Kraftstoffinjektor mit direkter Nadelsteuerung für eine Brennkraftmaschine

Abstract

 Es wird ein Kraftstoffinjektor mit einer direkten Nadelsteuerung für eine Brennkraftmaschine vorgeschlagen, mit einer in einem Düsenkörper (11) geführten Düsennadel (13), die auf einen Düsennadeldichtsitz (15) einwirkt, mit einem Aktor (20) und einem hydraulischen Übersetzer (30). Der hydraulischen Übersetzer (30) weist einen mit dem Aktor (20) in Verbindung stehenden aktorseitigen Übersetzerkolben (31) und einen mit der Düsennadel (13) in Verbindung stehenden düsennadelseitigen Übersetzerkolben (51) auf, wobei als Übersetzerraum ein aktorseitiger Kopplerraum (36) ausgebildet ist, dem eine Druckfläche (38) des aktorseitigen Übersetzerkolben (31) zugeordnet ist, und wobei in Abhängigkeit vom Druck im aktorseitigen Kopplerraum (36) die Düsennadel (13) vom Düsennadeldichtsitz (15) abgehoben wird und dadurch mit Hochdruck beaufschlagter Kraftstoff eingespritzt wird. Zusätzlich zum aktorseitigen Übersetzerkolben (31) ist ein hubverstellbares Steuerelement (40) vorgesehen, das mit einer ersten Steuerfläche (47) mit dem aktorseitigen Kopplerraum (36) hydraulisch gekoppelt und mit einer zweiten Steuerfläche (46) einem Steuerraum (37) zugeordnet ist. Der der aktorseitige Übersetzerkolben (31) weist eine zweite Druckfläche (48) auf, die als weitere Steuerfläche dem Steuerraum (37) zugeordnet ist.

Beschreibung

Stand der Technik

[0001] Die Erfindung betrifft einen Kraftstoffmjektor mit direkter Nadelsteuerung für eine Brennkraftmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

[0002] Kraftstoffmjektoren mit einer sogenannten direkten Nadelsteuerung sind bekannt. Derartige Kraftstoffinjektoren kommen ohne ein zwischengeschaltetes Steuerventil zwischen einem elektrisch angesteuerten Aktor und einer Düsennadel aus. Die Kraftübertragung zwischen dem Aktor und der Düsennadel wird dabei mittels eines hydraulischen Kopplers bzw. hydraulischen Übersetzers realisiert. Als Aktoren eignen sich dabei insbesondere piezoelektrische Aktoren, die je nach Bestromung im geschlossenen Zustand eine direkte oder inverse Ansteuerung aufweisen. Bei einer direkten Ansteuerung wird der Piezo-Aktor zum Öffnen der Düsennadel bestromt, so dass eine Längenausdehnung des Piezo-Aktors durch eine drückende Bewegung ein Öffnen der Einspritzdüsen realisiert, die durch den Übersetzer verstärkt wird. Im geschlossenen Zustand weist dabei der Piezo-Aktor eine geringere Längenausdehnung auf. Bei einer inversen Ansteuerung ist der Piezo-Aktor im geschlossenen Zustand der Düsennadel geladen, so dass der Piezo-Aktor im Zustand seiner Längenausdehnung die Düsennadel geschlossen hält. Beim Ansteuern des Piezo-Aktors wird zum Einleiten des Einspritzvorganges der Piezo-Aktor entladen, so dass durch eine ziehende Bewegung des Piezo-Aktors in einem Steuerraum der hydraulische Übersetzer eine Druckentlastung stattfindet. Dadurch wird die Hubbewegung des Piezo-Aktors zum Öffnen der Düsennadel hydraulisch übersetzt.

