Stand der TechnikState of the art
DE 102 47 903 A1 bezieht
sich auf eine druckverstärkte
Kraftstoffeinspritzeinrichtung mit innenliegender Steuerleitung.
Die Kraftstoffeinspritzeinrichtung umfasst einen mehrteiligen Injektorkörper, in
welchem ein Druckübersetzer
aufgenommen ist. Der Druckübersetzer
ist über
einen Differenzdruckraum betätigbar
und umfasst einen Druckübersetzerkolben,
der einen Arbeitsraum vom Differenzdruckraum trennt. Die Kraftstoffeinspritzeinrichtung umfasst
ein oberhalb des Injektorkörpers
angeordnetes Schaltventil, über
welchen die Kraftstoffeinspritzeinrichtung betätigbar ist. Eine Druckänderung
im Differenzdruckraum des Druckübersetzers
erfolgt über
eine zentrale Steuerleitung, die sich durch den Druckübersetzerkolben
des Druckübersetzers
erstreckt. Gemäß der aus DE 102 47 903 A1 dargestellten
Lösung
befindet sich der Aktor in Form eines elektromagnetischen Schaltventils
außerhalb
des Injektorkörpers. DE 102 47 903 A1 refers to a pressure-boosted fuel injector with internal control line. The fuel injection device comprises a multipart injector body, in which a pressure booster is received. The pressure booster can be actuated via a differential pressure chamber and comprises a pressure booster piston which separates a working space from the differential pressure chamber. The fuel injection device comprises a switching valve arranged above the injector body, via which the fuel injection device can be actuated. A pressure change in the differential pressure chamber of the pressure booster via a central control line which extends through the pressure booster piston of the pressure booster. According to the DE 102 47 903 A1 The solution shown is the actuator in the form of an electromagnetic switching valve outside of the injector body.
DE 103 35 340 A1 bezieht
sich auf ein Steuerventil für
einen einen Druckübersetzer
enthaltenden Kraftstoffinjektor. Aus DE 103 35 340 A1 geht hervor, dass zur Betätigung eines
Druckübersetzers, welcher
im Kraftstoffinjektor aufgenommen ist, ein Servoventil dient. Der
Druckübersetzer
weist einen Arbeitsraum auf, der durch einen Übersetzerkolben von einem Differenzdruckraum
getrennt ist. Eine Druckänderung
im Differenzdruckraum des Druckübersetzers
erfolgt über
das Servoventil, welchem ein dieses betätigendes elektromagnetisches
Schaltventil zugeordnet ist. Der Steuerraum des Servoventils ist
sowohl mit einer Hochdruckquelle verbindbar als auch in einen niederdruckseitigen
Rücklauf
druckentlastbar. Zur Erzeugung einer schnellen Schließbewegung
ist am Ventilkolben des Servoventils zwischen dem Steuerraum und
einem hydraulischen Raum eine in Schließrichtung des Ventilkolbens
wirkende Druckstufe ausgebildet. Gemäß der aus DE 103 35 340 A1 dargestellten
Lösung
sind im Injektorkörper des
Kraftstoffinjektors sowohl das Servoventil als auch das dieses steuernde
Schaltventil aufgenommen. Beim Schaltventil handelt es sich um einen elektromagnetischen
Steller. DE 103 35 340 A1 refers to a control valve for a fuel injector containing a pressure booster. Out DE 103 35 340 A1 shows that a servo valve is used to actuate a pressure booster which is accommodated in the fuel injector. The pressure booster has a working space which is separated by a booster piston from a differential pressure chamber. A pressure change in the differential pressure chamber of the pressure booster via the servo valve, which is associated with this actuated electromagnetic switching valve. The control chamber of the servo valve is both connected to a high pressure source and in a low-pressure side return pressure relieved. To produce a fast closing movement, a pressure stage acting in the closing direction of the valve piston is formed on the valve piston of the servo valve between the control chamber and a hydraulic chamber. According to the DE 103 35 340 A1 The solution shown in the injector body of the fuel injector both the servo valve and this controlling switching valve are added. The switching valve is an electromagnetic actuator.
Bei
Kraftstoffinjektoren, in denen wie in DE 103 35 340 A1 vorgeschlagen,
Servoventile eingesetzt werden, sind über diesen eine große Rücklaufmenge,
die vom Druckverstärker
herrührt,
zu steuern. Zur Betätigung
des Servoventils ist in der Regel ein separates, von diesem getrenntes
Schaltventil erforderlich. Servoventile sind durch zahlreiche Einzelteile
gekennzeichnet, die in entsprechenden Toleranzen gefertigt werden
müssen.
Servoventile benötigen daher
eine sehr hohe Fertigungsgenauigkeit, was eine aufwendige und teure
Fertigung nach sich zieht.In fuel injectors, where as in DE 103 35 340 A1 proposed servovalves are used to control over this a large amount of return, resulting from the pressure booster. To operate the servo valve is usually a separate, separate from this switching valve required. Servo valves are characterized by numerous individual parts, which must be manufactured in appropriate tolerances. Servo valves therefore require a very high manufacturing accuracy, which entails a complex and expensive production.
An
Kraftstoffinjektoren kommen daher piezoelektrische Steller zum Einsatz.
Bei den piezoelektrischen Stellern wird ein hydraulischer Koppler
eingesetzt, um einen Ausgleich von Temperaturdehnungen des piezoelektrischen
Stellers und eine Hubübersetzung
des nur geringe Hubwege ausführenden piezoelektrischen
Stellers zu erreichen. Wird der piezoelektrische Steller dabei dem
Systemdruck, d.h. dem in einem Hochdrucksammelraum herrschenden Druckniveau
in der Größenordnung
von 1600 bar und mehr ausgesetzt, wird die Abdichtung des piezoelektrischen
Stellers gegenüber
dem Systemdruck erforderlich. Dazu ist eine Beschichtung des piezoelektrischen
Stellers nötig,
die dem dauernd anstehenden hohen Systemdruck über die Lebensdauer des piezoelektrischen
Stellers standhalten muss. Hierfür
gibt es derzeit noch keine serientaugliche Lösung.At
Fuel injectors are therefore piezoelectric actuator used.
The piezoelectric actuators become a hydraulic coupler
used to compensate for thermal expansion of the piezoelectric
Stellers and a stroke translation
of only small strokes exporting piezoelectric
To reach Stellers. If the piezoelectric actuator while the
System pressure, i. the pressure level prevailing in a high-pressure collecting space
in the order of magnitude
of 1600 bar and more exposed, the sealing of the piezoelectric
Stellers opposite
the system pressure required. This is a coating of the piezoelectric
Stellers needed
the constantly high system pressure over the lifetime of the piezoelectric
Stellers must withstand. Therefor
There is currently no production-ready solution.
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen,
zur Ansteuerung eines Kraftstoffinjektors einen direktschaltenden
Piezosteller einzusetzen. Dieser Piezosteller wird im Niederdruckbereich
des Kraftstoffinjektors angeordnet. Dadurch entstehen keine oder nur
sehr geringe Druckbelastungen auf eine Schutzbeschichtung, die an
der Außenfläche des
Piezostellers angebracht ist. Der im Niederdruckbereich eines Kraftstoffinjektors
herrschende Druck liegt deutlich unterhalb des Systemdrucks, welcher
zum Beispiel im Hochdruckbereich des Kraftstoffinjektors ansteht und
dem Druckniveau entspricht, mit dem ein Hochdruckspeicherraum (Common
Rail) beaufschlagt ist. Aufgrund der nicht vorhandenen oder nur
sehr geringen Druckbelastungen auf die Aktorschutzbeschichtung wird
eine ausreichend hohe Lebensdauer solcher Beschichtungen erreicht
und damit ein Serieneinsatz eines derart ausgebildeten Kraftstoffinjektors,
der über
einen Piezosteller angesteuert wird, erreicht.According to the invention, it is proposed
for controlling a fuel injector a direct-switching
Piezosteller use. This piezo plate is in the low pressure range
arranged the fuel injector. This creates no or only
very low pressure loads on a protective coating, the
the outer surface of the
Piezo plate is attached. The low pressure area of a fuel injector
prevailing pressure is well below the system pressure, which
for example, in the high pressure region of the fuel injector is pending and
corresponds to the pressure level with which a high pressure storage space (Common
Rail) is acted upon. Because of nonexistent or only
very low pressure loads on the Aktorschutzbeschichtung
achieved a sufficiently high life of such coatings
and thus a series use of such a trained fuel injector,
the over
a piezo actuator is activated.
Durch
die optimierte konstruktive Auslegung mit einem bevorzugt invers
arbeitenden Piezosteller und der Realisierung eines mechanischen
Temperaturausgleichs wird andererseits eine sehr geringe Bauhöhe und damit
ein kleines Bauvolumen des Kraftstoffinjektors erreicht und andererseits
eine kostengünstige
Gesamtkonstruktion. Der Aufbau des Schalt ventils, welches über den
Piezosteller betätigt wird,
ist durch einen zumindest zweiteilig ausgebildeten Ventilkörper und
eine einteilig ausgebildete Ventilnadel näher charakterisiert. An der
Ventilnadel wird bevorzugt ein Flachsitz ausgebildet, welcher sich
besonders einfach, insbesondere im Rahmen einer Großserienfertigung
herstellen lässt.By
the optimized structural design with a preferred inverse
working piezo plate and the realization of a mechanical
Temperature compensation, on the other hand, a very low height and thus
achieved a small volume of the fuel injector and on the other hand
a cost-effective
Overall design. The structure of the switching valve, which over the
Piezosteller is operated,
is formed by an at least two-part valve body and
a one-piece valve needle characterized in detail. At the
Valve needle is preferably formed a flat seat, which is
Particularly simple, especially in the context of a large-scale production
can be produced.
Damit
ein kleinbauender und kostengünstiger
Piezosteller eingesetzt werden kann, ist die Ventilkolbeneinheit
des durch den Piezosteller betätigten Schaltventils
vollständig
oder nahezu vollständig druckausgeglichen
ausgebildet. Um die Druckausgeglichenheit des Schaltventils zu gewährleisten,
wird das im Aufnahmeraum, in welchem der Piezosteller im Niederdruckbereich
des Kraftstoffinjektors angeordnet ist, vorhandene Druckniveau genutzt.
