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WO2006003048A1 - Common-rail-injektor - Google Patents

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Publication number
WO2006003048A1
WO2006003048A1 PCT/EP2005/052145 EP2005052145W WO2006003048A1 WO 2006003048 A1 WO2006003048 A1 WO 2006003048A1 EP 2005052145 W EP2005052145 W EP 2005052145W WO 2006003048 A1 WO2006003048 A1 WO 2006003048A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
injector
actuator
combustion chamber
pressure
nozzle needle
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/EP2005/052145
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.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Priority to US11/630,282 priority Critical patent/US7418949B2/en
Priority to EP05749713.3A priority patent/EP1766225B1/de
Publication of WO2006003048A1 publication Critical patent/WO2006003048A1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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Classifications

    • 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
    • F02M2200/00—Details of fuel-injection apparatus, not otherwise provided for
    • F02M2200/70—Linkage between actuator and actuated element, e.g. between piezoelectric actuator and needle valve or pump plunger
    • F02M2200/703—Linkage between actuator and actuated element, e.g. between piezoelectric actuator and needle valve or pump plunger hydraulic

Definitions

  • the invention relates to a common rail injector having an injector housing which has a fuel supply, which communicates with a central high pressure fuel source outside the injector housing and with a pressure chamber inside the injector housing from which, depending on the pressure in a control chamber, high-pressure fuel is injected into a combustion chamber of an internal combustion engine when a nozzle needle lifts from its seat, wherein the pressure in the control chamber is directly inversely controlled by an actuator, in particular a piezoactuator.
  • an actuator in particular a piezoelectric actuator
  • Inverse control is a Ansteue ⁇ tion of an injector referred to, in which the actuator is energized in retirement and is de-energized to open. In the de-energized state, the volume of the actuator is reduced, so that the pressure in the control chamber decreases and the nozzle needle lifts off its seat. When the actuator is energized again, then the nozzle needle closes.
  • Conventional common rail injectors with direct and inverse actuation of the nozzle needle are of complicated construction and require a relatively large amount of installation space.
  • the object of the invention is to provide a compact common rail injector with an injector housing which has a fuel inlet which communicates with a central high-pressure fuel source outside the injector housing and with a pressure chamber inside the injector housing, depending on which Pressure in a control chamber, high-pressure fuel is injected into a combustion chamber of an internal combustion engine when a nozzle needle lifts from its seat, the pressure in the control chamber by a Ak ⁇ gate, in particular a piezoelectric actuator, directly inversely controlled to create, the simple design and inexpensive to produce.
  • the object is in a common rail injector with an injector housing afu réelle having a fuel inlet which communicates with a central fuel high pressure source outside of the injector and a pressure chamber within the injector in connection, from, depending on the pressure in a Control chamber, high-pressure fuel is injected into a combustion chamber of an internal combustion engine, when a nozzle needle lifts off its seat, wherein the pressure in the control chamber is controlled directly inversely by an actuator, in particular a piezoactuator, in that in that the end of the actuator near the combustion chamber or an actuator head provided on the actuator is guided in an actuator guide section of a coupling sleeve which has a larger inside diameter than a nozzle needle guide section of the coupling sleeve, in which the end remote from the combustion chamber the nozzle needle is guided.
  • an actuator in particular a piezoactuator
  • a direct control of the pressure in the control chamber is understood to mean the generation of a pressure drop and / or a pressure rise in the control chamber as a result of a deformation or a change in volume of the actuator.
  • the combination according to the invention of a control chamber limiting sleeve with a coupler makes possible a compact solution without additional components, such as intermediate disks.
  • the sizes of the inner diameters of the nozzle needle guide section and the Aktor enclosuresabitess are chosen so that only a relatively small dimension of the actuator for controlling the nozzle needle movement er ⁇ is required. This provides the advantage that relatively short actuators can be used.
  • a preferred embodiment of the injector is characterized in that the nozzle needle is guided only in a nozzle body. Due to the simple construction of the injector according to the invention, further guidance of the nozzle needle in the injector housing is not required.
  • Another preferred embodiment of the injector is characterized in that the coupler sleeve is supported at its end remote from the combustion chamber in the axial direction on the injector housing.
  • the support on the injector housing is preferably designed so that a movement of the coupler sleeve to the combustion chamber is possible. This simplifies assembly.