[0003] Ein Kraftstoffinjektor mit direkter Nadelsteuerung wird bereits in der DE-Patentanmeldung 10 2004 037 125.3 vorgeschlagen. Der Kraftstoffinjektor weist dabei einen aktorseitigen Übersetzerkolben und einen düsennadelseitigen Übersetzerkolben auf, wobei der aktorseitige Übersetzerkolben einem aktorseitigen Kopplerraum und der düsennadelseitige Übersetzerkolben einem düsennadelseitigen Kopplerraum zugeordnet ist. Zwischen dem aktorseitigen Kopplerraum und dem düsennadelseitigen Kopplerraum ist eine hydraulische Drosseleinrichtung ausgebildet, die zum Ein- bzw. Ausströmen von Kraftstoff in den bzw. aus dem düsennadelseitigen Steuerraum unterschiedliche Strömungsquerschnitte aufweist. Am aktorseitigen Übersetzerkolben ist eine erste Schieberhülse zur Begrenzung des aktorseitigen Kopplerraums und am düsennadelseitigen Übersetzerkolben eine weitere Schieberhülse zur Begrenzung des düsennadelseitigen Kopplerraums axial geführt. Die Schieberhülsen sind dabei mittels einer Druckfeder vorgespannt, so dass sie mit jeweils einer Stirnseite gegen eine Dichtfläche drücken. Die Verwendung der Schieberhülsen ermöglicht eine axiale Entkopplung des aktorseitigen und des düsennadelseitigen Übersetzerkolbens, wodurch die Übersetzerkolben mit einem axialen Versatz montierbar sind.

[0004] Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Kraftstoffinjektor mit zweistufiger Übersetzung mit unterschiedlichen Übersetzungsverhältnissen zu schaffen.

Vorteile der Erfindung

[0005] Die Aufgabe der Erfindung wird mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 ist ein Kraftstoffinjektor mit direkter Nadelsteuerung mit kompakter und geringer Baugröße realisierbar, der mit wenigen beweglichen Bauteilen zur Realisierung der erforderlichen Übersetzungsverhältnisse für eine zweistufige Übersetzung auskommt.

[0006] Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind durch die Maßnahmen der Unteransprüche möglich. Eine zweistufige Übersetzung des Aktorhubs mit unterschiedlichen Übersetzungsverhältnissen lässt sich besonders zweckmäßig dadurch realisieren, wenn in einer erster Öffnungsphase der Düsennadel das Steuerelement durch die an seinen Steuerflächen anliegenden Drücke in einer Ausgangsposition liegt und wenn zu Beginn einer zweiten Öffnungsphase der Düsennadel aufgrund der sich ändernden Druckverhältnisse an den Steuerflächen des Steuerelements das Steuerelement von der Ausgangsposition abhebt, so dass sich das Volumen im aktorseitigen Kopplerraum vergrößert, wodurch die Übersetzung zwischen aktorseitigem und düsenseitigem Übersetzerkolben verändert wird. Der Steuerraum wirkt als Druck- bzw. Energiespeicher, so dass sich zur Einleitung der zweiten Öffnungsphase eine Druckschwelle im Steuerraum ausgebildet. Besonders vorteilhaft ist, wenn als Steuerelement am aktorseitigen Übersetzerkolben eine axial verschiebbar geführte Steuerhülse angeordnet ist, deren erste Stirnfläche als erste Steuerfläche mit dem aktorseitigen Kopplerraum hydraulisch gekoppelt und deren zweite Stirnfläche als zweite Steuerfläche dem Steuerraum zugeordnet ist. Die erste Stirnfläche liegt dabei bezüglich einer ersten Öffnungsphase der Düsennadel in einer Ausgangsposition. Bezüglich einer zweiten Öffnungsphase der Düsennadel hebt die erste Stirnfläche von der Ausgangsposition ab, so dass bezüglich der zweiten Öffnungsphase der Düsennadel dem aktorseitigen Kopplerraum eine wirksame Fläche ausgesetzt ist, die sich aus der Druckfläche des Übersetzerkolbens und der ersten Stirnfläche zusammensetzt. Zweckmäßigerweise ist der aktorseitige Übersetzerkolben ein Stufenkolben, mit dem die ersten Druckfläche und die zweiten Druckfläche ausgebildet sind. Eine zweckmäßige Ausführungsform des Kraftstoffinjektors besteht außerdem darin, indem der dem aktorseitigen Druckübersetzerkolben zugeordnete Kopplerraum über eine hydraulische Verbindung mit einem dem düsennadelseitigen Übersetzerkolben zugeordneten düsennadelseitigen Kopplerraum verbunden ist. Zur Ausbildung des dem aktorseitigen Übersetzerkolben zugeordneten Steuerraums und Kopplerraums ist am aktorseitigen Übersetzerkolben eine Schieberhülse geführt.

