is effective in the opening direction of the nozzle needle or in a direction opposite to the opening direction. As already mentioned, piezoelectric actuators have the advantage over magnetic actuators that they can apply high forces and have high dynamics. In that regard, solid state actuators are particularly suitable for the formation of a first actuator unit, which is activated at the beginning of the opening stroke of the nozzle needle to overcome the force acting on the nozzle needle high closing force. However, the use of piezo actuators makes it difficult to display the required strokes. As a further actuator unit therefore preferably at least one solenoid actuator is used, the activation of which takes place in a second phase of the opening stroke of the nozzle needle in order to ensure complete opening of the nozzle needle.

Ferner ist die Wirkrichtung der Aktoren frei wählbar, das heißt, dass sowohl "ziehende" bzw. in Öffnungsrichtung der Düsennadel wirksame, als auch "drückende" bzw. entgegen der Öffnungsrichtung der Düsennadel wirksame Aktoren einsetzbar sind. Ermöglicht wird dies durch Einsatz eines hydraulischen Kopplervolumens als Kopplungseinrichtung, da über das hydraulische Kopplervolumen die Wirkrichtung der Aktoreinheit auf die Düsennadel umgelenkt werden kann. Insofern weist das vorgeschlagene Injektorkonzept auch eine hohe Flexibilität im Hinblick auf die konkrete Ausgestaltung des Kraftstoffinjektors auf, da die Einbaulage der Aktoren unabhängig von der Längsachse der Düsennadel wählbar ist. Die Injektorgeometrie kann dementsprechend an die jeweiligen Bauraumbedingungen angepasst werden.Furthermore, the direction of action of the actuators is freely selectable, that is, both "pulling" or effective in the opening direction of the nozzle needle, as well as "oppressive" or against the opening direction of the nozzle needle effective actuators can be used. This is made possible by using a hydraulic coupler volume as a coupling device, since the direction of action of the actuator unit can be deflected onto the nozzle needle via the hydraulic coupler volume. In this respect, the proposed injector concept also has a high degree of flexibility with regard to the specific design of the fuel injector, since the installation position of the actuators can be selected independently of the longitudinal axis of the nozzle needle. The Injektorgeometrie can be adapted accordingly to the respective space conditions.

Darüber hinaus kann eine Aktoreinheit einen Aktor oder mehrere, zu einer Baugruppe zusammengesetzte Aktoren umfassen. Die Bezeichnung Aktoreinheit schließt somit einzelne Aktoren als auch Aktorbaugruppen ein.In addition, an actuator unit may comprise one or more actuators that are combined to form an assembly. The term actuator unit thus includes individual actuators as well as actuator assemblies.

Vorzugsweise sind zur Betätigung der Düsennadel wenigstens zwei Aktoreinheiten vorgesehen, die in gleicher Richtung oder in entgegengesetzter Richtung wirksam sind. Das heißt, dass "ziehende" und "drückende" Aktoren kombiniert werden können. Die Wirkrichtung der Aktorkraft wird über das hydraulische Kopplervolumen umgelenkt.Preferably, at least two actuator units are provided for actuating the nozzle needle, which are effective in the same direction or in the opposite direction. This means that "pulling" and "pushing" actuators can be combined. The effective direction of the actuator force is deflected via the hydraulic coupler volume.

Die erfindungsgemäß vorgesehene Aufteilung der Aktorleistung auf mehrere Aktoren bzw. Aktoreinheiten schließt Ausführungen mit drei und mehr Aktoren ein. Als besonders vorteilhaft wird jedoch ein Injektorkonzept mit zwei Aktoren bzw. Aktoreinheiten angesehen, um den Aufwand zur Kopplung der Aktoren bzw. Aktoreinheiten an die Düsennadel gering zu halten.The inventively provided division of the actuator performance on a plurality of actuators or actuator units includes versions with three or more actuators. However, an injector concept with two actuators or actuator units is considered to be particularly advantageous in order to minimize the outlay for coupling the actuators or actuator units to the nozzle needle.

Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung sind zwei unabhängig voneinander ansteuerbare Aktoreinheiten über ein hydraulisches Kopplervolumen an die Düsennadel koppelbar, wobei das Kopplervolumen durch eine hydraulische Wirkfläche A1, welche an einem mit der ersten Aktoreinheit zusammenwirkenden Übertragungselement ausgebildet ist, und durch eine hydraulische Wirkfläche A2, welche an einem mit der zweiten Aktoreinheit zusammenwirkenden Übertragungselement ausgebildet ist, sowie einer an der Düsennadel ausgebildeten hydraulischen Wirkfläche AN begrenzt wird und wobei die Flächenverhältnisse A1/AN<1 und A2/AN>1 gewählt sind.According to a preferred embodiment of the invention, two actuator units which can be controlled independently of one another can be coupled to the nozzle needle via a hydraulic coupler volume, wherein the coupler volume is defined by a hydraulic active surface A 1 , which is formed on a transmission element cooperating with the first actuator unit, and by a hydraulic active surface A 2 , which is formed on a cooperating with the second actuator unit transfer element, as well as a formed on the nozzle needle hydraulic active surface AN is limited and wherein the area ratios A 1 / A N <1 and A 2 / A N > 1 are selected.

Aufgrund der gewählten Flächenverhältnisse wird bei Aktivierung der ersten Aktoreinheit eine Kraftverstärkung entsprechend der Gleichung FN = F1 * AN/A1 bewirkt, so dass über die erste Aktoreinheit ein zum Öffnen der Düsennadel ausreichender Kraftstoß bereitgestellt werden kann. Vorteilhafterweise besitzt diese Aktoreinheit zudem eine hohe Dynamik. Vorzugsweise werden daher Flachanker-Magnetkreise eingesetzt. Alternativ können auch Festkörperaktoren, wie Piezoaktoren oder magnetostrikitve Aktoren, als erste Aktoren oder erste Aktoreinheiten eingesetzt werden. Bei der Verwendung von Festkörperaktoren ist zu beachten, dass diese in der Regel auf Zug und Druck gegen extern verursachte Dehnung gehemmt sind. Daher gilt es bei der Verwendung von Festkörperaktoren sicherzustellen, dass diese sich weder gegenseitig hemmen, noch Arbeit aneinander verrichten. Dies ist bei Auslegung der Kopplungseinrichtung bzw. der Kopplungseinrichtungen zu berücksichtigen. Da mittels Festkörperaktoren zwar große Kräfte, zugleich jedoch nur geringe Hübe darstellbar sind, ist wenigstens ein weiterer Aktor bzw. eine weitere Aktoreinheit erforderlich, um den vollständigen Hub der Düsennadel zu gewährleisten.Due to the selected area ratios, upon activation of the first actuator unit, a force amplification is effected according to the equation F N = F 1 * A N / A 1 , so that a force impulse sufficient to open the nozzle needle can be provided via the first actuator unit. Advantageously, this actuator also has a high dynamics. Preferably flat armature magnetic circuits are therefore used. Alternatively, solid-state actuators, such as piezo actuators or magnetostrictive actuators, can also be used as first actuators or first actuator units. When using solid-state actuators, it should be noted that these are usually inhibited by tension and pressure against externally induced strain. Therefore, when using solid-state actuators, ensure that they do not inhibit each other or work on each other. This must be taken into account when designing the coupling device or the coupling devices. Since by means of solid state actuators, although large forces, but at the same time only small strokes can be displayed, at least one further actuator or a further actuator unit is required to ensure the complete stroke of the nozzle needle.

