[0001] Die Erfindung betrifft einen Kraftstoffinjektor zum Einspritzen von Kraftstoff in
einen Brennraum einer Brennkraftmaschine mit den Merkmalen des Oberbegriffes des Anspruchs
1 wie z.B. in der
DE 10 2007 002 758 gezeigt. Ein solcher Kraftstoffinjektor weist einen Magnetaktor zur Betätigung einer
in einer Bohrung eines Düsenkörpers hubbeweglich geführten Düsennadel auf, über deren
Hubbewegung wenigstens eine Einspritzöffnung des Kraftstoffinjektors freigebbar oder
verschließbar ist.
Stand der Technik
[0002] Die Verwendung von Magnetaktoren als Drucksteller bei heutigen Kraftstoffinjektoren
hat sich insoweit bewährt, da Magnetaktoren, beispielsweise im Vergleich zu Piezoaktoren,
kleinbauend und kostengünstig sind. Magnetaktoren besitzen jedoch eine vergleichsweise
geringe Kraft, die in der Regel nicht ausreicht, um in der Schließstellung der Düsennadel
die stark schließende Kraft am Düsennadelsitz zu überwinden und die Düsennadel anzuheben.
Daher erfolgt die Betätigung der Düsennadel bei Verwendung eines Magnetaktors als
Drucksteller in der Regel indirekt, indem die Düsennadel über ein Steuerventil mit
einem veränderbaren Steuerdruck beaufschlagt wird, der dann den Öffnungs- oder Schließhub
der Düsennadel bewirkt.
[0003] Um den Steuerdruck zu senken, wird eine Absteuermenge über einen im Kraftstoffinjektor
ausgebildeten Niederdruckbereich einem Rücklauf zugeführt. Die rückgeführte Absteuermenge
führt zum Einen zu einer unerwünschten Aufheizung des Kraftstoffniederdruckkreises,
zum Anderen muss diese abgesteuerte Menge wieder auf Hochdruck gefördert werden, wodurch
die Anforderungen an die Förderleistung der vorgeschalteten Hochdruckpumpe steigen.
Leckageverluste führen zudem zu einer weiteren Verschlechterung des Wirkungsgrades
eines solchen Kraftstoffinjektors.
[0004] In der
DE 10 2007 029 969 A1 wird daher ein gattungsgemäßer magnetbetätigter Kraftstoffinjektor mit einem Druckabbauventil
vorgeschlagen, das nicht den Servokreislauf des Injektors schaltet, sondern einen
sekundären Hydraulikkreislauf, der eine wesentlich geringere Steuermenge benötigt.
Dem Druckabbauventil haftet zudem keine Leckage an, was bezüglich der Effizienz von
Vorteil ist.
[0005] Darüber hinaus sind rücklaufmengen- bzw. rückführungsfreie Injektorkonzepte bekannt,
bei denen die Düsennadel direkt betätigt wird. Ein solches Konzept geht beispielsweise
aus der
DE 102 60 825 A1 hervor. Das hierin beschrieben Kraftstoffeinspritzventil weist hierzu zwei unabhängig
voneinander steuerbare Magnetkreise auf, die einen zuverlässigen Öffnungs- und Schließbetrieb
gewährleisten sollen.
[0006] Ausgehend von der Idee eines rücklaufmengenfreien Injektorkonzeptes liegt der Erfindung
nunmehr die Aufgabe zugrunde, einen einfach aufgebauten Kraftstoffinjektor mit nur
einem Magnetaktor bzw. Magnetkreis bereit zu stellen, der dennoch einen zuverlässigen
Öffnungs- und Schließbetrieb der Düsennadel gewährleistet. Gegenüber bekannten Injektorkonzepten
mit nur einem Magnetaktor soll der vorgeschlagene Kraftstoffinjektor des Weiteren
einen verbesserten Wirkungsgrad aufweisen.
[0007] Die Aufgabe wird gelöst durch einen Kraftstoffinjektor mit den Merkmalen des Anspruchs
1. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung werden in den Unteransprüchen angegeben.
