EP2643581B1 - Kraftstoffinjektor - Google Patents

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EP2643581B1
EP2643581B1 EP11788109.4A EP11788109A EP2643581B1 EP 2643581 B1 EP2643581 B1 EP 2643581B1 EP 11788109 A EP11788109 A EP 11788109A EP 2643581 B1 EP2643581 B1 EP 2643581B1
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EP
European Patent Office
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injection valve
hydraulic
valve element
fuel injector
valve member
Prior art date
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Not-in-force
Application number
EP11788109.4A
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English (en)
French (fr)
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EP2643581A1 (de
Inventor
Armin Schuelke
Olaf Ohlhafer
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Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
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Publication date
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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
    • F02M51/0625—Injectors peculiar thereto with means directly operating the valve needle using electromagnetic operating means characterised by arrangement of mobile armatures
    • F02M51/0635—Injectors peculiar thereto with means directly operating the valve needle using electromagnetic operating means characterised by arrangement of mobile armatures having a plate-shaped or undulated armature not entering the winding
    • F02M51/066—Injectors peculiar thereto with means directly operating the valve needle using electromagnetic operating means characterised by arrangement of mobile armatures having a plate-shaped or undulated armature not entering the winding the armature and the valve being allowed to move relatively to each other or not being attached to each other
    • 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
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    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M2200/00—Details of fuel-injection apparatus, not otherwise provided for
    • F02M2200/70—Linkage between actuator and actuated element, e.g. between piezoelectric actuator and needle valve or pump plunger
    • F02M2200/703—Linkage between actuator and actuated element, e.g. between piezoelectric actuator and needle valve or pump plunger hydraulic

Definitions

  • the invention relates to a fuel injector for injecting fuel into a combustion chamber of an internal combustion engine having the features of the preamble of claim 1.
  • the fuel injector comprises a magnetic actuator for direct activation of a preferably needle-shaped injection valve member, via the lifting movement of which at least one injection port of the fuel injector is releasable or closable.
  • the control of an injection valve member of a fuel injector with a solenoid actuator as the actuating means is usually indirect.
  • the magnetic actuator comprises a solenoid valve, by means of which a control pressure acting on the injection valve member in a control chamber is variable, so that opening or closing of the injection valve member is effected with change of the control pressure.
  • the indirect control proves to be disadvantageous because the required to reduce the control pressure control amount must be fed to a return and then again promoted to high pressure.
  • indirectly actuated injection valve members have a delayed response as compared to directly actuated principles. In order to realize a direct control of the injection valve member but so far almost exclusively injector concepts are known which provide for the use of piezoelectric actuators. Because the use of a magnetic actuator would require a too large magnetic actuator at system pressures of over 2000 bar in order to realize the necessary force to open the injection valve member.
  • a fuel injector with a direct-controlled injection valve member and a magnetic actuator in the form of a solenoid valve known.
  • a flow channel of a first control chamber can be opened or closed, which is acted upon by an inlet throttle system pressure.
  • the injector concept disclosed herein also requires the discharge of a certain amount of purge through a low pressure side drain.
  • the object of the present invention is to provide a fuel injector with a solenoid actuator that allows direct control of the injection valve member and thus can be operated without backflow.
  • the proposed fuel injector should be simple and inexpensive to produce.
  • the proposed fuel injector has a magnetic actuator with a liftable anchor element for direct control of a preferably needle-shaped injection valve member.
  • the injection valve member is mechanically coupled during a first phase of its opening stroke with a hydraulic translator having a hydraulic effective area A 1 defining a control volume which, in sum with a hydraulic effective area A 2 formed on the injection valve member, is larger than an armature element defining the control volume Hydraulic effective area A 3 , so that due to the area ratio of the relevant in relation to the control volume hydraulic effective area A 1 , A 2 and A 3, a force gain is effected.
