EP1963662A1 - Kraftstoffinjektor - Google Patents

Kraftstoffinjektor

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Publication number
EP1963662A1
EP1963662A1 EP06807600A EP06807600A EP1963662A1 EP 1963662 A1 EP1963662 A1 EP 1963662A1 EP 06807600 A EP06807600 A EP 06807600A EP 06807600 A EP06807600 A EP 06807600A EP 1963662 A1 EP1963662 A1 EP 1963662A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
valve piston
control chamber
nozzle needle
valve
fuel injector
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.)
Withdrawn
Application number
EP06807600A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Hans-Christoph Magel
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
Publication of EP1963662A1 publication Critical patent/EP1963662A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current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
    • 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
    • F02M47/027—Electrically actuated valves draining the chamber to release the 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
    • F02M61/00—Fuel-injectors not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00
    • F02M61/16—Details not provided for in, or of interest apart from, the apparatus of groups F02M61/02 - F02M61/14
    • F02M61/167—Means for compensating clearance or thermal expansion
    • 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
    • F02M63/00—Other fuel-injection apparatus having pertinent characteristics not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00; Details, component parts, or accessories of fuel-injection apparatus, not provided for in, or of interest apart from, the apparatus of groups F02M39/00 - F02M61/00 or F02M67/00; Combination of fuel pump with other devices, e.g. lubricating oil pump
    • F02M63/0012—Valves
    • F02M63/0014—Valves characterised by the valve actuating means
    • F02M63/0015—Valves characterised by the valve actuating means electrical, e.g. using solenoid
    • F02M63/0026—Valves characterised by the valve actuating means electrical, e.g. using solenoid using piezoelectric or magnetostrictive actuators
    • 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
    • F02M2547/00—Special features for fuel-injection valves actuated by fluid pressure
    • F02M2547/003—Valve inserts containing control chamber and valve piston

