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WO2005068821A1 - Kraftstoffinjektor mit direkt angesteuertem einspritzventilglied - Google Patents

Kraftstoffinjektor mit direkt angesteuertem einspritzventilglied Download PDF

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WO2005068821A1
WO2005068821A1 PCT/EP2004/052980 EP2004052980W WO2005068821A1 WO 2005068821 A1 WO2005068821 A1 WO 2005068821A1 EP 2004052980 W EP2004052980 W EP 2004052980W WO 2005068821 A1 WO2005068821 A1 WO 2005068821A1
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WO
WIPO (PCT)
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piezo actuator
fuel injector
fuel
injection valve
actuator
Prior art date
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Ceased
Application number
PCT/EP2004/052980
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Friedrich Boecking
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
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Priority to EP04821076A priority patent/EP1711707B1/de
Priority to US10/586,053 priority patent/US20070152080A1/en
Priority to DE502004007521T priority patent/DE502004007521D1/de
Publication of WO2005068821A1 publication Critical patent/WO2005068821A1/de
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Ceased legal-status Critical Current

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M51/00—Fuel-injection apparatus characterised by being operated electrically
    • F02M51/06—Injectors peculiar thereto with means directly operating the valve needle
    • F02M51/0603—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
    • 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
    • F02M2200/00—Details of fuel-injection apparatus, not otherwise provided for
    • F02M2200/16—Sealing of fuel injection apparatus not otherwise provided for
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
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    • F02M2200/00—Details of fuel-injection apparatus, not otherwise provided for
    • F02M2200/70—Linkage between actuator and actuated element, e.g. between piezoelectric actuator and needle valve or pump plunger
    • F02M2200/703—Linkage between actuator and actuated element, e.g. between piezoelectric actuator and needle valve or pump plunger hydraulic

Definitions

  • Fuel injectors by means of which fuel is injected into the combustion chamber of a ner internal combustion engine, can be actuated via snow-switching solenoid valves or also via piezo actuators.
  • a piezo actuator or a solenoid valve acts on a closing element, which closes or releases a relief channel of a control room.
  • an injection valve element for example a nozzle needle, is actuated.
  • the control chamber in the injector body is continuously subjected to high pressure via an inlet throttle.
  • a control volume flows out of the control chamber via a line containing an outlet throttle, so that the control chamber is relieved of pressure. It is thereby achieved that the end face of the injection valve member moves into the control chamber and releases its seat on the combustion chamber side, so that fuel is injected into the combustion chamber of the self-igniting internal combustion engine via the injection openings formed there in a nozzle body.
  • the injection valve member is actuated indirectly via a pressure relief of the control chamber, which causes the injection valve member, which can be designed to be needle-shaped, to open or close.
  • the trend is now towards direct control of an injection valve.
  • the piezo actuator is embedded in a fuel volume under high pressure for reasons of installation space.
  • the fuel volume generally has system pressure, ie the pressure level which prevails in the high-pressure storage space (common wheel) of the fuel injection system.
  • Piezo actuators are generally constructed as layered piezo crystal stacks, which change their length when the piezo actuator is energized.
  • a solution is proposed in which a direct actuation of the injection valve element by a piezo actuator is possible.
  • the solution proposed according to the invention is characterized in that the piezo actuator, which is surrounded by fuel, is designed in such a way that the foot area of the piezo actuator arranged in the fuel volume and a transmission piston which is actuated directly by the head area of the piezo actuator and which is Ted of the injection valve element have the same diameter exhibit.
  • the piezo actuator within the injector body which is surrounded by fuel under high pressure, has a sealing edge in the head area, the sealing edge diameter preferably being identical to the diameter of the booster piston directly connected to the piezo actuator head area.
  • FIG. 1 shows a longitudinal section through a fuel injector proposed according to the invention with a piezo actuator and integrated in the high pressure inlet
  • Figure 2 is an enlarged representation of a sealing edge of the cavity shown in Figure 1.
  • FIG. 1 shows a fuel injector 1 which is actuated by means of a piezo actuator 2.
  • the piezo actuator 2 is accommodated within a plastic substance volume 5.