  • the injection valve member is mechanically coupled during its closing stroke with the anchor element, is acted upon in the closing direction of the injection valve member by an armature spring, so that the closing stroke of the injection valve member by means of the armature spring is effected.
  • a separate closing spring which acts on the injection valve member in the closing direction with a closing force, is thus unnecessary.
  • the elimination of a separate closing spring has the advantage of a reduced manufacturing and voting effort.
  • the control volume can be minimized, which has a favorable effect on the response of the injection valve member.
  • the force amplification makes it possible to realize a direct actuation of the injection valve member using a magnetic actuator. The control is therefore carried out without backflow.
  • the hydraulic effective area A 2 formed on the injection valve member is selected smaller than the hydraulic effective area A 3 formed on the anchor element.
  • the mechanical coupling of the injection valve member with the hydraulic booster is canceled, so that the area ratio of the relevant in terms of the control volume hydraulic active surfaces now A 2 / A 3 ⁇ 1.
  • a stop surface is formed on the injection valve member for mechanical coupling of the injection valve member with the hydraulic booster.
  • the stop surface causes the injection valve member to be entrained during a lifting movement of the hydraulic booster.
  • the lifting movement of the hydraulic translator is in turn realized by a lifting movement of the armature element in the direction of the magnetic actuator and a concomitant lowering of the control pressure in the control volume. Since during this phase of the opening stroke of the injection valve member, the hydraulic active surfaces A 1 and A 2 add up and in total are greater than the hydraulic active surface A 3 of the anchor element, a force amplification is effected by means of which the initially high closing force can be overcome.
  • a stop is preferably formed on a housing part of the fuel injector.
  • the stop serves to unilaterally limit the stroke of the hydraulic translator. This means that the opening stroke of the hydraulic booster is limited in contrast to the opening stroke of the injection valve member.
  • the hydraulic booster rests against the stop of the housing part, so that not only the mechanical coupling of the hydraulic booster with the injection valve member but also the hydraulic coupling of the hydraulic booster with the anchor member is released. Only the hydraulic coupling of the injection valve member remains, so that over a surface ratio A 2 / A 3 ⁇ 1, a path gain can be effected.
  • the hydraulic booster is disc-shaped or piston-shaped and has a central bore in which the injection valve member is received.
  • the stop formed on the injection valve member may be formed, for example, as a radial shoulder in the region of an increase in diameter of the injection valve member.
  • the hydraulic booster, the injection valve member and the anchor element is arranged coaxially, wherein the hydraulic active surface A 3 formed on the anchor element lies opposite the active surfaces A 1 and A 2 .
  • the hydraulic booster is acted upon by the pressure force of a spring, by means of which it is ensured that the hydraulic booster rests in the closed position of the injector against the stop of the injection valve member. Therefore, the spring has only to ensure that the hydraulic translator resumes its initial position after an injection process. As a result, a relatively soft spring can be used. At least the spring force is less than that of the armature spring chosen to effect the complete closing stroke of the injection valve member.
  • the illustrated fuel injector has a magnetic actuator 1 for actuating an injection valve member 2.
  • the injection valve member 2 is guided for releasing and closing at least one injection opening 3 in a liftable manner in a nozzle body 13.
  • the solenoid actuator 1 has a likewise liftable anchor element 4, which limits a control volume 5 with a hydraulic active surface A 3 in the axial direction.
  • the magnetic actuator 1 is energized, the armature element 4 moves in the direction of the actuator and thus causes a pressure drop in the control volume 5. Since the control volume 5 is further formed by a hydraulic active surface A 1 formed on a hydraulic booster 6 and by an injection valve member 2 Hydraulic active surface A 2 is limited, a hydraulic coupling takes place with the anchor element 4.