Die weitere Aktoreinheit wird vorzugsweise erst nach Überwindung der auf die Düsennadel wirkenden hohen Schließkraft durch die erste Aktoreinheit aktiviert. In dieser Phase des Öffnungshubes der Düsennadel sind die Kraftanforderungen gering. Als zweiter Aktor eignet sich daher beispielsweise ein Tauchankermagnet. Alternativ ist die Hubanforderung bei guter Linearität auch über eine Schwingspulenanordnung darstellbar. Zum initialen Öffnen der Düsennadel wäre die Kraft eines Schwingspulenantriebs dagegen nicht ausreichend. Da diese Aufgabe jedoch von der vorgeschalteten ersten Aktoreinheit erledigt wird, ist der Einsatz einer Schwingspulenantriebs als zweite Aktoreinheit akzeptabel. Aufgrund der zudem geringen Anforderungen hinsichtlich der Dynamik der zweiten Aktoreinheit, kann ferner eine Aktoreinheit Einsatz finden, deren Kraft langsam aufgebaut wird, während eine erste hochdynamische Aktoreinheit mit hoher momentaner Kraft den zum Öffnen der Düsennadel erforderlichen Kraftstoß gibt.The further actuator unit is preferably activated only after overcoming the force acting on the nozzle needle high closing force by the first actuator unit. In this phase of the opening stroke of the nozzle needle, the power requirements are low. As a second actuator, therefore, for example, a solenoid plunger is suitable. Alternatively, the Hubanforderung with good linearity via a voice coil assembly can be displayed. For the initial opening of the nozzle needle, however, the force of a voice coil drive would not be sufficient. However, since this task is done by the upstream first actuator unit, the use of a voice coil drive as a second actuator unit is acceptable. Due to the also low requirements in terms of dynamics of the second actuator unit, an actuator can also be used whose force is built up slowly, while a first high-dynamic actuator unit with high momentary force is required for opening the nozzle needle impulse.

Um einen ausreichenden Hub zum vollständigen Öffnen der Düsennadel zu gewährleisten, ist die zweite Aktoreinheit über das hydraulische Kopplervolumen vorzugsweise derart an die Düsennadel gekoppelt, das eine Hub- bzw. Wegverstärkung bewirkt wird. Die hydraulische Wirkfläche A2 eines mit der zweiten Aktoreinheit zusammenwirkenden Übertragungselementes ist hierzu größer als die an der Düsennadel ausgebildete hydraulische Wirkfläche AN gewählt. Das Wirkflächenverhältnis beträgt demnach A2/AN >1. Die Hub- bzw. Wegübersetzung berechnet sich nach der Gleichung HubN = HUbA2 * A2/AN.In order to ensure a sufficient stroke for complete opening of the nozzle needle, the second actuator unit via the hydraulic coupler volume is preferably coupled to the nozzle needle, which causes a stroke or Wegverstärkung. The hydraulic active surface A 2 of a cooperating with the second actuator unit transmission element is this larger than the formed on the nozzle needle hydraulic active surface AN selected. The effective area ratio is accordingly A 2 / A N > 1. The stroke or displacement ratio is calculated according to the equation Hub N = HUb A2 * A 2 / A N.

Bei der Auslegung des hydraulischen Kopplervolumens ist sicherzustellen, dass eine gegenseitige Hemmung beider Aktoren bzw. Aktoreinheiten weitgehend ausgeschlossen ist. Zudem sollte sichergestellt sein, dass die Aktoreinheiten ihre Arbeit ausschließlich oder zumindest vornehmlich an der Düsennadel verrichten.When designing the hydraulic coupler volume, it must be ensured that mutual inhibition of both actuators or actuator units is largely ruled out. In addition, it should be ensured that the actuator units perform their work exclusively or at least primarily on the nozzle needle.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist wenigstens ein mit einer Aktoreinheit zusammenwirkendes Übertragungselement bolzen- oder hülsenförmig ausgebildet. Weist der Kraftstoffinjektor beispielsweise zwei Übertragungselemente auf, ist ein Übertragungselement vorzugsweise bolzenförmig ausgebildet und in dem weiteren, vorzugsweise hülsenförmig ausgebildeten Übertragungselement derart aufgenommen, dass eine Verschiebung beider Übertragungselemente gegeneinander möglich ist. Das bolzenförmige Übertragungselement weist dann eine kreisförmige hydraulische Wirkfläche und das hülsenförmig ausgebildete Übertragungselement eine ringförmige hydraulsiche Wirkfläche auf. Das in dem hülsenförmigen Übertragungselement verschiebbar geführte bolzenförmige Übertragungselement ist weiterhin bevorzugt mit der ersten Aktoreinheit verbunden. Wird der Durchmesser des bolzenförmigen Übertragungselementes kleiner als der Durchmesser der Düsennadel jeweils im Bereich der hydraulischen Wirkflächen gewählt, wird über das hydraulische Kopplervolumen in einfacher Weise eine Kraftverstärkung bewirkt. Demgegenüber ist die ringförmige hydraulische Wirkfläche des hülsenförmigen Übertragungselementes größer als die hydraulische Wirkfläche der Düsennadel zu wählen, sofern alternativ oder ergänzend eine Wegverstärkung realisiert werden soll. Das Übertragungselement kann zudem einstückig mit der jeweiligen Aktoreinheit ausgebildet oder als separates Bauteil mit diesem kraft- und/oder formschlüssig verbunden sein.According to one embodiment of the invention, at least one cooperating with an actuator unit transmission element is bolt or sleeve-shaped. If the fuel injector has, for example, two transmission elements, a transmission element is preferably designed in the shape of a bolt and received in the further, preferably sleeve-shaped transmission element such that a displacement of both transmission elements relative to each other is possible. The bolt-shaped transmission element then has a circular hydraulic active surface and the sleeve-shaped transmission element on an annular hydraulsiche effective surface. The displaceably guided in the sleeve-shaped transmission element bolt-shaped transmission element is further preferably connected to the first actuator unit. If the diameter of the bolt-shaped transmission element is chosen smaller than the diameter of the nozzle needle in each case in the region of the hydraulic active surfaces, a force amplification is effected in a simple manner via the hydraulic coupler volume. In contrast, the annular hydraulic active surface of the sleeve-shaped transmission element is greater than the hydraulic effective area of the nozzle needle to be selected, if alternatively or additionally a path gain is to be realized. The transmission element may also be integrally formed with the respective actuator unit or connected as a separate component with this non-positively and / or positively.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst die Kopplungseinrichtung ferner Mittel zur mechanischen Kopplung einer Aktoreinheit an die Düsennadel. Die Mittel können derart ausgestaltet sein, dass die Kopplung der Aktoreinheit an die Düsennadel zeitlich bzw. auf einer bestimmte Wegstrecke begrenzt erfolgt. Die Mittel zur mechanischen Kopplung einer Aktoreinheit an die Düsennadel können beispielsweise eine an der Düsennadel oder an einem Stellglied der Aktoreinheit ausgebildete Mitnehmerkante umfassen. Beispielsweise kann die Mitnehmerkante an der Düsennadel ausgebildet sein, mit welcher die Düsennadel während einer ersten Phase ihres Öffnungshubes an einem Stellglied der ersten Aktoreinheit anliegt. Bei Aktivierung der ersten Aktoreinheit wird dann über die Bewegung des Stellgliedes das Öffnen der Düsennadel bewirkt. Die mechanische Kopplung über die Mitnehmerkante wird vorzugsweise wieder gelöst, wenn die Kraftanforderungen sinken und die Aktivierung der zweiten Aktoreinheit erfolgt, deren Aufgabe es ist, den vollständigen Hub der Düsennadel zu gewährleisten. Demnach ist die zweite Aktoreinheit vorzugsweise derart auszulegen, dass sie der gesamten Nadelbewegung zu folgen vermag. Vorteilhafterweise bleibt demnach die zweite Aktoreinheit während der gesamten Nadelbewegung an die Düsennadel gekoppelt. Die Kopplung kann wiederum über das hydraulische Kopplervolumen oder mechanisch erfolgen.According to a further preferred embodiment of the invention, the coupling device further comprises means for mechanically coupling an actuator unit to the nozzle needle. The means can be designed such that the coupling of the actuator unit to the nozzle needle is limited in time or over a certain distance. The means for mechanically coupling an actuator unit to the nozzle needle may comprise, for example, a driver edge formed on the nozzle needle or on an actuator of the actuator unit. For example, the driving edge may be formed on the nozzle needle, with which the nozzle needle bears against an actuator of the first actuator unit during a first phase of its opening stroke. Upon activation of the first actuator unit, the opening of the nozzle needle is then effected via the movement of the actuator. The mechanical coupling via the driving edge is preferably released again when the force requirements decrease and the activation of the second actuator unit takes place whose task is to ensure the complete stroke of the nozzle needle. Accordingly, the second actuator unit is preferably designed such that it is able to follow the entire needle movement. Advantageously, therefore, the second actuator unit remains coupled to the nozzle needle during the entire needle movement. The coupling can again take place via the hydraulic coupler volume or mechanically.

