WO2005103480A1 - Common-rail-injektor - Google Patents

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WO2005103480A1
WO2005103480A1 PCT/EP2005/050714 EP2005050714W WO2005103480A1 WO 2005103480 A1 WO2005103480 A1 WO 2005103480A1 EP 2005050714 W EP2005050714 W EP 2005050714W WO 2005103480 A1 WO2005103480 A1 WO 2005103480A1
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WO
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control chamber
pressure
common rail
chamber
combustion chamber
Prior art date
Application number
PCT/EP2005/050714
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English (en)
French (fr)
Inventor
Friedrich Boecking
Original Assignee
Robert Bosch Gmbh
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Publication date
Application filed by Robert Bosch Gmbh filed Critical Robert Bosch Gmbh
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Priority to EP05716731A priority patent/EP1740822B1/de
Priority to US10/555,689 priority patent/US20060283983A1/en
Priority to DE502005006813T priority patent/DE502005006813D1/de
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M51/00—Fuel-injection apparatus characterised by being operated electrically
    • F02M51/06—Injectors peculiar thereto with means directly operating the valve needle
    • F02M51/0603—Injectors peculiar thereto with means directly operating the valve needle using piezoelectric or magnetostrictive operating means
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M47/00—Fuel-injection apparatus operated cyclically with fuel-injection valves actuated by fluid pressure
    • F02M47/02—Fuel-injection apparatus operated cyclically with fuel-injection valves actuated by fluid pressure of accumulator-injector type, i.e. having fuel pressure of accumulator tending to open, and fuel pressure in other chamber tending to close, injection valves and having means for periodically releasing that closing pressure
    • F02M47/027—Electrically actuated valves draining the chamber to release the closing pressure
    • 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
    • F02M47/00—Fuel-injection apparatus operated cyclically with fuel-injection valves actuated by fluid pressure
    • F02M47/06—Other fuel injectors peculiar thereto

Definitions

  • the invention relates to a common rail injector with an injector housing, which has a fuel inlet, which is connected to a central high-pressure fuel source outside the injector housing and to a pressure chamber inside the injector housing, from which, depending on the pressure in a control chamber highly pressurized fuel is injected into a combustion chamber of an internal combustion engine when a nozzle needle lifts from its seat, the pressure in the control space by an actuator, especially a piezoelectric actuator is controlled directly '.
  • a non-inverse control is a control of an injector in which the nozzle needle lifts from its seat when the actuator, in particular the piezo actuator, is energized.
  • the object of the invention is to provide a common rail injector with an injector housing which has a fuel inlet which communicates with a central high-level fuel source outside the injector housing and with a pressure chamber inside the injector housing, from which high-pressure fuel depends on the Pressure in a control chamber is injected into a combustion chamber of an internal combustion engine when a nozzle needle lifts from its seat, the pressure in the control chamber being controlled directly by an actuator, in particular a piezo actuator, which, in particular in diameter, is less Installation space is required than conventional injectors.
  • the task is for a common rail injector with an injector housing that has a fuel inlet that is connected to a central high-pressure fuel source outside the injector housing and to a pressure chamber inside the injector housing, from which, depending on the pressure in a control chamber, high-pressure fuel is injected into a combustion chamber of an internal combustion engine when a nozzle needle lifts from its seat, the pressure in the control chamber being controlled directly by an actuator, in particular a piezo actuator, in that another control chamber is connected in series the first control room is switched.
  • direct control of the pressure in the control chamber is understood to mean the generation of a pressure drop and / or a pressure increase in the control chamber as a result of a change in volume of the actuator.
  • a preferred embodiment of the injector is characterized in that a coupling sleeve is arranged between the actuator and a first booster piston, the end face near the combustion chamber before the first control chamber and the end face away from the combustion chamber delimiting the second control chamber in the axial direction. Since both the actuator or an actuator head provided on the actuator and the first booster piston are in contact with the coupling sleeve, a volume expansion occurring when the actuator is energized is transmitted to the first booster piston via the coupling sleeve. A volume expansion of the actuator for a pressure increase in the first control chamber.
  • the injector is characterized in that the first booster piston has a central through-hole through which the nozzle needle extends. As a result, both the first and the second control chamber are delimited radially on the inside by the nozzle needle.