Offenbarung der Erfindung
[0008] Der vorgeschlagene Kraftstoffinjektor weist einen Magnetaktor zur Betätigung der
in einer Bohrung des Düsenkörpers hubbeweglichen geführten Düsennadel auf, die erfindungsgemäß
eine hydraulisch wirksame Fläche A
1 besitzt, die ein Steuervolumen axial begrenzt, über welches die Düsennadel mit einer
vorzugsweise koaxial angeordneten Magnetnadel hydraulisch koppelbar ist, die in einer
zentralen Bohrung eines Zwischenkolbens hubbeweglich geführt ist und eine das Steuervolumen
axial begrenzende hydraulisch wirksame Fläche A
2 besitzt, die kleiner als die Fläche A
1 der Düsennadel ist, so dass die hydraulische Kopplung während einer ersten Phase
der Öffnungshubes der Düsennadel eine Kraftverstärkung bewirkt.
[0009] Die Kraftverstärkung während der ersten Phase des Öffnungshubes der Düsennadel wird
demnach allein durch das gewählte Flächenverhältnis der hydraulisch wirksamen Flächen
A
1 und A
2 erzielt. Die stark schließende Kraft am Düsennadelsitz wird aufgrund der Kraftverstärkung
überwunden, so dass ein zuverlässiger Öffnungsbetrieb gewährleistet ist. Es werden
zudem keine Steuermengen und kein Leckagerücklauf benötigt, da die Betätigung der
Düsennadel direkt bzw. über das vorhandene Steuervolumen erfolgt. Der Wirkungsgrad
wird damit gegenüber herkömmlichen magnetbetriebenen Injektorkonzepten deutlich verbessert.
Das rücklaufmengenfreie Konzept benötigt eine geringere Hochdruckpumpenförderleistung,
so dass demzufolge auch der Kraftstoffverbrauch und die Schadstoffemissionen sinken.
[0010] Um den zur Sitzentdrosselung erforderlichen Hub der Düsennadel zu bewirken wird als
weitere Maßnahme vorgeschlagen, dass die Düsennadel während einer zweiten Phase ihres
Öffnungshubes mit dem Zwischenkolben, der eine das Steuervolumen axial begrenzende
hydraulisch wirksame Fläche A
3 besitzt und vorzugsweise ebenfalls in der Bohrung des Düsenkörpers hubbeweglich geführt
ist, hydraulisch koppelbar ist, wobei die hydraulische Kopplung während der zweiten
Phase des Öffnungshubes im Vergleich zur ersten Phase eine Wegverstärkung bewirkt.
Ab Beginn des Öffnungshubes wird durch zunehmende Druckunterwanderung die stark schließende
Kraft an der Düsennadel kompensiert. In der zweiten Phase des Öffnungshubes der Düsennadel
ist demnach eine Kraftverstärkung nicht mehr erforderlich. Durch die weitgehend druckausgeglichene
Düsennadel ist daher in dieser zweiten Hubphase die Hubuntersetzung verzichtbar, eine
Wegverstärkung ist realisierbar.
[0011] Die Wegverstärkung wird durch die zusätzliche hydraulisch wirksame Fläche A
3 des Zwischenkolbens bewirkt, der während der zweiten Phase des Öffnungshubes der
Düsennadel der Hubbewegung der Magnetnadel folgt, so dass sich die hydraulisch wirksamen
Flächen A
2 und A
3 ergänzen. Die Wegverstärkung ermöglicht einen größeren Düsennadelhub, so dass eine
vollständige Sitzentdrosselung ermöglicht wird oder zumindest die Sitzdrosselung sehr
gering ist. Bei konstant gegebenem Raildruck verringern sich dadurch die Druckverluste
bis zur Einspritzöffnung, so dass demzufolge die Zerstäubungsenergie an der Einspritzöffnung
zur Minimierung der Emissionen verbessert wird.
[0012] Vorzugsweise ergänzen sich während der zweiten Phase des Öffnungshubes der Düsennadel
die hydraulisch wirksamen Flächen A
2 und A
3 der Magnetnadel und des Zwischenkolbens derart, dass die Summe der Flächen A
2 und A
3 größer oder gleich der Fläche A
1 ist. Während sich gegenüberliegende gleich große Flächen eine 1/1-Übersetzung im
Hinblick auf Kraft und Hub bewirken, kann eine eigentliche Wegverstärkung nur dann
erzielt werden, wenn die Flächen A
2 und A
3 gemeinsam größer als A
1 sind. Im Vergleich zur ersten Phase des Öffnungshubes der Düsennadel wird jedoch
in jedem Fall eine Wegverstärkung bewirkt, da die Fläche A
3 hinzukommt.