Des Weiteren wird vorgeschlagen, wenigstens einen Hubanschlag zur Hubbegrenzung eines Stellgliedes einer Aktoreinheit vorzusehen. Der Hubanschlag kann ferner zur Entkopplung einer Aktoreinheit von der Düsennadel eingesetzt werde, so dass die Aktoreinheit bzw. ein Stellglied der Aktoreinheit der Bewegung der Düsennadel in einer bestimmten Phase des Düsennadelhubes nicht zu folgen vermag. Dadurch wird verhindert, dass sich die Aktoren gegenseitig hemmen und/oder Arbeit aneinander verrichten. Diese Gefahr besteht insbesondere dann, wenn wenigstens zwei Aktoreinheiten über das selbe hydraulische Kopplervolumen an die Düsennadel gekoppelt sind.Furthermore, it is proposed to provide at least one stroke stop for limiting the stroke of an actuator of an actuator unit. The stroke stop can also for Decoupling of an actuator unit is used by the nozzle needle, so that the actuator unit or an actuator of the actuator unit of the movement of the nozzle needle in a certain phase of the nozzle needle stroke is unable to follow. This prevents that the actuators inhibit each other and / or work done to each other. This danger exists in particular if at least two actuator units are coupled to the nozzle needle via the same hydraulic coupler volume.

Vorteilhafterweise ist zudem wenigstens ein Federelement zur Rückstellung der Düsennadel, der Übertragungselemente und/oder des Stellgliedes einer Aktoreinheit vorgesehen. Das Federelement kann auch dazu eingesetzt werden, ein Übertragungselement oder ein Stellglied einer Aktoreinheit in Anlage mit einem Hubanschlag zu halten bis die Aktivierung der jeweiligen Aktoreinheit erfolgt. Auch diese Maßnahme kann demnach dazu dienen eine Querbeeinflussung der Aktoreinheiten untereinander weitgehend zu verhindern.Advantageously, at least one spring element for returning the nozzle needle, the transmission elements and / or the actuator of an actuator unit is also provided. The spring element can also be used to hold a transmission element or an actuator of an actuator in abutment with a stroke stop until the activation of the respective actuator unit. Accordingly, this measure can also be used to largely prevent cross-influencing of the actuator units with one another.

Zur Lösung der eingangs genannten Aufgabe wird des Weiteren ein Verfahren zur Ansteuerung einer hubbeweglichen Düsennadel eines Kraftstoffinjektors vorgeschlagen, wobei zur Ansteuerung der Düsennadel eine erste Aktoreinheit und wenigstens eine weitere Aktoreinheit eingesetzt werden, die über eine Kopplungseinrichtung an die Düsennadel gekoppelt werden. Erfindungsgemäß wird wenigstens eine Aktoreinheit über ein hydraulisches Kopplervolumen der Kopplungseinrichtung an die Düsennadel gekoppelt, wobei das hydraulische Kopplervolumen von einer an der Düsennadel ausgebildeten hydraulischen Wirkfläche und wenigstens einer weiteren hydraulischen Wirkfläche begrenzt wird, welche an einem mit einer Aktoreinheit zusammenwirkenden Übertragungselement ausgebildet ist, wobei über das Flächenverhältnis der hydraulischen Wirkflächen in einer ersten Phase des Öffnungshubes der Düsennadel eine Kraftverstärkung und/oder in einer zweiten Phase des Öffnungshubes der Düsennadel eine Wegverstärkung bewirkt werden. Zur Durchführung des Verfahrens eignet sich insbesondere der vorstehend beschriebene erfindungsgemäße Kraftstoffinjektor. Denn das Verfahren sieht den Einsatz wenigstens zweier Aktoreinheiten vor, von denen zumindest eine zur Realisierung einer Kraft- oder Wegübersetzung über ein hydraulisches Kopplervolumen an die Düsennadel gekoppelt ist. Die Aufteilung der Aktoranforderungen auf wenigstens zwei Aktoren ermöglicht eine möglichst genaue Arbeitspunkteinstellung der einzelnen Aktoren, die dem tatsächlichen Leistungsprofil angepasst ist. Zudem können beliebige Aktoren miteinander kombiniert werden um eine Optimierung der Injektorauslegung zu ermöglichen. Der Einsatz eines hydraulischen Kopplervolumens als Kopplungseinrichtung ermöglicht nicht nur eine Kraft- und/oder Wegverstärkung, sondern auch eine Umlenkung der Aktorkraft auf die Düsennadel, so dass sowohl "ziehende" als auch "drückende" Aktoren einsetzbar sind. Die Einbaulage einer Aktoreinheit ist damit unabhängig von der Lage der Düsennadel.To solve the object mentioned above, a method for controlling a hubbeweglichen nozzle needle of a fuel injector is further proposed, wherein for controlling the nozzle needle, a first actuator unit and at least one further actuator unit are used, which are coupled via a coupling device to the nozzle needle. According to the invention, at least one actuator unit is coupled to the nozzle needle via a hydraulic coupler volume of the coupling device, the hydraulic coupler volume being limited by a hydraulic active surface formed on the nozzle needle and at least one further hydraulic active surface which is formed on a transmission element cooperating with an actuator unit the area ratio of the hydraulic active surfaces in a first phase of the opening stroke of the nozzle needle, a force amplification and / or in a second phase of the opening stroke of the nozzle needle, a path gain can be effected. For carrying out the method, the above-described fuel injector according to the invention is particularly suitable. For the method provides for the use of at least two actuator units, of which at least one is coupled to the realization of a force or displacement transmission via a hydraulic coupler volume to the nozzle needle. The division of the Aktoranforderungen on at least two actuators allows the most accurate operating point setting of the individual actuators that matched the actual performance profile is. In addition, any actuators can be combined with each other to allow an optimization of injector design. The use of a hydraulic coupler volume as a coupling device not only allows a force and / or path gain, but also a deflection of the actuator force on the nozzle needle, so that both "pulling" and "pushing" actuators can be used. The installation position of an actuator unit is thus independent of the position of the nozzle needle.

Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend anhand der beiliegenden Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 bis 4
jeweils eine schematische Darstellung eines bestimmten Wirkprinzips der Erfindung und
Fig. 5 bis 6
jeweils eine konkrete Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Kraftstoffinjektors.
Preferred embodiments of the invention are described below with reference to the accompanying drawings. Show it:
Fig. 1 to 4
each a schematic representation of a particular principle of the invention and
Fig. 5 to 6
in each case a specific embodiment of a fuel injector according to the invention.

Ausführliche Beschreibung der ZeichnungenDetailed description of the drawings

Den in den Fig. 1 bis 4 dargestellten verschiedenen Wirkprinzipien eines erfindungsgemäßen Kraftstoffinjektors ist gemein, dass zur Realisierung des Injektorkonzeptes jeweils zwei Aktoren bzw. Aktoreinheiten 1, 2 eingesetzt werden, von denen wenigstens eine Aktoreinheit 2 über ein hydraulisches Kopplervolumen 6 als Kopplungseinrichtung 5 an eine Düsennadel 3 gekoppelt ist. Bei den in den Fig. 3 und 4 dargestellten Wirkprinzipien ist darüber hinaus eine Aktoreinheit 1 über eine an der Düsennadel 3 ausgebildete Mitnehmerkante 11 als Mittel 9 zur mechanischen Kopplung an die Düsennadel 3 gekoppelt. Die Pfeile geben jeweils die Wirkrichtung bzw. Bewegungsrichtung der Aktoreinheiten 1, 2 und der Düsennadel 3 wieder.The in the Fig. 1 to 4 Two different actuators or actuator units 1, 2 are used, of which at least one actuator unit 2 is coupled via a hydraulic coupler volume 6 as a coupling device 5 to a nozzle needle 3 for the realization of the injector concept shown different operating principles of a fuel injector. In the in the 3 and 4 In addition, an actuator unit 1 is coupled to the nozzle needle 3 via a driver edge 11 formed on the nozzle needle 3 as a means 9 for mechanical coupling. The arrows indicate in each case the effective direction or direction of movement of the actuator units 1, 2 and the nozzle needle 3 again.

Gemäß dem Ausführungsbeispiel der Fig. 1 erfolgt die Kopplung beider Aktoreinheiten 1, 2 an die Düsennadel 3 über ein hydraulisches Kopplervolumen 6. Beide Aktoreinheiten 1, 2 wirken "ziehend", d.h. die Wirkrichtung der Aktoreinheiten 1, 2 entspricht der Öffnungsrichtung der Düsennadel 3 (siehe Pfeile). Zur Realisierung einer Kraft- bzw. Wegverstärkung wirkt jede Aktoreinheit 1, 2 mit einem Übertragungselement 7, 8 zusammen, an welchem eine hydraulische Wirkfläche A1, A2 zur Begrenzung des hydraulischen Kopplervolumens 6 ausgebildet ist. Eine weitere Begrenzung erfährt das hydraulische Kopplervolumen 6 durch eine hydraulische Wirkfläche AN, welche an der Düsennadel 3 ausgebildet ist. Die Kraft- bzw. Wegverstärkung wird durch die jeweiligen Flächenverhältnisse erzielt. Hierzu ist die hydraulische Wirkfläche A1 des mit der ersten Aktoreinheit 1 zusammenwirkenden Übertragungselementes 7 kleiner als die Wirkfläche AN der Düsennadel 3 und die hydraulische Wirkfläche A2 des mit der zweiten Aktoreinheit 2 zusammenwirkenden Übertragungselementes 8 größer als die hydraulische Wirkfläche AN der Düsennadel 3 gewählt. Es ergeben sich somit die folgenden Flächenverhältnisse: A1/AN <1 und A2/AN >1.According to the embodiment of the Fig. 1 Both actuator units 1, 2 act "pulling", ie the effective direction of the actuator units 1, 2 corresponds to the opening direction of the nozzle needle 3 (see arrows). To realize a force or path gain, each actuator unit 1, 2 cooperates with a transmission element 7, 8, to which a hydraulic active surface A 1 , A 2 for limiting the hydraulic Coupler volume 6 is formed. A further limitation is experienced by the hydraulic coupler volume 6 through a hydraulic active surface AN, which is formed on the nozzle needle 3. The force or Wegverstärkung is achieved by the respective area ratios. For this purpose, the hydraulic effective area A 1 of the cooperating with the first actuator unit 1 transmission element 7 is smaller than the effective area AN of the nozzle needle 3 and the hydraulic effective area A 2 of the cooperating with the second actuator unit 2 transmission element 8 is greater than the hydraulic effective area AN of the nozzle needle 3 selected. This results in the following area ratios: A 1 / A N <1 and A 2 / A N > 1.

Die gleichen Flächenverhältnisse finden sich bei dem Ausführungsbeispiel der Figur 2 wieder, so dass hier ebenfalls sowohl eine Kraft- als auch eine Wegverstärkung erzielt werden. Im Unterschied zum Ausführungsbeispiel der Figur 1 werden jedoch zwei Aktoreinheiten 1, 2 eingesetzt, die "drückend", d.h. in einer Richtung wirksam sind, welche der Öffnungsrichtung der Düsennadel 3 entgegengesetzt ist.The same area ratios can be found in the embodiment of FIG. 2 again, so that here as well both a power and a path gain can be achieved. In contrast to the embodiment of FIG. 1 However, two actuator units 1, 2 are used, which are "pushing", ie effective in one direction, which is opposite to the opening direction of the nozzle needle 3.

Den Ausführungsbeispielen der Fig. 3 und 4 ist eine Kopplungseinrichtung 5 zu entnehmen, die darüber hinaus Mittel 9 zur mechanischen Kopplung der ersten Aktoreinheit 1 an die Düsennadel 3 umfasst. Die mechanische Kopplung wird vorliegend über eine Mitnehmerkante 11 an der Düsennadel 3 bewirkt. Die Wirkungsweise eines solchen Injektorprinzips ist wie folgt: In Schließstellung der Düsennadel liegt diese über die Mitnehmerkante 11 an einem Stellglied 10 der ersten Aktoreinheit 1 an. Wird zum Öffnen der Düsennadel 1 die erste Aktoreinheit 1 aktiviert, bewegt sich das Stellglied 10 der ersten Aktoreinheit 1 in Richtung des Pfeils, das heißt in Öffnungsrichtung der Düsennadel 3. Hierbei wird die Düsennadel 3 mitgeführt. Mit fortschreitendem Öffnungshub der Düsennadel 3 sorgt die Unterspülung mit unter hohem Druck stehenden Kraftstoff für einen hydraulischen Kraftausgleich, so dass die Kraftanforderungen sinken. Der verbleibende Hub der Düsennadel 3 wird dann durch Aktivierung einer zweiten Aktoreinheit 2 bewirkt, welche über das hydraulische Kopplervolumen 6 an die Düsennadel 3 gekoppelt ist. Vermag die zweite Aktoreinheit 2 den vollständigen Hub der Düsennadel 3 darzustellen, bedarf es keiner Wegverstärkung über das hydraulische Kopplervolumen 6. Dementsprechend können die das hydraulische Kopplervolumen 6 begrenzenden hydraulischen Wirkflächen an der Düsennadel 3 sowie an dem mit der zweiten Aktoreinheit 2 zusammenwirkenden Übertragungselement 8 gleich groß gewählt werden. Durch eine entsprechende Wahl des Flächenverhältnisses ist jedoch auch hier die Realisierung einer Wegübersetzung möglich.The embodiments of the 3 and 4 is a coupling device 5 can be seen, which moreover comprises means 9 for the mechanical coupling of the first actuator unit 1 to the nozzle needle 3. The mechanical coupling is effected in the present case via a driving edge 11 on the nozzle needle 3. The mode of action of such an injector principle is as follows: In the closed position of the nozzle needle, the latter is in contact with an actuator 10 of the first actuator unit 1 via the driver edge 11. If the first actuator unit 1 is activated to open the nozzle needle 1, the actuator 10 of the first actuator unit 1 moves in the direction of the arrow, that is to say in the opening direction of the nozzle needle 3. In this case, the nozzle needle 3 is entrained. With progressive opening stroke of the nozzle needle 3, the under-flushing with high pressure fuel for a hydraulic force balance, so that the power requirements decrease. The remaining stroke of the nozzle needle 3 is then effected by activation of a second actuator unit 2, which is coupled via the hydraulic coupler volume 6 to the nozzle needle 3. If the second actuator unit 2 is able to represent the complete stroke of the nozzle needle 3, there is no need to increase the distance across the hydraulic coupler volume 6. Accordingly, the hydraulic active surfaces delimiting the hydraulic coupler volume 6 on the nozzle needle 3 and on the transmission element 8 cooperating with the second actuator unit 2 can be of equal size chosen become. By an appropriate choice of the area ratio, however, the realization of a path translation is also possible here.