  • a further preferred exemplary embodiment of the injector is characterized in that the nozzle body, for example with the aid of a clamping nut, is clamped against an injector body which has an actuator receiving space in which a shoulder is formed, on which the coupler sleeve is supported.
  • the shoulder forms a stop for the coupler sleeve in the axial direction.
  • a further preferred exemplary embodiment of the injector is characterized in that the end of the coupler sleeve remote from the combustion chamber is supported on a holding plate, which in turn is supported on the shoulder of the injector body.
  • a further preferred exemplary embodiment of the injector is characterized in that the retaining disk is arranged in an annular space between the injector body and the actuator, which forms the fuel inlet, wherein the retaining disk has at least one through hole, which in the axial direction runs.
  • the through-hole allows the passage of high-pressure fuel supplied from the high-pressure fuel source.
  • a further preferred embodiment of the injector is characterized in that the coupler sleeve is biased by a spring means in the axial direction against the injector. The spring device serves to position the coupler sleeve in the idle state of the injector, that is to say, if no injection takes place, in particular on the shoulder of the actuator accommodating space.
  • Another preferred exemplary embodiment of the injector is characterized in that the end of the spring device close to the combustion chamber is supported on the nozzle needle.
  • the spring device has two functions. On the one hand, it serves to position the coupler sleeve.
  • the spring device has the function of a nozzle spring, by means of which the nozzle needle is pressed against its seat in the resting state of the In ⁇ jektors.
  • a further preferred exemplary embodiment of the injector is characterized in that the end of the spring device close to the combustion chamber is supported on a spring plate, which in turn is supported on a shoulder formed on the nozzle needle. This creates an easy-to-assemble attack surface for the spring device on the nozzle needle.
  • Another preferred embodiment of the injector is characterized in that the actuator and the coupler sleeve are subjected to high pressure.
  • the actuator and the coupler sleeve float in the common rail pressure, which flows via the fuel supply. run from the high-pressure fuel source réellege ⁇ is.
  • the accompanying figure shows an embodiment of a common rail injector according to the invention in longitudinal section.
  • the illustrated common rail injector has an injector housing, generally designated 1.
  • the injector housing 1 comprises a nozzle body 2, which protrudes with its lower free end into the combustion chamber of the internal combustion engine to be supplied. With its upper face, which is remote from the combustion chamber, the nozzle body 2 is clamped axially against an injector body 4 by means of a clamping nut 3.
  • an axial Whysboh- tion 6 is recessed.
  • ei ⁇ ne nozzle needle 8 is slidably guided.
  • a sealing edge 10 is madebil ⁇ det, which cooperates with a sealing seat or with a sealing surface 11, respectively, which is formed on the nozzle body 2.
  • an injection hole 13 in the nozzle body 2 is closed.
  • the nozzle needle tip 9 with the Sealing edge 10 lifts from its sealing seat 11, then injected with high pressure fuel from the injector 1 through the injection hole 13 or more injection holes in the combustion chamber of the internal combustion engine is injected.
  • the nozzle needle 8 has a frusto-conically widening section, which is followed by a pressure chamber section 16, which essentially has the shape of a circular cylinder.
  • the sections 15 and 16 of the nozzle needle 8 are arranged in a pressure chamber 17, which is formed in the nozzle body 2.
  • On the Druckraumab ⁇ section 16 is followed by a guide portion 18 through which the nozzle needle 8 is guided in the axial guide bore 6 in the nozzle body 2.
  • a flattening 20 is provided in the nozzle needle 8 at least over which the pressure chamber 17 is supplied with high-pressure fuel.
  • the combustion chamber distal end of the nozzle needle 8 has the shape of a circular cylinder which is guided in a sealing manner in a nozzle needle guide portion 26 of a coupler sleeve 28.
  • a step is formed in the radial direction to the outside, from which an actuator guide section 30 extends away from the combustion chamber.
  • the Aktor Resultssabêt 30 has a larger inner diameter than the nozzle needle guide portion 26.
  • the combustion chamber near end 32 of an actuator 34 is performed in a sealing manner.
  • the actuator 34 is a piezoelectric actuator, in the bestro ⁇ vten state, a greater length or in the longitudinal direction has a larger volume than in the de-energized state.
  • the holding plate 38 is supported radially on the outside on a shoulder 36, which is formed in the injector body 4.
  • a shoulder 36 By means of the shoulder 36, an axial section of the injector body 4 close to the combustion chamber is separated from an axial section, which is remote from the combustion chamber, of the injector body 4, which has a smaller inner diameter than the section close to the combustion chamber.