[0013] Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist der Zwischenkolben als Stufenkolben ausgebildet
und besitzt einen Bundbereich mit einer radial verlaufenden Anlagefläche, mittels
welcher der Zwischenkolben vorzugsweise am Düsenkörper abgestützt ist. Während der
ersten Phase des Öffnungshubes der Düsennadel verbleibt die radial verlaufende Anlagefläche
des Zwischenkolbens in Anlage mit dem Düsenkörper. Erst in der zweiten Phase des Öffnungshubes
hebt der Zwischenkolben mit seiner radial verlaufenden Anlagefläche vom Düsenkörper
ab, nachdem die Summe aller Kräfte an der Anlagefläche des Zwischenkolbens zum Düsenkörper
Null wird. Darüber hinaus dient der Düsenkörper als Anschlag, der den Weg des Zwischenkolbens
bei dessen Rückstellung begrenzt, sobald die radial verlaufende Anlagefläche des Zwischenkolbens
wieder in Anlage mit dem Düsenkörper gelangt.
[0014] Vorzugsweise wird der Zwischenkolben mit einer in Richtung des Magnetaktors wirkenden
Druckkraft einer Feder beaufschlagt, die weiterhin vorzugsweise als Schraubendruckfeder
ausgebildet ist und den Bundbereich des Zwischenkolbens umgibt. Die Bewegung des Zwischenkolbens
erfolgt in der zweiten Phase des Öffnungshubes der Düsennadel somit federunterstützt,
um in zuverlässiger Weise eine Wegverstärkung im Vergleich zur ersten Phase des Öffnungshubes
der Düsennadel zu gewährleisten. Bevorzugt weist der Bundbereich des Zwischenkolbens
eine radial verlaufende Schulter zur Abstützung der Feder auf. Das andere Ende der
Feder ist gegenüber dem Düsenkörper abgestützt. Die radial verlaufende Schulter dient
somit als Federteller.
[0015] Vorteilhafterweise ist der Zwischenkolben ferner über eine Feder gegenüber der Magnetnadel
abgestützt, wobei die Feder vorzugsweise als Tellerfeder ausgebildet ist, die bevorzugt
an einer radial verlaufenden Schulter der Magnetnadel abgestützt ist. Diese Tellerfeder
kann zum Toleranzausgleich genutzt werden. Andererseits ist eine solche Feder verzichtbar,
wenn beispielsweise die Rückstellung des Zwischenkolbens über einen an der Magnetnadel
ausgebildeten Mitnehmer sichergestellt ist. Ferner kann diese Tellerfeder zum Toleranzausgleich
genutzt werden.
[0016] Bevorzugt wird auch die Magnetnadel von der Druckkraft einer Feder beaufschlagt,
die eine zuverlässige Rückstellung der Magnetnadel bei Beendigung der Bestromung des
Magnetaktors und damit während des Schließhubes der Düsennadel bewirkt. Die Feder
kann ebenfalls als Schraubendruckfeder ausgebildet sein, die einerseits am aktorseitigen
Ende der Magnetnadel, andererseits am Gehäuse des Injektors abgestützt ist.
[0017] Die Funktionsweise eines erfindungsgemäßen Kraftstoffinjektors ist wie folgt:
Initial bzw. in Schließstellung dichtet die Düsennadel am Düsennadelsitz. Außerhalb
des Dichtdurchmessers wird die Düsennadel von Hochdruck beaufschlagt, während innerhalb
des Dichtdurchmessers der deutlich niedrigere Brennraumdruck anliegt. Das dem Düsennadelsitz
abgewandte Ende der Düsennadel ist wiederum hochdruckbeaufschlagt. Die hydraulische
Kraftdifferenz oberhalb und unterhalb der Düsennadel lastet als Dichtkraft am Düsennadelsitz.
Zudem ist die federbelastete Magnetnadel am sitzabgewandten Ende der Düsennadel abgestützt.