  • the fuel volume 5 is located within a cavity 4 which is formed in the injector body 27 of the fuel injector 1.
  • the cavity 4 is supplied with the fuel volume 5 via a high-pressure inlet 3.
  • the high-pressure inlet 3 is in turn in flow connection with a storage volume (common wheel) not shown in FIG. 1.
  • a system pressure level of around 1300 bar and more is maintained in the storage volume by a high-pressure fuel pump.
  • the piezo actuator 2 accommodated within the cavity 4 in FIG. 1 comprises an actuator base 6 and an actuator head 12.
  • the piezo actuator 2 contains a number of stacked piezocrystals which are arranged one above the other and which change their dimensions when the piezo actuator 2 is energized via electrical connections 10, so that the piezo actuator 2 causes a stroke movement of a booster piston 5 connected directly to it.
  • the piezo actuator 2 In the upper area of the piezo actuator 2, it is sealed on the actuator foot 6 by a metal thread 8. Underneath the metal thread 8 there is a sealing edge 9 which has a sealing edge diameter 17 (d 2 ). The sealing edge 9 formed on the piezo actuator 2 bears against a correspondingly beveled conical surface of the injector housing 27 of the fuel injector 1.
  • the piezocrystal stack not shown in FIG. 1 can optionally be surrounded by a potting material 11 in order to improve the resistance of the piezo actuator 2 to fuel.
  • the latter is firmly connected to a booster piston 15, which has a diameter 16 (dj).
  • the sealing edge diameter 17 (d 2 ) and the booster piston diameter 16 (di) are identical.
  • the translation piston 15 is movable in the injector housing 27 of the fuel injector 1 out.
  • Above a connecting surface 14, the piezo actuator has a constriction 13 in the actuator head region 12.
  • the lower end face 18 of the booster piston 15 facing a hydraulic coupling space 19 acts on a fuel volume contained in the hydraulic coupling space 19.
  • the hydraulic coupling space 19, on the other hand, is delimited by an end face 21 of a needle-shaped injection valve 20.
  • the diameter of the end face 18 corresponds to the diameter of the booster piston 16 and is larger than the diameter of the end face 21 of the needle-shaped injection valve 20, which is movably received in the injector body 27 in the vertical direction.
  • the injection valve member 20 is received in a guide length 28 in the injector body 27.
  • a nozzle chamber inlet 22 branches off from the cavity 4, in which the fuel volume 5 flows in via the high pressure inlet 3.
  • Fuel under system pressure flows through the nozzle chamber inlet 22 to a nozzle chamber 23 formed in the injector body 27.
  • a pressure stage 24 is developed, at which the fuel flowing into the nozzle space 23, which is under system pressure, acts and the injection valve 20 at the pressure stage 24 generates a force that actuates the injection valve 20 in the opening direction.
  • An annular gap 25 also extends from the nozzle chamber 23, via which fuel flows in the direction of a tip 26 of the injection valve 20, which can be used as a nozzle needle.
  • FIG. 2 shows the sealing edge, which is formed on the actuator foot region 6 and cooperates with the injector housing, in an enlarged representation.
  • a threaded section 8 is located at the upper area of the piezo actuator 2 let into the cavity 4. Since the sealing of the cavity 4 pressurized with fuel 5 by a thread 8 is not sufficient, a sealing edge 9 is provided in the actuator foot area 6 of the piezo actuator 2 intended.
  • the sealing edge 9 interacts with a sealing seat on the injector housing 27 which is formed in the shape of a truncated cone.
  • the sealing edge diameter 17 (d 2 ) denotes the control at which the sealing edge 9 touches the truncated cone-shaped sealing surface of the injector housing 27 and ensures a seal of the cavity 4, which is filled with a high-pressure fuel volume 5.
  • the translator piston 15 firmly connected to it moves with its end face 18 into the hydraulic coupling chamber 19, so that the needle-shaped injection valve member 20 is pressed into its combustion chamber-side seat, so that the injection openings in the combustion chamber of a self-igniting internal combustion engine remain closed.