  • the hydraulic booster 6 and the injection valve member 2 follow the movement of the anchor member 4. Since the sum of the hydraulic active surfaces A 1 and A 2 is greater than the area A 3 is selected, a force gain is effected via the area ratio during this first phase of the opening stroke of the injection valve member 2. To ensure that both the hydraulic translator 6 and the injection valve member 2 follow the movement of the armature element 4, the hydraulic booster 6 and the injection valve member 2 are mechanically coupled via a stop surface 8 formed on the injection valve member 2. During the first phase of the opening stroke of the hydraulic booster 6 abuts against this stop surface 8 of the injection valve member 2. A part of the opening stroke of the injection valve member 2, the hydraulic translator 6 and the injection valve member 2 thus master together.
  • a stop 10 is formed on a housing part 9. If the hydraulic booster 6 comes into abutment with the stopper 10, the mechanical coupling with the injection valve member 2 is released and the injection valve member 2 continues the movement alone.
  • the mechanical coupling takes place in the present case in a simple manner, namely by the injection valve member 2 is received in a central bore 11 of the hydraulic booster 6 and to form the stop surface 8 has a region with increased outer diameter, wherein the outer diameter greater than the inner diameter of the central bore 11 is selected is.
  • a spring 12 which acts on the hydraulic actuator 6 in the direction of the stop surface 8 with a compressive force, ensures the installation of the hydraulic booster 6 to the stop surface 8 during the first phase of the opening stroke of the injection valve member 2 and in the closed position of the injector.
  • the energization of the magnetic actuator 1 is terminated.
  • An anchor element 4 in the closing direction with a compressive force acting anchor spring 7 ensures the return of the anchor element 4.
  • the return of the injection valve member 2 is also effected via the pressure force of the armature spring 7.
  • the spring force of the armature spring 7 is therefore chosen to be relatively high. In any case, the spring force of the armature spring 7 is selected higher than the spring force of the spring 12, which acts on the hydraulic booster in the opening direction of the injection valve member 2.
  • a separate closing spring for returning the injection valve member 2 is dispensable, whereby the manufacturing and tuning effort is reduced.

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Description

  • Die Erfindung betrifft einen Kraftstoffinjektor zum Einspritzen von Kraftstoff in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1. Der Kraftstoffinjektor umfasst einen Magnetaktor zur direkten Ansteuerung eines vorzugsweise nadelförmigen Einspritzventilgliedes, über dessen Hubbewegung wenigstens eine Einspritzöffnung des Kraftstoffinjektors freigebbar oder verschließbar ist.
    • Stand der Technik
  • Die Ansteuerung eines Einspritzventilgliedes eines Kraftstoffinjektors mit einem Magnetaktor als Betätigungsmittel erfolgt in der Regel indirekt. Hierzu umfasst der Magnetaktor ein Magnetventil, mittels dessen ein das Einspritzventilglied beaufschlagender Steuerdruck in einem Steuerraum veränderbar ist, so dass mit Veränderung des Steuerdrucks ein Öffnen oder Schließen des Einspritzventilgliedes bewirkt wird. Die indirekte Ansteuerung erweist sich jedoch als nachteilig, da die zur Absenkung des Steuerdrucks erforderliche Steuermenge einem Rücklauf zugeführt und danach erneut auf Hochdruck gefördert werden muss. Außerdem weisen indirekt angesteuerte Einspritzventilglieder gegenüber direkt angesteuerten prinzipbedingt ein verzögertes Ansprechverhalten auf. Um eine direkte Ansteuerung des Einspritzventilgliedes zu realisieren sind bislang jedoch fast ausschließlich Injektorkonzepte bekannt, die den Einsatz von Piezoaktoren vorsehen. Denn der Einsatz eines Magnetaktors würde bei Systemdrücken von über 2000 bar einen zu großen Magnetaktor erfordern, um die zum Öffnen des Einspritzventilgliedes notwendige Kraft zu realisieren.