Im engen Bauraum eines Injektors könnte ein Magnetaktor diese hohe Dichtkraft am Düsennadelsitz
nicht kompensieren, um die Düsennadel direkt angesteuert vom Sitz abzuheben. Erfolgt
nun bei einem erfindungsgemäßen Kraftstoffinjektor eine Bestromung des Magnetaktors,
wird die auf die Magnetnadel lastende Federkraft überwunden und die Magnetnadel beginnt
sich in Richtung des Magnetaktors zu bewegen. Dabei wird komprimiertes Volumen aus
einem oberhalb der Düsennadel angeordneten Druckraum abgesaugt. Dadurch sinkt der
Druck in dem Druckraum solange ab, bis die Dichtkraft am Düsennadelsitz gleich Null
wird. Ab diesem Zeitpunkt hebt die Düsennadel von ihrem Dichtsitz ab. Durch das gewählte
Flächenverhältnis der hydraulisch wirksamen Flächen der Magnetnadel und der Düsennadel,
die über das im Druckraum vorhandene Steuervolumen hydraulisch gekoppelt sind, wird
eine Kraftverstärkung bewirkt, so dass zur Überwindung der Dichtkraft eine deutlich
geringere Magnetkraft ausreicht.
[0018] Nach erstem Anheben der Düsennadel strömt der Kraftstoff auch innerhalb des Düsensitzes
unter die Düsennadelspitze. Die Kraft unter der Nadel wird dadurch zunehmend angehoben,
so dass der Kraftaufwand zum weiteren Heben der Düsennadel sinkt. Denn mit größer
werdendem Hub baut sich unterhalb der Düsennadel ein dem Raildruck angleichender Druck
auf. Es beginnt die zweite Phase des Öffnungshubes der Düsennadel, in welcher der
Zwischenkolben vom Düsenkörper abhebt und somit eine Änderung des Flächenverhältnisses
der jeweils in Bezug auf das Steuervolumen relevanten hydraulisch wirksamen Flächen
bewirkt, wobei im Vergleich zur ersten Phase des Öffnungshubes der Düsennadel eine
Wegverstärkung erzielt wird. Ohne Bewegung des Zwischenkolbens müsste die Magnetnadel
zur Erfüllung der Mengenbilanz einen größeren Weg als die Düsennadel zurücklegen,
um den für eine ausreichende Sitzentdrosselung notwendigen Düsennadelhub zu realisieren.
Der Magnetkreis in diesem begrenzten Bauraum ist jedoch nicht in der Lage einen so
großen Hub zu ermöglichen, um für größere Düsenlochquerschnitte die Sitzdrosselung
ausreichend niedrig zu halten. Da nach Aufbrauch der Abstützkraft des Zwischenkolbens
am Düsenkörper sich der Zwischenkolben in Richtung des Magnetaktors bewegt, so dass
sich die hydraulisch wirksamen Flächen der Magnetnadel und des Zwischenkolbens ergänzen,
ist es zur Erfüllung der Mengenbilanz nicht mehr notwendig, dass die Magnetnadel bzw.
der Aktorhub ein Vielfaches des Hubes der Düsennadel beträgt. In Abhängigkeit vom
äußeren Führungsdurchmesser des Zwischenkolbens wird nunmehr die Düsennadel mehr oder
weniger wegverstärkt mit nach oben genommen. Der dadurch bewirkte größere Düsennadelhub
wiederum führt zu einer Maximierung der Strahlenergie an den Einspritzöffnungen.
[0019] Der Schließvorgang der Düsennadel wird durch die Beendigung der Bestromung des Magnetaktors
eingeleitet. Die Magnetkraft sinkt unter die restlichen resultierenden Kräfte an der
Magnetnadel. Die Magnetnadel und der im Folgenden daran angelegte Zwischenkolben bewegen
sich in Richtung des Düsennadelsitzes. Dadurch steigen die Druckkräfte im Druckraum
oberhalb der Düsennadel an, welche zudem, nach Anlage der Magnetnadel an der Düsennadel,
durch die Federkraft der aktorseitig an der Magnetnadel anliegenden Feder belastet
wird. Die Folge ist der Schließhub der Düsennadel. Gegen Bewegungsende drosselt der
Düsennadelsitz den Druck im Sitzbereich, bis innerhalb des Dichtsitzdurchmessers wieder
Brennraumdruck herrscht. Dadurch kommt es wieder zu den anfangs beschriebenen hohen
Dichtkräften am Düsennadelsitz und damit zum sicheren Abdichten der Düsenlöcher gegenüber
dem Raildruck.