Ausführungsbeispiel

[0007] Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.

[0008] Es zeigen

Figur 1

eine Schnittdarstellung durch einen Teil eines erfindungsgemäßen Kraftstoffinjektors,

Figur 2

einen vergrößerten Ausschnitt X gemäß Figur 1 und

Figur 3

ein hydraulisches Ersatzschaltbild der Wirkungsweise des erfmdungsgemäßen Kraftstoffinjektors.

[0009] Der in Figur 1 dargestellte Kraftstoffinjektor weist ein Injektorgehäuse 10 mit einem Düsenkörper 11 auf, der mit seinem unteren Ende in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine ragt. Am Düsenkörper 11 ist eine Düsennadelführung 12 ausgebildet, in der eine Düsennadel 13 mit einem Führungsabschnitt 14 axial verschiebbar geführt ist. Zwischen der Spitze der Düsennadel 13 und dem Düsenkörper 11 ist ein Dichtsitz 15 ausgebildet, dem im Düsenkörper 11 ausgebildete und in den Brennraum hineinragende Einspritzdüsen 16 nachgeschaltet sind. Das Injektorgehäuse 10 weist in einem oberen Bereich einen Aufnahmeraum 18 auf, der mit einem nicht dargestellten Kraftstoffzulauf verbunden ist, der an ein Hochdrucksystem, bspw. an ein Common-Rail-System einer Dieseleinspritzeinrichtung angeschlossen ist. Zwischen Injektorgehäuse 10 und Düsenkörper 11 ist ein Zwischenkörper 19 mit einer aktorseitigen Fläche 23 und einer düsennadelseitigen Fläche 24 angeordnet, der mit Verbindungsbohrungen 21 und mit einer als Drossel wirkenden hydraulischen Verbindung 22 ausgeführt ist. Die Verbindungsbohrungen 21 dienen dazu, um den über die Kraftstoffzuführung in den Aufnahmeraum 18 eingeleiteten Kraftstoff unter Hochdruck in einen der Düsennadel 13 zugeordneten Hochdruckraum 25 weiterzuleiten.

[0010] Im Aufnahmeraum 18 ist ein Piezo-Aktor 20 angeordnet, der auf einen hydraulischen Übersetzer 30 einwirkt. Der hydraulische Übersetzer 30 weist einen aktorseitigen Übersetzerkolben 31 auf, der mit dem Piezo-Aktor 20 antriebsgekoppelt ist und der ebenfalls im Aufnahmeraum 18 untergebracht ist. Der aktorseitige Übersetzerkolben 31 ist als Stufenkolben mit einem ersten Kolbenabschnitt 32 mit einem Durchmesser d1 und mit einem zweiten Kolbenabschnitt 33 mit einem Durchmesser d2 ausgeführt, wobei d2 > d1 ist. Der hydraulische Übersetzer 30 weist ferner eine am zweiten Kolbenabschnitt 33 axial geführte Schieberhülse 34, eine zwischen Schieberhülse 34 und dem ersten Kolbenabschnitt 32 axial geführte Steuerhülse 35, einen aktorseitigen Kopplerraum 36 sowie einen Steuerraum 37 auf. Am ersten Kolbenabschnitt 32 des aktorseitigen Übersetzerkolbens 31 ist gemäß Figur 2 eine kopplerraumseitige Druckfläche 38 ausgebildet, die in den aktorseitigen Kopplerraum 36 weist. Aufgrund des Durchmesserverhältnisses d1 < d2 zwischen dem ersten Kolbenabschnitt 32 und dem zweiten Kolbenabschnitt 33 liegt am zweiten Kolbenabschnitt 33 eine Ringfläche mit einer zweiten Druckfläche 48 vor, die als weitere Steuerfläche in den Steuerraum 37 weist.