  • the nozzle needle has at least one flattened portion in the region of the first booster piston, which creates a connection between the first and the second control chamber. This flow connection ensures pressure equalization between the two control rooms along the nozzle needle.
  • Another preferred exemplary embodiment of the injector is characterized in that the first control chamber is delimited radially on the outside by a first spring-preloaded control chamber limiting sleeve, which is guided in a sealing manner on the first booster piston.
  • the space outside the first control chamber is preferably subjected to high pressure, that is to say it is connected to the high-pressure fuel source outside the injector housing.
  • Another preferred exemplary embodiment of the injector is characterized in that the second control chamber is arranged in the axial direction between the first and the second booster piston, the end surface of which is remote from the combustion chamber is subjected to high pressure. A pressure increase in the second control chamber thus acts on the second booster piston.
  • Another preferred exemplary embodiment of the injector is characterized in that the second booster piston is axially disposed within the coupling sleeve in the axial direction between the nozzle needle and one end of the coupling sleeve that is remote from the combustion chamber.
  • supported nozzle spring is arranged movable back and forth. The end of the nozzle needle, remote from the combustion chamber, is in contact with the end face of the second booster piston near the combustion chamber. If the pressure in the second control chamber increases due to a volume expansion of the actuator, then the second booster piston moves away from the combustion chamber against the pretensioning force of the nozzle spring, so that the nozzle needle lifts off its seat due to the pressure in the pressure chamber and the resulting pressure forces. Then fuel is injected from the pressure chamber into the combustion chamber.
  • Another preferred exemplary embodiment of the injector is characterized in that the second control chamber is delimited radially on the outside by a second spring-preloaded control chamber limiting sleeve, which is guided in a sealing manner on the second booster piston.
  • the space outside the second control space is preferably subjected to high pressure, that is to say it is connected to the high-pressure fuel source outside the injector housing.
  • the coupling sleeve essentially has the shape of a circular cylinder jacket which is closed at its end remote from the combustion chamber and open at its end close to the combustion chamber.
  • the actuator or an actuator head attached to the actuator is in contact with the end of the coupling sleeve remote from the combustion chamber.
  • the first booster piston is in contact with the end of the coupling sleeve near the combustion chamber. Through the fene end of the coupling sleeve near the combustion chamber, the end of the nozzle needle remote from the combustion chamber projects into the interior of the coupling sleeve, where the second booster piston is arranged.
  • Another preferred exemplary embodiment of the injector is characterized in that at least one through hole is provided in the outer surface of the coupling sleeve, through which high-pressure fuel can get into the interior of the coupling sleeve.
  • the through hole ensures that the interior of the coupling sleeve is connected to the central high-pressure fuel source outside the injector housing. As a result, high pressure is applied to the end face of the second booster piston remote from the combustion chamber.
  • the injector shown has an injector housing, designated overall by 1.
  • the injector housing 1 comprises a nozzle body 2, which projects with its lower free end into the combustion chamber of the internal combustion engine to be supplied. With its upper end surface remote from the combustion chamber, the nozzle body 2 is by means of a clamping nut 3 axially clamped against an injector body 4.
  • An axial guide bore 6 is recessed in the nozzle body 2.
  • a nozzle needle 8 is guided axially displaceably in the guide bore 6.
  • a sealing surface 10 is formed, which cooperates with a sealing seat or a sealing edge 11, which is or is formed on the nozzle body 2.
  • a spray hole 13 is closed in the nozzle body 2.
  • a plurality of spray holes can also be provided through which the fuel is injected into the combustion chamber.
  • the nozzle needle 8 has a pressure chamber section 15, which is adjoined by a section 16 which widens like a truncated cone.
  • the pressure section 15 and the section 16, which can also be referred to as a pressure shoulder, are arranged in a pressure chamber 17 which is formed in the nozzle body 2.
  • a guide section 18 is formed on the nozzle needle 8, followed by a section with a flat 20.
  • the flattening 20 creates a fluid connection along the nozzle needle 8 between a first, burning control room 21 close to the room and a second control room 22 remote from the combustion chamber.
  • the nozzle needle 8 extends through a through hole 23, which is recessed in a first booster piston 24.
  • the flat 20 is arranged in the area of the first booster piston 24, the extent of the flat 20 in the axial direction being somewhat larger than the corresponding extent of the first booster piston 24.