In einer besonders vorteilhaft ausgelegten Ausführungsvariante des erfindungsgemäß vorgeschlagenen
Kraftstoffinjektors wird im Bereich des Schaltventils an dessen
Ventilkolben eine kleine Druckstufe ausgebildet, die derart ausgelegt
ist, dass der Ventilsitz im geschlossenen Zustand durch hydraulische
Druckkräfte belastet
ist. Dies verbessert die Dichtheit des bevorzugt als Flachsitz ausgebildeten
Dichtsitzes des Schaltventils. Die Ventilfunktion lässt sich
dann unter Verzicht auf Federn realisieren und insbesondere muss
die zur Abdichtung erforderliche Kraft nicht durch den Piezosteller
aufgebracht werden. Wird die durch den Piezosteller aufzubringende
Dichtkraft kleiner, so kann ein insbesondere kleiner dimensionierter
und kostengünstigerer
Piezoaktor eingesetzt werden, da der das zu betätigende Schaltventil im Piezosteller
erforderliche Piezokristallstapel in geringerer Höhe ausgelegt
werden kann, was einerseits Bauraum spart und andererseits die Kosten – wie vorstehend
erwähnt – reduziert.For a small-sized and cost-effective piezoelectric actuator can be used, the valve piston unit of actuated by the piezoelectric actuator switching valve is complete or almost complete designed to be pressure balanced. In order to ensure the pressure balance of the switching valve, which is used in the receiving space in which the piezoelectric actuator is arranged in the low pressure region of the fuel injector, existing pressure level. In a particularly advantageous embodiment of the fuel injector proposed according to the invention, a small pressure stage is formed in the region of the switching valve on the valve piston thereof, which is designed such that the valve seat is loaded by hydraulic pressure forces in the closed state. This improves the tightness of the preferably designed as a flat seat sealing seat of the switching valve. The valve function can then be realized by dispensing with springs and in particular the force required for sealing must not be applied by the piezoelectric actuator. If the sealing force to be applied by the piezoelectric actuator becomes smaller, then a piezoactuator which is in particular smaller in size and less expensive can be used, since the switching valve to be actuated in the piezoelectric actuator may be designed in a smaller height, which on the one hand saves installation space and, on the other hand, costs - as mentioned above - reduced.
Es
ist natürlich
selbstverständlich
möglich, zur
Unterstützung
der Ventilbewegung innerhalb des Schaltventils weiterhin Federn
einzusetzen, um eine definierte Ausgangsstellung, die sich aufgrund
der Dimensionierung der Federn, die das Schaltventil beaufschlagt,
einstellt??? Um eine Auslegung des Schaltventils ohne Übersetzung
zu erreichen, können
die Sitzflächen
in einem derart großen
Durchmesser ausgelegt werden, um bei einem dem Piezosteller prinzipbedingt
innewohnenden geringen Aktorhub die erforderlichen notwendigen Querschnitte freizugeben.
Besonders vorteilhaft ist dabei eine Auslegung mit einer kleinen
Druckstufe innerhalb des Schaltventils, die so ausgelegt ist, dass
der Ventilsitz des Schaltventils im geschlossenen Zustand durch hydraulische
Druckkräfte
belastet ist, womit eine Dichtheit gewährleistet werden kann. Es können jedoch
auch weiterhin Federn eingesetzt werden, die die Ventilbewegung
des Ventilkolbens des Schaltventils unterstützen und für eine definierte Ausgangsstellung
des Ventilkolbens des Schaltventils sorgen. (aus EM 2005/1088) Durch
die optimierte konstruktive Auslegung mit einem drückend arbeitenden
Piezosteller, der den 3/2-Ventilkolben des Schaltventils direkt
ohne Übersetzung
bewegt und einen hydraulischen Temperaturausgleich wird eine sehr
einfache und kostengünstige
Gesamtkonstruktion erreicht. Der Ventilaufbau mit zweiteiligem Ventilkörper und
einem einteiligen Ventilkolben mit Flachsitz erlaubt eine sehr einfache
Herstellbarkeit, was sich insbesondere hinsichtlich einer Großserienproduktion
in günstigen
Stückkosten
niederschlägt.It
is natural
Of course
possible to
support
the valve movement within the switching valve continues to springs
to use a defined starting position, which is due to
the dimensioning of the springs, which acts on the switching valve,
adjusts ??? To a design of the switching valve without translation
to reach
the seats
in such a big one
Diameter are designed to principle in a piezosteller
inherent small Aktorhub the necessary necessary cross sections release.
Particularly advantageous is a design with a small
Pressure level within the switching valve, which is designed so that
the valve seat of the switching valve in the closed state by hydraulic
compressive forces
is loaded, so that a tightness can be guaranteed. It can, however
Springs continue to be used which control the valve movement
support the valve piston of the switching valve and for a defined starting position
of the valve piston of the switching valve. (from EM 2005/1088) By
the optimized structural design with an oppressive working
Piezo plate, the 3/2 valve piston of the switching valve directly
without translation
Moves and a hydraulic temperature compensation will be a very
simple and inexpensive
Overall construction achieved. The valve construction with two-part valve body and
a one-piece valve piston with flat seat allows a very simple
Manufacturability, which is particularly true in terms of mass production
in cheap
unit costs
reflected.
Zeichnungendrawings
Anhand
der Zeichnung wird die Erfindung nachstehend eingehender beschrieben.Based
In the drawings, the invention will be described below in more detail.
Es
zeigtIt
shows
1 eine
schematische Wiedergabe eines Kraftstoffinjektors mit einem 3/2-Ventil
und einem Piezosteller im Niederdruckbereich mit einem Druckverstärker, 1 a schematic representation of a fuel injector with a 3/2-valve and a piezo actuator in the low pressure region with a pressure booster,
2 eine
Ausführungsvariante
des Piezostellers, der im Niederdruckbereich eines hubgesteuerten
Kraftstoffinjektors angeordnet ist, 2 an embodiment of the piezoelectric actuator, which is arranged in the low-pressure region of a stroke-controlled fuel injector,
3 eine
Ausführungsvariante
eines Kraftstoffinjektors, der ein direktschaltendes 3/2-Ventil aufweist,
welches über
einen im Niederdruckbereich angeordneten Piezosteller angesteuert
wird, wobei der Piezosteller invers angesteuert ist, 3 an embodiment of a fuel injector having a direct-switching 3/2 valve, which is controlled via a piezoelectric actuator arranged in the low pressure region, wherein the piezoelectric actuator is driven inversely,
4 eine
Ausführungsvariante
des Kraftstoffinjektors gemäß 3 mit
einem separaten hydraulischen Kopplermodul, 4 an embodiment of the fuel injector according to 3 with a separate hydraulic coupler module,
5 eine
Ausführungsvariante
des Niederdruckbereichs eines Kraftstoffinjektors mit einem 3/2 direktschaltenden
Schaltventils mit einem Piezosteller, der invers arbeitet und 5 a variant of the low-pressure region of a fuel injector with a 3/2 direct-switching switching valve with a piezoelectric actuator, which works inversely and
6 den
Niederdruckbereich eines Kraftstoffinjektors mit einem servogesteuerten
Einspritzventilglied, wobei lediglich der Niederdruckbereich des Kraftstoffinjektors
dargestellt ist. 6 the low pressure region of a fuel injector with a servo-controlled injection valve member, wherein only the low pressure region of the fuel injector is shown.
Ausführungsvariantenvariants
1 zeigt
eine erste Ausführungsvariante eines
Kraftstoffinjektors mit einem im Niederdruckbereich des Kraftstoffinjektors
aufgenommenen Piezosteller und einem 3/2-Schaltventil sowie mit einem Druckverstärker. 1 shows a first embodiment of a fuel injector with a recorded in the low pressure region of the fuel injector piezo actuator and a 3/2-way valve and with a pressure booster.
Ein
Kraftstoffinjektor 10 wird über einen Hochdruckspeicherraum 12 (Common
Rail) mit unter Systemdruck stehendem Kraftstoff versorgt. Der Systemdruck
innerhalb des Hochdruckspeicherraums 12 wird durch eine
Hochdruckquelle, wie zum Beispiel eine Hochdruckpumpe, erzeugt.
Das Systemdruckniveau im Hochdruckspeicherraum 12 (Common Rail)
liegt zwischen 1600 und 2000 bar. Der Kraftstoffinjektor 10 ist über eine
Hochdruckleitung 14 mit dem Hochdruckspeicherraum 12 verbunden.
Die Hochdruckleitung 14 mündet im Bereich eines Ventilkörpers 96 im
Kraftstoffinjektor 10. Über
die Hochdruckleitung 14 ist ein Arbeitsraum 22 eines
Druckverstärkers 18,
der in einem Injektorkörper 16 aufgenommen
ist, mit Systemdruck beaufschlagt. Der Arbeitsraum 22 des
Druckverstärkers 18 ist über einen Druckverstärkerkolben 20 von
einem druckentlastbaren Differenzdruckraum 24 getrennt.
Der Druckverstärker 18 umfasst
ferner einen Kompressionsraum 26, in welchem ein entsprechend
des Übersetzungsverhältnisses
des Druckverstärkers 18 erhöhtes Druckniveau
erzeugt wird. Im Arbeitsraum 22 des Druckverstärkers 18 ist
ferner eine Kolbenfeder 28 enthalten, die den Druckverstärkerkolben 20 nach Betätigung desselben,
d.h. einer Druckentlastung des Differenzdruckraums 24,
wieder in seine Ruhelage zurückstellt.A fuel injector 10 is via a high-pressure storage room 12 (Common Rail) supplied with fuel under system pressure. The system pressure within the high pressure reservoir 12 is generated by a high pressure source, such as a high pressure pump. The system pressure level in the high pressure storage room 12 (Common Rail) is between 1600 and 2000 bar. The fuel injector 10 is via a high pressure line 14 with the high pressure storage room 12 connected. The high pressure line 14 opens in the area of a valve body 96 in the fuel injector 10 , About the high pressure line 14 is a workroom 22 a pressure booster 18 in an injector body 16 recorded, pressurized with system pressure. The workroom 22 of the pressure booster 18 is about one Intensifier piston 20 from a pressure-relieving differential pressure chamber 24 separated. The pressure amplifier 18 further includes a compression space 26 , in which one according to the transmission ratio of the pressure booster 18 increased pressure level is generated. In the workroom 22 of the pressure booster 18 is also a piston spring 28 contain the pressure booster piston 20 after actuation of the same, ie a pressure relief of the differential pressure chamber 24 , returns to its rest position.