  • the booster piston 15 moves out of the hydraulic coupling space 19, so that the end face 21 of the needle-shaped injection valve member 20 moves and fuel moves in the opening direction flows from the nozzle chamber 23 via the annular gap 25 to the tip 26 of the needle-shaped injection valve member 20 and can be injected into the combustion chamber of the self-igniting internal combustion engine via the injection openings (not shown in FIG. 1).

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Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf einen Kraftstoffinjektor (1) mit einem einen Einspritzventilglied (20) direkt betätigenden Piezoaktor (2), welcher auf einen Übersetzerkolben (15) wirkt und eine Stirnseite (18) des Übersetzerkolbens (15) einen hydraulischen Kopplungsraum (19) zur Betätigung des Einspritzventilgliedes (20) beaufschlagt und der Piezoaktor (2) in einem Hohlraum (4) im Injektorgehäuse (27) aufgenommen ist, welches mit einem unter hohem Druck stehenden Kraftstoffvolumen (5) befüllt ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser (17) (d2) einer Dichtkante (9) im Aktorfussbereich (6), dem Durchmesser (16) (d1) des Übersetzerkolbens (15) entspricht.

Description

Kraftstoffinjektor mit direkt angesteuertem Einspritzventilglied
Technisches Gebiet
Bei selbstzündenden Nerbrennungskraftmaschinen kommt heute neben anderen Einspritzsystemen auch das Speichereinspritzsystem "Common Rad"' zum Einsatz. Das wesentliche Merkmal des Common Rad-Systems ist es, dass der Einspritzdruck unabhängig von der Motordrehzahl und der Einspritzmenge erzeugt werden kann. Die Entkopplung von Druckerzeugung und Einspritzung erfolgt mit Hilfe eines Speichervolumens. Dieses für die Funktion maßgebende Volumen setzt sich aus Bestandteden in der gemeinsamen Nertederleiste (Common Rad) in den Hochdruckleitungen sowie im Injektor selbst zusammen.
Stand der Technik
Kraftstoffinjektoren, über welche Kraftstoff in den Brennraum einer Nerbrennungskraftmaschine eingespritzt wird, können über schneUschaltende Magnetventde oder auch über Piezoaktoren betätigt werden. Bei bisher bekannten Lösungen wirkt ein Piezoaktor oder ein Magnetventil auf ein Schließelement, welches einen Entlastungskanal eines Steuerraums verschließt oder freigibt. Abhängig vom Schließen beziehungsweise Öffnen des kugelförmig oder kegelförmig ausbddbaren Schließgliedes erfolgt eine Betätigung eines Einspritzventdgliedes, so zum Beispiel einer Düsennadel. Der Steuerraum im Ihjektorkörper wird kontinuierlich über eine Zulaufdrossel mit Hochdruck beaufschlagt. Sobald das Nentdschließglied durch den Piezoaktor oder durch das schnellschaltende Magnetventü betätigt wird, strömt ein Steuervolumen über eine eine Ablaufdrossel enthaltende Leitung aus dem Steuerraum ab, so dass der Steuerraum druckentlastet wird. Dadurch wird erreicht, dass die Stirnseite des Einspritzventilgliedes in den Steuerraum einfährt und ihren brennraumseitigen Sitz freigibt, so dass über die dort in einem Düsenkörper ausgebildeten Einspritzöflhungen Kraftstoff in den Brennraum der selbstzündenden Verbrennungskraftmaschine eingespritzt wird.