  • a collar 25 is formed, on which a pretensioning spring 27 is supported.
  • the biasing spring 27 is clamped between the collar 25 and the end of a first control space limiting sleeve 28 remote from the combustion chamber.
  • a bite edge 29 is formed which is in contact with the nozzle body 2.
  • the first control chamber 21 near the combustion chamber is delimited in the axial direction by the end surface of the nozzle body 2 remote from the combustion chamber and the end surface of the first booster piston 24 near the combustion chamber.
  • the first control chamber 21 is delimited radially on the inside by the nozzle needle 8.
  • the first control space 21 is delimited radially outside by the first control space limiting sleeve 28.
  • the end 35 of the nozzle needle 8 remote from the combustion chamber is in contact with a second booster piston 30 which has a collar 31. Between the collar 31 and the end face remote from the combustion chamber a second control space limiting sleeve 33, a biasing spring 32 is clamped. A biting edge 34 is formed on the end of the second control chamber delimitation sleeve 33 near the combustion chamber, which bears against the end surface of the first booster piston 24 remote from the combustion chamber.
  • the second control chamber 22 is delimited in the axial direction by the end surface of the first booster piston 24 remote from the combustion chamber and the end surface of the second booster piston 30 near the combustion chamber.
  • the second control chamber 22 is delimited radially on the inside by the nozzle needle 8.
  • the second control chamber 22 is delimited radially on the outside by the second control chamber boundary sleeve 31.
  • a nozzle spring 38 is clamped between the end of the second booster piston 30 remote from the combustion chamber and a bottom 40 of a coupling sleeve 41, by means of which the nozzle needle 8 is held with its tip 9 in contact with the sealing seat 11.
  • the coupling sleeve 41 essentially has the shape of a circular cylinder jacket 43, which is closed by the bottom 40 at its end remote from the combustion chamber.
  • the end of the coupling sleeve 41 near the combustion chamber is open and lies radially on the outside of the combustion chamber end face of the first booster piston 24.
  • the outer diameter of the coupling sleeve 41 corresponds to the outer diameter of the first booster piston 24 in the region of the collar 25.
  • the second booster piston 30, the nozzle spring 38, the second control space limiting sleeve 33 and the biasing spring 32 are arranged in the interior of the coupling sleeve 41.
  • the interior of the coupling sleeve 41 is connected via through holes 45 to 48 to a fuel inlet 50 which is provided in the injector housing 4. High-pressure fuel reaches the interior of the injector body 4 from the fuel inlet 50.
  • the interior of the injector body 4 is connected to the pressure chamber 17 via a connecting channel or pressure channel 54, which is recessed in the nozzle body 2.
  • An arrow 56 indicates that high-pressure fuel from a (not shown) central high-pressure fuel source, for example a common rail, enters the fuel inlet 50.
  • the end surface of a piezo actuator 58 which is close to the combustion chamber, bears against the end surface of the base 40 of the coupling sleeve 41 remote from the combustion chamber.
  • the piezo actuator 58 is in the state of the injector shown in the figure in the de-energized state. When the injector 58 is energized, it expands and presses on the end face of the bottom 40 of the coupling sleeve 41 remote from the combustion chamber. This pressure force is transmitted via the circular cylinder jacket 43 of the coupling sleeve 41 to the first booster piston 24 and leads to an increase in pressure in the first control chamber 21st
  • This pressure increase is transmitted to the second control chamber 22 via the flat 20 on the nozzle needle 8. Due to the pressure increase in the second control chamber 22, the second booster piston 30 is moved against the biasing force of the nozzle spring 38 Combustion chamber moved away, so that the nozzle needle 8 lifts off with its tip 9 from the sealing seat 11 due to the high pressure in the pressure chamber 17, which acts on the pressure shoulder 16. The nozzle needle 8 is lifted not only against the prestressing force of the nozzle spring 38, but also against the high pressure acting on the end of the second booster piston 30 remote from the combustion chamber. When the piezo actuator 58 is relieved, the nozzle needle 8 closes.