[0020] Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung wird nachfolgend anhand der einzigen
Figur näher beschrieben. Diese zeigt einen schematischen Längsschnitt durch einen
erfindungsgemäßen Kraftstoffinjektor.
[0021] Der dargestellte Kraftstoffinjektor weist einen Magnetaktor 1 zur Betätigung einer
in einer Bohrung 2 eines Düsenkörpers 3 hubbeweglich geführten Düsennadel 4 auf. Der
Düsenkörper 3 kann alternativ zur dargestellten einteiligen Ausführung auch zweiteilig,
vorzugsweise mit einer statischen Dichtstelle auf Höhe eines Steuervolumens 6 ausgeführt
sein. Durch die Hubbewegung der Düsennadel 4 ist wenigstens eine Einspritzöffnung
5 des Kraftstoffinjektors freigebbar oder verschließbar, so dass bei freigegebener
Einspritzöffnung unter hohem Druck stehender Kraftstoff in den Brennraum der Brennkraftmaschine
eingespritzt wird.
[0022] Der Magnetaktor lumfasst eine Magnetnadel 7, die in einer zentralen Bohrung 8 eines
Zwischenkolbens 9 hubbeweglich geführt ist. Bei einer Bestromung des Magnetaktors
1 bewegt sich die Magnetnadel 7 entgegen der Kraft einer oberhalb der Magnetnadel
7 angeordneten Feder 16 zum Magnetaktor 1 hin, wobei ein Steuervolumen 6, über welches
die Magnetnadel 7 mit der Düsennadel 4 hydraulisch gekoppelt ist eine Vergrößerung
erfährt. Der Druck in dem das Steuervolumen 6 definierenden Druckraum sinkt, bis die
Kräfte oberhalb und unterhalb der Düsennadel 4 ausgeglichen sind, so dass schließlich
der Öffnungshub der Düsennadel 4 initiiert wird.
[0023] Der Zwischenkolben 9, der ebenfalls in der Bohrung 2 des ein- oder zweiteilig ausgeführten
Düsenkörpers 3 hubbeweglich geführt ist, liegt während der ersten Phase des Öffnungshubes
der Düsennadel 4 am Düsenkörper 3 an. Hierzu weist der Zwischenkolben 9 einen Bundbereich
10 auf, an welchem eine radial verlaufende Anlagefläche 11 ausgebildet ist. Die Gegenfläche
am Düsenkörper 3 bildet zugleich eine Anschlagfläche zur Hubbegrenzung des Zwischenkolbens
9 bei dessen Rückstellung aus.
[0024] Der Zwischenkolben 9 ist durch eine erste Feder 12 belastet, deren Federkraft die
Bewegung des Zwischenkolbens 9 in Richtung des Magnetaktors 1 unterstützt. Auf diese
Weise ist ein zuverlässiger Öffnungsbetrieb gewährleistet. Die Feder 12 ist einerseits
am Düsenkörper 3, andererseits an einer radial verlaufenden Schulter 13 des Zwischenkolbens
9 abgestützt. Vorliegend ist die Feder 12 als Schraubendruckfeder ausgebildet, die
um den Bundbereich 10 des Zwischenkolbens 9 gelegt ist.
[0025] Des Weiteren ist der Zwischenkolben 9 über eine zweite Feder 14 in Form einer Tellerfeder
gegenüber der Magnetnadel 7 abgestützt, so dass die Bewegung des Zwischenkolbens 9
unter anderem auch an die Bewegung der Magnetnadel 7 gekoppelt ist. Gegenüber der
Magnetnadel 7 ist die Feder 14 an einer radial verlaufenden Schulter 15 abgestützt.
Die Feder 14 dient vorliegend einem Toleranzausgleich.