  • Darüber hinaus ist aus der DE 10 2006 015 745 A1 ein Kraftstoffinjektor mit einem direktgesteuerten Einspritzventilglied und einem magnetischen Steller in Form eines Magnetventils bekannt. Über das Magnetventil kann ein Ablaufkanal eines ersten Steuerraumes geöffnet oder geschlossen werden, der über eine Zulaufdrossel mit Systemdruck beaufschlagt ist. Um die prinzipbedingten langen Öffnungs- und Schließzyklen in Bezug auf das Einspritzventilglied zu verkürzen, wird vorgeschlagen, das Magnetventil durch einen zusätzlichen Bypass, der den Ablaufkanal mit einem Hochdruckanschluss verbindet, zu umgehen. Dennoch bedingt auch das hierin offenbarte Injektorkonzept das Abführen einer bestimmten Absteuermenge über einen niederdruckseitigen Ablauf.
  • Weiterhin sind aus WO 2007/115853 A1 , DE 10 2008 042 227 A1 und EP 2 386 746 A2 Einspritzventile bekannt, bei denen die kolbenförmigen Düsennadeln mittels eines elektrischen Aktuators und eines hydraulischen Kopplers bewegt werden.
  • Ausgehend von dem vorstehend genannten Stand der Technik besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, einen Kraftstoffinjektor mit einem Magnetaktor bereit zu stellen, der eine direkte Ansteuerung des Einspritzventilgliedes ermöglicht und somit rücklaufmengenfrei betrieben werden kann. Zugleich soll der vorgeschlagene Kraft-stoffinjektor einfach und kostengünstig herstellbar sein.
  • Die Aufgabe wird gelöst durch einen Kraftstoffinjektor mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
    • Offenbarung der Erfindung
  • Der vorgeschlagene Kraftstoffinjektor weist einen Magnetaktor mit einem hubbeweglichen Ankerelement zur direkten Ansteuerung eines vorzugsweise nadelförmigen Einspritzventilgliedes auf. Erfingdungsgemäß ist das Einspritzventilglied während einer ersten Phase seines Öffnungshubes mit einem hydraulischen Übersetzer mechanisch koppelbar, der eine ein Steuervolumen begrenzende hydraulische Wirkfläche A1 besitzt, welche in Summe mit einer am Einspritzventilglied ausgebildeten hydraulischen Wirkfläche A2 größer als eine am Ankerelement ausgebildete, das Steuervolumen begrenzende hydraulische Wirkfläche A3 ist, so dass aufgrund des Flächenverhältnisses der in Bezug auf das Steuervolumen relevanten hydraulischen Wirkfläche A1, A2 und A3 eine Kraftverstärkung bewirkt wird. Ferner erfindungsgemäß ist das Einspritzventilglied während seines Schließhubes mit dem Ankerelement mechanisch koppelbar, in Schließrichtung des Einspritzventilgliedes von einer Ankerfeder beaufschlagt wird, so dass der Schließhub des Einspritzventilgliedes mittels der Ankerfeder bewirkbar ist. Eine separate Schließfeder, welche das Einspritzventilglied in Schließrichtung mit einer Schließkraft beaufschlagt, ist somit entbehrlich. Der Entfall einer separaten Schließfeder weist den Vorteil eines verminderten Fertigungs- und Abstimmungsaufwands auf. Ferner kann das Steuervolumen minimiert werden, was sich günstig auf das Ansprechverhalten des Einspritzventilgliedes auswirkt. Darüber hinaus ermöglicht die Kraftverstärkung während der ersten Phase des Öffnungshubes des Einspritzventilgliedes eine direkte Ansteuerung des Einspritzventilgliedes unter Verwendung eines Magnetaktors zu realisieren. Die Ansteuerung erfolgt demnach rücklaufmengenfrei.