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Common-Rail-Injektor mit einem Injektorgehäuse (1.), das einen Kraft­stoffzulauf (50) aufweist, der mit einer zentralen Kraftstoffhochdruckquelle außerhalb des Injektorge­ häuses und mit einem Druckraum (17) innerhalb des Injektorgehäuses in Verbindung steht, aus dem, in Abhängigkeit von dem Druck in einem Steuerraum (21), mit Hochdruck beaufschlagter Kraftstoff in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine einge­ spritzt wird, wenn eine Düsennadel (8) von ihrem Sitz (11) abhebt, wobei der Druck in dem Steuerraum (21) durch einen Aktor (58), insbesondere einen Piezoaktor, direkt gesteuert wird. Um den Bauraum zu reduzieren, ist ein weiterer Steuerraum (22) in Reihe zu dem ersten Steuerraum (21) geschaltet.

Description

Common-Rail-Inj ektor
Besehreibung
Die Erfindung betrifft einen Common-Rail-Injektor mit einem Injektorgehäuse, das einen KraftstoffZulauf aufweist, der mit einer zentralen Kraftstoffhochdruckquelle außerhalb des Injektorgehäuses und mit einem Druckraum innerhalb des Injektorgehäuses in Verbindung steht, aus dem, in Abhängigkeit von dem Druck in einem Steuerraum, mit Hochdruck beaufschlagter Kraftstoff in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine eingespritzt wird, wenn eine Düsennadel von ihrem Sitz abhebt, wobei der Druck in dem Steuerraum durch einen Aktor, insbesondere einen Piezoaktor, direkt gesteuert wird'.
Stand der Technik
Wenn der Druck in dem Steuerraum durch einen Aktor, insbesondere einen Piezoaktor, gesteuert wird, spricht man auch von einer direkten Düsennadelsteuerung. Herkömmliche Common-Rail-Inj ektoren mit direkter und nicht inverser Ansteuerung der Düsenna- del sind kompliziert aufgebaut und benötigen, insbesondere im Durchmesser, relativ viel Bauraum. Als nicht inverse Ansteuerung wird eine Ansteuerung eines Injektors bezeichnet, bei der die Düsennadel von ihrem Sitz abhebt, wenn der Aktor, insbesondere der Piezoaktor, bestromt wird.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen Common-Rail- Injektor mit einem Injektorgehäuse, das einen KraftstoffZulauf aufweist, der mit einer zentralen Kraftstoffhochquelle außerhalb des Injektorgehäuses und mit einem Druckraum innerhalb des Injektorgehäuses in Verbindung steht, aus dem mit Hochdruck beaufschlagter Kraftstoff in Abhängigkeit von dem Druck in einem Steuerraum in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine eingespritzt wird, wenn eine Düsennadel von ihrem Sitz abhebt, wobei der Druck in dem Steuerraum durch einen Aktor, insbesondere ei- nen Piezoaktor, direkt gesteuert wird, zu schaffen, der, insbesondere im Durchmesser, weniger Bauraum benötigt als herkömmliche Injektoren.
Darstellung der Erfindung
Die Aufgabe ist bei einem Common-Rail-Injektor mit einem Injektorgehäuse, das einen KraftstoffZulauf aufweist, der mit einer zentralen Kraftstoffhochdruckquelle außerhalb des Injektorgehäuses und mit einem Druckraum innerhalb des Injektorgehäuses in Verbindung steht, aus dem, in Abhängigkeit von dem Druck in einem Steuerraum, mit Hochdruck beaufschlagter Kraftstoff in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine eingespritzt wird, wenn eine Dü- sennadel von ihrem Sitz abhebt, wobei der Druck in dem Steuerraum durch einen Aktor, insbesondere einen Piezoaktor, direkt gesteuert wird, dadurch gelöst, dass ein weiterer Steuerraum in Reihe zu dem ersten Steuerraum geschaltet ist. Im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung wird unter einem direkten Steuern des Drucks in dem Steuerraum das Erzeugen eines Druckabfalls und/oder eines Druckanstiegs in dem Steuerraum infolge einer Volumenänderung des Aktors verstanden. Durch die Hintereinanderschaltung von mehreren Steuerräumen kann die bei einer nicht inversen Ansteuerung erforderliche Kraftumkehr schlanker realisiert werden als bei herkömmlichen Injektoren.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Injektors ist dadurch gekennzeichnet, dass eine Koppelhülse zwischen dem Aktor und einem ersten Übersetzerkolben angeordnet ist, dessen brennraumnahe Stirnflä- ehe den ersten Steuerraum und dessen brennraumferne Stirnfläche den zweiten Steuerraum in axialer Richtung begrenzt. Da sich sowohl der Aktor beziehungsweise ein an dem Aktor vorgesehener Aktorkopf als auch der erste Übersetzerkolben an der Koppelhülse in Anlage befinden, wird eine bei einer Bestromung des Aktors auftretende Volumenausdehnung über die Koppelhülse auf den ersten Übersetzerkolben übertragen. Eine Volumenausdehnung des Aktors für somit zu einer Druckerhöhung in dem ersten Steuerraum.