Vom
Kompressionsraum 20 verläuft ein Kompressionskanal 30,
in dem eine erste Drosselstelle 36 ausgebildet ist, zu
einem Steuerraum 40. Vom Differenzdruckraum 24 erstreckt
sich ebenfalls eine Leitung zum Steuerraum 40, in der eine
zweite Drosselstelle 38 ausgebildet ist. Im Steuerraum 40 ist eine
ein bevorzugt nadelförmig
ausgebildetes Einspritzventilglied 50 in Schließrichtung
beaufschlagende Feder 42 aufgenommen. Eine Kompressionsleitung 32 verbindet
den im Injektorkörper 16 ausgebildeten
Kompressionsraum 26 mit einem Düsenraum 46, der im
Düsenkörper 44 ausgebildet
ist und das bevorzugt nadelförmig
ausgebildete Einspritzventilglied 50 ringförmig umschließt. Das
Einspritzventilglied 50 weist in dem Bereich, in welchem
es vom Düsenraum 46 umschlossen
ist, eine Druckstufe 52 auf. Unterhalb des Sitzes des bevorzugt
nadelförmig
ausgebildeten Einspritzventilglieds 50 befindet sich mindestens
eine Einspritzöffnung 54, über welche
bei geöffnetem
Einspritzventilglied 50 Kraftstoff in einen Brennraum 56 eingespritzt
wird.From the compression room 20 runs a compression channel 30 in which a first throttle point 36 is formed, to a control room 40 , From the differential pressure chamber 24 also extends a line to the control room 40 in which a second throttle point 38 is trained. In the control room 40 is a preferred needle-shaped injection valve member 50 in the closing direction acting spring 42 added. A compression line 32 connects the one in the injector body 16 trained compression room 26 with a nozzle space 46 in the nozzle body 44 is formed and the preferred needle-shaped injection valve member 50 encloses annularly. The injection valve member 50 indicates in the area in which it is from the nozzle space 46 is enclosed, a compression 52 on. Below the seat of the preferably needle-shaped injection valve member 50 there is at least one injection opening 54 , via which with injection valve member open 50 Fuel in a combustion chamber 56 is injected.
Der
Kraftstoffinjektor 10 gemäß der in 1 dargestellten
ersten Ausführungsvariante
umfasst darüber
hinaus einen Piezosteller 70, der eine Anzahl einen Piezokristallstapel 72 bildenden
Piezoelemente aufweist, die stapelförmig übereinanderliegend angeordnet
sind.The fuel injector 10 according to the in 1 illustrated first embodiment also includes a piezo actuator 70 making a number one piezocrystal stack 72 having forming piezoelectric elements, which are arranged stacked one above the other.
Der
Piezosteller 70 ist im Niederdruckbereich 80 des
Kraftstoffinjektors 10 aufgenommen, der von Kraftstoff
befüllt
ist. Der Piezosteller 70 ist von einer Beschichtung 74 umgeben,
um den Piezokristallstapel 72 gegen den im Niederdruckbereich 80 des Kraftstoffinjektors 10 herrschenden
Restdruck, d.h. den Niederdruck, zu schützen. Der Piezosteller 70 ist von
einer Aktorfeder 78 umgeben, die bevorzugt als Rohrfeder
ausgeführt
ist.The piezo plate 70 is in the low pressure range 80 of the fuel injector 10 taken up, which is filled with fuel. The piezo plate 70 is from a coating 74 surrounded to the piezocrystal stack 72 against the low pressure area 80 of the fuel injector 10 prevailing residual pressure, ie the low pressure to protect. The piezo plate 70 is from an actuator spring 78 surrounded, which is preferably designed as a tubular spring.
Bei
dem Piezosteller 70 des Kraftstoffinjektors 10 handelt
es sich um einen invers angesteuerten Piezosteller, der im geschlossenen
Zustand des Einspritzventilglieds 50, d.h. bei geschlossenen
Einspritzöffnungen 54 am
brennraumseitigen Ende des Kraftstoffinjektors 10 bestromt
ist. Um ein Öffnen
des bevorzugt nadelförmig
ausgebildeten Einspritzventilglieds 50 zu bewirken, wird
die Bestromung des invers angesteuerten Piezostellers 70 aufgehoben.
Zur Bestromung des Piezostellers 70 sind elektrische Anschlüsse 76 im
Kopfbereich des Piezostellers 70 ausgebildet, die über ein
erstes Gehäuseteil 84 nach
außen
geführt
sind. Vom Niederdruckbereich 80, innerhalb dessen der Piezosteller 70 in
einem Hohlraum 88 angeordnet ist, zweigt ein niederdruckseitiger Rücklauf 82 ab.
Der Hohlraum 88 ist von dem ersten Gehäuseteil 84 sowie einem
den Hohlraum 88 seitlich begrenzenden zweiten Gehäuseteil 86 begrenzt. Am
Kopf des Piezostellers 70 kann zur Abstützung desselben ein weiteres
Gehäuseteil 90 eingesetzt werden.
Der Piezosteller 70 steht mit seiner Unterseite in direktem
Kontakt mit einem Ventilkolben 94. Der Ventilkolben 94 ist
von dem Ventilkörper 96 umschlossen.
Der Ventilkolben 94 ist Bestandteil eines Schaltventils,
welches als 3/2-Ventil ausgeführt
ist. Unterhalb des Ventilkörpers 96 des
Schaltventils 92 befindet sich eine Zwischenscheibe 98,
in der ein hydraulischer Raum 100 ausgebildet ist. Der
hydraulische Raum 100 steht über eine Überströmleitung 102 mit dem
Niederdruckbereich 80 des Kraftstoffinjektors 10 ausgebildeten
Hohlraum 88 in Verbindung.At the piezo plate 70 of the fuel injector 10 it is an inversely controlled piezoelectric actuator, which in the closed state of the injection valve member 50 ie with closed injection openings 54 at the combustion chamber end of the fuel injector 10 energized. To open the preferred needle-shaped injection valve member 50 To effect, the energization of the inversely driven piezoelectric actuator 70 canceled. For energizing the piezo actuator 70 are electrical connections 76 in the head area of the piezo plate 70 formed, which via a first housing part 84 are led to the outside. From the low pressure area 80 , within which the piezo plate 70 in a cavity 88 is arranged, branches a low-pressure side return 82 from. The cavity 88 is from the first housing part 84 and a cavity 88 laterally delimiting second housing part 86 limited. At the head of the piezo plate 70 can to support the same another housing part 90 be used. The piezo plate 70 stands with its underside in direct contact with a valve piston 94 , The valve piston 94 is from the valve body 96 enclosed. The valve piston 94 is part of a switching valve, which is designed as a 3/2 valve. Below the valve body 96 the switching valve 92 there is a washer 98 in which a hydraulic room 100 is trained. The hydraulic room 100 is via an overflow line 102 with the low pressure area 80 of the fuel injector 10 trained cavity 88 in connection.
Das
Schaltventil 92 umfasst einen ersten Ventilsitz 104,
welcher bei Betätigung
des Piezostellers 70 durch den Ventilkolben 94 geöffnet oder
geschlossen werden kann. Darüber
hinaus umfasst der Ventilkolben 94 einen zweiten Ventilsitz 106.
Der Ventilkolben 94 ist in einer Kolbenführung 108 im Ventilkörper 96 geführt. Der
Durchmesser des Ventilkolbens 94 ist durch Bezugszeichen 110 gekennzeichnet,
der Durchmesser des ersten Ventilsitzes 104 im Ventilkörper 96 ist
durch Bezugszeichen 112 identifiziert. Vorzugsweise entspricht
der Durchmesser 112 des ersten Ventilsitzes 104 dem
Durchmesser der Kolbenführung 108,
d.h. dem Durchmesser 110 des Ventilkolbens 94.
Darüber
hinaus weist der Ventilkolben 94 am zweiten Ventilsitz 106 einen
etwas größeren wirksamen
hydraulischen Durchmesser auf, wodurch eine hydraulische Schließkraft am zweiten
Ventilsitz 106 erzeugt wird. Dadurch wird die Abdichtung
des ersten Ventilsitzes 104 unterstützt. Das Schaltventil 92 umfasst
darüber
hinaus einen ersten Ventilraum 114 sowie einen zweiten Ventilraum 116,
in welchen eine Steuerleitung 34 zur Druckentlastung des
Differenzdruckraums 24 des Druckverstärkers 18 mündet. Innerhalb
des Ventilkörpers 96 des
Schaltventils 92, welches bevorzugt als 3/2-Ventil ausgebildet
ist, zweigt von der Hochdruckleitung 14 ein Abzweig 118 ab,
der in den ersten Ventilraum 114 des Schaltventils 92 mündet.The switching valve 92 includes a first valve seat 104 , which on actuation of the piezo actuator 70 through the valve piston 94 can be opened or closed. In addition, the valve piston includes 94 a second valve seat 106 , The valve piston 94 is in a piston guide 108 in the valve body 96 guided. The diameter of the valve piston 94 is by reference numerals 110 characterized, the diameter of the first valve seat 104 in the valve body 96 is by reference numerals 112 identified. Preferably, the diameter corresponds 112 of the first valve seat 104 the diameter of the piston guide 108 ie the diameter 110 of the valve piston 94 , In addition, the valve piston points 94 at the second valve seat 106 a slightly larger effective hydraulic diameter, whereby a hydraulic closing force on the second valve seat 106 is produced. This will seal the first valve seat 104 supported. The switching valve 92 also includes a first valve chamber 114 and a second valve chamber 116 in which a control line 34 for pressure relief of the differential pressure chamber 24 of the pressure booster 18 empties. Inside the valve body 96 the switching valve 92 , which is preferably formed as a 3/2-way valve branches from the high pressure line 14 a branch 118 starting in the first valve room 114 the switching valve 92 empties.