Die Ausführungsbeispiele der Fig. 3 und 4 unterscheiden sich lediglich im Hinblick auf die Wirkrichtung der beiden Aktoreinheiten 1, 2. In Fig. 3 ist die Wirkrichtung der Aktoreinheiten 1 und 2 entgegengesetzt gewählt, wobei die Wirkrichtung der ersten Aktoreinheit 1 der Öffnungsrichtung der Düsennadel 3 entspricht. Bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 4 entspricht dagegen die Wirkrichtung beider Aktoreinheiten 1, 2 der Öffnungsrichtung der Düsennadel 3.The embodiments of the 3 and 4 differ only in terms of the effective direction of the two actuator units 1, 2. In Fig. 3 the effective direction of the actuator units 1 and 2 is chosen to be opposite, wherein the effective direction of the first actuator unit 1 corresponds to the opening direction of the nozzle needle 3. In the embodiment of the Fig. 4 In contrast, the effective direction of both actuator units 1, 2 corresponds to the opening direction of the nozzle needle 3.

Der Fig. 5 ist eine erste konkrete Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Kraftstoffinjektors zu entnehmen, dessen Wirkungsweise auf dem in der Fig.1 dargestellten Prinzip beruht. Der Kraftstoffinjektor weist hierzu eine erste Aktoreinheit 1 in Form eines magnetostriktiven Aktors und eine zweite Aktoreinheit 2 in Form eines Flachankermagneten auf. Beide Aktoren 1, 2 sind über ein hydraulisches Kopplungsvolumen 6 als Kopplungseinrichtung 5 an eine hubbewegliche Düsennadel 3 gekoppelt, über deren Hubbewegung eine Einspritzöffnung 4 des Kraftstoffinjektors freigebbar oder verschließbar ist. Der unter hohem Druck stehende Kraftstoff wird der Einspritzöffnung 4 über eine Hochdruckbohrung 17 zugeführt. Die beiden Aktoreinheiten 1, 2 sind in axialer Richtung hintereinander angeordnet, wobei die Aktoreinheit 2 näher zur Einspritzöffnung 4 hin liegt. Die als Flachankermagnet ausgebildete zweite Aktoreinheit 2 weist neben dem Anker als Stellglied 10 ein hülsenförmiges Übertragungselement 8 auf, das mit dem Anker fest verbunden ist. Durch das hülsenförmige Übertragungselement 8 ist ein weiteres Übertragungselement 7 geführt, das bolzenförmig ausgebildet und mit einem Stellglied 10 der ersten Aktoreinheit 1 verbunden ist. Eine Betätigung der ersten Aktoreinheit 1 bewirkt somit eine axiale Verschiebung des bolzenförmigen Übertragungselementes 7 gegenüber dem hülsenförmigen Übertragungselement 8, sofern die zweite Aktoreinheit 2 nicht betätigt wird. Über eine Druckfeder 15 wird das hülsenförmige Übertragungselement 8 einschließlich dem Stellglied 10 in Anlage mit einem Hubanschlag 12 gehalten, welcher als Absatz im Injektorkörper 16 ausgebildet ist. Der Hubanschlag 12 verhindert, dass sich beide Aktoreinheiten 1, 2 bei der zu verrichtenden Arbeit gegenseitig hemmen oder die Arbeit aneinander verrichten. Denn wird die erste Aktoreinheit 1 aktiviert, wird das Stellglied 10 des magnetostriktiven Aktors entgegen der Federkraft eines als Tellerfeder ausgebildeten Federelementes 14 in Öffnungsrichtung der Düsennadel 3 verschoben. Dabei wird auch das bolzenförmige Übertragungselement 7 in Öffnungsrichtung der Düsennadel 3 bewegt. Das hydraulische Kopplervolumen 6, das von einer Stirnfläche des bolzenförmigen Übertragungselementes 7 axial begrenzt wird, vergrößert sich, was einen Druckabfall und schließlich das Öffnen der Düsennadel 3 zur Folge hat. Die Stirnfläche des bolzenförmigen Übertragungselementes 7 ist dabei kleiner als die das hydraulische Kopplervolumen 6 begrenzende Stirnfläche der Düsennadel 3 gewählt, so dass sich ein Flächenverhältnis der hydraulischen Wirkflächen A1/AN <1 und damit eine Kraftverstärkung während der ersten Phase des Öffnungshubes der Düsennadel 3 ergibt. Die ebenfalls das hydraulische Kopplervolumen begrenzende hydraulische Wirkfläche A2, welche am hülsenförmigen Übertragungselement 8 ausgebildet ist, entfaltet während dieser ersten Phase des Öffnungshubes der Düsennadel 3 keine Wirkung, da der Hubanschlag 12 und das Federelement 15 eine Verschiebung des hülsenförmigen Übertragungselementes 8 verhindern. Ist die Düsennadel 3 durch Aktivierung der ersten Aktoreinheit 1 aus ihrem Sitz gehoben, wird die zweite Aktoreinheit 2 aktiviert. Dabei wird das Stellglied 10 bzw. der Magnetanker einschließlich dem hülsenförmigen Übertragungselement 8 entgegen der Druckkraft des Federelementes 15 in Öffnungsrichtung der Düsennadel 3 bewegt. Durch diese Bewegung wird das hydraulische Kopplervolumen 6 weiter vergrößert. Da die hydraulische Wirkfläche A2 am hülsenförmigen Übertragungselement 8 größer als die hydraulische Wirkfläche AN der Düsennadel 3 gewählt ist, so dass sich ein Flächenverhältnis A2/AN >1 ergibt, erfolgt während einer zweiten Phase des Öffnungshubes der Düsennadel 3 eine Wegverstärkung. Wird während dieser zweiten Phase des Öffnungshubes der Düsennadel 3 die erste Aktoreinheit 1 deaktiviert, erfolgt zugleich eine Rückstellung des bolzenförmigen Übertragungselementes 7 über die Druckkraft des Federelementes 14. Dabei kommt es zu einer geringen Querbeeinflussung der beiden Aktoreinheiten 1, 2. Da das von dem bolzenförmigen Übertragungselement 7 verdrängte Volumen jedoch deutlich kleiner ausgelegt ist als das Volumen des hülsenförmigen Übertragungselementes 8 ist diese Querbeeinflussung vernachlässigbar. Um eine Querbeeinflussung zu verhindern, kann alternativ die erste Aktoreinheit 1 während des gesamten Öffnungshubes der Düsennadel 3 aktiviert bleiben. Wird die Aktivierung beider Aktoreinheiten 1, 2 beendet, wird die Düsennadel 3 über die Druckkraft eines Federelementes 13 in ihren Sitz zurückgestellt.Of the Fig. 5 a first concrete embodiment of a fuel injector according to the invention can be seen, whose operation on the in the Fig.1 based principle. For this purpose, the fuel injector has a first actuator unit 1 in the form of a magnetostrictive actuator and a second actuator unit 2 in the form of a flat armature magnet. Both actuators 1, 2 are coupled via a hydraulic coupling volume 6 as a coupling device 5 to a hubbewegliche nozzle needle 3, via the lifting movement of an injection port 4 of the fuel injector is releasable or closable. The fuel under high pressure is supplied to the injection port 4 via a high-pressure bore 17. The two actuator units 1, 2 are arranged one behind the other in the axial direction, the actuator unit 2 being closer to the injection opening 4. The second actuator unit 2 designed as a flat armature magnet has, in addition to the armature as an actuator 10, a sleeve-shaped transmission element 8 which is fixedly connected to the armature. Through the sleeve-shaped transmission element 8, a further transmission element 7 is guided, which is bolt-shaped and connected to an actuator 10 of the first actuator unit 1. An actuation of the first actuator unit 1 thus causes an axial displacement of the bolt-shaped transmission element 7 relative to the sleeve-shaped transmission element 8, provided that the second actuator unit 2 is not actuated. Via a compression spring 15, the sleeve-shaped transmission element 8 including the actuator 10 is held in contact with a stroke stop 12, which is designed as a shoulder in the injector body 16. The stroke stop 12 prevents both actuator units 1, 2 inhibit each other in the work to be done or perform the work together. For if the first actuator unit 1 is activated, the actuator 10 of the magnetostrictive actuator is counter to the spring force of a spring element 14 designed as a plate spring in the opening direction the nozzle needle 3 is moved. In this case, the bolt-shaped transmission element 7 is moved in the opening direction of the nozzle needle 3. The hydraulic coupler volume 6, which is axially limited by an end face of the pin-shaped transmission element 7, increases, which has a pressure drop and finally the opening of the nozzle needle 3 result. The end face of the bolt-shaped transmission element 7 is smaller than the hydraulic coupler volume 6 limiting end face of the nozzle needle 3 is selected, so that an area ratio of the hydraulic active surfaces A 1 / A N <1 and thus an increase in force during the first phase of the opening stroke of the nozzle needle. 3 results. The also the hydraulic coupler volume limiting hydraulic active surface A 2 , which is formed on the sleeve-shaped transmission element 8, unfolds during this first phase of the opening stroke of the nozzle needle 3 has no effect, since the stroke stop 12 and the spring element 15 prevent displacement of the sleeve-shaped transmission element 8. If the nozzle needle 3 is lifted out of its seat by activation of the first actuator unit 1, the second actuator unit 2 is activated. In this case, the actuator 10 and the magnet armature including the sleeve-shaped transmission element 8 is moved against the pressure force of the spring element 15 in the opening direction of the nozzle needle 3. By this movement, the hydraulic coupler volume 6 is further increased. Since the hydraulic effective area A 2 on the sleeve-shaped transmission element 8 is greater than the hydraulic effective area AN of the nozzle needle 3 is selected, so that an area ratio A 2 / A N > 1 results, during a second phase of the opening stroke of the nozzle needle 3 is a Wegverstärkung. If the first actuator unit 1 is deactivated during this second phase of the opening stroke of the nozzle needle 3, the bolt-shaped transmission element 7 is reset via the pressure force of the spring element 14 Transfer element 7 displaced volume, however, designed to be significantly smaller than the volume of the sleeve-shaped transmission element 8, this cross-influencing is negligible. In order to prevent cross interference, alternatively, the first actuator unit 1 remain activated during the entire opening stroke of the nozzle needle 3. If the activation of both actuator units 1, 2 ends, the nozzle needle 3 is returned to its seat via the pressure force of a spring element 13.