  • a shoulder 40 is formed on the coupler sleeve 28, which separates a combustion chamber remote axial portion of a combustion chamber near axial Ab ⁇ section of the coupler sleeve 28, which has a smaller outer diameter than the brennraum ⁇ remote section.
  • the end remote from the combustion chamber from a prestressed helical compression spring 41 abuts, whose end close to the combustion chamber rests against a spring plate 43.
  • the helical compression spring 41 is thus clamped between the shoulder 40 of the coupler sleeve 28 and the spring plate 43, which is supported in a xialer direction on a collar 44 of the nozzle needle 8.
  • the collar 44 is arranged in the axial direction between the flattening 20 and the combustion chamber-remote end 24 of the nozzle needle 8.
  • the combustion chamber remote end 24 of the nozzle needle 8 protrudes into a central receiving space 46 which is formed at the combustion chamber distal end of the nozzle body 2 and has a larger inner diameter than the axial guide bore 6.
  • the central receiving space 46 merges into an actuator receiving space 49, which is latestbil ⁇ det at the combustion chamber near the end of the injector body 4 and has the same inner diameter as the central receiving space 46.
  • the collar 44 In the cavity, which is formed by the central receiving space 46 and the Akto ⁇ rfactraum 49, the collar 44, the spring plate 43, the helical compression spring 41, the coupler sleeve 28, the combustion chamber remote end 24 of Dü ⁇ sennadel 8 and the combustion chamber near end 32nd of the actuator 34 is arranged.
  • Antonstoff ⁇ inlet 50 which has substantially the shape of an annular space which is formed between the actuator 34 and the injector 4.
  • the fuel inlet 50 is connected to a central fuel high pressure source outside the injector housing 1 via a connecting line (not shown).
  • High-pressure fuel passes from the fuel inlet 50 through at least one through-hole 51, which is provided in the holding disk 38, into the actuator receiving space 49 and the central receiving space 46. From the central receiving space 46, the high-pressure fuel reaches the fuel Flattening 20 over into the pressure chamber 17th
  • Coupler sleeve 28 Between the combustion chamber facing the end face of the actuator 34 and the combustion chamber facing away from the end face of the nozzle needle 8 is within the Coupler sleeve 28 defines a control chamber 52, via the pressure of the opening and closing of Düsenna ⁇ del 8 is controlled. At rest, that is, when no injection occurs because the tip 9 of the nozzle needle 8 abuts with its sealing edge 10 on the sealing seat 11, the actuator 34 is energized. When energized, the actuator 34 with its end 32 displaces a larger volume in the control chamber 52 than in the de-energized state.
  • the piezoelectric actuator 34 is quasi retracted with its end 32 due to the piezoelectric effect or the reverse piezoelectric effect, ie moved away from the combustion chamber.
  • the volume of the control chamber 52 increases, whereby the pressure in the control chamber 52 decreases.
  • the pressure difference in the control chamber 52 between the energized and the non-energized state of the actuator 34 causes the nozzle needle 8 ab ⁇ lifts off due to the prevailing in the pressure chamber 17 high pressure with its tip 9 and the sealing edge 10 of the associated sealing seat 11, so that fuel from the pressure chamber 17 is injected through the injection hole 13 into the combustion chamber of the internal combustion engine to be supplied.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Fuel-Injection Apparatus (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Common-Rail-Injektor mit einem Injektorgehäuse (1), das einen Kraftstoffzulauf (50) aufweist, der mit einer zentralen Kraftstoffhochdruckquelle ausserhalb des Injektorgehäuses und mit einem Druckraum (17) innerhalb des Injektorgehäuses in Verbindung steht, aus dem, in Abhängigkeit von dem Druck in einem Steuerraum 15 (52), mit Hochdruck beaufschlagter Kraftstoff in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine eingespritzt wird, wenn eine Düsennadel (8) von ihrem Sitz (11) abhebt, wobei der Druck in dem Steuerraum 52) durch einen Aktor (34), insbesondere einen Piezoaktor, direkt invers gesteuert wird. Um einen Injektor zu schaffen, der einfach aufgebaut und kostengünstig herstellbar ist, ist das brennraumnahe Ende (32) des Aktors (34) oder eines an dem Aktor vorgesehenen Aktorkopfes in einem Aktorführungsabschnitt (30) einer Kopplerhülse (28) geführt, der einen grösseren Innendurchmesser aufweist als ein Düsennadelführungsabschnitt (26) der Kopplerhülse (28), in dem das brennraumferne Ende (24) der Düsennadel (8) geführt ist.