[0011] Die Steuerhülse 35 besitzt die Funktion eines Steuerelements 40, das im Zusammenhang mit Figur 3 allgemein beschrieben wird. Die Steuerhülse 35 weist eine erste Stirnfläche 44 und eine zweite Stirnfläche 45 auf und ist mit einer Druckfeder 43 am aktorseitigen Übersetzerkolben 31 vorgespannt. Die Druckfeder 43 bewirkt, dass die Steuerhülse 35 bis zum Einleiten der zweiten Öffnungsphase der Düsennadel 13 in einer Ausgangsposition gehalten wird. In der Ausgangsposition ist die Steuerhülse 35 mit der ersten Stirnfläche 44 gegen die aktorseitige Fläche 23 des Zwischenkörpers 19 gedrückt, so dass die Steuerhülse 35 in dieser Position den aktorseitigen Kopplerraum 36 begrenzt. Die erste Stirnfläche 44 bildet mit dem aktorseitigen Kopplerraum 36 eine hydraulisch gekoppelte erste Steuerfläche 47. Die zweite Stirnfläche 45, die entgegengesetzt zur Stirnfläche 44 an der Steuerhülse 35 ausgebildet ist, weist in den Steuerraum 37 und bildete bezüglich des Steuerraums 37 eine zweite Steuerfläche 46 für die Steuerhülse 35.

[0012] Die Schieberhülse 34 ist mittels einer weiteren Druckfeder 49 ebenfalls am aktorseitigen Übersetzerkolben 31 vorgespannt. Dadurch wird die Schieberhülse 34 gemäß Figur 2 mit einer Stirnfläche 42 gegen die aktorseitige Fläche 23 des Zwischenkörpers 19 gedrückt, so dass sich eine Dichtfläche an der Fläche 23 ausbildetet.

[0013] Zum hydraulischen Übersetzer 30 gehört ferner ein mit der Düsennadel 13 verbundener düsennadelseitiger Übersetzerkolben 51 mit einem Durchmesser d3, der mit einer düsennadelseitigen Druckfläche 52 in einen düsennadelseitigen Kopplerraum 53 weist. Am düsennadelseitigen Übersetzerkolben 51 ist eine weitere Schieberhülse 54 axial geführt, die mittels einer Schließfeder 56 gegen die düsennadelseitige Fläche 24 des Zwischenkörpers 19 gedrückt wird und so den düsennadelseitigen Kopplerraum 53 begrenzt. Der düsennadelseitige Kopplerraum 53 ist über die hydraulische Verbindung 22 mit dem aktorseitigen Kopplerraum 36 verbunden. Die hydraulische Verbindung 22 kann als Drossel wirken. Durch die Verwendung von Schieberhülsen 34 und 54 an den Übersetzerkolben 31 und 51 wird eine axiale Entkopplung des aktorseitigen Übersetzerkolbens 31 und des düsennadelseitigen Übersetzerkolbens 51 realisiert.