Nach den aus dem Stand der Technik bekannten Lösungen erfolgt die Betätigung des Einspritzventdgliedes indirekt über eine Druckentlastung des Steuerraumes, welcher das Öffnen beziehungsweise das Schließen des nadeiförmig ausbildbaren Einspritzventilgliedes bewirkt. Die Entwicklungstendenz verläuft nunmehr in Richtung einer Direktansteuerung eines EinspritzventdgUedes. Werden dazu anstelle von schnedschaltenden Magnetventden Piezoaktoren eingesetzt, wird der Piezoaktor aus Bauraumgründen in ein unter hohem Druck stehendes Kraftstoffvolumen eingebettet. Das Kraftstoffvolumen weist in der Regel Systemdruck auf, d.h. das Druckniveau, welches im Hochdruckspeicherraum (Common Rad) der Kraftstoffeinspritzanlage herrscht. Piezoaktoren sind in der Regel als geschichtete Piezokristadstapel aufgebaut, welche bei Bestromung des Piezoaktors ihre Länge verändern. Werden Piezoaktoren innerhalb eines Kraftstoffvolumens angeordnet, so entstehen aufgrund der Ausgestaltung der Piezoaktoren bei Beaufschlagung mit einem Kraftstoffvolumen unerwünschte resultierende Kräfte auf den Piezoaktor. Diese resultierenden Kräfte beeinflussen bei direkter Ansteuerung des Einspritzventdgliedes dessen Hubweg innerhalb des Ihjektorkörpers, insbesondere bei hohen Drehzahlen, so dass die Einspritzzeitpunkte beziehungsweise die in den Brennraum eingespritzten Kraftstoffmengen driften, d.h. sehr ungenau reproduzierbar sind
Darstellung der Erfindung
Erfindungsgemäß wird eine Lösung vorgeschlagen, bei welcher eine direkte Ansteuerung des Einspritzventdgliedes durch einen Piezoaktor möglich ist. Die erfindungsgemäß vorgeschlagene Lösung zeichnet sich dadurch aus, dass der Piezoaktor, der von Kraftstoff umgeben ist, so ausgelegt ist, dass der Fußbereich des im Kraftstoffvolumen angeordneten Piezoaktors sowie ein durch den Kopfbereich des Piezoaktors direkt betätigte Übersetzerkolben, der Ted des Einspritzventdgliedes ist, gleiche Durchmesser aufweisen. Dadurch entstehen identische hydraulisch wirksame Flächen, an denen bei Druckbeaufschlagung des Hohlraumes innerhalb des Ihjektorkörpers, in den der Piezoaktor aufgenommen ist, keine resultierenden hydraulischen Kräfte auftreten, welche den Nutzhub des im Injek- torkörper bewegbar geführten EinspritzventdgUedes beeinträchtigen.
Der innerhalb des Ihjektorkörpers vom unter hohem Druck stehenden Kraftstoff umgebene Piezoaktor weist im Kopf bereich eine Dichtkante auf, wobei der Dichtkantendurchmesser bevorzugt mit dem Durchmesser des mit dem Piezoaktorkopfbereich direkt verbundenen Übersetzerkolben identisch ist. Durch diese Lösung kann einerseits erreicht werden, dass der Übersetzerkolben, der einen hydrauU- schen Kopplungsraum beaufschlagt, die Längung des PiezokristaUstapels bei dessen Bestromung exakt überträgt; andererseits können durch die erfindungsgemäß vorgeschlagene Lösung bisher er- forderüche Ablaufkanäle, Ablaufdrosseln, Vent schUeßelemente sowie Führungen für die Ventd- schüeßelemente eingespart werden. Dies beeinflusst die Bauhöhe eines über einen erfindungsgemäß ausgebildeten Piezoaktor direkt angesteuerten EinspritzventdgUedes günstig, da die oben erwähnten Übertragungselemente entfallen können.
Zeichnung Anhand der Zeichnung wird die Erfindung nachstehend eingehender beschrieben.
Es zeigt:
Figur 1 einen Längsschnitt durch einen erfindungsgemäß vorgeschlagenen Kraftstoffinjektor mit in den Hochdruckzulauf integriertem Piezoaktor und
Figur 2 eine vergrößerte Darstedung einer Dichtkante des in Figur 1 dargesteüten Hohlraums.
Ausführungsvarianten
In Figur 1 ist ein Kraftstoffinjektor 1 dargestellt, der mittels eines Piezoaktors 2 betätigt wird. Der Piezoaktor 2 ist innerhalb eines Kxaftstoffvolumens 5 aufgenommen. Das Kraftstoffvolumen 5 befindet sich innerhalb eines im Injektorkörper 27 des Kraftstoffinjektors 1 ausgebddeten Hohlraumes 4. Der Hohlraum 4 wird mit dem Kraftstoffvolumen 5 über einen Hochdruckzulauf 3 beaufschlagt. Der Hochdruckzulauf 3 steht seinerseits in Strömungsverbindung mit einem in Figur 1 nicht darge- stedten Speichervolumen (Common Rad). Im Speichervolumen herrscht ein durch eine Hochdruck- Kraftstoffpumpe aufrechterhaltenes Systemdruckniveau von etwa 1300 bar und mehr.