Definitions

  • the invention relates to a fuel injector according to the preamble of claim 1.
  • the Düsenna- del tenuraum is also referred to as a servo control room. Therefore, the fuel injector according to the invention is also referred to as a servo-controlled injector whose servo control chamber is controlled via the valve device with the piezoelectric actuator.
  • the object of the invention is to provide a fuel injector according to the preamble of claim 1, which has an improved injection performance and is inexpensive to produce.
  • a servo-controlled injector is provided with a control chamber which is connected to the pressure relief via the pressure relief connection with low pressure.
  • the piezoactuator operates inversely, that is, the piezoactuator is charged when the injector is in the idle state and has its nominal length extent, so that the pressure relief connection is interrupted.
  • the piezo actuator is discharged and contracts.
  • the nozzle needle control chamber is relieved via the valve piston control chamber in the pressure relief chamber and the nozzle needle opens.
  • the valve piston preferably has a comparatively small diameter.
  • the leaking guide for the valve piston also has only a relatively small diameter and there is only a small amount of leakage.
  • the free end of the valve piston preferably has a peripheral sealing edge, which forms a flat seat with an associated sealing surface on the valve plate. Positioning accuracies can be compensated by the flat seat. But it can also be used other seat shapes, such as a ball or a conical seat.
  • the pressure relief channel preferably has a Druckentlastungso réelle, which is closed by the free end of the valve piston.
  • the exemplary embodiment according to claim 5 provides the advantage that the pressure relief channel can be omitted in the valve plate, whereby their strength is increased.
  • the first through-hole is preferably equipped with an outlet throttle over which the Dusennadel- control room is relieved to open the nozzle needle.
  • the second through hole is preferably equipped with an inlet throttle.
  • the inlet throttle allows the nozzle needle control chamber to be filled via the outlet throttle when closing the nozzle needle.
  • a long one-piece nozzle needle is preferably used.
  • the material properties are preferably selected so that the temperature expansions of the piezoelectric actuator are precisely compensated.
  • the valve piston is mechanically directly in contact with the injector housing via the piezoactuator and at least one temperature expansion equalization piece.
  • FIG. 1 shows a first embodiment of an inventive fuel injector in
  • Figure 2 shows a second embodiment of the fuel injector according to the invention in longitudinal section.
  • FIG. 1 shows a longitudinal section of a first exemplary embodiment of a fuel injector according to the invention.
  • the fuel injector according to the invention is a so-called common rail Inj ector of a common rail fuel injection system.
  • the illustrated fuel injector has an injector housing, generally designated 1.
  • the injector housing 1 comprises a nozzle body 2, which projects with its lower free end into the combustion chamber of an internal combustion engine to be supplied.
  • the injector housing 1 further comprises a substantially circular cylinder jacket-shaped intermediate body 3 and a fastening body. 4
  • an axial strictlysboh- tion 6 is recessed, in which a nozzle needle 8 is guided axially displaceable.
  • a sealing edge 10 is formed, which cooperates with a sealing surface 11 on the nozzle body 2 to form a sealing seat.
  • the nozzle needle 8 has a pressure chamber portion 15, which is formed substantially circular cylindrical.
  • the pressure space section 15 is followed by a truncated conical widening section 16, which is also referred to as a pressure shoulder.
  • the sections 15 and 16 are, at least partially, arranged in a pressure chamber 17 which is formed between the nozzle needle 8 and the nozzle body 2.
  • On the truncated conical widening portion 16 is followed by a substantially circular cylindrical guide portion 18 which is guided in the axial guide bore 6 of the nozzle body 2 to and fro.
  • flats 19, 20 which are formed on the guide portion, a fluid connection between the pressure chamber 17 and an annular space 21 created.
  • the nozzle needle 8 has a further guide section 22, which is guided in a nozzle needle guide sleeve 24. Between the two guide portions 18 and 22, a connecting portion 25 extends, on which in the vicinity of the guide portion 22, a collar 26 is formed. Between the collar 26 and the combustion chamber facing end face of the nozzle needle guide sleeve 24, a nozzle needle spring 27 is clamped. In the vicinity of the guide sections 18, 22, in each case two compensation webs 28, 29 and 30, 31 arranged perpendicular to one another are provided in the nozzle needle 8. The balancing webs allow a small deformation of the nozzle needle 8 in the manner of a universal joint. As a result, unwanted tension of the nozzle needle due to manufacturing inaccuracies can be avoided.
  • the annular space 21 communicates via a high-pressure fuel line 33 with a central high-pressure fuel source 34, for example a high-pressure fuel accumulator, which is also referred to as a common rail.