Description

Common-Rail-Injektor
Beschreibung
Die Erfindung betrifft einen Common-Rail-Injektor mit einem Injektorgehäuse, das einen Kraftstoffzu- lauf aufweist, der mit einer zentralen Kraftstoff¬ hochdruckquelle außerhalb des Injektorgehäuses und mit einem Druckraum innerhalb des Injektorgehäuses in Verbindung steht, aus dem, in Abhängigkeit von dem Druck in einem Steuerraum, mit Hochdruck beauf¬ schlagter Kraftstoff in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine eingespritzt wird, wenn eine Dü¬ sennadel von ihrem Sitz abhebt, wobei der Druck in dem Steuerraum durch einen Aktor, insbesondere ei¬ nen Piezoaktor, direkt invers gesteuert wird.
Stand der Technik
Wenn der Druck in dem Steuerraum durch einen Aktor, insbesondere einen Piezoaktor, gesteuert wird, dann spricht man auch von einer direkten Düsennadelsteu¬ erung. Als inverse Ansteuerung wird eine Ansteue¬ rung eines Injektors bezeichnet, bei der der Aktor im Ruhestand bestromt ist und zum Öffnen stromlos geschaltet wird. Im unbestromten Zustand verklei¬ nert sich das Volumen des Aktors, so dass der Druck im Steuerraum sinkt und die Düsennadel von ihrem Sitz abhebt. Wenn der Aktor wieder bestromt wird, dann schließt die Düsennadel. Herkömmliche Common- Rail-Injektoren mit direkter und inverser Ansteue¬ rung der Düsennadel sind kompliziert aufgebaut und benötigen relativ viel Bauraum.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen kompakten Com- mon-Rail-Injektor mit einem Injektorgehäuse, das einen KraftstoffZulauf aufweist, der mit einer zentralen Kraftstoffhochdruckquelle außerhalb des Injektorgehäuses und mit einem Druckraum innerhalb des Injektorgehäuses in Verbindung steht, aus dem, in Abhängigkeit von dem Druck in einem Steuerraum, mit Hochdruck beaufschlagter Kraftstoff in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine eingespritzt wird, wenn eine Düsennadel von ihrem Sitz abhebt, wobei der Druck in dem Steuerraum durch einen Ak¬ tor, insbesondere einen Piezoaktor, direkt invers gesteuert wird, zu schaffen, der einfach aufgebaut und kostengünstig herstellbar ist.
Darstellung der Erfindung
Die Aufgabe ist bei einem Common-Rail-Injektor mit einem Injektorgehäuse, das einen KraftstoffZulauf afuweist, der mit einer zentralen Kraftstoffhoch¬ druckquelle außerhalb des Injektorgehäuses und mit einem Druckraum innerhalb des Injektorgehäuses in Verbindung steht, aus dem, in Abhängigkeit von dem Druck in einem Steuerraum, mit Hochdruck beauf- schlagter Kraftstoff in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine eingespritzt wird, wenn eine Dü¬ sennadel von ihrem Sitz abhebt, wobei der Druck in dem Steuerraum durch einen Aktor, insbesondere ei¬ nen Piezoaktor, direkt invers gesteuert wird, da- durch gelöst, dass das brennraumnahe Ende des Ak¬ tors oder eines an dem Aktor vorgesehenen Aktor¬ kopfes in einem Aktorführungsabschnitt einer Kopp¬ lerhülse geführt ist, der einen größeren Innen- durchmesser aufweist als ein Düsennadelführungsab- schnitt der Kopplerhülse, in dem das brennraumferne Ende der Düsennadel geführt ist. Im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung wird unter einem di¬ rekten Steuern des Drucks in dem Steuerraum das Er- zeugen eines Druckabfalls und/oder eines Druckan¬ stiegs in dem Steuerraum infolge einer Verformung beziehungsweise einer Volumenänderung des Aktors verstanden. Durch die erfindungsgemäße Kombination einer Steuerraumbegrenzungshülse mit einem Koppler wird eine kompakte Lösung ohne zusätzliche Bautei¬ le, wie Zwischenscheiben, ermöglicht. Die Größen der Innendruchmesser des Düsennadelführungsab- schnitts und des Aktorführungsabschnitts sind so gewählt, dass nur eine relativ kleine Ausdehnung des Aktors zum Steuern der Düsennadelbewegung er¬ forderlich ist. Das liefert den Vorteil, dass rela¬ tiv kurze Aktoren verwendet werden können.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Injektors ist dadurch gekennzeichnet, dass die Düsennadel nur in einem Düsenkörper geführt ist. Aufgrund des ein¬ fachen Aufbaus des erfindungsgemäßen Injektors ist eine weitere Führung der Düsennadel in dem Injek¬ torgehäuse nicht erforderlich.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Injektors ist dadurch gekennzeichnet, dass die Kopplerhülse an ihrem brennraumfernen Ende in axia¬ ler Richtung an dem Injektorgehäuse abgestützt ist. - A -