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Injektors ist dadurch gekennzeichnet, dass der erste Übersetzerkolben ein zentrales Durchgangsloch aufweist, durch das sich die Düsennadel erstreckt. Demzufolge werden sowohl der erste als auch der zweite Steuerraum radial innen von der Düsennadel begrenzt. Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Injektors ist dadurch gekennzeichnet, dass die Düsennadel im Bereich des ersten Übersetzerkolbens mindestens eine Abflachung aufweist, die eine Ver- bindung zwischen dem ersten und dem zweiten Steuerraum schafft. Durch diese Strömungsverbindung wird ein Druckausgleich zwischen den beiden Steuerräumen entlang der Düsennadel gewährleistet.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Injektors ist dadurch gekennzeichnet, dass der erste Steuerraum radial außen durch eine erste federvorgespannte Steuerraumbegrenzungshülse begrenzt wird, die in abdichtender Weise an dem ersten Über- setzerkolben geführt ist. Der Raum außerhalb des ersten Steuerraums ist vorzugsweise mit Hochdruck beaufschlagt, das heißt, er steht mit der Kraftstoffhochdruckquelle außerhalb des Injektorgehäuses in Verbindung.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Injektors ist dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Steuerraum in axialer Richtung zwischen dem ersten und dem zweiten Übersetzerkolben angeordnet ist, dessen brennraumferne Stirnfläche mit Hochdruck beaufschlagt ist. Somit wirkt eine Druckerhöhung in dem zweiten Steuerraum auf den zweiten Ü- bersetzerkolben.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Injektors ist dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Übersetzerkolben innerhalb der Koppelhülse in axialer Richtung zwischen der Düsennadel und einer am brennraumfernen Ende der Koppelhülse abge- stützten Düsenfeder hin und her bewegbar angeordnet ist. Die Düsennadel befindet sich mit ihrem brenn- raumfernen Ende in Anlage an der brennraumnahen Stirnfläche des zweiten Übersetzerkolbens . Wenn der Druck in dem zweiten Steuerraum aufgrund einer Volumenausdehnung des Aktors zunimmt, dann bewegt sich der zweite Übersetzerkolben entgegen der Vorspannkraft der Düsenfeder vom Brennraum weg, so dass die Düsennadel infolge des Drucks in dem Druckraum und der daraus resultierenden Druckkräfte von ihrem Sitz abhebt. Dann wird Kraftstoff aus dem Druckraum in den Brennraum eingespritzt .
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Injektors ist dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Steuerraum radial außen durch eine zweite federvorgespannte Steuerraumbegrenzungshülse begrenzt wird, die in abdichtender Weise an dem zweiten Übersetzerkolben geführt ist. Der Raum außer- halb des zweiten Steuerraums ist vorzugsweise mit Hochdruck beaufschlagt, das heißt, er steht mit der Kraftstoff ochdruckquelle außerhalb des Injektorgehäuses in Verbindung.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Injektors ist dadurch gekennzeichnet, dass die Koppelhülse im Wesentlichen die Gestalt eines Kreiszylindermantels aufweist, der an seinem brennraumfer- nen Ende geschlossen und an seinem brennraumnahen Ende offen ist. An dem brennraumfernen Ende der Koppelhülse befindet sich der Aktor oder ein an dem Aktor angebrachter Aktorkopf in Anlage. An dem brennraumnahen Ende der Koppelhülse befindet sich der erste Übersetzerkolben in Anlage. Durch das of- fene brennraumnahe Ende der Koppelhülse ragt das brennraumferne Ende der Düsennadel in das Innere der Koppelhülse, wo der zweite Übersetzerkolben angeordnet ist.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Injektors ist dadurch gekennzeichnet, dass in der Mantelfläche der Koppelhülse mindestens ein Durchgangsloch vorgesehen ist, durch das mit Hochdruck beaufschlagter Kraftstoff in das Innere der Koppelhülse gelangen kann. Durch das Durchgangsloch wird erreicht, dass der Innenraum der Koppelhülse mit der zentralen Kraftstoffhochdruckquelle außerhalb des Injektorgehäuses in Verbindung steht. Dadurch wird die brennraumferne Stirnfläche des zweiten Ü- bersetzerkolbens mit Hochdruck beaufschlagt.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Be- Schreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung ein Ausführungsbeispiel im Einzelnen beschrieben ist.