  • the nozzle needle guide sleeve 24 has an inlet throttle 35 through which throttled fuel passes from the annular space 21 into a nozzle needle control chamber 36 which is delimited in the radial direction by the nozzle needle guide sleeve 24.
  • nozzle needle control chamber 36 In the axial direction of the nozzle needle control chamber 36 is bounded by the combustion chamber distal end of the nozzle needle 8 and a valve plate 38, which is formed integrally with the nozzle needle guide sleeve 24.
  • the valve plate 38 has a through-hole 39 provided with a drain hole, which connects the nozzle needle control chamber 36 with a valve piston control chamber 40.
  • the valve plate 38 has a further provided with a throttle through hole 41, which connects the annular space 21 with the valve piston control chamber 40.
  • the valve piston control chamber 40 is formed by a recess 42 in a guide piece 43 which is closed by the valve plate 38.
  • the guide piece 43 has a guide bore, in which a valve piston 45 is guided to move back and forth in the axial direction.
  • the valve piston 45 is connected to a coupling piece 46.
  • a piezoelectric actuator 48 is arranged between the coupling piece 46 and another coupling piece 47.
  • the piezoelectric actuator 48 is surrounded in the circumferential direction by a tension spring 49, which is clamped between the coupling pieces 46 and 47. As a result, the actuator is axially biased.
  • the coupling pieces 46 and 47 allow by suitable expansion behavior the compensation of temperature expansions and are therefore also referred to as temperature compensation pieces. It is also possible to use only one temperature compensation piece.
  • the piezoactuator 48 is disposed within a pressure relief space 50 which communicates via a return line 51 with a return tank (not shown).
  • the pressure release Treatment chamber 50 is connected to a further pressure relief chamber 52 radially outside the pressure relief chamber 50 in connection.
  • the pressure relief space 52 communicates with a pressure relief passage 55 via a through hole 53 provided in a collar 54 extending from the guide piece 43.
  • the piezoactuator is directly surrounded by the fuel in the low-pressure range, whereby a good heat coupling between the piezoelectric actuator and the temperature compensation pieces is achieved. If only one compensation piece 46 is used, a uniform heat distribution in the actuator and compensation piece can be achieved.
  • the actuator is protected from the fuel by a suitable measure, for example coating.
  • the pressure relief passage 55 extends from the pressure relief chamber 52 through the valve plate 38 in the valve piston control chamber 40.
  • the mouth of the pressure relief passage 55 in the valve piston control chamber 40 is closed by the combustion chamber facing the end of the valve piston 45.
  • a sealing seat 56 By a sealing seat 56, the escape of fuel from the valve piston control chamber 40 through the pressure relief passage 55 in the pressure relief chamber 52 is prevented.
  • the piezoelectric actuator 48 In the idle state of the fuel injector, the piezoelectric actuator 48 is charged and the sealing seat 56 is closed. To trigger an injection, the piezoactuator 48 is discharged and contracts. Then, the sealing seat 56 opens and the valve piston control space 40 is relieved via the pressure relief passage 55 in the pressure relief space 52, so that the nozzle needle 8 opens.
  • the sealing seat 56 of the valve piston 45 and the leadership of the Valve piston 45 in the guide piece 43 have exactly or almost the same diameter, so that the valve piston 45 is pressure-balanced with respect to the pressure chamber 40 and experiences only a small pressure force.
  • the guide piece 43 is held by a threaded ring 58 which engages the collar 54 in close contact with the valve plate 38, which is clamped between the guide piece 43 and the intermediate body 3.
  • the Befest onlyskorper 4 is einstuckig connected to the intermediate body 3.
  • the piezoelectric actuator 48 is surrounded by an actuator housing 60, which is arranged between the guide piece 43 and an actuator housing cover 61.
  • an actuator housing 60 which is arranged between the guide piece 43 and an actuator housing cover 61.
  • a union nut 65 which is screwed on the outside of the Befest Trentskorper 4
  • the Aktorgehause 60 and the Aktorgehausedeckel 61 are braced against the Fuhrungsstuck 43.
  • the coupling piece 47 and the housing cover 61 can also be made in one piece.
  • FIG. 2 shows a longitudinal section of a second exemplary embodiment of an injector according to the invention.
  • a pressure relief passage 75 passes through the valve piston 45.
  • the valve piston control chamber 40 is relieved via the pressure relief passage 75 into the pressure relief chamber 50.
  • the pressure relief channel in the valve plate (see Figure 1) can be omitted. This increases the strength of the valve plate.
  • counter-pressure regions 77 are formed in the guide piece. As a result, the widening of the guide piece 43 can be prevented by the fuel pressure in the valve piston 45 and the leakage quantity can be reduced.