Dadurch wird verhindert, dass sich die Kopplerhülse in dem Injektorgehäuse von dem Brennraum weg be¬ wegt. Die Abstützung an dem Injektorgehäuse ist vorzugsweise so ausgelegt, dass eine Bewegung der Kopplerhülse zum Brennraum hin möglich ist. Dadurch wird die Montage vereinfacht.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Injektors ist dadurch gekennzeichnet, dass der Dü- senkörper, zum Beispiel mit Hilfe einer Spannmut- ter, gegen einen Injektorkörper verspannt ist, der einen Aktoraufnahmeraum aufweist, in dem ein Absatz ausgebildet ist, an dem die Kopplerhülse abgestützt ist. Der Absatz bildet einen Anschlag für die Kopp- lerhülse in axialer Richtung.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Injektors ist dadurch gekennzeichnet, dass das brennraumferne Ende der Kopplerhülse an einer HaI- tescheibe abgestützt ist, die sich wiederum an dem Absatz des Injektorkörpers abstützt. Dadurch wird auf einfache Art und Weise ein Anschlag für die Kopplerhülse geschaffen.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Injektors ist dadurch gekennzeichnet, dass die Hal¬ tescheibe in einem Ringraum zwischen dem Injektor¬ körper und dem Aktor angeordnet ist, der den Kraft¬ stoffzulauf bildet, wobei die Haltescheibe mindes- tens ein Durchgangsloch aufweist, das in axialer Richtung verläuft. Das Durchgangsloch ermöglicht den Durchtritt von mit Hochdruck beaufschlagtem Kraftstoff, der von der Kraftstoffhochdruckquelle geliefert wird. Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Injektors ist dadurch gekennzeichnet, dass die Kopplerhülse durch eine Federeinrichtung in axialer Richtung gegen das Injektorgehäuse vorgespannt ist. Die Federeinrichtung dient dazu, die Kopplerhülse im Ruhezustand des Injektors, das heißt, wenn keine Einspritzung erfolgt, insbesondere an dem Absatz des Aktoraufnahmeraums zu positionieren.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Injektors ist dadurch gekennzeichnet, dass das brennraumnahe Ende der Federeinrichtung an der Dü¬ sennadel abgestützt ist. Die Federeinrichtung hat zwei Funktionen. Einerseits dient sie dazu, die Kopplerhülse zu positionieren. Darüber hinaus hat die Federeinrichtung die Funktion einer Düsenfeder, durch welche die Düsennadel im Ruhezustand des In¬ jektors gegen ihren Sitz gedrückt wird.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Injektors ist dadurch gekennzeichnet, dass das brennraumnahe Ende der Federeinrichtung an einem Federteller abgestützt ist, der sich wiederum an einem Absatz abstützt, der an der Düsennadel ausge¬ bildet ist. Dadurch wird eine einfach zu montieren¬ de Angriffsfläche für die Federeinrichtung an der Düsennadel geschaffen.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Injektors ist dadurch gekennzeichnet, dass der Ak¬ tor und die Kopplerhülse mit Hochdruck beaufschlagt sind. Der Aktor und die Kopplerhülse schwimmen in dem Common-Rail-Druck, der über den Kraftstoffzu- lauf von der Kraftstoffhochdruckquelle bereitge¬ stellt wird.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Er- findung ergeben sich aus der nachfolgenden Be¬ schreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeich¬ nung ein Ausführungsbeispiel im Einzelnen beschrie¬ ben ist.