  • Während der ersten Phase des Öffnungshubes gilt es den Druckunterschied am geschlossenen Einspritzventilglied zu überwinden, der anfänglich sehr groß ist. Um das Einspritzventilglied aus seinem Sitz zu heben, bedarf es daher der Kraftverstärkung. Die mit der Kraftverstärkung einhergehende Wegminderung ist in dieser Phase des Öffnungshubes des Einspritzventilgliedes unerheblich. Zur vollständigen Sitzentdrosselung wird daher während einer zweiten Phase von einer Kraftverstärkung auf eine Wegverstärkung umgeschaltet. Die mit der Wegverstärkung einhergehende Kraftminderung ist wiederum unerheblich, da sich mit fortschreitendem Hub des Einspritzventilgliedes unterhalb des Einspritzventilgliedes ein dem Systemdruck angleichender Druck aufbaut, so dass die zum weiteren Anheben des Einspritzventilgliedes erforderliche Kraft sinkt. Die Umschaltung von einer Kraftverstärkung auf eine Wergverstärkung erfolgt durch eine Änderung des Flächenverhältnisses der jeweils in Bezug auf das Steuervolumen relevanten hydraulischen Wirkflächen.
  • Vorzugsweise ist zur Realisierung einer Wegverstärkung während der zweiten Phase des Öffnungshubes des Einspritzventilgliedes die am Einspritzventilglied ausgebildete hydraulische Wirkfläche A2 kleiner als die am Ankerelement ausgebildete hydraulische Wirkfläche A3 gewählt. Zudem wird während der zweiten Phase des Öffnungshubes die mechanische Kopplung des Einspritzventilgliedes mit dem hydraulischen Übersetzer aufgehoben, so dass das Flächenverhältnis der in Bezug auf das Steuervolumen relevanten hydraulischen Wirkflächen nunmehr A2/ A3 < 1 beträgt.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist zur mechanischen Kopplung des Einspritzventilgliedes mit dem hydraulischen Übersetzer eine Anschlagfläche am Einspritzventilglied ausgebildet. Die Anschlagfläche bewirkt, dass bei einer Hubbewegung des hydraulischen Übersetzers das Einspritzventilglied mitgenommen wird. Die Hubbewegung des hydraulischen Übersetzers wird wiederum durch eine Hubbewegung des Ankerelementes in Richtung des Magnetaktors und einer damit einhergehenden Absenkung des Steuerdrucks im Steuervolumen realisiert. Da sich während dieser Phase des Öffnungshubes des Einspritzventilgliedes die hydraulischen Wirkflächen A1 und A2 addieren und in der Summe größer als die hydraulische Wirkfläche A3 des Ankerelements sind, wird eine Kraftverstärkung bewirkt, mittels welcher die anfänglich hohe Schließkraft überwunden werden kann.
  • Um die Entkopplung des Einspritzventilgliedes vom hydraulischen Übersetzer und damit ein Umschalten von einer Kraftverstärkung auf eine Wegverstärkung zu bewirken, ist vorzugsweise an einem Gehäuseteil des Kraftstoffinjektors ein Anschlag ausgebildet. Der Anschlag dient der einseitig wirksamen Hubbegrenzung des hydraulischen Übersetzers. Das heißt, dass der Öffnungshub des hydraulischen Übersetzers im Unterschied zum Öffnungshub des Einspritzventilgliedes begrenzt ist. Während der zweiten Phase des Öffnungshubes des Einspritzventilgliedes liegt der hydraulische Übersetzer am Anschlag des Gehäuseteils an, so dass nicht nur die mechanische Kopplung des hydraulischen Übersetzers mit dem Einspritzventilglied sondern auch die hydraulische Kopplung des hydraulischen Übersetzers mit dem Ankerelement aufgehoben wird. Lediglich die hydraulische Kopplung des Einspritzventilgliedes bleibt bestehen, so dass über ein Flächenverhältnis A2/ A3 < 1 eine Wegverstärkung bewirkbar ist.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der hydraulische Übersetzer scheiben- oder kolbenförmig ausgebildet und besitzt eine zentrale Bohrung, in welcher das Einspritzventilglied aufgenommen ist. Auf diese Weise lassen sich am einfachsten die vorstehend beschriebenen Flächenverhältnisse während der ersten und der zweiten Phase des Öffnungshubes des Einspritzventilgliedes realisieren. Der am Einspritzventilglied ausgebildete Anschlag kann beispielsweise als radialer Absatz im Bereich einer Durchmesservergrößerung des Einspritzventilgliedes ausgebildet sein. Weiterhin bevorzugt sind der hydraulische Übersetzer, das Einspritzventilglied und das Ankerelement koaxial angeordnet, wobei die am Ankerelement ausgebildete hydraulische Wirkfläche A3 den Wirkflächen A1 und A2 gegenüber liegt.