[0014] Im geschlossenen Zustand der Einspritzdüsen 16 ist der Dichtsitz 15 der Düsennadel 13 geschlossen. Der über die Kraftstoffzufiihrung in den Aufnahmeraum 18 und in den Druckraum 25 gelangte Systemdruck liegt in allen Druckräumen gleichermaßen an. Dabei sind an den Schieberhülsen 34, 54 und der Steuerhülse 35 Leckagespalte vorhanden, so dass über die Leckagespalte der Systemdruck sowohl im aktorseitigen Kopplerraum 36, im Steuerraum 37 und im düsennadelseitigen Kopplerraum 53 vorliegt. In diesem Zustand ist der hydraulische Übersetzer 30 druckausgeglichen. Außerdem ist in diesem Zustand der Piezo-Aktor 20 mit einer Spannung versorgt, wodurch der Piezo-Aktor 20 in seinem beladenen Zustand in vertikaler Richtung gelängt ist. Der im düsennadelseitigen Kopplerraum 53 anliegende Systemdruck wirkt in Schließrichtung auf den düsennadelseitigen Übersetzerkolben 51. Dadurch ist in diesem Zustand des Piezo-Aktors 20 der Dichtsitz 15 der Düsennadel 13 geschlossen. Außerdem wirkt auf die Düsennadel die Schließfeder 56, die die Düsennadel 13 im betriebslosen Zustand geschlossen hält.

[0015] Wird die Spannung am Piezo-Aktor 20 reduziert bzw. der Piezo-Aktor 20 über einen Strom entladen, wird ebenso die Länge des Piezo-Aktors 20 in vertikaler Richtung reduziert. Der Piezo-Aktor 20 wird somit invers betrieben. Durch den mittels der Druckfeder 49 in Richtung des Piezo-Aktors 20 vorgespannten aktorseitigen Übersetzerkolbens 31 wird dieser aufgrund der reduzierten vertikalen Länge des Piezo-Aktors 20 ebenfalls in vertikaler Richtung bewegt. Durch diese nach außen gerichtete ziehende Bewegung des aktorseitigen Übersetzerkolbens 31 erfolgt mittels der Druckfläche 38 des ersten Kolbenabschnitts 32 eine Vergrößerung des Volumens im aktorseitigen Kopplerraum 36, wodurch dort eine Druckreduzierung stattfindet, die einen Öffnungsdruck für eine erste Öffnungsphase zum Öffnen der Düsennadel 13 liefert. Der Öffnungsdruck wird über die hydraulische Verbindung 22 in den düsennadelseitigen Kopplerraum 53 übertragen, so dass der Öffnungsdruck ebenfalls an der düsennadelseitigen Druckfläche 52 anliegt. Dadurch wird ein erstes Übersetzungsverhältnis zum Öffnen der Düsennadel 13 eingeleitet, das aufgrund der Flächenverhältnisse der Druckflächen 38 und 52 wirksam ist, wobei das Übersetzungsverhältnis der ersten Öffnungsphase durch das Flächenverhältnis d1²/d3² bestimmt wird. Gleichzeitig mit der ziehenden Bewegung des aktorseitigen Übersetzerkolbens 31 wird durch den zweiten Kolbenabschnitt 33 und der in den Steuerraum 37 weisenden Aufwärtsbewegung der zweiten Druckfläche 48 das Volumen im Steuerraum 37 erhöht, wodurch auch im Steuerraum 37 der Druck abfällt. Der Steuerraum 37 wirkt dabei als Druckspeicher bzw. Energiespeicher in Form einer hydraulischen Feder. Mit zunehmendem Hub der Düsennadel 51 steigt der Druck im düsenseitigen Kopplerraum 53 wegen der Druckunterwanderung am Dichtsitz 15 der Düsennadel 13 wieder an, während der Druck im Steuerraum 37 weiter abfällt. Dies führt zu Bedingungen, die die Steuerhülse 35 von der aktorseitigen Fläche 23 abheben lässt. Dadurch liegt an der Steuerhülse 35 die erste Stirnfläche 44 frei, die nun als erste Steuerfläche 47 auf den aktorseitigen Kopplerraum 36 einwirkt. Der aktorseitige Kopplerraum 36 wird nun radial von der Schieberhülse 34 begrenzt. Dem aktorseitigen Kopplerraum 36 ist somit eine wirksame Druckfläche ausgesetzt, die sich aus der aktorseitigen Druckfläche 38 des ersten Kolbenabschnitts 32 und der ersten Stirnfläche 44 der Steuerhülse 35 zusammensetzt. Dadurch, dass der innere Durchmesser der Schieberhülse 34 am Durchmesser d2 des zweiten Kolbenabschnitts 33 geführt ist und die Steuerhülse 35 zwischen Schieberhülse 34 und ersten Kolbenabschnitt 32 angeordnet ist, wobei der äußere Durchmesser der Steuerhülse 35 am inneren Durchmesser der Schieberhülse 34 geführt ist, wird die zusammengesetzte wirksame Druckfläche durch den Außendurchmesser der Steuerhülse 35 bestimmt, die dem Durchmesser d2 entspricht. Die zusammengesetzte wirksame Druckfläche bewirkt einen Übersetzungssprung, der als zweites Übersetzungsverhältnis auf die düsennadelseitige Druckfläche 52 der düsennadelseitigen Übersetzerkolbens 51 wirkt. Dadurch wird der Hub des Piezo-Aktors 20 mit einer größeren Übersetzung auf die Düsennadel 13 übertragen, der sich aus dem Flächenverhältnisse der zusammengesetzten wirksamen Druckfläche zur Druckfläche 52 ergibt, wobei das zweite Übersetzungsverhältnis durch das Flächenverhältnisse d2²/d3² bestimmt wird. Infolgedessen wird die Düsennadel 13 mit einer größeren Geschwindigkeit und mit einem größeren Hubweg bewegt.