Der in Figur 1 innerhalb des Hohlraumes 4 aufgenommene Piezoaktor 2 umfasst einen Aktorfuß 6 sowie einen Aktorkopf 12.
Der Piezoaktor 2 enthält eine Anzahl geschichtet übereinander angeordneter, in Stapelform orientierter PiezokristaUe, die bei Bestromung des Piezoaktors 2 über elektrische Anschlüsse 10 ihre Ausdehnung ändern, so dass der Piezoaktor 2 eine Hubbewegung eines mit diesem direkt verbundenen Übersetzerkolbens 5 bewirkt.
Im oberen Bereich des Piezoaktors 2 ist dieser am Aktorfuß 6 durch ein metalUsches Gewindeted 8 abgedichtet. Unterhalb des metalUschen Gewindetedes 8 befindet sich eine Dichtkante 9, die im Dichtkantendurchmesser 17 (d2) ausgebddet ist. Die am Piezoaktor 2 ausgebddete Dichtkante 9 Uegt an einer entsprechend angeschrägten Kegelfläche des Injektorgehäuses 27 des Kraftstofßnjektors 1 an. Der in Figur 1 nicht dargesteUte Piezokristallstapel kann optional von einem Vergussmaterial 11 umgeben sein, um die Beständigkeit des Piezoaktors 2 gegen Kraftstoff zu verbessern.
Am Aktorkopf 12 des Piezoaktors 2 ist dieser fest mit einem Übersetzerkolben 15 verbunden, der in einem Durchmesser 16 (dj) ausgeführt ist. Der Dichtkantendurchmesser 17 (d2) und der Übersetzerkolbendurchmesser 16 (di) sind identisch. Der Übersetzerkolben 15 ist bewegbar im Injektorgehäuse 27 des Kraftstoffinjektόrs 1 geführt. Oberhalb einer Verbindungsfläche 14 weist der Piezoaktor im Aktorkopfbereich 12 eine Einschnürung 13 auf.
Die einem hydraulischen Kopplungsraum 19 zuweisende untere Stirnseite 18 des Übersetzerkolbens 15 beaufschlagt ein im hydraulischen Kopplungsraum 19 enthaltenes Kraftstoffvolumen. Der hyd- rauUsche Kopplungsraum 19 wird andererseits durch eine Stirnfläche 21 eines nadeiförmig ausgebd- deten EinspritzventdgUedes 20 begrenzt. Der Durchmesser der Stirnseite 18 entspricht dem Durchmesser des Übersetzerkolbens 16 und ist größer bemessen als der Durchmesser der Stirnseite 21 des im Injektorkörper 27 in vertikale Richtung bewegbar aufgenommenen, nadelförmig ausgebddeten EinspritzventdgUedes 20. Das Einspritzventilglied 20 ist in einer Führungslänge 28 im Injektorkörper 27 aufgenommen.
Vom Hohlraum 4, in welchem das Kraftstoffvolumen 5 über den Hochdruckzulauf 3 einströmt, zweigt ein Düsenraumzulauf 22 ab. Über den Düsenraumzulauf 22 strömt unter Systemdruck ste- hender Kraftstoff einem im Ihjektorkörper 27 ausgebildeten Düsenraum 23 zu. Am Einspritzventd- gUed 20 ist eine Druckstufe 24 ausgebddet, an welcher der in den Düsenraum 23 einströmende, unter Systemdruck stehende Kraftstoff angreift und das EinspritzventilgUed 20 an der Druckstufe 24 eine das EinspritzventdgUed 20 in Öffhungsrichtung betätigende Kraft erzeugt. Vom Düsenraum 23 erstreckt sich darüber hinaus ein Ringspalt 25, über welchen Kraftstoff in Richtung auf eine Spitze 26 des als Düsennadel ausbddbaren EinspritzventdgUedes 20 zuströmt.