[0026] Gemeinsam mit einer weiteren, die Magnetnadel 7 beaufschlagenden Feder 16, die vorliegend
als Schraubendruckfeder ausgebildet ist und aktorseitig an der Magnetnadel 7 anliegt,
gewährleistet die Feder 14 ferner, dass sämtliche hubbeweglichen Bauteile in ihre
Ausgangslage zurückgestellt werden. So bewirkt insbesondere die Federkraft der die
Magnetnadel 7 beaufschlagenden Feder 16, dass die Düsennadel 4 in ihren Sitz zurückgestellt
wird. Dabei legt sich die Magnetnadel 7 direkt an die Düsennadel 4 an.
[0027] Bei einer Bestromung des Magnetaktors 1 bewegt sich die Magnetnadel 7entgegen der
Druckkraft der Feder 16 nach oben, das heißt in Richtung des Elektromagneten des Magnetaktors
1. Das Steuervolumen 6 vergrößert sich, der Druck im Steuervolumen 6 fällt. Da die
hydraulisch wirksame Fläche A
2 der Magnetnadel 7 kleiner als die hydraulisch wirksame Fläche A
1 der Düsennadel 4 ist, wird aufgrund des gewählten Flächenverhältnisses während einer
ersten Phase des Öffnungshubes der Düsennadel 4 eine Kraftverstärkung bewirkt. Nach
dem ersten Anheben der Düsennadel 4 strömt der Kraftstoff auch innerhalb des Düsensitzes
unter die Düsennadelspitze. Die Kraft unter der Düsennadel 4 steigt dadurch zunehmend,
so dass der Kraftaufwand zum weiteren Heben der Düsennadel 4 sinkt. Dadurch wird die
Abstützkraft an der Anlagefläche 11 gleich Null und der Zwischenkolben 9 beginnt der
Magnetnadel 7zu folgen. Durch die Ergänzung der Flächen A
2 und A
3 kommt es zur deutlichen Wegverstärkung gegenüber der ersten Nadelhubphase.
[0028] Gleichwohl nur die vergleichsweise geringe Kraft eines einfachen Magnetkreises zur
Verfügung steht, vermag der vorgeschlagene Kraftstoffinjektor einen zuverlässigen
Öffnungs- und Schließbetrieb zu gewährleisten. In dem kleinen Magnetkreis ist das
Magnetfeld zudem schneller auf- und abgebaut.
[0029] Der vorgeschlagene Kraftstoffinjektor weist zudem nur wenige Bauteile sowie wenige
Verschleißstellen auf. Er ist somit einfach und kostengünstig herzustellen. Ferner
verbleibt innerhalb des Kraftstoffinjektors ausreichend Bauraum für großzügige Hochdruckvolumina
zur Druckwellenabschwächung.
1. Kraftstoffinjektor zum Einspritzen von Kraftstoff in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine
mit einem Magnetaktor (1) zur Betätigung einer in einer Bohrung (2) eines Düsenkörpers
(3) hubbeweglich geführten Düsennadel (4), über deren Hubbewegung wenigstens eine
Einspritzöffnung (5) des Kraftstoffinjektors freigebbar oder verschließbar ist, wobei
die Düsennadel (4) eine hydraulisch wirksame Fläche A1 besitzt, die ein Steuervolumen (6) axial begrenzt, über welches die Düsennadel (4)
mit einer vorzugsweise koaxial angeordneten Magnetnadel (7) hydraulisch koppelbar
ist, die in einer zentralen Bohrung (8) eines Zwischenkolbens (9) hubbeweglich geführt
ist und eine das Steuervolumen (6) axial begrenzende hydraulisch wirksame Fläche A2 besitzt, die kleiner als die Fläche A1 der Düsennadel (4) ist, so dass die hydraulische Kopplung während einer ersten Phase
des Öffnungshubes der Düsennadel (4) eine Kraftverstärkung bewirkt, wobei der Zwischenkolben
(9) in der Bohrung (2) hubbeweglich geführt ist.
2. Kraftstoffinjektor nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass die Düsennadel (4) während einer zweiten Phase ihres Öffnungshubes mit dem Zwischenkolben
(9), der eine das Steuervolumen (6) axial begrenzende hydraulisch wirksame Fläche
A3 besitzt, hydraulisch koppelbar ist, wobei die hydraulische Kopplung während der zweiten
Phase des Öffnungshubes im Vergleich zur ersten Phase eine Wegverstärkung bewirkt.