Gemäß einer weiteren bevorzugten in der Fig. 6 dargestellten Ausführungsform kann die Kopplungseinrichtung 5 ferner Mittel 9 zur mechanischen Kopplung einer Aktoreinheit 1 an die Düsennadel 3 umfassen. Als Mittel 9 zur mechanischen Kopplung weist vorliegend die Düsennadel 3 eine Mitnehmerkante 11 auf. Die in der Fig. 6 dargestellte Ausführungsform entspricht demnach dem Wirkprinzip der Fig. 4. Wiederum sind zwei Aktoreinheiten 1, 2 vorgesehen die "ziehend" wirken, d.h. in Öffnungsrichtung der Düsennadel 3. Diesmal ist jedoch die erste Aktoreinheit 1 näher zur Einspritzöffnung 4 hin angeordnet, da die Kopplung der ersten Aktoreinheit 1 an die Düsennadel 3 über die Mittel 9, d.h. mechanisch erfolgt. Die zweite Aktoreinheit 2 ist entsprechend der Ausführungsform der Fig. 5 über ein hydraulisches Kopplervolumen 6 an die Düsennadel 3 gekoppelt. Da die zweite Aktoreinheit 2 einen großen Hub verrichten soll, ist die hydraulische Wirkfläche A2 eines mit der Aktoreinheit 2 zusammenwirkenden Übertragungselementes 7 größer als die hydraulische Wirkfläche AN der Düsennadel 3 gewählt. Über das Flächenverhältnis A2/AN >1 wird demnach eine Wegverstärkung erzielt. Zu Beginn des Öffnungshubes der Düsennadel 3 gilt es jedoch die auf die Düsennadel 3 wirkende hohe Schließkraft zu überwinden. Hierzu wird zunächst die erste Aktoreinheit 1 bestromt, deren Stellelement 10 an der Mitnehmerkante 11 der Düsennadel 3 anliegt. Die Bestromung der ersten Aktoreinheit 1 bewirkt eine Verschiebung des Stellelementes 10 in Öffnungsrichtung der Düsennadel 3, wobei die Düsennadel 3 über die Mitnehmerkante 11 angehoben wird. Die Düsennadel 3 wird nunmehr von unter hohem Druck stehenden Kraftstoff unterspült, so dass sich ein hydraulischer Kraftausgleich einstellt. Um ein vollständiges Öffnen der Düsennadel 3 zu bewirken, bedarf es nun nicht mehr einer großen Kraft, sondern eines großen Hubes. Daher wird nunmehr die zweite Aktoreinheit 2 aktiviert. Während das bolzenförmige Übertragungselement 7 der Aktoreinheit 2 über das hydraulische Kopplervolumen 6 an der Düsennadel 3 gekoppelt bleibt, löst sich die Düsennadel 3 von dem Stellglied 10 der ersten Aktoreinheit 1. Es tritt somit eine Entkopplung der ersten Aktoreinheit 1 ein. Dadurch wird eine Querbeeinflussung der beiden Aktoreinheiten 1, 2 verhindert. Um eine Hemmung des bolzenförmigen Übertragungselementes 7 zu verhindern, ist ferner das oberhalb des Übertragungselementes 7 angeordnete hydraulische Volumen direkt an den Hochdruck angebunden. Gleiches gilt für das die Düsennadel 3 umgebende hydraulische Volumen.According to another preferred in the Fig. 6 In the embodiment shown, the coupling device 5 may further comprise means 9 for the mechanical coupling of an actuator unit 1 to the nozzle needle 3. In the present case, the nozzle needle 3 has a driving edge 11 as the means 9 for mechanical coupling. The in the Fig. 6 embodiment shown accordingly corresponds to the operating principle of Fig. 4 , Again, two actuator units 1, 2 are provided which act "pulling", ie in the opening direction of the nozzle needle 3. This time, however, the first actuator unit 1 is arranged closer to the injection port 4, since the coupling of the first actuator unit 1 to the nozzle needle 3 via the means. 9 ie mechanically. The second actuator unit 2 is according to the embodiment of Fig. 5 coupled via a hydraulic coupler volume 6 to the nozzle needle 3. Since the second actuator unit 2 is to perform a large stroke, the active hydraulic surface A 2 of a cooperating with the actuator unit 2 transmission element 7 is greater than the hydraulic effective area AN of the nozzle needle 3 is selected. Accordingly, a path gain is achieved via the area ratio A 2 / A N > 1. At the beginning of the opening stroke of the nozzle needle 3, however, it is necessary to overcome the force acting on the nozzle needle 3 high closing force. For this purpose, the first actuator unit 1 is energized first, the actuating element 10 rests against the driving edge 11 of the nozzle needle 3. The energization of the first actuator unit 1 causes a displacement of the actuating element 10 in the opening direction of the nozzle needle 3, wherein the nozzle needle 3 is raised via the driving edge 11. The nozzle needle 3 is now undercut by fuel under high pressure, so that adjusts a hydraulic force balance. To effect a complete opening of the nozzle needle 3, it no longer requires a large force, but a large stroke. Therefore, now the second actuator unit 2 is activated. While the bolt-shaped transmission element 7 of the actuator unit 2 remains coupled to the nozzle needle 3 via the hydraulic coupler volume 6, the nozzle needle 3 is released from the actuator 10 of the first actuator unit 1. Thus, a decoupling of the first actuator unit 1 occurs. As a result, a transverse influence of the two actuator units 1, 2 is prevented. In order to prevent an inhibition of the bolt-shaped transmission element 7, further arranged above the transmission element 7 hydraulic volume is connected directly to the high pressure. The same applies to the hydraulic needle surrounding the nozzle needle 3.