Die Einspritzöffhungen, über welche Kraftstoff in einen Brennraum einer selbstzündenden Verbrennungskraftmaschine einströmt, sind in Figur 1 nicht näher dargestedt.
Der Darstellung gemäß Figur 2 ist die am Aktorfußbereich 6 ausgebddete, mit dem Injektorgehäuse zusammenwirkende Dichtkante in vergrößerter Darstedung wiedergegeben.
Am oberen Bereich des in den Hohlraum 4 eingelassenen Piezoaktors 2 befindet sich ein Gewindeabschnitt 8. Da die über ein Gewinde 8 herstedbare Abdichtung des mit unter hohem Druck stehenden Kraftstoff 5 beaufschlagten Hohlraumes 4 nicht ausreichend ist, wird im Aktorfußbereich 6 des Piezoaktors 2 eine Dichtkante 9 vorgesehen. Die Dichtkante 9 wirkt mit einem in Kegelstumpfform ausgebddeten Dichtsitz am Injektorgehäuse 27 zusammen. Der Dichtkantendurchmesser 17 (d2) bezeichnet die SteUe, an welcher die Dichtkante 9 die kegelstumpfförmig ausgebddete Dichtfläche des Ihjektorgehäuses 27 berührt und eine Abdichtung des Hohlraumes 4, der mit einem unter hohem Druck stehenden Kraftstoffvolumen 5 befüUt ist, gewährleistet.
Charakteristisch für die in Figuren 1 und 2 dargestellte Ausbildung des in einem Hohlraum 4, der mit unter hohem Druck stehenden Kraftstoff 5 beaufschlagt ist, aufgenommenen Piezoaktors 2, ist die Identität des Dichtkantendurchmessers 17 und des Übersetzerkolbendurchmessers 16. Sind diese Durchmesser 16 (di) beziehungsweise 17 (d2) identisch, wird durch das im Hohlraum 4 des I jektor- gehäuses 27 aufgenommene, unter hohem Druck stehende Kraftstoffvolumen 5 keine resultierende Kraft (Fres=0) auf den Piezoaktor 2 in Nutzhübrichtung ausgeübt.
Wird der im Piezoaktor 2 enthaltene Piezokristaüstapel bestromt, fährt aufgrund der Längenänderung des Piezoaktors 2 der mit diesem fest verbundene Übersetzerkolben 15 mit seiner Stirnseite 18 in den hydrauUschen Kopplungsraum 19 ein, so dass das nadelförmig ausgebildete Einspritzventilglied 20 in seinen brennraumseitigen Sitz gedrückt wird, so dass die Einspritzöffhungen in den Brennraum einer selbstzündenden Verbrennungskraftmaschine geschlossen bleiben. Erfolgt eine Aufhebung der Bestromung des eine Piezokristallanordnung enthaltenden Aktors 2, so fährt aufgrund der fehlenden Längung des im Piezoaktor 2 enthaltenden Piezokristadstapels der Übersetzerkolben 15 aus dem hydraulischen Kopplungsraum 19 aus, so dass die Stirnseite 21 des nadeiförmig ausgebddeten Einspritzventdgliedes 20 sich in Öffiiungsrichtung bewegt und Kraftstoff aus dem Düsenraum 23 über den Ringspalt 25 zur Spitze 26 des nadeiförmig ausgebddeten Einspritzventil- gliedes 20 strömt und über die in Figur 1 nicht dargestellte Einspritzöffhungen in den Brennraum der selbstzündenden Verbrennungskraflmaschine eingespritzt werden kann.