Beschreibung des Ausführungsbeispiels
Die beiliegende Figur zeigt ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Common-Rail-Injektors im Längsschnitt. Der dargestellte Common-Rail-Injektor weist ein insgesamt mit 1 bezeichnetes Injektorge¬ häuse auf. Das Injektorgehäuse 1 umfasst einen Dü¬ senkörper 2, der mit seinem unteren freien Ende in den Brennraum der zu versorgenden Brennkraftmaschi¬ ne ragt. Mit seiner oberen, brennraumfernen Stirn- fläche ist der Düsenkörper 2 mittels einer Spann¬ mutter 3 axial gegen einen Injektorkörper 4 ver¬ spannt.
In dem Düsenkörper 2 ist eine axiale Führungsboh- rung 6 ausgespart. In der Führungsbohrung 6 ist ei¬ ne Düsennadel 8 verschiebbar geführt. An der Spitze der Düsennadel 8 ist eine Dichtkante 10 ausgebil¬ det, die mit einem Dichtsitz beziehungsweise mit einer Dichtfläche 11 zusammenwirkt, der beziehungs- weise die an dem Düsenkörper 2 ausgebildet ist. Wenn sich die Spitze 9 der Düsennadel 8 mit ihrer Dichtkante 10 in Anlage an dem Dichtsitz 11 befin¬ det, ist ein Spritzloch 13 in dem Düsenkörper 2 verschlossen. Wenn die Düsennadelspitze 9 mit der Dichtkante 10 von ihrem Dichtsitz 11 abhebt, dann wird mit hohem Druck beaufschlagter Kraftstoff aus dem Injektorgehäuse 1 durch das Spritzloch 13 oder mehrere Spritzlöcher in den Brennraum der Brenn- kraftmaschine eingespritzt.
Ausgehend von der Spitze 9 weist die Düsennadel 8 einen sich kegelstumpfartig erweiternden Abschnitt auf, auf den ein Druckraumabschnitt 16 folgt, der im Wesentlichen die Gestalt eines KreisZylinders aufweist. Die Abschnitte 15 und 16 der Düsennadel 8 sind in einem Druckraum 17 angeordnet, der in dem Düsenkörper 2 ausgebildet ist. Auf den Druckraumab¬ schnitt 16 folgt ein Führungsabschnitt 18, durch den die Düsennadel 8 in der axialen Führungsbohrung 6 in dem Düsenkörper 2 geführt ist. Im Bereich des Führungsabschnitts 18 ist in der Düsennadel 8 min¬ destens eine Abflachung 20 vorgesehen, über die der Druckraum 17 mit mit Hochdruck beaufschlagtem Kraftstoff versorgt wird.
Das brennraumferne Ende der Düsennadel 8 hat die Gestalt eines Kreiszylinders, der in abdichtender Weise in einem Düsennadelführungsabschnitt 26 einer Kopplerhülse 28 geführt ist. Am brennraumfernen En¬ de des Düsennadelführungsabschnitts 26 ist eine Stufe in radialer Richtung nach außen ausgebildet, von der vom Brennraum weg ein Aktorführung¬ sabschnitt 30 ausgeht. Der Aktorführungsabschnitt 30 weist einen größeren Innendurchmesser auf als der Düsennadelführungsabschnitt 26. In dem Aktor¬ führungsabschnitt 30 ist in abdichtender Weise das brennraumnahe Ende 32 eines Aktors 34 geführt. Bei dem Aktor 34 handelt es sich um einen Piezoaktor, der im bestroπvten Zustand eine größere Länge bezie¬ hungsweise in Längsrichtung ein größeres Volumen aufweist als im unbestromten Zustand.
Das brennraumferne Ende der Kopplerhülse 28, die auch als Koppelhülse bezeichnet wird, stützt sich in axialer Richtung an einer Haltescheibe 38 ab, die im Wesentlichen die Gestalt einer Kreisring¬ scheibe mit einem rechteckförmigen Querschnitt auf- weist. Die Haltescheibe 38 stützt sich radial außen an einem Absatz 36 auf, der in dem Injektorkörper 4 ausgebildet ist. Durch den Absatz 36 ist ein brenn- raumnaher axialer Abschnitt des Injektorkörpers 4 von einem brennraumfernen axialen Abschnitt des In- jektorkörpers 4 getrennt, der einen kleineren In¬ nendurchmesser als der brennraumnahe Abschnitt auf¬ weist.