Während die Aktivierung der zweiten Aktoreinheit 2 den vollständigen Öffnungshub der Düsennadel 3 bewirkt, wird das Stellglied 10 der ersten Aktoreinheit 1 nicht über seinen Hubanschlag 12 hinaus bewegt. Wird die Bestromung beider Aktoren 1, 2 beendet, wird die Düsennadel 3 durch die Druckkraft des Federelementes 13 in den Sitz zurückgestellt. Dabei wird auch das Stellelement 10 der ersten Aktoreinheit 1 entgegen der Druckkraft eines Federelementes 14, welches das Stellelement 10 in Anlage mit der Mitnehmerkante 11 hält, in seine Ausgangslage zurückgestellt. Die Rückstellung des bolzenförmigen Übertragungselementes 7 wird durch ein Federelement 15 bewirkt.While the activation of the second actuator unit 2 causes the complete opening stroke of the nozzle needle 3, the actuator 10 of the first actuator unit 1 is not moved beyond its stroke stop 12 addition. If the energization of both actuators 1, 2 ended, the nozzle needle 3 is returned by the pressing force of the spring element 13 in the seat. In this case, the adjusting element 10 of the first actuator unit 1 against the pressure force of a spring element 14, which holds the actuator 10 in abutment with the driving edge 11, returned to its original position. The provision of the bolt-shaped transmission element 7 is effected by a spring element 15.

Die beiden in den Fig. 5 und 6 dargestellten konkreten Ausführungsformen stellen lediglich Beispiele eines erfindungsgemäßen Kraftstoffinjektors dar. Die Erfindung umfasst darüber hinaus eine Vielzahl weiterer Kombinationen verschiedener Aktoren, die jeweils hydraulisch oder mechanisch an die Düsennadel gekoppelt sind. Es erfolgt somit eine Aufteilung der Aktorleistung auf mehrere Aktoren, die den Anforderungen entsprechend ausgestaltet bzw. gewählt werden können. Zudem ist wahlweise eine Kraft-und/oder Wegübersetzung bei hydraulischer Kopplung einer Aktoreinheit an die Düsennadel über das jeweils gewählte Flächenverhältnis der hydraulischen Wirkflächen möglich. Eine Kraft- oder Wegverstärkung ist erfindungsgemäß jedoch nicht zwingend notwendig, wenn die Auslegung der Aktoren dies nicht erfordert.The two in the Fig. 5 and 6 The concrete embodiments illustrated represent only examples of a fuel injector according to the invention. In addition, the invention comprises a multiplicity of further combinations of different actuators which are each hydraulically or mechanically coupled to the nozzle needle. There is thus a division of the actuator power to multiple actuators that can be configured or selected according to the requirements. In addition, a force and / or displacement transmission is optionally possible with hydraulic coupling of an actuator unit to the nozzle needle via the respective selected area ratio of the hydraulic active surfaces. However, a force or path reinforcement according to the invention is not absolutely necessary if the design of the actuators does not require this.

Claims (10)