  • Vorteilhafterweise wird der hydraulische Übersetzer von der Druckkraft einer Feder beaufschlagt, mittels welcher sichergestellt ist, dass der hydraulische Übersetzer in Schließstellung des Injektors am Anschlag des Einspritzventilgliedes anliegt. Die Feder hat demnach lediglich zu gewährleisten, dass der hydraulische Übersetzer nach einem Einspritzvorgang wieder seine Ausgangsposition einnimmt. Demzufolge kann eine relativ weiche Feder eingesetzt werden. Zumindest ist die Federkraft geringer als die der Ankerfeder gewählt, um den vollständigen Schließhub des Einspritzventilgliedes zu bewirken.
  • Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung wird nachfolgend anhand der einzigen Zeichnung näher beschrieben. Diese zeigt einen schematischen Längsschnitt durch einen erfindungsgemäßen Kraftstoffinjektor.
    • Ausführliche Beschreibung der Zeichnung
  • Der dargestellte erfindungsgemäße Kraftstoffinjektor weist einen Magnetaktor 1 zur Betätigung eines Einspritzventilgliedes 2 auf. Das Einspritzventilglied 2 ist zum Freigeben und Verschließen wenigstens einer Einspritzöffnung 3 hubbeweglich in einem Düsenkörper 13 geführt. Zur Betätigung des Einspritzventilgliedes 2 weist der Magnetaktor 1 ein ebenfalls hubbewegliches Ankerelement 4 auf, das in axialer Richtung ein Steuervolumen 5 mit einer hydraulischen Wirkfläche A3 begrenzt. Bei einer Bestromung des Magnetaktors 1 bewegt sich das Ankerelement 4 in Richtung des Aktors und bewirkt auf diese Weise einen Druckabfall im Steuervolumen 5. Da das Steuervolumen 5 ferner von einer an einem hydraulischen Übersetzer 6 ausgebildeten hydraulischen Wirkfläche A1 und von einer am Einspritzventilglied 2 ausgebildeten hydraulischen Wirkfläche A2 begrenzt wird, erfolgt eine hydraulische Kopplung dieser mit dem Ankerelement 4. Das heißt, dass der hydraulische Übersetzer 6 und das Einspritzventilglied 2 der Bewegung des Ankerelementes 4 folgen. Da die Summe der hydraulischen Wirkflächen A1 und A2 größer als die Fläche A3 gewählt ist, wird über das Flächenverhältnis während dieser ersten Phase des Öffnungshubes des Einspritzventilgliedes 2 eine Kraftverstärkung bewirkt. Um sicherzustellen, dass sowohl der hydraulische Übersetzer 6 als auch das Einspritzventilglied 2 der Bewegung des Ankerelementes 4 folgen, sind der hydraulische Übersetzer 6 und das Einspritzventilglied 2 über eine am Einspritzventilglied 2 ausgebildete Anschlagfläche 8 mechanisch koppelbar. Während der ersten Phase des Öffnungshubes liegt der hydraulische Übersetzer 6 an dieser Anschlagfläche 8 des Einspritzventilgliedes 2 an. Einen Teil des Öffnungshubes des Einspritzventilgliedes 2 bewältigen der hydraulische Übersetzer 6 und das Einspritzventilglied 2 demnach gemeinsam. Strömt nach anfänglichem Öffnen der Kraftstoff unter das Einspritzventilglied 2 sinken die Kraftanforderungen zum weiteren Anheben des Einspritzventilgliedes. Demnach kann nunmehr von einer Kraftverstärkung auf eine Wegverstärkung umgeschaltet werden. Das Umschalten erfolgt, indem der hydraulische Übersetzer 6 an einer weiteren Bewegung gehindert wird. Das heißt, dass die mechanische Kopplung des hydraulischen Übersetzers 6 mit dem Einspritzventilglied 2 während dieser zweiten Phase des Öffnungshubes des Einspritzventilgliedes 2 gelöst wird. Als wirksame hydraulische Flächen liegen sich demnach nur noch die Wirkflächen A2 und A3 gegenüber. Da die am Einspritzventilglied 2 ausgebildete hydraulische Wirkfläche A2 kleiner als die am Ankerelement 4 ausgebildete hydraulische Wirkfläche A3 gewählt ist, wird nunmehr eine Wegverstärkung erzielt.