In
der in 1 dargestellten Ausführungsvariante des Kraftstoffinjektors
ist der Piezosteller 70 direkt zwischen dem Ventilkolben 94 und
dem Einsatz 90 angeordnet und mittels der Feder 78 vorgespannt. Der
Piezosteller 70 kann entweder fest mit dem Ventilkolben 94 und
dem Einsatz 90 verbunden sein oder lediglich durch die
Aktorfeder 78 eingespannt sein. Der Ausgleich von temperaturbedingten
Dehnungen des Piezostellers 70 erfolgt mechanisch über zum Beispiel
aus Invar gefertigten Ausgleichselementen, wie zum Beispiel das
erste Gehäuseteil 84 und
das zweite Gehäuseteil 86 sowie
gegebenenfalls über
ein aus geeignetem Material gefertigtes Einsatzteil 90.In the in 1 illustrated embodiment of the fuel injector is the piezoelectric actuator 70 directly between the valve piston 94 and the mission 90 arranged and by means of the spring 78 biased. The piezo plate 70 can either be stuck with the valve piston 94 and the mission 90 be connected or only by the Aktorfeder 78 be clamped. The compensation of temperature-induced strains the piezo plate 70 takes place mechanically via, for example, made of Invar compensating elements, such as the first housing part 84 and the second housing part 86 and optionally via an insert made of suitable material 90 ,
Der
erste Ventilraum 114 ist über den Abzweig 118 mit
Systemdruck beaufschlagt. Im Ruhezustand ist der Piezosteller 70 aufgeladen
und nimmt seine nominale Längenausdehnung
an. Dadurch ist der zweite Ventilsitz 106 oberhalb des
hydraulischen Raumes 100 geschlossen. Zur Betätigung des
Einspritzventilglieds 50 wird der Piezosteller 70 über die elektrischen
Anschlüsse 76 entladen,
wodurch sich der Piezokristallstapel 72 des Piezostellers 70 verkürzt. Die
Verkürzung
des Piezokristallstapels 72 bewirkt eine Bewegung des Ventilkolbens 94 in
dessen zweite Schaltstellung, in der der erste Ventilsitz 104 geöffnet und
der zweite Ventilsitz 106 geschlossen wird. Dadurch entsteht
eine hydraulische Verbindung zwischen dem Differenzdruckraum 24,
der Steuerleitung 34, dem zweiten Ventilraum 116,
dem hydraulischen Raum 100, der Überströmleitung 102 und dem Hohlraum 88 in
den niederdruckseitigen Rücklauf 82. Aufgrund
des sich im hydraulischen Raum 100 ausbildenden Staudrucks
kann durch die größere hydraulisch
wirksame Fläche
am Ventilkolben 94 im Bereich des zweiten Ventilsitzes 106 eine
die Schließkraft
am ersten Ventilsitz 104 erhöhende Wirkung erzielt werden.
Je größer diese über den
Staudruck im hydraulischen Raum 100 erzeugte Schließkraft ist, desto
kleiner kann der Piezosteller 70 dimensioniert werden,
da durch diesen keine Dichtkraft aufzubringen ist. Dadurch wiederum
lässt sich
ein kleinerer und kostengünstiger
Piezosteller 70 einsetzen. Bei der Druckentlastung des
Differenzdruckraums 24 – wie vorstehend beschrieben – fährt der
Druckverstärkerkolben 20 in
den Kompressionsraum 26 ein, von dem aus die Kompressionsleitung 32 zum
Düsenraum 46 abzweigt.
Damit steht im Düsenraum 46 im Bereich
einer am bevorzugt nadelförmig
ausgebildeten Einspritzventilglied 50 ausgebildeten Druckstufe 52 Höchstdruck
an, das Einspritzventilglied 50 öffnet gegen die Wirkung der
im Steuerraum 40 aufgenommenen Feder 42 und gibt
die in den Brennraum 56 der Verbrennungskraftmaschine mündenden
Einspritzöffnungen 54 frei.
Eine Wiederbefüllung
des Differenzdruckraums 24 erfolgt über die Steuerleitung 34;
der Kompressionsraum 26 wird über die Leitungen mit den Drosselstellen 36 und 38 wiederbefüllt.The first valve room 114 is over the branch 118 subjected to system pressure. At rest, the piezo plate 70 charged and assumes its nominal length extension. This is the second valve seat 106 above the hydraulic space 100 closed. For actuating the injection valve member 50 becomes the piezo plate 70 over the electrical connections 76 discharge, causing the piezocrystal stack 72 the piezo plate 70 shortened. The shortening of the piezocrystal stack 72 causes a movement of the valve piston 94 in the second switching position, in which the first valve seat 104 opened and the second valve seat 106 is closed. This creates a hydraulic connection between the differential pressure chamber 24 , the control line 34 , the second valve chamber 116 , the hydraulic room 100 , the overflow pipe 102 and the cavity 88 in the low-pressure side return 82 , Because of himself in the hydraulic room 100 forming dynamic pressure can be due to the larger hydraulically effective area on the valve piston 94 in the region of the second valve seat 106 a closing force on the first valve seat 104 increasing effect can be achieved. The larger these over the back pressure in the hydraulic space 100 The closing force generated is, the smaller the piezo actuator 70 be dimensioned, since no sealing force is applied by this. This in turn allows for a smaller and cheaper piezo plate 70 deploy. At the pressure relief of the differential pressure chamber 24 - As described above - moves the pressure booster piston 20 in the compression room 26 from, from which the compression line 32 to the nozzle room 46 branches. This is in the nozzle chamber 46 in the region of a preferably needle-shaped injection valve member 50 trained pressure level 52 High pressure on, the injection valve member 50 opens against the effect of the control room 40 recorded spring 42 and puts them in the combustion chamber 56 the internal combustion engine opening injection openings 54 free. A refilling of the differential pressure chamber 24 via the control line 34 ; the compression space 26 is via the lines with the throttle points 36 and 38 refilled.
Wird
der Piezosteller 70 über
die elektrischen Anschlüsse 76 erneut
aufgeladen, lenkt sich der Piezosteller 70, wodurch der
Ventilkolben 94 aus dem ersten Ventilsitz 104 wieder
in den zweiten Ventilsitz 106, d.h. die obere Planseite
der Zwischenscheibe 98, angestellt wird. Dadurch wird die
Druckentlastung des Differenzdruckraums 24 aufgehoben und
unterstützt
durch die Kolbenfeder 28 nimmt der Druckverstärkerkolben 20 des
Druckverstärkers 18 wieder
seine Ruhelage ein.Will the piezo plate 70 over the electrical connections 76 recharged, the piezo plate steers 70 , whereby the valve piston 94 from the first valve seat 104 back to the second valve seat 106 , ie the upper plan side of the washer 98 , is hired. As a result, the pressure relief of the differential pressure chamber 24 lifted and supported by the piston spring 28 takes the pressure booster piston 20 of the pressure booster 18 again his rest position.
Wird
der Ventilkolben 94 des Schaltventils 92 vollständig druckausgeglichen
ausgeführt,
d.h. wird auf die größere Dimensionierung
des zweiten Ventilsitzes 106 bezüglich dessen hydraulischer
Fläche verzichtet,
wird die notwendige Schließkraft
zur Sicherstellung der Dichtheit des ersten Ventilsitzes 104 durch
zusätzliche
Federn beziehungsweise über
die Kraft des Piezostellers 70 bereitgestellt. Aufgrund
der Anordnung des Piezostellers 70 im Niederdruckbereich 80 des
Kraftstoffinjektors 10 verringert sich die Druckbelastung
auf diesen und damit an die Beschichtung 74 des Piezostellers 70 zu
stellenden Anforderungen. In vorteilhafter Weise weist der Piezosteller 70 "vergrabene" elektrische Anschlüsse 76 auf,
wodurch die elektrischen Kontaktschichten gegen das Umgebungsmedium,
d.h. den unter Niederdruck stehenden Kraftstoff, geschützt sind
sowie eine Beschädigung
durch elektrische Kurzschlüsse
ausgeschlossen ist.Will the valve piston 94 the switching valve 92 executed completely pressure-balanced, ie, the larger dimensions of the second valve seat 106 dispensed with respect to the hydraulic surface, the necessary closing force to ensure the tightness of the first valve seat 104 by additional springs or by the force of the piezo actuator 70 provided. Due to the arrangement of the piezo actuator 70 in the low pressure range 80 of the fuel injector 10 the pressure load on this and thus on the coating decreases 74 the piezo plate 70 requirements to be met. Advantageously, the piezo actuator 70 "buried" electrical connections 76 on, whereby the electrical contact layers against the surrounding medium, ie the low-pressure fuel, are protected and damage due to electrical short circuits is excluded.
2 zeigt
eine Ausführungsvariante
am Beispiel eines hubgesteuerten Kraftstoffinjektors mit einem in
dessen Niederdruckbereich angeordneten Piezosteller, jedoch ohne
Druckverstärker. 2 shows an embodiment variant of the example of a stroke-controlled fuel injector with a arranged in the low pressure region piezoelectric actuator, but without pressure booster.
Ein
in 2 dargestellter hubgesteuerter Kraftstoffinjektor 130 umfasst
den Piezosteller 70, der ebenfalls im Niederdruckbereich 80 des
hubgesteuerten Kraftstoffinjektors 130 analog zur in 1 dargestellten
Ausführungsvariante
aufgenommen ist. Der Niederdruckbereich 80, insbesondere
der in diesem ausgebildete Hohlraum 88, ist vom ersten
Gehäuseteil 84 und
vom zweiten Gehäuseteil 86 begrenzt.
Daneben befindet sich oberhalb des Piezostellers 70 das
Einsatzteil 90, welches ebenfalls aus einem eine Dehnung
aufgrund von Temperaturänderungen
kompensierenden Material gefertigt ist. Der Piezokristallstapel 72 des
Piezostellers 70 ist von der Beschichtung 74 umschlossen.
Ferner ist der Piezosteller 70, der ebenfalls invers betrieben
wird, über
die Aktorfeder 78 vorgespannt. Die Aktorfeder 78 wird
bevorzugt als Rohrfeder ausgeführt.
Zwischen dem Piezosteller 70 und dem Ventilkolben 94, der
im Ventilkörper 96 geführt ist,
befindet sich ein Temperaturkompensationselement 134. Zur
einfacheren Montage des Schaltventils 92 sind dessen Ventilkolben 94 und
der Piezosteller 70 als zwei separate Bauteile ausgebildet.
Der Piezosteller 70 ist zwischen dem Einsatzteil 90 und
dem Temperaturkompensationselement 134 eingespannt. Unterhalb des
Ventilkörpers 96 befindet
sich die Zwischenscheibe 98, in der der hydraulische Raum 100 ausgebildet
ist. Im hydraulischen Raum 100 befindet sich ein erstes
Druckfederelement 132, welches bei Aufhebung der Bestromung
des invers angesteuerten Piezostellers 70, d.h. bei dessen
Verkürzung
die Öffnungsbewegung
des Ventilkolbens 94 unterstützt.An in 2 illustrated stroke-controlled fuel injector 130 includes the piezo plate 70 , which is also in the low pressure range 80 of the stroke-controlled fuel injector 130 analogous to in 1 shown embodiment is added. The low pressure area 80 , In particular, the cavity formed in this 88 , is from the first housing part 84 and the second housing part 86 limited. Next to it is above the piezo plate 70 the insert part 90 which is also made of a strain-compensating material due to temperature changes. The piezocrystal stack 72 the piezo plate 70 is from the coating 74 enclosed. Furthermore, the piezo plate 70 , which is also operated inversely, via the Aktorfeder 78 biased. The actuator spring 78 is preferably designed as a tubular spring. Between the piezo plate 70 and the valve piston 94 that in the valve body 96 is guided, there is a temperature compensation element 134 , For easier installation of the switching valve 92 are the valve piston 94 and the piezosteller 70 designed as two separate components. The piezo plate 70 is between the insert part 90 and the temperature compensation element 134 clamped. Below the valve body 96 is the washer 98 in which the hydraulic room 100 is trained. In the hydraulic room 100 there is a first compression spring element 132 , which when canceling the energization of the inverted piezoelectric actuator 70 , ie, during its shortening, the opening movement of the valve piston 94 supported.