Die DruckausgegUchenheit des Piezoaktors 2, der innerhalb des Hohlraumes 4, der mit dem unter hohem Druck stehenden Kraftstoffvolumen 5 befällt ist, aufgenommen ist, gewährleistet die maxima- le Nutzhubausnutzung des Piezoaktors 2, da der Ausdehnung der PiezokristaUe, die in Stapelanordnung aufgenommen sind, keine behindernde Kraft entgegenwirkt und somit der maximale Hubbereich des Piezoaktors bei dessen Bestromung und bei der Aufhebung der Bestromung, d.h. der Wie- derhersteUung der ursprüngüchen Form der PiezokristaUe ermögUcht wird. Dies ist bei Piezoaktoren 2 insofern von großer Bedeutung, wed die Längenänderung eines Piezokristadstapels nur wenige μm beträgt und die diese Längenänderung beeinflussenden, resultierende Kräfte den maximalen Nutzhub des Piezoaktors 2 erhebUch beeinträchtigen können.
BezugszeichenUste
Kraftstoffinjektor Piezoaktor Hochdruckzulauf Hohlraum Kraftstoffvolumen (Systemdruck) Aktorfiißbereich Aktorfußdurchmesser Gewindeabschnitt Dichtkante elektrische Anschlüsse Vergussmaterial Aktorkopfbereich Einschnürung Verbindungsfläche Übersetzerkolben Durchmesser Übersetzerkolben (di) Dichtkantendurchmesser (d2) Stirnseite Übersetzerkolben hydrauUscher Kopplungsraum nadeiförmiges EinspritzventdgUed Stirnseite EinspritzventdgUed Düsenraumzulauf Düsenraum Druckstufe Ringspalt Spitze EinspritzventdgUed I jektorkörper Führungslänge EinspritzventdgUed

Claims

Patentansprüche
1. Kraftstoffinjektor (1) mit einem einen EinspritzventdgUed (20) direkt betätigenden Piezoaktor (2), welcher auf einen Übersetzerkolben (15) wirkt und eine Stirnseite (18) des Übersetzerkol- bens (15) einen hydraulischen Kopplungsraum (19) zur Betätigung des Einspritzventilgliedes (20) beaufschlagt und der Piezoaktor (2) in einem Hohlraum (4) im Injektorgehäuse (27) aufgenommen ist, welches mit einem unter hohem Druck stehenden Kraftstoffvolumen (5) befiidt ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser (17) (d2) einer Dichtkante (9) im Aktorfußbereich (6), dem Durchmesser (16) (di) des Übersetzerkolbens (15) entspricht.
2. Kraftstoffinjektor gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Piezoaktor (2) an seinem Kopf bereich (12) fest mit dem Übersetzerkolben (15) verbunden ist.
3. Kraftstoffinjektor gemäß Ansprach 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine einen hydrauhschen Kopplungsraum (19) beaufschlagende Stirnseite (18) des Übersetzerkolbens (15) eine größere hydrauUsch wirksame Fläche bddet, als eine den hydraulischen Kopplungsraum (19) begrenzende Stirnseite (21) des EinspritzventdgUedes (20).
4. Kraftstoffinjektor gemäß Ansprach 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Piezoaktor (2) von einem Vergussmaterial (11) umschlossen ist.
5. Kraftstoffinjektor gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der den Piezoaktor (2) umschUeßende Hohlraum (4) im Injektorgehäuse (27) eine einen sich zu einem Düsenraum (23) erstreckenden Düsenraumzulauf (22) beaufschlagt.
6. Kraftstoffinjektor gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass elektrische Anschlüsse (10) zur Bestromung des Piezoaktors (2) durch einen oberhalb des Aktorfußbereiches (6) angeordneten Gewindeabschnitt (8) geführt sind.
7. Kraftstoffinjektor gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine mit einem angeschrägten Gehäuseabschnitt des Injektorgehäuses (27) zusammenwirkende, im Fußbereich (6) des Piezoaktors (2) ausgebildete Dichtkante (9) den mit einem unter hohem Druck stehenden Kraftstoffvolumen (5) befullten Hohlraum (4) zum Gewindeabschnitt (8) abdichtet. Kraftstoffinjektor gemäß Ansprach 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Piezoaktor (2) oberhalb einer Verbindungsfläche (14) mit dem Übersetzerkolben (15) einen Einschnürabschnitt (13) aufweist.
PCT/EP2004/052980 2004-01-16 2004-11-16 Kraftstoffinjektor mit direkt angesteuertem einspritzventilglied Ceased WO2005068821A1 (de)

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