  • Zur Hubbegrenzung des hydraulischen Übersetzers 6 ist an einem Gehäuseteil 9 ein Anschlag 10 ausgebildet. Gelangt der hydraulische Übersetzer 6 in Anlage mit dem Anschlag 10, wird die mechanische Kopplung mit dem Einspritzventilglied 2 gelöst und das Einspritzventilglied 2 setzt die Bewegung alleine fort. Die mechanische Kopplung erfolgt vorliegend in einfacher Weise, nämlich indem das Einspritzventilglied 2 in einer zentralen Bohrung 11 des hydraulischen Übersetzers 6 aufgenommen ist und zur Ausbildung der Anschlagfläche 8 einen Bereich mit vergrößertem Außendurchmesser besitzt, wobei der Außendurchmesser größer als der Innendurchmesser der zentralen Bohrung 11 gewählt ist. Eine Feder 12, welche den hydraulischen Übersetzer 6 in Richtung der Anschlagfläche 8 mit einer Druckkraft beaufschlagt, stellt die Anlage des hydraulischen Übersetzers 6 an der Anschlagfläche 8 während der ersten Phase des Öffnungshubes des Einspritzventilgliedes 2 bzw. in Schließstellung des Injektors sicher.
  • Zum Schließen der wenigstens einen Einspritzöffnung 3 wird die Bestromung des Magnetaktors 1 beendet. Eine das Ankerelement 4 in Schließrichtung mit einer Druckkraft beaufschlagende Ankerfeder 7 stellt die Rückstellung des Ankerelementes 4 sicher. Bei der Rückstellung gelangt das Ankerelement 4 in Anlage mit dem Einspritzventilglied 2 und drückt dieses in seinen Sitz zurück. Aufgrund der mechanischen Kopplung des Einspritzventilgliedes 2 mit dem Ankerelement 4 während der Schließphase wird die Rückstellung des Einspritzventilgliedes 2 ebenfalls über die Druckkraft der Ankerfeder 7 bewirkt. Die Federkraft der Ankerfeder 7 ist dementsprechend relativ hoch gewählt. In jedem Fall ist die Federkraft der Ankerfeder 7 höher als die Federkraft der Feder 12 gewählt, welche den hydraulischen Übersetzer in Öffnungsrichtung des Einspritzventilgliedes 2 beaufschlagt. Eine separate Schließfeder zur Rückstellung des Einspritzventilgliedes 2 ist verzichtbar, wodurch der Fertigungs- und Abstimmungsaufwand verringert wird.
  • Die Erfindung ist nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel begrenzt. Darüber hinaus sind Abwandlungen, insbesondere im Hinblick auf die Ausführung des Ankerelementes 4, des hydraulischen Übersetzers 6 und/oder des Einspritzventilgliedes 2, realisierbar.