Der
hubgesteuerte Kraftstoffinjektor 130 ist über den
mit Systemdruck beaufschlagten Hochdruckspeicherraum 12 (Common
Rail) und die von diesem abzweigende Hochdruckleitung 14 mit
Systemdruck beaufschlagt. Der Systemdruck steht über den von der Hochdruckleitung 14 abzweigenden Zweig 118 ebenfalls
im ersten Ventilraum 114 des Schaltventils 92 an.
Die Hochdruckleitung 14 mündet in einem hydraulischen
Raum des hubgesteuerten Kraftstoffinjektors 130. Der Steuerraum 40 wird über eine
Druckleitung, in der die erste Drosselstelle 36 ausgebildet
ist, mit Systemdruck beaufschlagt. Die erste Drosselstelle 36 wirkt
als Zulaufdrossel. Vom Steuerraum 40, der durch eine Dichthülse 140 begrenzt
ist, verläuft
eine Absteuerleitung, in der eine Ablaufdrossel 138 ausgebildet
ist und die im zweiten Ventilraum 116 des Schaltventils 92 mündet.The stroke-controlled fuel injector 130 is above the high pressure reservoir pressurized with system pressure 12 (Common Rail) and the branching from this high pressure line 14 subjected to system pressure. The system pressure is above that of the high pressure line 14 branching branch 118 also in the first valve chamber 114 the switching valve 92 at. The high pressure line 14 discharges into a hydraulic space of the stroke-controlled fuel injector 130 , The control room 40 is via a pressure line, in which the first throttle point 36 is formed, subjected to system pressure. The first throttle point 36 acts as inlet throttle. From the control room 40 passing through a sealing sleeve 140 is limited, runs a diversion line, in which a drain throttle 138 is formed and in the second valve chamber 116 the switching valve 92 empties.
Die
Dichthülse 140 ist über eine
Druckfeder beaufschlagt, die sich ihrerseits an einem Bund 146 des
bevorzugt nadelförmig
ausgebildeten Einspritzventilglieds 50 abstützt. An
dessen Umfang befindet sich mindestens ein Anschliff 142, über den
unter Systemdruck stehender Kraftstoff Einspritzöffnungen 54 zuströmt, und über die
bei geöffnetem
Einspritzventilglied 50 geöffneten Einspritzöffnungen 94 in den
Brennraum 46 der Verbrennungskraftmaschine eingespritzt
wird.The sealing sleeve 140 is acted upon by a compression spring, which in turn on a covenant 146 the preferably needle-shaped injection valve member 50 supported. At the circumference there is at least one bevel 142 , about the system under pressure fuel injection ports 54 flows, and over the injection valve member open 50 opened injection ports 94 in the combustion chamber 46 the internal combustion engine is injected.
Die
Funktionsweise des Schaltventils 92 entspricht der Funktionsweise
des im Zusammenhang mit 1 beschriebenen Schaltventils 92.
Der Ventilkolben 94 wird im Durchmesser 110 ausgebildet,
welcher dem Innendurchmesser der Kolbenführung 108 entspricht.
Eine Druckentlastung des Steuerraums 40 und damit eine
Betätigung
des bevorzugt nadelförmig
ausgebildeten Einspritzventilglieds 50 erfolgt bei Aufhebung
der Bestromung des invers angesteuerten Piezostellers 70.
Der in Schließposition
des Einspritzventilglieds 50 geschlossene zweite Ventilsitz 106 wird
bei Aufhebung der Bestromung des Piezostellers 70 aufgrund
der Verkürzung
des Piezokristallstapels 72, unterstützt durch die Federkraft des
ersten Druckfederelements 132, geöffnet, wohingegen der erste
Ventilsitz 104 im Ventilkörper 96 geschlossen
wird. Dadurch entsteht eine hydraulische Verbindung zwischen der
die Ablaufdrossel 138 aufnehmenden Absteuerleitung, dem
zweiten Ventilraum 116, dem hydraulischen Raum 100 und
der Überströmleitung 102 in
den Hohlraum 88 im Nie derdruckbereich 80. Die
aus dem Steuerraum 40 abgesteuerte Steuermenge wird in
den niederdruckseitigen Rücklauf 82 geleitet.
Der Durchmesser 112 am ersten Ventilsitz 104 wird
bevorzugt identisch zum Durchmesser 110 des Ventilkolbens 94 ausgeführt, während der
hydraulisch wirksame Durchmesser im Bereich des zweiten Ventilsitzes 106 des
Ventilkolbens 94 größer als
der Durchmesser 110 des Ventilkolbens 94 ausgelegt
werden kann. 3 zeigt eine weitere, zweite
Ausführungsvariante
eines Kraftstoffinjektors mit im Niederdruckbereich angeordneten Piezosteller,
der invers angesteuert ist, wobei der Kraftstoffinjektor einen Druckverstärker enthält.The operation of the switching valve 92 corresponds to the operation of the related 1 described switching valve 92 , The valve piston 94 is in diameter 110 formed, which the inner diameter of the piston guide 108 equivalent. A pressure relief of the control room 40 and thus an actuation of the preferably needle-shaped injection valve member 50 occurs when the energization of the inversely controlled piezo actuator is canceled 70 , The in the closed position of the injection valve member 50 closed second valve seat 106 is when the energization of the piezo actuator is canceled 70 due to the shortening of the piezocrystal stack 72 , supported by the spring force of the first compression spring element 132 , opened, whereas the first valve seat 104 in the valve body 96 is closed. This creates a hydraulic connection between the outlet throttle 138 receiving diversion line, the second valve chamber 116 , the hydraulic room 100 and the overflow line 102 in the cavity 88 Never under pressure 80 , The from the control room 40 diverted control amount is in the low-pressure side return 82 directed. The diameter 112 at the first valve seat 104 is preferably identical to the diameter 110 of the valve piston 94 executed, while the hydraulically effective diameter in the region of the second valve seat 106 of the valve piston 94 bigger than the diameter 110 of the valve piston 94 can be designed. 3 shows a further, second embodiment of a fuel injector with arranged in the low pressure region piezoelectric actuator, which is controlled inversely, wherein the fuel injector includes a pressure booster.
Der
zweiten Ausführungsvariante
des Kraftstoffinjektors 10 gemäß der Darstellung in 3 ist entnehmbar,
dass der Kraftstoffinjektor 10 über den Hochdruckspeicherraum 12 (Common
Rail) mit unter Systemdruck stehenden Kraftstoff versorgt wird.
Der unter Systemdruck stehende Kraftstoff wird vom Hochdruckspeicherraum 12 über die
Hochdruckleitung 14 in den Arbeitsraum 22 des
Druckverstärkers 18,
der sich im Injektorkörper 16 befindet,
geleitet. Der Druckverstärker 18 umfasst
den Druckverstärkerkolben 20,
der den Arbeitsraum 22 vom Differenzdruckraum 24 trennt.
Im Kompressionsraum 26 des Druckverstärkers 18 wird der
unter Systemdruck stehende Kraftstoff auf ein erhöhtes Druckniveau
entsprechend des Übersetzungsverhältnisses
des Druckverstärkers 18 komprimiert.
Vom Kompressionsraum 26 strömt der unter erhöhtem Druck
stehende Kraftstoff über
die Kompressionsleitung 32 dem Düsenraum 46 zu, welcher
ein bevorzugt nadelförmig
ausgebildetes Einspritzventilglied 50 umschließt. Am bevorzugt
nadelförmig
ausgebildeten Einspritzventilglied 50 befindet sich in
dem Bereich, der vom Düsenraum 46 ringförmig umschlossen
ist, die Druckstufe 52. Im brennraumseitigen Ende des Einspritzventilglieds 50 befindet
sich mindestens eine Einspritzöffnung 54, über welche
bei geöffnetem
Einspritzventilglied 50 unter erhöhtem Druck stehender Kraftstoff
in den Brennraum 56 der Verbrennungskraftmaschine eingespritzt
wird. Die Druckentlastung des Differenzdruckraums 24 erfolgt über die
Steuerleitung 34, in die eine Entlastungsleitung 164 mündet, in
der sich eine Drosselstelle befindet und die sich von einem hydraulischen
Raum aus erstreckt. Daneben mündet
in die Entlastungsleitung 164 eine Absteuerleitung, die
den Steuerraum 40 mit der Entlastungsleitung 164 verbindet.
In der Absteuerleitung befindet sich die zweite Drosselstelle 38,
die als Ablaufdrossel dient. Durch den Steuerraum 40 wird
ein im Injektorkörper 16 geführtes Kolbenelement
beaufschlagt, welches einen Durchgangskanal 158 aufweist
und an der dem bevorzugt nadelförmig
ausgebildeten Einspritzventilglied 50 zuweisenden Stirnseite
mit einer balligen Kontur 162 versehen ist. Die Stirnseite
des bevorzugt nadelförmig
ausgebildeten Einspritzventilglieds 50 ist durch Bezugszeichen 160 bezeichnet.