Darstellung des Ausführungsbeispiels
In der beiliegenden Figur ist ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Common-Rail-Injektors im Längsschnitt dargestellt. Der dargestellte Injektor weist ein insgesamt mit 1 bezeichnetes In- jektorgehäuse auf. Das Injektorgehäuse 1 umfasst einen Düsenkörper 2, der mit seinem unteren freien Ende in den Brennraum der zu versorgenden Brennkraftmaschine ragt. Mit seiner oberen, brennraum- fernen Stirnfläche ist der Düsenkörper 2 mittels einer Spannmutter 3 axial gegen einen Injektorkörper 4 verspannt.
In dem Düsenkörper 2 ist eine axiale Führungsboh- rung 6 ausgespart. In der Führungsbohrung 6 ist eine Düsennadel 8 axial verschiebbar geführt. An der Spitze 9 der Düsennadel 8 ist eine Dichtfläche 10 ausgebildet, die mit einem Dichtsitz beziehungsweise einer Dichtkante 11 zusammenwirkt, der bezie- hungsweise die an dem Düsenkörper 2 ausgebildet ist. Wenn sich die Spitze 9 der Düsennadel 8 mit ihrer Dichtfläche 10 in Anlage an dem Dichtsitz 11 befindet, ist ein Spritzloch 13 in dem Düsenkörper 2 verschlossen. Es können auch mehrere Spritzlöcher vorgesehen sein, durch die der Kraftstoff in den Brennraum eingespritzt wird. Wenn die Düsennadelspitze 9 von ihrem Sitz abhebt, dann wird mit Hochdruck beaufschlagter Kraftstoff durch das Spritzloch 13 in den Brennraum der Brennkraftmaschine eingespritzt.
Ausgehend von der Spitze 9 weist die Düsennadel 8 einen Druckraumabschnitt 15 auf, an den sich ein sich kegelstumpfartig erweiternder Abschnitt 16 an- schließt. Der Druckabschnitt 15 und der Abschnitt 16, der auch als Druckschulter bezeichnet werden kann, sind in einem Druckraum 17 angeordnet, der in dem Düsenkörper 2 ausgebildet ist.
Im Anschluss an den Abschnitt 16 ist an der Düsennadel 8 ein Führungsabschnitt 18 ausgebildet, auf den ein Abschnitt mit einer Abflachung 20 folgt. Die Abflachung 20 schafft eine Fluidverbindung entlang der Düsennadel 8 zwischen einem ersten, brenn- raumnahen Steuerraum 21 und einem zweiten, brenn- raumfernen Steuerraum 22.
Die Düsennadel 8 erstreckt sich durch ein Durch- gangsloch 23, das in einem ersten Übersetzerkolben 24 ausgespart ist. Die Abflachung 20 ist im Bereich des ersten Übersetzerkolbens 24 angeordnet, wobei die Ausdehnung der Abflachung 20 in axialer Richtung etwas größer als die entsprechende Ausdehnung des ersten Übersetzerkolbens 24 ist.
An dem brennraumfernen Ende des ersten Übersetzerkolbens 24 ist ein Bund 25 ausgebildet, an dem sich eine VorSpannfeder 27 abstützt. Die VorSpannfeder 27 ist zwischen dem Bund 25 und dem brennraumfernen Ende einer ersten Steuerraumbegrenzungshülse 28 eingespannt. An dem brennraumnahen Ende der ersten Steuerraumbegrenzungshülse 28 ist eine Beißkante 29 ausgebildet, die sich in Anlage an dem Düsenkörper 2 befindet.