3. Kraftstoffinjektor nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, dass sich während der zweiten Phase des Öffnungshubes der Düsennadel (4) die hydraulisch
wirksamen Flächen A2 und A3 der Magnetnadel (7) und des Zwischenkolbens (9) derart ergänzen, dass die Summe der
Flächen A2 und A3 größer oder gleich der hydraulisch wirksamen Fläche A1 der Düsennadel (4) ist:
4. Kraftstoffinjektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass der Zwischenkolben (9) als Stufenkolben ausgebildet ist und einen Bundbereich (10)
mit einer radial verlaufenden Anlagefläche (11) besitzt, mittels welcher der Zwischenkolben
(9) vorzugsweise am Düsenkörper (3) abgestützt ist.
5. Kraftstoffinjektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass der Zwischenkolben (9) mit einer in Richtung des Magnetaktors (1) wirkenden Druckkraft
einer Feder (12) beaufschlagt wird, die vorzugsweise als Schraubendruckfeder ausgebildet
ist und den Bundbereich (10) des Zwischenkolbens (9) umgibt.
6. Kraftstoffinjektor nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet, dass zur Abstützung der Feder (12) der Bundbereich (10) eine radial verlaufende Schulter
(13) aufweist.
7. Kraftstoffinjektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass der Zwischenkolben (9) über eine Feder (14) gegenüber der Magnetnadel (7) abgestützt
ist, wobei die Feder (14) vorzugsweise als Tellerfeder ausgebildet ist, die an einer
radial verlaufenden Schulter (15) der Magnetnadel (7) abgestützt ist.
8. Kraftstoffinjektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die Magnetnadel (7) von der Druckkraft einer Feder (16) beaufschlagt wird, die eine
Rückstellung der Magnetnadel (7) während des Schließhubes der Düsennadel (4) bewirkt.
1. Fuel injector for the injection of fuel into a combustion space of an internal combustion
engine, with a magnetic actuator (1) for actuating a nozzle needle (4) which is guided
in reciprocal motion in a bore (2) of a nozzle body (3) and via the reciprocal motion
of which at least one injection orifice (5) of the fuel injector can be released or
closed, the nozzle needle (4) possessing a hydraulically active surface A1 which axially delimits a control volume (6), via which the nozzle needle (4) can
be coupled hydraulically to a preferably coaxially arranged magnetic needle (7) which
is guided in reciprocal motion in a central bore (8) of an intermediate piston (9)
and which possesses a hydraulically active surface A2 which axially delimits the control volume (6) and which is smaller than the surface
A1 of the nozzle needle (4), so that, during a first phase of the opening stroke of
the nozzle needle (4), the hydraulic coupling causes force amplification, the intermediate
piston (9) being guided in reciprocal motion in the bore (2).
2. Fuel injector according to Claim 1, characterized in that the nozzle needle (4), during a second phase of its opening stroke, can be coupled
hydraulically to the intermediate piston (9), which possesses a hydraulically active
surface A3 axially delimiting the control volume (6), during the second phase of the opening
stroke the hydraulic coupling causing travel amplification in comparison with the
first phase.
3. Fuel injector according to Claim 2, characterized in that, during the second phase of the opening stroke of the nozzle needle (4), the hydraulically
active surface A2 and A3 of the magnetic needle (7) and of the intermediate piston (9) supplement one another
in such a way that the sum of the surfaces A2 and A3 is larger than or equal to the hydraulically active surface A1 of the nozzle needle (4).
4. Fuel injector according to one of the preceding claims, characterized in that the intermediate piston (9) is designed as a step piston and possesses a collar region
(10) with a radially running bearing surface (11), by means of which the intermediate
piston (9) is preferably supported on the nozzle body (3).
5. Fuel injector according to one of the preceding claims, characterized in that the intermediate piston (9) is acted upon by a pressure force, acting in the direction
of the magnetic actuator (1), of a spring (12) which is preferably designed as a helical
compression spring and which surrounds the collar region (10) of the intermediate
piston (9).
6. Fuel injector according to Claim 5, characterized in that, to support the spring (12), the collar region (10) has a radially running shoulder
(13).
7. Fuel injector according to one of the preceding claims, characterized in that the intermediate piston (9) is supported with respect to the magnetic needle (7)
via a spring (14), the spring (14) preferably being designed as a cup spring which
is supported on a radially running shoulder (15) of the magnetic needle (7).