[0016] Anhand des in Figur 3 dargestellten hydraulischen Ersatzschaltbildes wird das Übersetzungsverhältnis für die erste Öffnungsphase und die zweite Öffnungsphase der Düsennadel 13 näher erläutert. Wird vom Piezo-Aktor 20 infolge der inversen Ansteuerung eine ziehende Bewegung auf den ersten Kolbenabschnitt 32 mit der Fläche A3 und mit dem zweiten Kolbenabschnitt 33 auf den Steuerraum 37 ausgeübt, stellt sich zunächst ein von der Fläche A3 abhängige Druckreduzierung im aktorseitigen Kopplerraum 36 ein, die über die Verbindung 22 auf den düsennadelseitigen Kopplerraum 53 übertragen wird. Eine Druckreduzierung im Kopplerraum 36 bewirkt die erste Öffnungsphase durch ein erstes Abheben der Düsennadel 13 vom Dichtsitz 15. Das mit der Steuerfläche 46 in den Steuerraum 37 weisende Steuerelement 40, das als Kolben dargestellt ist, bleibt aufgrund des im Steuerraum 37 herrschenden Drucks zunächst in einer Ausgangsposition. Die Druckfeder 43 wirkt dabei lediglich unterstützend. Mit zunehmend ziehendem Hub des Piezo-Aktors 20 wird mittels des zweiten Kolbenabschnitts 33 der Druck im Steuerraum 37 weiter reduziert bis der im Raum 36' anliegende Druck unterschritten wird. Mit Erreichen dieses Wertes wird das Steuerelement 40 mit der Fläche A1, die der ersten Steuerfläche 47 entspricht, bewegt. Durch die ziehende Bewegung der Fläche A1 wird ein zusätzliches Volumen im Raum 36' geschaffen, das über die Verbindung 22' auch im aktorseitigen Kopplerraum 36 wirksam wird. Das zusätzliche Volumen wird über die Verbindung 22 auf den düsennadelseitigen Kopplerraum 53 übertragen, so dass der Fläche A4 des düsennadelseitigem Übersetzerkolben 51 nun der Summe der Flächen A1 und A3 als Übersetzungsverhältnis zur Realisierung der zweiten Öffnungsphase gegenübersteht. Das Übersetzungsverhältnis der zweiten Öffnungsphase (A1 + A3) zu A4 ist somit größer als das sich aus dem Verhältnis von A3 zu A4 ergebende Übersetzungsverhältnis der ersten Öffnungsphase. Aufgrund des größeren Übersetzungsverhältnisses der zweiten Öffnungsphase wird eine größere Öffnungsgeschwindigkeit mit einem größeren Hubweg beim Öffnen der Düsennadel 13 realisiert.