Claims (6)

  1. Kraftstoffinjektor zum Einspritzen von Kraftstoff in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine mit einem Magnetaktor (1) zur direkten Ansteuerung eines vorzugsweise nadelförmigen Einspritzventilgliedes (2), über dessen Hubbewegung wenigstens eine Einspritzöffnung (3) des Kraftstoffinjektors freigebbar oder verschließbar ist, wobei der Magnetaktor (1) ein hubbewegliches Ankerelement (4) zur Steuerung des Steuerdrucks in einem Steuervolumen (5) umfasst,
    dadurch gekennzeichnet, dass das Einspritzventilglied (2) während einer ersten Phase seines Öffnungshubes mit einem hydraulischen Übersetzer (6) mechanisch gekoppelt ist, der eine das Steuervolumen (5) begrenzende hydraulische Wirkfläche A1 besitzt, welche in Summe mit einer am Einspritzventilglied (2) ausgebildeten hydraulischen Wirkfläche A2 größer als eine am Ankerelement (4) ausgebildete und das Steuervolumen (5) begrenzende hydraulische Wirkfläche A3 ist, so dass aufgrund des Flächenverhältnisses der in Bezug auf das Steuervolumen (5) relevanten hydraulischen Wirkfläche A1, A2 und A3 eine Kraftverstärkung bewirkt wird,
    ferner, dass die mechanische Kopplung des hydraulischen Übersetzers (6) mit dem Einspritzventilglied (2) während einer zweiten Phase des Öffnungshubs gelöst wird, so dass sich als wirksame hydraulische Flächen nur noch die Wirkflächen A2 und A3 gegenüber liegen, wobei die hydraulische Wirkfläche A2 kleiner als die Wirkfläche A3 ist und dadurch eine Wegverstärkung erzielt wird,
    ferner, dass das Einspritzventilglied (2) während seines Schließhubes mit dem Ankerelement (4) mechanisch gekoppelt ist, das in Schließrichtung des Einspritzventilgliedes (2) von der Druckkraft einer Ankerfeder (7) beaufschlagt wird, so dass der Schließhub des Einspritzventilgliedes (2) mittels der Ankerfeder (7) bewirkbar ist.
  2. Kraftstoffinjektor nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass am Einspritzventilglied (2) eine Anschlagfläche (8) zur mechanischen Kopplung mit dem hydraulischen Übersetzer (6) ausgebildet ist.
  3. Kraftstoffinjektor nach Anspruch 2,
    dadurch gekennzeichnet, dass die am Einspritzventilglied (2) ausgebildete Anschlagfläche (8) eine Mitnahme des Einspritzventilgliedes (2) bei einer Hubbewegung des hydraulischen Übersetzers (6) zur Umsetzung einer Kraftverstärkung während der ersten Phase der Hubbewegung des Einspritzventilgliedes (2) bewirkt.
  4. Kraftstoffinjektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass an einem Gehäuseteil (9) des Kraftstoffinjektors ein Anschlag (10) zur einseitig wirksamen Hubbegrenzung des hydraulischen Übersetzers (6) ausgebildet ist.
  5. Kraftstoffinjektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass der hydraulische Übersetzer (6) scheibenoder kolbenförmig ausgebildet ist und eine zentrale Bohrung (11) zur Aufnahme des Einspritzventilgliedes (2) besitzt.
  6. Kraftstoffinjektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass der hydraulische Übersetzer (6) von der Druckkraft einer Feder (12) beaufschlagt wird.
EP11788109.4A 2010-11-22 2011-11-21 Kraftstoffinjektor Not-in-force EP2643581B1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE201010044205 DE102010044205A1 (de) 2010-11-22 2010-11-22 Kraftstoffinjektor
PCT/EP2011/070513 WO2012069393A1 (de) 2010-11-22 2011-11-21 Kraftstoffinjektor

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