Eine Befüllung
des Kompressionsraums 26 erfolgt über ein Befüllventil 166, welches
den Kompressionsraum 26 mit dem die Feder 42 aufnehmenden
hydraulischen Raum verbindet und nur in Befüllrichtung in Bezug auf den
Kompressionsraum 26 durchströmbar ist.The second embodiment of the fuel injector 10 as shown in 3 is removable, that the fuel injector 10 over the high pressure storage room 12 (Common Rail) is supplied with fuel under system pressure. The fuel under system pressure is from the high pressure reservoir 12 over the high pressure line 14 in the workroom 22 of the pressure booster 18 that is in the injector body 16 is located, directed. The pressure amplifier 18 includes the pressure intensifier piston 20 who has the working space 22 from the differential pressure chamber 24 separates. In the compression room 26 of the pressure booster 18 the fuel under system pressure becomes an elevated pressure level corresponding to the transmission ratio of the booster 18 compressed. From the compression room 26 the fuel under increased pressure flows through the compression line 32 the nozzle space 46 to, which is a preferably needle-shaped injection valve member 50 encloses. At preferably needle-shaped injection valve member 50 is located in the area of the nozzle room 46 is enclosed annularly, the pressure level 52 , In the combustion chamber end of the injection valve member 50 there is at least one injection opening 54 , via which with injection valve member open 50 under increased pressure fuel into the combustion chamber 56 the internal combustion engine is injected. The pressure relief of the differential pressure chamber 24 via the control line 34 into which a relief line 164 opens, in which there is a throttle point and extending from a hydraulic space. In addition, flows into the relief line 164 a diversion line, which is the control room 40 with the relief line 164 combines. In the diversion line is the second throttle point 38 , which serves as an outlet throttle. Through the control room 40 becomes one in the injector body 16 guided piston element acted upon, which has a passage 158 and at the preferred needle-shaped injection valve member 50 assigning end face with a convex contour 162 is provided. The end face of the preferably needle-shaped injection valve member 50 is by reference numerals 160 designated. A filling of the compression space 26 via a filling valve 166 which is the compression room 26 with which the spring 42 receiving hydraulic space connects and only in the filling direction with respect to the compression space 26 can be flowed through.
Aus
der Darstellung gemäß 3 ist
entnehmbar, dass die Steuerleitung 34 zur Druckentlastung
des Differenzdruckraums 24 und zur Druckentlastung des
Steuerraums 40 in den zweiten Ventilraum 116 des
Schaltventils 92 mündet.
Das Schaltventil 92 umfasst den Ventilkolben 94,
der in der Kolbenführung 108 im
Ventilkörper 96 geführt ist.
Unterhalb des Ventilkörpers 96 befindet
sich die Zwischenscheibe 98, in der der hydraulische Raum 100 ausgebildet
ist und der das erste Druckfederelement 132 aufnimmt, welches
eine Schließkraft
auf den Ventilkolben 94 hinsichtlich der Abdichtung des
zweiten Ventilsitzes 106 bewirkt. Der Ventilkolben 94 ist
innerhalb der Kolbenführung 108 im
Durchmesser 110 ausgebildet. Der erste Ventilsitz 104 im
Ventilkörper 96 ist
in einem Durchmesser 112 ausgebildet. An der dem ersten
Druckfederelement 132 abgewandten Stirnseite weist der
Ventilkolben 94 eine wannenförmige Vertiefung 154 auf.From the illustration according to 3 is removable, that the control line 34 for pressure relief of the differential pressure chamber 24 and for pressure relief of the control room 40 in the second valve room 116 the switching valve 92 empties. The switching valve 92 includes the valve piston 94 which is in the piston guide 108 in the valve body 96 is guided. Below the valve body 96 is the washer 98 in which the hydraulic room 100 is formed and the first compression spring element 132 receives, which a closing force on the valve piston 94 with regard to the sealing of the second valve seat 106 causes. The valve piston 94 is inside the piston guide 108 In diameter 110 educated. The first valve seat 104 in the valve body 96 is in a diameter 112 educated. At the first compression spring element 132 facing away from the valve piston 94 a trough-shaped depression 154 on.
In
der in 3 dargestellten zweiten Ausführungsvariante des Kraftstoffinjektors 10 mit
Druckverstärker 18 ist
der Piezosteller 70, einen Piezokristallstapel 72 umfassend,
ebenfalls im Niederdruckbereich 80 des Kraftstoffinjektors 10 untergebracht.
Der im Niederdruckbereich 80 ausgebildete Hohlraum 88 wird
vom ersten Gehäuseteil 84 und
vom zweiten Gehäuseteil 86 begrenzt.
Der Piezosteller 70 weist die Beschichtung 74 zum
Schutz des Piezokristallstapels 72 auf und wird über elektrische
Anschlüsse 76 aufgeladen
oder entladen. Bei dem Piezosteller 70 gemäß 3 handelt
es sich um einen nicht invers angesteuerten Piezosteller 70.
Dies bedeutet, dass der Piezosteller 70 im Ruhezustand
nicht aufgeladen ist und daher seine normale Länge einnimmt. Wird der Piezosteller 70 hingegen über die
elektrischen Anschlüsse 76 aufgeladen,
so erfolgt eine Längenausdehnung
des Piezokristallstapels 72 und damit die Betätigung eines
scheibenförmig
ausgebildeten Einsatzes 150, an dem etwa mittig ein Zapfen
ausgebildet ist. Der scheibenförmige
Einsatz 150 ist durch ein zweites Druckfederelement 152 beaufschlagt,
welches sich im Hohlraum 88 an einer Stufe des zweiten Gehäuseteils 86 abstützt. Der
Zapfen, der die im Ventilkolben 94 zuweisenden Planseite
des scheibenförmigen
Einsatzes 150 kontaktiert die wannenförmige Ausnehmung 154 des
Ventilkolbens 94 direkt ohne Ausbildung eines Spaltes.In the in 3 illustrated second embodiment of the fuel injector 10 with pressure amplifier 18 is the piezo plate 70 , a piezocrystal stack 72 including, also in the low pressure range 80 of the fuel injector 10 accommodated. The low pressure area 80 trained cavity 88 is from the first housing part 84 and the second housing part 86 limited. The piezo plate 70 shows the coating 74 to protect the piezocrystal stack 72 up and over electrical connections 76 charged or discharged. At the piezo plate 70 according to 3 it is a non-inverse controlled piezo plate 70 , This means that the piezo plate 70 is not charged at rest and therefore occupies its normal length. Will the piezo plate 70 however, via the electrical connections 76 charged, so there is a longitudinal expansion of the piezocrystal stack 72 and thus the operation of a disk-shaped insert 150 , on which a pin is formed approximately centrally. The disc-shaped insert 150 is by a second compression spring element 152 which is in the cavity 88 at a stage of the second housing part 86 supported. The pin, which in the valve piston 94 assigning plan side of the disc-shaped insert 150 contacts the trough-shaped recess 154 of the valve piston 94 directly without forming a gap.
Im
deaktivierten Zustand des Piezostellers 70 nimmt dieser
seine Normallänge
ein, so dass aufgrund der Wirkung des ersten Druckfederelements 132 der
zweite Ventilsitz 106 geschlossen ist. Dagegen steht der
erste Ventilsitz 104 im Ventilkörper 95 des Schaltventils
offen. Bei geschlossenem zweiten Ventilsitz 106 ist die
Entlastungsleitung 34 zur Druckentlastung des Differenzdruckraums 24 des
Druckverstärkers 18 vom
niederdruckseitigen Rücklauf 82, der
vom Hohlraum 88 im Niederdruckbereich 80 abzweigt,
getrennt. Wird der Piezosteller 70 hingegen aufgeladen,
so erfährt
der Piezokristallstapel 72 eine Ausdehnung, so dass das
scheibenförmige
Einsatzteil 150 mit daran ausgebildeten Zapfen an die wannenförmige Ausnehmung 154 angestellt
wird und den Ventilkolben 94 in vertikale Richtung nach
unten bewegt. Dadurch wird der erste Ventilsitz 104 geschlossen,
wohingegen der zweite Ventilsitz 106 öffnet. Nunmehr besteht eine
hydraulische Verbindung zwischen dem Differenzdruckraum 24 des
Druckverstärkers 18,
der Entlastungsleitung 34, dem zweiten Ventilraum 116 und über die
den Zapfen unter Ausbildung eines Ringspalts umschließende Öffnung,
dem Hohlraum 88 in den niederdruckseitigen Rücklauf 82. Gleichzeitig
fährt der
Druckverstärkerkolben 20 aufgrund
der Druckentlastung des Differenzdruckraums 24 in den Kompressionsraum 26 ein,
so dass unter Höchstdruck
stehender Kraftstoff bei geschlossenem Befüllventil 166 über die
Kompressionsleitung 82 dem Düsenraum 46 zuströmt. Aufgrund
des im Düsenraum 46 anstehenden
Höchstdruckniveaus
wird durch die Druckstufe 52 am bevorzugt nadelförmig ausgebildeten
Einspritzventilglied 50 dieses geöffnet und die in den Brennraum 56 mündenden
Einspritzöffnungen 54 werden
freigegeben.In the deactivated state of the piezo actuator 70 this takes its normal length, so that due to the action of the first compression spring element 132 the second valve seat 106 closed is. On the other hand, there is the first valve seat 104 in the valve body 95 the switching valve open. With the second valve seat closed 106 is the relief line 34 for pressure relief of the differential pressure chamber 24 of the pressure booster 18 from the low-pressure side return 82 , the cavity 88 in the low pressure range 80 branches off, separated. Will the piezo plate 70 on the other hand charged, the piezocrystal stack learns 72 an extension so that the disc-shaped insert part 150 with it formed pin to the trough-shaped recess 154 is turned on and the valve piston 94 moved in vertical direction down. This will be the first valve seat 104 closed, whereas the second valve seat 106 opens. Now there is a hydraulic connection between the differential pressure chamber 24 of the pressure booster 18 , the relief line 34 , the second valve chamber 116 and over the pin surrounding the formation of an annular gap opening, the cavity 88 in the low-pressure side return 82 , At the same time the pressure intensifier piston moves 20 due to the pressure relief of the differential pressure chamber 24 in the compression room 26 a, so that under maximum pressure fuel with the filling valve closed 166 over the compression line 82 the nozzle space 46 flows in. Because of the nozzle in the room 46 pending maximum pressure levels is determined by the pressure level 52 on preferably needle-shaped injection valve member 50 this opened and in the combustion chamber 56 opening injection ports 54 be released.
Bei
Aufhebung der Ladung des Piezostellers 70 verkürzt sich
die Länge
des Piezokristallstapels 72. Der Ventilkolben 94 wird
durch das erste Druckfederelement 132 vertikal nach oben
bewegt, so dass der zweite Ventilsitz 106 schließt und der
erste Ventilsitz 104 – wie
in 3 dargestellt – öffnet. Dadurch wird die Entlastungsleitung 34 vom
niederdruckseitigen Rücklauf 82 getrennt
und der Druckverstärkerkolben 20 wird
aus dem Kompressionsraum 26 unterstützt durch die Kolbenfeder 28 in
seine Ruhelage bewegt. Gleichzeitig erfolgt eine Wiederbefüllung des Kompressionsraums 26 über das
von einem hydraulischen Raum abzweigende, in Befüllrichtung des Kompressionsraums 26 durchströmbare Befüllventil 166.