Radial außen ist an der Kopplerhülse 28 ein Absatz 40 ausgebildet, der einen brennraumfernen axialen Abschnitt von einem brennraumnahen axialen Ab¬ schnitt der Kopplerhülse 28 trennt, der einen klei¬ neren Außendurchmesser aufweist als der brennraum¬ ferne Abschnitt. An dem Absatz 40 liegt das brenn- raumferne Ende einer vorgespannten Schraubendruck¬ feder 41 an, deren brennraumnahes Ende an einem Fe¬ derteller 43 anliegt. Die Schraubendruckfeder 41 ist also zwischen dem Absatz 40 der Kopplerhülse 28 und dem Federteller 43 eingespannt, der sich in a- xialer Richtung an einem Bund 44 der Düsennadel 8 abstützt. Der Bund 44 ist in axialer Richtung zwi¬ schen der Abflachung 20 und dem brennraumfernen En¬ de 24 der Düsennadel 8 angeordnet. Das brennraumferne Ende 24 der Düsennadel 8 ragt in einen zentralen Aufnahmeraum 46, der am brennraum- fernen Ende des Düsenkörpers 2 ausgebildet ist und einen größeren Innendurchmesser als die axiale Füh- rungsbohrung 6 aufweist. Der zentrale Aufnahmeraum 46 geht über in einen Aktoraufnahmeraum 49, der am brennraumnahen Ende des Injektorkörpers 4 ausgebil¬ det ist und den gleichen Innendurchmesser wie der zentrale Aufnahmeraum 46 aufweist. In dem Hohlraum, der von dem zentralen Aufnahmeraum 46 und dem Akto¬ raufnahmeraum 49 gebildet wird, sind der Bund 44, der Federteller 43, die Schraubendruckfeder 41, die Kopplerhülse 28, das brennraumferne Ende 24 der Dü¬ sennadel 8 und das brennraumnahe Ende 32 des Aktors 34 angeordnet.
In den Aktoraufnahmeraum 49 mündet ein Kraftstoff¬ zulauf 50, der im Wesentlichen die Gestalt eines Ringraums aufweist, der zwischen dem Aktor 34 und dem Injektorkörper 4 ausgebildet ist. Der Kraft¬ stoffzulauf 50 steht über eine {nicht dargestellte) Verbindungsleitung mit einer zentralen Kraftstoff¬ hochdruckquelle außerhalb des Injektorgehäuses 1 in Verbindung. Von dem KraftstoffZulauf 50 gelangt mit Hochdruck beaufschlagter Kraftstoff durch mindes¬ tens ein Durchgangsloch 51, das in der Haltescheibe 38 vorgesehen ist, in den Aktoraufnahmeraum 49 und den zentralen Aufnahmeraum 46. Von dem zentralen Aufnahmeraum 46 gelangt der mit Hochdruck beauf- schlagte Kraftstoff an der Abflachung 20 vorbei in den Druckraum 17.
Zwischen der dem Brennraum zugewandten Stirnfläche des Aktors 34 und der dem Brennraum abgewandten Stirnfläche der Düsennadel 8 ist innerhalb der Kopplerhülse 28 ein Steuerraum 52 begrenzt, über dessen Druck das Öffnen und Schließen der Düsenna¬ del 8 gesteuert wird. Im Ruhezustand, das heißt, wenn keine Einspritzung erfolgt, weil die Spitze 9 der Düsennadel 8 mit ihrer Dichtkante 10 an dem Dichtsitz 11 anliegt, ist der Aktor 34 bestromt. Im bestromten Zustand verdrängt der Aktor 34 mit sei¬ nem Ende 32 ein größeres Volumen in dem Steuerraum 52 als im unbestromten Zustand.
Wenn die Stromzufuhr zu dem Aktor 34 unterbrochen wird, dann wird der Piezoaktor 34 aufgrund des Pie- zoeffekts beziehungsweise des umgekehrten Piezoef- fekts quasi mit seinem Ende 32 zurückgezogen, also vom Brennraum weg bewegt. Dabei nimmt das Volumen des Steuerraums 52 zu, wodurch der Druck in dem Steuerraum 52 abnimmt. Die Druckdifferenz in dem Steuerraum 52 zwischen dem bestromten und dem un¬ bestromten Zustand des Aktors 34 führt dazu, dass die Düsennadel 8 aufgrund des in dem Druckraum 17 herrschenden Hochdrucks mit ihrer Spitze 9 und der Dichtkante 10 von dem zugehörigen Dichtsitz 11 ab¬ hebt, so dass Kraftstoff aus dem Druckraum 17 durch das Spritzloch 13 in den Brennraum der zu versor- genden Brennkraftmaschine eingespritzt wird.