[0017] Durch Bestromen des Piezo-Aktors 20 wird wieder eine Verlängerung des Piezo-Aktors 20 eingeleitet, die vom aktorseitigen Übersetzerkolben 31 auf den Steuerraum 37 und den aktorseitigen Kopplerraum 36 übertragen wird. Zunächst wird unterstützt durch die Druckfeder 43, die Steuerhülse 35 mit der Stirnfläche 44 gegen die Fläche 23 gedrückt, so dass der aktorseitige Kopplerraum 36 unterhalb der aktorseitigen Druckfläche 38 entsteht. Gleichzeitig erhöht der erste Kolbenabschnitt 32 mit der Druckfläche 38 den Druck im aktorseitigen Kopplerraum 36, der über die hydraulische Verbindung 22 auf den düsennadelseitigen Kopplerraum 53 übertragen wird, wobei aufgrund des Druckanstiegs im düsennadelseitigen Kopplerraum 53 mittels des düsennadelseitigen Übersetzerkolbens 51 die Düsennadel 13 auf den Dichtsitz 15 gepresst wird und dadurch die Einspritzdüsen 16 vom Druckraum 25 getrennt werden. Gleichzeitig bildet sich in den Druckräumen des hydraulischen Übersetzers 30 wieder ein druckausgeglichener Zustand aus.

Bezugszeichenliste

[0018] 

10

Injektorgehäuse

11

Düsenkörper

12

Düsennadelführung

13

Düsennadel

14

Führungsabschnitt

15

Dichtsitz

16

Einspritzdüsen

18

Aufnahmeraum

19

Zwischenkörper

20

Piezo-Aktor

21

Verbindungsbohrung

22

hydraulische Verbindung

22'

Verbindung

23

aktorseitige Stirnfläche

24

düsennadelseitige Stirnfläche

25

Hochdruckraum

30

hydraulischer Übersetzer

31

aktorseitiger Übersetzerkolben

32

erster Kolbenabschnitt

33

zweiter Kolbenabschnitt

34

Schieberhülse

35

Steuerhülse

36

aktorseitiger Kopplerraum

36'

Raum

37

Steuerraum

38

kopplerraumseitige Druckfläche

40

Steuerelement

42

Stirnfläche

43

Druckfeder

44

erste Stirnfläche

45

zweite Stirnfläche

46

zweite Steuerfläche

47

erste Steuerfläche

48

zweite Druckfläche

49

weitere Druckfeder

51

düsennadelseitiger Übersetzerkolben

52

düsennadelseitige Druckfläche

53

düsennadelseitiger Kopplerraum

54

düsennadelseitige Schieberhülse

56

Schließfeder

Ansprüche

1. Kraftstoffinjektor für eine Brennkraftmaschine mit einer in einem Düsenkörper geführten Düsennadel (13), die auf einen Düsennadeldichtsitz (15) einwirkt, mit einem Aktor (20) und einem hydraulischen Übersetzer (30) mit einem mit dem Aktor in Verbindung stehenden aktorseitigen Übersetzerkolben (31) und einem mit der Düsennadel (13) in Verbindung stehenden düsennadelseitigen Übersetzerkolben (51), wobei der aktorseitige Übersetzerkolben (31) und der düsennadelseitige Übersetzerkolben (51) auf mindestens einen Übersetzerraum einwirken, wobei als Übersetzerraum ein aktorseitiger Kopplerraum (36) ausgebildet ist, dem eine Druckfläche (38) des aktorseitigen Übersetzerkolben (31) zugeordnet ist, und wobei in Abhängigkeit vom Druck im aktorseitigen Kopplerraum (36) die Düsennadel (13) vom Düsennadeldichtsitz (15) abgehoben wird und dadurch mit Hochdruck beaufschlagter Kraftstoff eingespritzt wird, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich zum aktorseitigen Übersetzerkolben (31) ein hubverstellbares Steuerelement (40) vorgesehen ist, das mit einer ersten Steuerfläche (A1, 47) mit dem aktorseitigen Kopplerraum (36) hydraulisch gekoppelt und mit einer zweiten Steuerfläche (46) einem Steuerraum (37) zugeordnet ist, und dass der aktorseitige Übersetzerkolben (31) eine zweite Druckfläche (48) aufweist, die als weitere Steuerfläche dem Steuerraum (37) zugeordnet ist.

2. Kraftstoffinjektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in einer erster Öffnungsphase der Düsennadel (13) das Steuerelement (40) in einer Ausgangsposition liegt und dass in einer zweiten Öffnungsphase der Düsennadel (13) das Steuerelement (40) von der Ausgangsposition abhebt, so dass sich das Volumen im aktorseitigen Kopplerraum (36) vergrößert.

3. Kraftstoffinjektor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuerelement (40) am aktorseitigen Übersetzerkolben (31) hubverstellbar geführt ist.

4. Kraftstoffinjektor nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuerelement (40) eine am aktorseitigen Übersetzerkolben (31) axial geführte Steuerhülse (35) ist, deren erste Stirnfläche (44) als erste Steuerfläche (47) mit dem aktorseitigen Kopplerraum (36) hydraulisch gekoppelt und deren zweite Stirnfläche (45) als zweite Steuerfläche (46) dem Steuerraum (37) zugeordnet ist.

5. Kraftstoffinjektor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Stirnfläche (44) bezüglich einer ersten Öffnungsphase der Düsennadel (13) in einer Ausgangsposition liegt, und dass bezüglich einer zweiten Öffnungsphase der Düsennadel (13) die erste Stirnfläche (44) von der Ausgangsposition abhebt, so dass bezüglich der zweiten Öffnungsphase der Düsennadel (13) dem aktorseitigen Kopplerraum (36) eine wirksame Fläche ausgesetzt ist, die sich aus der Druckfläche (38) des Übersetzerkolbens (31) und der ersten Stirnfläche (44) zusammensetzt.

6. Kraftstoffinjektor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine Druckfeder (43) vorgesehen ist, die die Steuerhülse (35) vor Beginn der ersten Öffnungsphase der Düsennadel (13) in eine Ausgangsposition bringt.

7. Kraftstoffinjektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der aktorseitige Übersetzerkolben (31) ein Stufenkolben mit einem ersten Kolbenabschnitt (32) und einem zweiten Kolbenabschnitt (33) ist und dass dem ersten Kolbenabschnitt (32) mit der Druckfläche (38) der aktorseitige Kopplerraum (36) und dem zweiten Kolbenabschnitt (33) mit einer zweiten Druckfläche (48) der Steuerraum (37) zugeordnet ist.

8. Kraftstoffinjektor nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerhülse (35) am ersten Kolbenabschnitt (32) axial geführt ist.

9. Kraftstoffinjektor nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass am zweiten Kolbenabschnitt (33) eine Schieberhülse (34) axial geführt ist und dass die Steuerhülse (35) zwischen dem ersten Kolbenabschnitt (32) und der Schieberhülse (34) axial geführt ist.

10. Kraftstoffinjektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein düsennadelseitiger Kopplerraum (53) vorgesehen ist, dem der düsennadelseitige Übersetzerkolben (51) mit einer düsennadelseitigen Druckfläche (52) ausgesetzt ist, und dass der aktorseitige Kopplerraum (36) und der düsennadelseitige Kopplerraum (53) über eine hydraulische Verbindung (22) verbunden sind.

Zeichnung