Die bei der Betätigung
des Einspritzventilglieds 50 aus dem Steuerraum 40 abströmende Steuermenge
wird über
die als Ablaufdrossel dienende zweite Drosselstelle 38 und
die Entlastungsleitung 164 über die Steuerleitung 34 abgesteuert.When lifting the charge of the piezo actuator 70 shortens the length of the piezocrystal stack 72 , The valve piston 94 is through the first compression spring element 132 moved vertically upwards, leaving the second valve seat 106 closes and the first valve seat 104 - as in 3 shown - opens. This will be the relief line 34 from the low-pressure side return 82 separated and the pressure intensifier piston 20 gets out of the compression room 26 supported by the piston spring 28 moved to its rest position. At the same time a refilling of the compression space 26 via the branching off from a hydraulic space, in the filling direction of the compression space 26 flow-through filling valve 166 , The upon actuation of the injection valve member 50 from the control room 40 outflowing control amount is via serving as a drain throttle second throttle point 38 and the discharge line 164 over the control line 34 deactivated.
Der
Piezosteller 70 weist in der Darstellung gemäß 3 oberhalb
des Einsatzteiles 90 einen Kopplerraum 156 auf,
der zum Ausgleich der temperaturbedingten Dehnung des Piezostellers 70 dient. Der
Piezosteller 70 wird über
das zweite Druckfederelement 152, welches im zweiten Gehäuseteil 86 abgestützt ist,
in seine Ruhelage gestellt. Vorteilhafterweise befindet sich der
Piezosteller 70 direkt im Niederdruckbereich 80 des
Kraftstoffinjektors 10 und ist gegen den im Hohlraum 88 vorhandenen
Kraftstoff durch die Beschichtung 74 geschützt. Da
der Piezokristallstapel 72 des Piezostellers 70 lediglich
mit Niederdruck beaufschlagt ist, verringern sich die Belastungen
und Anforderungen an die Beschichtung 74 dementsprechend,
so dass diese eine ausreichende Standzeit aufweist. Die elektrischen
Anschlüsse 76 des
Piezostellers 70 werden bevorzugt als vergrabene Elektroden
ausgebil det, wodurch die elektrischen Kontaktschichten gegen das
Umgebungsmedium geschützt
sind und eine Beschädigung
durch elektrische Kurzschlüsse
ausgeschlossen werden kann.The piezo plate 70 indicates in the illustration according to 3 above the insert 90 a coupler room 156 on, to compensate for the temperature-induced expansion of the piezoelectric actuator 70 serves. The piezo plate 70 is via the second compression spring element 152 , which in the second housing part 86 is supported, placed in its rest position. Advantageously, the piezoelectric actuator is located 70 directly in the low pressure range 80 of the fuel injector 10 and is against the in the cavity 88 existing fuel through the coating 74 protected. Since the piezocrystal stack 72 the piezo plate 70 only subjected to low pressure, reduce the burden and requirements for the coating 74 accordingly, so that this has a sufficient life. The electrical connections 76 the piezo plate 70 are preferably ausgebil det as buried electrodes, whereby the electrical contact layers ge against the surrounding medium are protected and damage due to electrical short circuits can be excluded.
Der
Darstellung gemäß 4 ist
eine Ausführungsvariante
des in 3 dargestellten zweiten Ausführungsbeispiels des Kraftstoffinjektors
zu entnehmen.The representation according to 4 is a variant of the in 3 to remove shown second embodiment of the fuel injector.
Der
Darstellung gemäß 4 ist
der Kraftstoffinjektor gemäß 3 lediglich
oberhalb des Injektorkörpers 16 dargestellt.
Der Injektorkörper 16,
der Druckverstärker 18 sowie
das Einspritzventilglied 50 und dessen Betätigungsmimik
sind analog zur Ausführungsvariante
gemäß 3 aufgebaut
und bedürfen
keiner weiteren Beschreibung.The representation according to 4 is the fuel injector according to 3 just above the injector body 16 shown. The injector body 16 , the pressure intensifier 18 and the injection valve member 50 and its actuation facial expressions are analogous to the embodiment according to 3 constructed and require no further description.
Im
Unterschied zur Darstellung gemäß 3 ist
der Piezosteller 70 beziehungsweise das Einsatzteil 90 in
einer mit dem ersten Gehäuseteil 84 zusammenwirkenden
Aktorführung 174 aufgenommen.
Die Aktorführung 174 ist
gegen den im Hohlraum 88 befindlichen, unter Niederdruck
stehenden Kraftstoff mittels einer Membran 170 geschützt. Die Membran 170 kann
zum Beispiel faltenbalgartig ausgeführt sein. Innerhalb der Membran 170 befindet sich
ein erstes Führungsteil 76,
welches mit dem ersten Gehäuseteil 84 verbunden
ist und an diesem gegebenenfalls federbeaufschlagt ausgebildetes
zweites Führungsteil 178.
Das zweite Führungsteil 178 ist fest
mit dem Einsatzteil 90 verbunden. Die Membran 170 kapselt
ein separates hydraulisches Kopplermodul, gebildet durch die Aktorführung 174.
In dem von der Membran 170 umschlossenen Bereich kann auch
ein Fremdmedium vorhanden sein. Ist zwischen dem Umfang des scheibenförmigen Einsatzteiles 150 und
dem zweiten Gehäuseteil 86 eine
Dichtung vorgesehen, kann der Hohlraum 88 komplett trocken sein,
wobei der niederdruckseitige Rücklauf 82 in
diesem Fall im unteren Bereich des zweiten Gehäuseteils 86 abzweigt.In contrast to the representation according to 3 is the piezo plate 70 or the insert part 90 in one with the first housing part 84 interacting actuator guidance 174 added. The actor leadership 174 is against the in the cavity 88 located, under low pressure fuel by means of a membrane 170 protected. The membrane 170 For example, it can be bellows-type. Inside the membrane 170 there is a first guide part 76 , which with the first housing part 84 is connected and at this possibly spring-loaded trained second guide member 178 , The second guide part 178 is fixed to the insert part 90 connected. The membrane 170 encapsulates a separate hydraulic coupler module, formed by the actuator guide 174 , In the of the membrane 170 enclosed area can also be a foreign medium. Is between the circumference of the disc-shaped insert part 150 and the second housing part 86 provided a seal, the cavity can 88 be completely dry, with the low-pressure side return 82 in this case, in the lower part of the second housing part 86 branches.
Das
von dem zweiten Druckfederelement 152 und der bevorzugt
als Rohrfeder ausgestalteten Aktorfeder beaufschlagte Bauteil 150 kontaktiert
mit seinem Zapfen die in Zusammenhang mit 3 beschriebene
wannenförmige
Ausnehmung 154 des Ventilkolbens 94. Am Ventilkolben 94 sind
der erste Ventilsitz 104 und der zweite Ventilsitz 106 ausgebildet.
Die Funktionsweise des in 4 teilweise
dargestellten Kraftstoffinjektors 10 entspricht bis auf
die Ausgestaltung des Piezostellers 70 und dessen Aktorführung 178 derjenigen,
die bereits im Zusammenhang mit 3 dargestellt
und beschrieben wurde.That of the second compression spring element 152 and the preferably designed as a tube spring actuator spring member acted upon 150 contacted with his cones in connection with 3 described trough-shaped recess 154 of the valve piston 94 , At the valve piston 94 are the first valve seat 104 and the second valve seat 106 educated. The functioning of the in 4 partially illustrated fuel injector 10 corresponds to the design of the piezo plate 70 and its actor guidance 178 those who are already associated with 3 has been shown and described.
5 zeigt
eine Darstellung des Ventilbereichs des Kraftstoffinjektors in einer
dritten Ausführungsvariante ähnlich der
vorstehend im Zusammenhang mit den 3 und 4 beschriebenen
zweiten Ausführungsvariante
des Kraftstoffinjektors. 5 shows a representation of the valve region of the fuel injector in a third embodiment similar to that described above in connection with the 3 and 4 described second embodiment of the fuel injector.
Der
unterhalb des Ventilkörpers 96 liegende Teil
des Kraftstoffinjektors 10 entspricht der in 3 dargestellten
Ausführung
des zweiten Ausführungsbeispiels
des Kraftstoffinjektors 10.The below the valve body 96 lying part of the fuel injector 10 corresponds to the in 3 illustrated embodiment of the second embodiment of the fuel injector 10 ,
Der
Darstellung gemäß 5 ist
entnehmbar, dass der Ventilkörper 96 des
Schaltventils 92 über
die Hochdruckleitung 14, die vom Hochdruckspeicherraum 12 (Common
Rail) abzweigt, über
den Abzweig 118 im ersten Ventilraum 114 des Schaltventils 92 mündet. Das
Schaltventil 92 ist bevorzugt als 3/2-Ventil ausgeführt. Unterhalb
des Ventilkörpers 96 befindet
sich die Zwischenscheibe 98, in der sich der hydraulische
Raum 100 befindet. Im hydraulischen Raum 100 ist
das erste Druckfederelement 132 aufgenommen, welches eine
Stirnseite des Ventilkolbens 94 beaufschlagt. Im Ventilkörper 96 des Schaltventils 92 ist
der Ventilkolben 94 in einer Kolbenführung 108 aufgenommen.
Die Kolbenführung 108 ist
in einem Innendurchmesser ausgebildet, der dem Durchmesser 110 des
Ventilkolbens 94 entspricht. Im Ventilkörper 96 des Schaltventils 92 befinden
sich darüber
hinaus der erste Ventilsitz 104 sowie der zweite Ventilsitz 106.
Der mit 112 bezeichnete Durchmesser des ersten Ventilsitzes 104 im
Ventilkörper 96 entspricht
im Wesentlichen dem Durchmesser 110 des Ventilkolbens 94.
Demgegenüber
ist der zweite Ventilsitz 106 am Ventilkolben 94 bevorzugt
in einem etwas größeren Durchmesser
ausgeführt.