Wenn der Aktor 34 wieder bestromt wird, dann dehnt sich das Ende 32 des Aktors 34 quasi in den Steuer¬ raum 52 aus, so dass der Druck in dem Steuerraum 52 entsprechend ansteigt. Das führt zusammen mit der Vorspannkraft der Schraubendruckfeder 41, die auch als Düsenfeder bezeichnet werden kann, dazu, dass die Düsennadel 8 schließt, wobei die Spitze 9 der Düsenfeder 8 wieder mit ihrer Dichtkante 10 an dem Dichtsitz 11 zur Anlage kommt.

Claims

Patentansprüche
1. Common-Rail-Injektor mit einem Injektorgehäuse (1) , das einen Kraftstoffzulauf (50) aufweist, der mit einer zentralen Kraftstoffhochdruckquelle au¬ ßerhalb des Injektorgehäuses und mit einem Druck¬ raum (17) innerhalb des Injektorgehäuses in Verbin¬ dung steht, aus dem, in Abhängigkeit von dem Druck in einem Steuerraum (52) , mit Hochdruck beauf¬ schlagter Kraftstoff in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine eingespritzt wird, wenn eine Dü¬ sennadel (8) von ihrem Sitz (11) abhebt, wobei der Druck in dem Steuerraum (52) durch einen Aktor (34) , insbesondere einen Piezoaktor, direkt invers gesteuert wird, dadurch gekennzeichnet, dass das brennraumnahe Ende (32) des Aktors (34) oder eines an dem Aktor vorgesehenen Aktorkopfes in einem Ak¬ torführungsabschnitt (30) einer Kopplerhülse (28) geführt ist, der einen größeren Innendurchmesser aufweist als ein Düsennadelführungsabschnitt (26) der Kopplerhülse (28) , in dem das brennraumferne Ende (24) der Düsennadel (8) geführt ist.
2. Injektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich¬ net, dass die Kopplerhülse (28) an ihrem brennraum- fernen Ende in axialer Richtung an dem Injektorge¬ häuse (1) abgestützt ist.
3. Injektor nach einem der vorhergehenden Ansprü¬ che, dadurch gekennzeichnet, dass die Düsennadel (8) in einem Düsenkörper (2) geführt ist.
4. Injektor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeich- net, dass der Düsenkörper (2) , zum Beispiel mit
Hilfe einer Spannmutter (3) , gegen einen Injektor¬ körper (4) verspannt ist, der einen Aktoraufnahme¬ raum (49) aufweist, in dem ein Absatz (36) ausge¬ bildet ist, an dem die Kopplerhülse (28) abgestützt ist.
5. Injektor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeich¬ net, dass das brennraumferne Ende der Kopplerhülse
(28) an einer Haltescheibe (38) abgestützt ist, die sich wiederum an dem Absatz (36) des Injektorkör¬ pers (4) abstützt.
6. Injektor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeich¬ net, dass die Haltescheibe (38) in einem Ringraum zwischen dem Injektorkörper (4) und dem Aktor (34) angeordnet ist, der den KraftstoffZulauf (50) bil¬ det, wobei die Haltescheibe (38) mindestens ein Durchgangsloch (51) aufweist, das in axialer Rich¬ tung verläuft.
7. Injektor nach einem der Ansprüche 3 bis 6, da¬ durch gekennzeichnet, dass die Kopplerhülse (28) durch eine Federeinrichtung (41) in axialer Rich¬ tung gegen das Injektorgehäuse (1) vorgespannt ist.
8. Injektor nach Anspruch 7, dadurch gekennzeich¬ net, dass das brennraumnahe Ende der Federeinrich¬ tung (41) an der Düsennadel (8) abgestützt ist.
9. Injektor nach Anspruch 8, dadurch gekennzeich¬ net, dass das brennraumnahe Ende der Federeinrich¬ tung (41) an einem Federteller (43) abgestützt ist, der sich wiederum an einem Absatz (44) abstützt, der an der Düsennadel (8) ausgebildet ist.
10. Injektor nach einem der vorhergehenden Ansprü¬ che, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktor und die Kopplerhülse mit Hochdruck beaufschlagt sind.
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