8. Fuel injector according to one of the preceding claims, characterized in that the magnetic needle (7) is acted upon by the pressure force of a spring (16) which
causes a return of the magnetic needle (7) during the closing stroke of the nozzle
needle (4).
1. Injecteur de carburant pour l'injection de carburant dans une chambre de combustion
d'un moteur à combustion interne comprenant un actionneur magnétique (1) pour l'actionnement
d'une aiguille d'injecteur (4) guidée de manière à pouvoir effectuer un mouvement
de va-et-vient dans un alésage (2) d'un corps d'injecteur (3), par le biais du mouvement
de va-et-vient de laquelle aiguille d'injecteur au moins une ouverture d'injection
(5) de l'injecteur de carburant peut être libérée ou peut être fermée,
l'aiguille d'injecteur (4) présentant une surface hydrauliquement active A1 qui limite axialement un volume de commande (6) par le biais duquel l'aiguille d'injecteur
(4) peut être accouplée hydrauliquement à une aiguille magnétique (7) disposée de
préférence de manière coaxiale, laquelle aiguille magnétique est guidée de manière
à pouvoir effectuer un mouvement de va-et-vient dans un alésage central (8) d'un piston
intermédiaire (9) et présente une surface hydrauliquement active A2 limitant axialement le volume de commande (6), laquelle est plus petite que la surface
A1 de l'aiguille d'injecteur (4), de telle sorte que l'accouplement hydraulique provoque
une amplification de force pendant une première phase de la course d'ouverture de
l'aiguille d'injecteur (4), le piston intermédiaire (9) étant guidé de manière à pouvoir
effectuer un mouvement de va-et-vient dans l'alésage (2).
2. Injecteur de carburant selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'aiguille d'injecteur (4) peut être accouplée hydrauliquement, pendant une deuxième
phase de sa course d'ouverture, au piston intermédiaire (9) qui présente une surface
hydrauliquement active A3 limitant axialement le volume de commande (6), l'accouplement hydraulique provoquant
une amplification de course pendant la deuxième phase de la course d'ouverture par
comparaison avec la première phase.
3. Injecteur de carburant selon la revendication 2, caractérisé en ce que, pendant la deuxième phase de la course d'ouverture de l'aiguille d'injecteur (4),
les surfaces hydrauliquement actives A2 et A3 de l'aiguille magnétique (7) et du piston intermédiaire (9) se complètent de telle
sorte que la somme des surfaces A2 et A3 soit supérieure ou égale à la surface hydrauliquement active A1 de l'aiguille d'injecteur (4).
4. Injecteur de carburant selon l'une quelconque des revendications précédentes,
caractérisé en ce que le piston intermédiaire (9) est réalisé sous forme de piston étagé et présente une
région de collet (10) comprenant une surface d'appui (11) s'étendant radialement,
au moyen de laquelle le piston intermédiaire (9) s'appuie de préférence contre le
corps d'injecteur (3).
5. Injecteur de carburant selon l'une quelconque des revendications précédentes,
caractérisé en ce que le piston intermédiaire (9) est sollicité par une force de pression d'un ressort
(12) agissant en direction de l'actionneur magnétique (1), lequel ressort est réalisé
de préférence sous forme de ressort hélicoïdal de compression et entoure la région
de collet (10) du piston intermédiaire (9).
6. Injecteur de carburant selon la revendication 5, caractérisé en ce que la région de collet (10) comprend un épaulement (13) s'étendant radialement pour
l'appui du ressort (12).
7. Injecteur de carburant selon l'une quelconque des revendications précédentes,
caractérisé en ce que le piston intermédiaire (9) est supporté par le biais d'un ressort (14) par rapport
à l'aiguille magnétique (7), le ressort (14) étant réalisé de préférence sous forme
de ressort diaphragme qui s'appuie contre un épaulement (15) s'étendant radialement
de l'aiguille magnétique (7).
8. Injecteur de carburant selon l'une quelconque des revendications précédentes,
caractérisé en ce que l'aiguille magnétique (7) est sollicitée par la force de pression d'un ressort (16)
qui provoque un rappel de l'aiguille magnétique (7) pendant la course de fermeture
de l'aiguille d'injecteur (4).