Kraftstoffinjektor zum Einspritzen von Kraftstoff in den Brennraum einer Brennkraftmaschine mit einer ersten Aktoreinheit (1) und wenigstens einer weiteren Aktoreinheit (2) zur Betätigung einer hubbeweglichen Düsennadel (3), durch deren Hubbewegung wenigstens eine Einspritzöffnung (4) des Kraftstoffinjektors freigebbar oder verschließbar ist, wobei die Aktoreinheiten (1, 2) unabhängig voneinander ansteuerbar und über eine Kopplungseinrichtung (5) an die Düsennadel (3) koppelbar sind,
dadurch gekennzeichnet, dass die Kopplungseinrichtung (5) ein hydraulisches Kopplervolumen (6) umfasst, das von einer an der Düsennadel (3) ausgebildeten hydraulischen Wirkfläche (AN) und wenigstens einer weiteren hydraulischen Wirkfläche (A1, A2) begrenzt wird, welche an einem mit einer Aktoreinheit (1, 2) zusammenwirkenden Übertragungselement (7, 8) ausgebildet ist, so dass über das Flächenverhältnis der hydraulischen Wirkflächen (A1/AN und/oder A2/AN) in einer ersten Phase des Öffnungshubes der Düsennadel (3) eine Kraftverstärkung und/oder in einer zweiten Phase des Öffnungshubes der Düsennadel (3) eine Wegverstärkung bewirkbar ist.Fuel injector for injecting fuel into the combustion chamber of an internal combustion engine with a first actuator unit (1) and at least one further actuator unit (2) for actuating a liftable nozzle needle (3), by the stroke movement at least one injection port (4) of the fuel injector is releasable or closable, wherein the actuator units (1, 2) can be controlled independently of one another and can be coupled to the nozzle needle (3) via a coupling device (5),
characterized in that the coupling device (5) comprises a hydraulic coupler volume (6) which is delimited by a hydraulic active surface (AN) formed on the nozzle needle (3) and at least one further hydraulic active surface (A 1 , A 2 ) one with an actuator unit (1, 2) cooperating transmission element (7, 8) is formed, so that on the area ratio of the hydraulic active surfaces (A 1 / A N and / or A 2 / A N ) in a first phase of the opening stroke of the nozzle needle (3) a force amplification and / or in a second phase of the opening stroke of the nozzle needle (3) a path gain can be effected. Kraftstoffinjektor nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass die Aktoreinheiten (1, 2) jeweils wenigstens einen Magnetaktor oder einen Festkörperaktor umfassen, dessen Kraft in Öffnungsrichtung der Düsennadel (3) oder in einer zur Öffnungsrichtung entgegengesetzten Richtung wirksam ist.Fuel injector according to claim 1,
characterized in that the actuator units (1, 2) each comprise at least one magnetic actuator or a solid-state actuator whose force is effective in the opening direction of the nozzle needle (3) or in a direction opposite to the opening direction. Kraftstoffinjektor nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zwei Aktoreinheiten (1, 2) zur Betätigung der Düsennadel (3) vorgesehen sind, die in gleicher Richtung oder in entgegengesetzter Richtung wirksam sind.Fuel injector according to claim 1 or 2,
characterized in that at least two actuator units (1, 2) are provided for actuating the nozzle needle (3), which are effective in the same direction or in the opposite direction. Kraftstoffinjektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass zwei unabhängig voneinander ansteuerbare Aktoreinheiten (1, 2) über ein hydraulisches Kopplervolumen (6) an die Düsennadel (3) koppelbar sind, wobei das Kopplervolumen (6) durch eine hydraulische Wirkfläche (A1), welche an einem mit der ersten Aktoreinheit (1) zusammenwirkenden Übertragungselement (7) ausgebildet ist, und durch eine hydraulische Wirkfläche (A2), welche an einem mit der zweiten Aktoreinheit (2) zusammenwirkenden Übertragungselement (8) ausgebildet ist, sowie einer an der Düsennadel (3) ausgebildeten hydraulischen Wirkfläche (AN) begrenzt wird und wobei die Flächenverhältnisse A1/ AN < 1 und/oder A2/ AN > 1 gewählt sind.Fuel injector according to one of the preceding claims,
characterized in that two independently controllable actuator units (1, 2) via a hydraulic coupler volume (6) to the nozzle needle (3) can be coupled, wherein the coupler volume (6) by a hydraulic active surface (A 1 ), which at one with the The first actuator unit (1) cooperating transmission element (7) is formed, and by a hydraulic active surface (A 2 ), which is formed on a with the second actuator unit (2) cooperating transmission element (8), and one on the nozzle needle (3) Hydraulic effective area (AN) is limited and wherein the area ratios A 1 / AN <1 and / or A 2 / AN> 1 are selected. Kraftstoffinjektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein mit einer Aktoreinheit (1, 2) zusammenwirkendes Übertragungselement (7, 8) bolzen- oder hülsenförmig ausgebildet ist.Fuel injector according to one of the preceding claims,
characterized in that at least one with an actuator unit (1, 2) cooperating transmission element (7, 8) is bolt-shaped or sleeve-shaped. Kraftstoffinjektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die Kopplungseinrichtung (5) ferner Mittel (9) zur mechanischen Kopplung einer Aktoreinheit (1, 2) an die Düsennadel (3) umfasst.Fuel injector according to one of the preceding claims,
characterized in that the coupling device (5) further comprises means (9) for the mechanical coupling of an actuator unit (1, 2) to the nozzle needle (3). Kraftstoffinjektor nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel (9) zur mechanischen Kopplung einer Aktoreinheit (1, 2) an die Düsennadel (3) eine an der Düsennadel (3) oder an einem Stellglied (10) der Aktoreinheit (1, 2) ausgebildete Mitnehmerkante (11) umfasst.Fuel injector according to claim 6,
characterized in that the means (9) for the mechanical coupling of an actuator unit (1, 2) to the nozzle needle (3) on the nozzle needle (3) or on an actuator (10) of the actuator unit (1, 2) formed Mitnehmerkante (11 ). Kraftstoffinjektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Hubanschlag (12) zur Hubbegrenzung eines Stellgliedes (10) einer Aktoreinheit (1, 2) vorgesehen ist.Fuel injector according to one of the preceding claims,
characterized in that at least one stroke stop (12) for limiting the stroke of an actuator (10) of an actuator unit (1, 2) is provided. Kraftstoffinjektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Federelement (13, 14, 15) zur Rückstellung der Düsennadel (3), der Übertragungselemente (7, 8) und/oder des Stellgliedes (10) einer Aktoreinheit (1, 2) vorgesehen ist.Fuel injector according to one of the preceding claims,
characterized in that at least one spring element (13, 14, 15) for returning the nozzle needle (3), the transmission elements (7, 8) and / or the actuator (10) of an actuator unit (1, 2) is provided. Verfahren zur Ansteuerung einer hubbeweglichen Düsennadel (3) eines Kraftstoffinjektors, durch deren Hubbewegung wenigstens eine Einspritzöffnung (4) des Kraftstoffinjektors freigebbar oder verschließbar ist, wobei zur Ansteuerung der Düsenadel (3) eine erste Aktoreinheit (1) und wenigstens eine weitere Aktoreinheit (2) eingesetzt werden, die über eine Kopplungseinrichtung (5) an die Düsennadel (3) gekoppelt werden,
dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Aktoreinheit (1, 2) über ein hydraulisches Kopplervolumen (6) der Kopplungseinrichtung (5) an die Düsennadel (3) gekoppelt wird, wobei das hydraulische Kopplervolumen (6) von einer an der Düsennadel (3) ausgebildeten hydraulischen Wirkfläche (AN) und wenigstens einer weiteren hydraulischen Wirkfläche (A1, A2) begrenzt wird, welche an einem mit einer Aktoreinheit (1, 2) zusammenwirkenden Übertragungselement (7, 8) ausgebildet ist, wobei über das Flächenverhältnis der hydraulischen Wirkflächen in einer ersten Phase des Öffnungshubes der Düsennadel (3) eine Kraftverstärkung und/oder in einer zweiten Phase des Öffnungshubes der Düsennadel (3) eine Wegverstärkung bewirkt werden.Method for controlling a liftable nozzle needle (3) of a fuel injector, by the stroke movement of which at least one injection opening (4) of the fuel injector can be opened or closed, wherein a first actuator unit (1) and at least one further actuator unit (2) are used to control the nozzle needle (3) are used, which are coupled via a coupling device (5) to the nozzle needle (3),
characterized in that at least one actuator unit (1, 2) is coupled to the nozzle needle (3) via a hydraulic coupler volume (6) of the coupling device (5), the hydraulic coupler volume (6) being formed by a hydraulic valve formed on the nozzle needle (3) Impact surface (AN) and at least one further hydraulic active surface (A 1 , A 2 ) is limited, which on one with an actuator unit (1, 2) cooperating transmission element (7, 8) is formed, wherein on the area ratio of the active hydraulic surfaces in a first phase of the opening stroke of the nozzle needle (3), a force amplification and / or in a second phase of the opening stroke of the nozzle needle (3) a path gain can be effected.
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