Durch diesen Durchmesserunterschied wird eine hydraulische Schließkraft auf
den zweiten Ventilsitz 106 ausgeübt. Diese unterstützt die
Schließwirkung
des ersten Druckfederelementes 132, welches im hydraulischen
Raum 100 aufgenommen ist.The representation according to 5 is removable, that the valve body 96 the switching valve 92 over the high pressure line 14 coming from the high pressure storage room 12 (Common Rail) branches off, over the branch 118 in the first valve chamber 114 the switching valve 92 empties. The switching valve 92 is preferably designed as a 3/2 valve. Below the valve body 96 is the washer 98 in which is the hydraulic space 100 located. In the hydraulic room 100 is the first compression spring element 132 taken, which is an end face of the valve piston 94 applied. In the valve body 96 the switching valve 92 is the valve piston 94 in a piston guide 108 added. The piston guide 108 is formed in an inner diameter equal to the diameter 110 of the valve piston 94 equivalent. In the valve body 96 the switching valve 92 In addition, there are the first valve seat 104 and the second valve seat 106 , The one with 112 designated diameter of the first valve seat 104 in the valve body 96 essentially corresponds to the diameter 110 of the valve piston 94 , In contrast, the second valve seat 106 on the valve piston 94 preferably carried out in a slightly larger diameter. By this difference in diameter is a hydraulic closing force on the second valve seat 106 exercised. This supports the closing action of the first compression spring element 132 which is in the hydraulic room 100 is included.
Durch
die in 5 dargestellte Bauform mit einem einteilig ausgebildeten
Ventilkolben 94 und einem mehrere Gehäuseteile 84, 86, 90 aufweisenden Ventilgehäuse wird
eine einfache und kostengünstige Fertigung
erreicht, insbesondere wenn der Ventilkolben 94 über einen
an einer zweiten Planseite 188 einer Scheibe 184 ausgebildeten
Flachsitz abgedichtet werden kann.By the in 5 illustrated design with a one-piece valve piston 94 and a plurality of housing parts 84 . 86 . 90 having valve housing a simple and cost-effective production is achieved, in particular when the valve piston 94 on one on a second plan page 188 a slice 184 trained flat seat can be sealed.
Der
Piezosteller 70 ist in der Darstellung gemäß 5 zwischen
dem Einsatzteil 90 und dem scheibenförmigen Bauteil 150 mit
Zapfen aufgenommen. Der nicht-invers betriebene Piezosteller 70 wird durch
die Aktorfeder 78, welche das Bauteil 150 untergreift,
vorgespannt. Die Aktorfeder 78 stützt sich auf einer ersten Planseite 186d er
Scheibe 184 ab. Der Zapfen des Bauteils 150 durchsetzt
eine Öffnung 182 in
der Scheibe 184. Zwischen der Stirnseite des Zapfens und
dem Boden der wannenförmigen
Ausnehmung 154 stellt sich bei geschlossenem zweiten Ventilsitz 106 ein
Spalt 180 ein, der zum Ausgleich von Resttoleranzen dient
und ein sicheres Schließen des
Ventils gewährleistet.The piezo plate 70 is in the illustration according to 5 between the insert part 90 and the disc-shaped component 150 taken with spigot. The non-inverse operated piezo plate 70 is through the actuator spring 78 which the component 150 engages, preloaded. The actuator spring 78 relies on a first plan page 186d he slice 184 from. The pin of the component 150 passes through an opening 182 in the disk 184 , Between the front of the pin and the bottom of the trough-shaped recess 154 turns when the second valve seat is closed 106 A gap 180 a, which serves to compensate for residual tolerances and ensures a safe closing of the valve.
Der
Ausgleich von Temperaturdehnungen des Piezostellers 70 erfolgt
mechanisch über
entsprechende Dehnungen des Einsatzteils 90 des ersten
Gehäuseteils 84,
durch welche die elektrischen Anschlüsse 76 geleitet sind
sowie durch eine Dehnung des zweiten Gehäuseteils 86, welches
den Hohlraum 88 begrenzt. Die Bauteile 84, 90 beziehungsweise 86 werden
bevorzugt aus einem Material wie zum Beispiel Invar gefertigt. Im
Ruhezustand des Piezostellers 70 ist dieser nicht aufgeladen
und nimmt seine nominale Länge
ein. Zur Aktivierung des Kraftstoffinjektors 10 wird der
Piezosteller 70 über
die elektrischen Kontakte 76 aufgeladen, wodurch sich der
Piezokristallstapel 72, der von einer Beschichtung 74 umschlossen
ist, ausdehnt. Dies bewirkt eine vertikal nach unten gerichtete
Bewegung des Ventilkolbens 94, wodurch der zweite Ventilsitz 106 öffnet und
der erste Ventilsitz 104 im Ventilkörper 96 geschlossen
wird. Dadurch erfolgt eine hydraulische Verbindung zwischen dem
zweiten Ventilraum 160, in den die Entlastungsleitung 34 mündet mit
dem niederdruckseitigen Rücklauf 82,
der über
den Hohlraum 88 und die Öffnung 182 in der
Scheibe 184 mit dem zweiten Ventilraum 116 hydraulisch
in Verbindung steht.The compensation of temperature strains the piezo plate 70 takes place mechanically via corresponding expansions of the insert part 90 of the first housing part 84 through which the electrical connections 76 are guided and by an expansion of the second housing part 86 which the cavity 88 limited. The components 84 . 90 respectively 86 are preferably made of a material such as Invar. At rest, the piezo plate 70 this is not charged and takes its nominal length. To activate the fuel injector 10 becomes the piezo plate 70 over the electrical contacts 76 charged, causing the piezocrystal stack 72 that of a coating 74 is enclosed, expands. This causes a vertical downward movement of the valve piston 94 , whereby the second valve seat 106 opens and the first valve seat 104 in the valve body 96 is closed. This results in a hydraulic connection between the second valve chamber 160 into the relief line 34 opens with the low-pressure return 82 that is above the cavity 88 and the opening 182 in the disk 184 with the second valve chamber 116 hydraulically communicating.
Beim
Entladen des Piezostellers 70 verkürzt sich dessen Piezokristallstapellänge, so
dass der Ventilkolben 94 durch das erste Druckfederelement 132 wieder
in seine Ruhelage gestellt wird, d.h. der zweite Ventilsitz 106 wird
wieder geschlossen.When unloading the piezo actuator 70 shortens its Piezokristallstapellänge so that the valve piston 94 by the first compression spring element 132 is returned to its rest position, ie the second valve seat 106 will be closed again.
Der
Darstellung gemäß 6 ist
eine Abwandlung der in 2 dargestellten Ausführungsvariante
eines hubgesteuerten Kraftstoffinjektors zu entnehmen.The representation according to 6 is a variation of the in 2 shown embodiment of a stroke-controlled Kraftstoffinjektors.
Gemäß dieser
Ausführungsvariante
wird das Schaltventil 92 über die Hochdruckleitung 14 und
den Abzweig 118 über
den Hochdruckspeicherraum 12 (Common Rail) mit unter Systemdruck
stehenden Kraftstoff beaufschlagt. Demzufolge steht der erste Ventilraum 114 des
Schaltventils 92 unter Systemdruck. Der Ventilkolben 94 des
Schaltventils 92 ist durch das im hydraulischen Raum 100 aufgenommene
erste Druckfederelement 132 beaufschlagt, so dass der Ventilkolben 94,
dessen zweiter Ventilsitz 106 die wannenförmige Ausnehmung 154 begrenzt, geschlossen
ist. Der zweite Ventilsitz 106 des Ventilkolbens 94 ist
an die zweite Planseite 188, die als Flachsitz wirkt, angestellt.
Die Scheibe 184 umfasst die Öffnung 182, durch
welche ein Zapfen des Bauteils 150 unter Ausbildung eines
Ringspaltes hindurchragt. Das den Piezokristallstapel 72 untergreifende
Bauteil 150 ist durch die Aktorfeder 78 vorgespannt,
die sich ihrer ihrerseits an der ersten Planseite 186 der
Scheibe 184 abstützt.
Zwischen dem Zapfen am Bauteil 150 und dem Boden der wannenförmigen Ausnehmung 154 im
Bereich des zweiten Ventilsitzes 106 des Ventilkolbens 94 bildet
sich der durch Bezugszeichen 180 identifizierte Spalt aus.According to this embodiment, the switching valve 92 over the high pressure line 14 and the branch 118 over the high pressure storage room 12 (Common Rail) pressurized with system pressure fuel. As a result, the first valve space is available 114 the switching valve 92 under system pressure. The valve piston 94 the switching valve 92 is through that in the hydraulic room 100 recorded first compression spring element 132 acted upon, so that the valve piston 94 , whose second valve seat 106 the trough-shaped recess 154 limited, closed. The second valve seat 106 of the valve piston 94 is on the second plan page 188 , which acts as a flat seat, employed. The disc 184 includes the opening 182 through which a pin of the component 150 protruding through the formation of an annular gap. The piezocrystal stack 72 intermeshing component 150 is through the actuator spring 78 biased, which in turn on the first plan page 186 the disc 184 supported. Between the pin on the component 150 and the bottom of the trough-shaped recess 154 in the region of the second valve seat 106 of the valve piston 94 forms the by reference 180 identified gap.
Der
Piezosteller 70, dessen Piezokristallstapel 72 von
der Beschichtung 74 umschlossen ist, ist im Niederdruckbereich 80,
d.h. im Hohlraum 88 des hubgesteuerten Kraftstoffinjektors 130 aufgenommen.
Vom Hohlraum 88 zweigt ein niederdruckseitiger Rücklauf 82 ab.
Die Durchmesserverhältnisse der
Kolbenführung 108 des
Ventilkolbens 94 sowie des ersten Ventilsitzes 104 im
Ventilkörper 96 entsprechen
denjenigen, die in 5 bereits beschrieben wurden.
Das Schaltventil 92 wird in der Darstellung gemäß 6 zur
Steuerung eines hubgesteuerten Kraftstoffinjektors 130 mit
servogesteuert betätigtem
Einspritzventilglied 50 eingesetzt. Das Schaltventil 92 steuert
in der in 6 dargestellten Ausführungsvariante
anstelle des Druckes in einem Differenzdruckraum 24 eines
Druckverstärkers
dieser Ausführungsvariante
den Druck im Steuerraum, der das Einspritzventilglied 50 unmittelbar
beaufschlagt.The piezo plate 70 whose piezocrystal stack 72 from the coating 74 is enclosed, is in the low pressure area 80 ie in the cavity 88 of the stroke-controlled fuel injector 130 added. From the cavity 88 branches a low-pressure side return 82 from. The diameter ratios of the piston guide 108 of the valve piston 94 and the first valve seat 104 in the valve body 96 correspond to those in 5 already described. The switching valve 92 is in the illustration according to 6 for controlling a stroke-controlled fuel injector 130 with servo-controlled injection valve member 50 used. The switching valve 92 controls in the 6 embodiment shown instead of the pressure in a differential pressure chamber 24 a pressure booster of this embodiment, the pressure in the control chamber, the injection valve member 50 immediately applied.