Der erste, brennraumnahe Steuerraum 21 wird in axialer Richtung durch die brennraumferne Stirnfläche des Düsenkörpers 2 und die brennraumnahe Stirnflä- ehe des ersten Übersetzerkolbens 24 begrenzt. Radial innen wird der erste Steuerraum 21 durch die Düsennadel 8 begrenzt. Radial außen wird der erste Steuerraum 21 durch die erste Steuerraumbegrenzungshülse 28 begrenzt.
Das brennraumferne Ende 35 der Düsennadel 8 befindet sich in Anlage an einem zweiten Übersetzerkolben 30, der einen Bund 31 aufweist. Zwischen dem Bund 31 und der brennraumfernen Stirnfläche einer zweiten Steuerraumbegrenzungshülse 33 ist eine Vorspannfeder 32 eingespannt. An dem brennraumnahen Ende der zweiten Steuerraumbegrenzungshülse 33 ist eine Beißkante 34 ausgebildet, die an der brenn- raumfernen Stirnfläche des ersten Übersetzerkolbens 24 anliegt.
Der zweite Steuerraum 22 wird in axialer Richtung durch die brennraumferne Stirnfläche des ersten Ü- bersetzerkolbens 24 und die brennraumnahe Stirnfläche des zweiten Übersetzerkolbens 30 begrenzt. Radial innen wird der zweite Steuerraum 22 durch die Düsennadel 8 begrenzt. Radial außen wird der zweite Steuerraum 22 durch die zweite Steuerraumbegren- zungshülse 31 begrenzt.
Zwischen der brennraumfernen Stirnseite des zweiten Übersetzerkolbens 30 und einem Boden 40 einer Koppelhülse 41 ist eine Düsenfeder 38 eingespannt, durch welche die Düsennadel 8 mit ihrer Spitze 9 in Anlage an dem Dichtsitz 11 gehalten wird. Die Koppelhülse 41 hat im Wesentlichen die Gestalt eines Kreiszylindermantels 43, der an seinem brennraumfernen Ende durch den Boden 40 verschlossen ist. Das brennraumnahe Ende der Koppelhülse 41 ist offen und liegt radial außen an der brennraumfernen Stirnfläche des ersten Übersetzerkolbens 24 an.
Der Außendurchmesser der Koppelhülse 41 entspricht dem Außendurchmesser des ersten Übersetzerkolbens 24 im Bereich des Bundes 25. Der zweite Übersetzerkolben 30, die Düsenfeder 38, die zweite Steuerraumbegrenzungshülse 33 und die Vorspannfeder 32 sind im Inneren der Koppelhülse 41 angeordnet. Das Innere der Koppelhülse 41 steht über Durchgangslöcher 45 bis 48 mit einem Kraftstoffzulauf 50 in Verbindung, der in dem Injektorgehäuse 4 vorgesehen ist. Von dem Kraftstoffzulauf 50 gelangt mit Hochdruck beaufschlagter Kraftstoff in den Innenraum des Injektorkörpers 4.
Der Innenraum des Injektorkörpers 4 steht über einen Verbindungskanal oder Druckkanal 54, der in dem Düsenkörper 2 ausgespart ist, mit dem Druckraum 17 in Verbindung. Durch einen Pfeil 56 ist angedeutet, dass mit Hochdruck beaufschlagter Kraftstoff von einer (nicht dargestellten) zentralen Kraftstoffhochdruckquelle, zum Beispiel einem Common-Rail, in den KraftstoffZulauf 50 gelangt.
An der brennraumfernen Stirnfläche des Bodens 40 der Koppelhülse 41 liegt die brennraumnahe Stirnfläche eines Piezoaktors 58 an. Der Piezoaktor 58 befindet sich in dem in der Figur dargestellten Zustand des Injektors in unbestromtem Zustand. Wenn der Injektor 58 bestromt wird, dann dehnt er sich aus und drückt auf die brennraumferne Stirnfläche des Bodens 40 der Koppelhülse 41. Diese Druckkraft wird über den Kreiszylindermantel 43 der Koppelhülse 41 auf den ersten Übersetzerkolben 24 übertragen und führt zu einer Druckerhöhung in dem ersten Steuerraum 21.
Diese Druckerhöhung wird über die Abflachung 20 an der Düsennadel 8 in den zweiten Steuerraum 22 übertragen. Durch die Druckerhöhung in dem zweiten Steuerraum 22 wird der zweite Übersetzerkolben 30 entgegen der Vorspannkraft der Düsenfeder 38 vom Brennraum weg bewegt, so dass die Düsennadel 8 infolge des Hochdrucks in dem Druckraum 17, der auf die Druckschulter 16 wirkt, mit ihrer Spitze 9 vom dem Dichtsitz 11 abhebt. Das Abheben der Düsennadel 8 erfolgt nicht nur gegen den die Vorspannkraft der Düsenfeder 38, sondern auch gegen den auf die brennraumferne Stirnseite des zweiten Übersetzerkolbens 30 wirkenden Hochdruck. Wenn der Piezoaktor 58 entlastet wird, dann schließt die Düsennadel 8.

Claims

Patentansprüche
1. Common-Rail-Injektor mit einem Injektorgehäuse (1), das einen Kraftstoffzulauf (50) aufweist, der mit einer zentralen Kraftstoffhochdruckquelle außerhalb des Injektorgehäuses und mit einem Druck- räum (17) innerhalb des Injektorgehäuses in Verbindung steht, aus dem, in Abhängigkeit von dem Druck in einem Steuerraum (21), mit Hochdruck beaufschlagter Kraftstoff in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine eingespritzt wird, wenn eine Dü- sennadel (8) von ihrem Sitz (11) abhebt, wobei der Druck in dem Steuerräum (21) durch einen Aktor (58) , insbesondere einen Piezoaktor, direkt gesteuert wird, dadurch gekennzeichnet, dass ein weiterer Steuerraum (22) in Reihe zu dem ersten Steuerraum (21) geschaltet ist.
2. Common-Rail-Injektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Koppelhülse (41) zwischen dem Aktor (58) und einem ersten Übersetzerkolben (24) angeordnet ist, dessen brennraumnahe Stirnfläche den ersten Steuerraum (21) und dessen brennraumferne Stirnfläche den zweiten Steuerraum (22) in axialer Richtung begrenzt.
3. Common-Rail-Injektor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Übersetzerkolben (24) ein zentrales Durchgangsloch (23) aufweist, durch das sich die Düsennadel (8) erstreckt.
4. Common-Rail-Injektor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Düsennadel (8) im Bereich des ersten Übersetzerkolbens (24) mindestens eine Abflachung (20) aufweist, die eine Verbindung zwi- sehen dem ersten (21) und dem zweiten (22) Steuerraum schafft.
5. Common-Rail-Injektor nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Steu- erraum (21) radial außen durch eine erste federvorgespannte Steuerraumbegrenzungshülse (28) begrenzt wird, die in abdichtender Weise an dem ersten Übersetzerkolben (24) geführt ist.
6. Common-Rail-Injektor nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Steuerraum (22) in axialer Richtung zwischen dem ersten (24) und einem zweiten Übersetzerkolben (30) angeordnet ist, dessen brennraumferne Stirnfläche mit Hochdruck beaufschlagt ist.
7. Common-Rail-Injektor nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Übersetzerkolben (30) innerhalb der Koppelhülse (41) in axialer Richtung zwischen der Düsennadel (8) und einer am brennraumfernen Ende der Koppelhülse (41) abgestützten Düsenfeder (38) hin und her bewegbar angeordnet ist.
8. Common-Rail-Injektor nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Steuerraum (22) radial außen durch eine zweite federvorgespannte Steuerraumbegrenzungshülse (33) begrenzt wird, die in abdichtender Weise an dem zweiten Ü- bersetzerkolben (30) geführt ist.
9. Common-Rail-Injektor nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Koppelhülse (41) im Wesentlichen die Gestalt eines Kreiszylindermantels (43) aufweist, der an seinem brennraumfernen Ende (40) geschlossen und an seinem brennraumnahen Ende offen ist.
10. Common-Rail-Injektor nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass in der Mantelfläche (43) der Koppelhülse (41) mindestens ein Durchgangsloch (45- 48) vorgesehen ist, durch das mit Hochdruck beauf- schlagter Kraftstoff in das Innere der Koppelhülse (41) gelangt.
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