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Kraftstoffinjektor mit einem Injektorgehäuse (1) , das einen Druckraum (21,17) umfasst, aus dem, in Abhängigkeit von dem Druck in einem Düsennadelsteuerraum (36) , mit Hochdruck beaufschlagter Kraftstoff in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine eingespritzt wird, wenn eine Düsennadel (8) von ihrem Sitz abhebt, wobei der Druck in dem Düsennadelsteuerraum (36) durch eine Schaltventileinrichtung direkt gesteuert wird, die einen Piezoaktor (48) umfasst, der eine Längenausdehnung erfährt, wenn er aufgeladen wird. Um einen Kraftstoffinjektor zu schaffen, der eine verbesserte Einspritzperformance aufweist und kostengünstig herstellbar ist, umfasst die Schaltventileinrichtung einen mit dem Piezoaktor (48) gekoppelten Ventilkolben (45) mit einem freien Ende, das in einem mit dem Düsennadelsteuerraum (36) in Verbindung stehenden Ventilkolbensteuerraum (40) angeordnet ist und im aufgeladenen Zustand des Piezoaktors (48) eine hydraulische Druckentlastungsverbindung (55) zwischen dem Ventilkolbensteuerraum (40) und einem Druckentlastungsraum (52) unterbricht.

Description

Kraftstoffinj ektor
Stand der Technik
Die Erfindung betrifft einen Kraftstoffinjektor gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Der Düsenna- delsteuerraum wird auch als Servosteuerraum bezeichnet. Daher wird der erfindungsgemäße Kraftstoffinjektor auch als servogesteuerter Injektor bezeichnet, dessen Servosteuerraum über die Ventileinrichtung mit dem Piezoaktor gesteuert wird.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen Kraftstoffinjektor gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 zu schaffen, der eine verbesserte Einspritzperformance aufweist und kostengünstig herstellbar ist.
Die Aufgabe wird durch einen Kraftstoffinjektor gemäß Anspruch 1 gelöst. Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Unteransprüchen offenbart .
Vorteile der Erfindung
Das Ausführungsbeispiel gemäß Anspruch 1 liefert den Vorteil, dass der Ventilkolben druckausgegli- chen ist. Dadurch werden kleine Bewegungskräfte ermöglicht. Außerdem kann das Volumen des Piezoaktors deutlich reduziert werden, wodurch sich hohe Kosteneinsparungen ergeben. Gemäß einem wesentlichen Aspekt der Erfindung wird ein servogesteuerter Injektor mit einem Steuerraum geschaffen, der zur Druckentlastung über die Druckentlastungsverbindung mit Niederdruck verbunden wird. Der Piezoaktor arbeitet invers, das heißt, der Piezoaktor ist im Ru- hezustand des Injektors aufgeladen und hat seine nominale Längenausdehnung, so dass die Druckentlastungsverbindung unterbrochen ist. Zum Ansteuern der Einspritzung wird der Piezoaktor entladen und zieht sich zusammen. Dann wird der Düsennadelsteuerraum über den Ventilkolbensteuerraum in den Druckentlastungsraum entlastet und die Düsennadel öffnet.
Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Anspruch 2 weist der Ventilkolben vorzugsweise einen vergleichsweise kleinen Durchmesser auf. Somit hat die leckagebehaftete Führung für den Ventilkolben ebenfalls nur einen relativ kleinen Durchmesser und es fällt nur eine geringe Leckagemenge an.
Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Anspruch 3 weist das freie Ende des Ventilkolbens vorzugsweise eine umlaufende Dichtkante auf, die mit einer zugehörigen Dichtfläche an der Ventilplatte einen Flachsitz bildet. Durch den Flachsitz können Positionierunge- nauigkeiten ausgeglichen werden. Es können aber auch andere Sitzformen, wie ein Kugel- oder ein Kegelsitz verwendet werden. Bei dem Ausfuhrungsbeispiel gemäß Anspruch 4 weist der Druckentlastungskanal vorzugsweise eine Druckentlastungsoffnung auf, die durch das freie Ende des Ventilkolbens verschließbar ist.
Das Ausfuhrungsbeispiel gemäß Anspruch 5 liefert den Vorteil, dass der Druckentlastungskanal in der Ventilplatte entfallen kann, wodurch deren Festigkeit erhöht wird.
Bei dem Ausfuhrungsbeispiel gemäß Anspruch 6 ist das erste Durchgangsloch vorzugsweise mit einer Ablaufdrossel ausgestattet, über die der Dusennadel- steuerraum zum Offnen der Dusennadel entlastet wird.
Bei dem Ausfuhrungsbeispiel gemäß Anspruch 7 ist das zweite Durchgangsloch vorzugsweise mit einer Zulaufdrossel ausgestattet. Die Zulaufdrossel er- moglicht beim Schließen der Dusennadel ein Befullen des Dusennadelsteuerraums über die Ablaufdrossel .
Bei dem Ausfuhrungsbeispiel gemäß Anspruch 8 wird vorzugsweise eine lange einteilige Dusennadel ver- wendet.
Bei den Ausfuhrungsbeispielen gemäß den Ansprüchen 9 und 10 sind die Materialeigenschaften vorzugsweise so gewählt, dass die Temperaturausdehnungen des Piezoaktors genau ausgeglichen werden. Gemäß einem wesentlichen Aspekt der Erfindung steht der Ventilkolben über den Piezoaktor und mindestens ein Tem- peraturausdehnungsausgleichsstuck mechanisch direkt mit dem Injektorgehause in Kontakt. Durch den me- - A -
chanischen Temperaturausgleich für den Piezoaktor und den inversen Aktorbetrieb wird ein einfacher konstruktiver Aufbau der Ventileinrichtung ermöglicht.
Zeichnung
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Be- Schreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung zwei Ausführungsbeispiele im Einzelnen beschrieben sind. Es zeigen:
Figur 1 ein erstes Ausführungsbeispiel eines er- findungsgemäßen Kraftstoffinjektors im
Längsschnitt und
Figur 2 ein zweites Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Kraftstoffinjektors im Längsschnitt .
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
In Figur 1 ist ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Kraftstoffinjektors im Längs- schnitt dargestellt. Bei dem erfindungsgemäßen Kraftstoffinjektor handelt es sich um einen so genannten Common-Rail-Inj ektor eines Common-Rail- Kraftstoffeinspritzsystems . Der dargestellte Kraftstoffinj ektor weist ein insgesamt mit 1 be- zeichnetes Injektorgehäuse auf. Das Injektorgehäuse 1 umfasst einen Düsenkörper 2, der mit seinem unteren freien Ende in den Brennraum einer zu versorgenden Brennkraftmaschine ragt. Das Injektorgehäuse 1 umfasst des Weiteren einen im Wesentlichen kreis- zylindermantelförmigen Zwischenkörper 3 und einen Befestigungskörper 4.
In dem Düsenkörper 2 ist eine axiale Führungsboh- rung 6 ausgespart, in der eine Düsennadel 8 axial verschiebbar geführt ist. An der Spitze 9 der Düsennadel 8 ist eine Dichtkante 10 ausgebildet, die mit einer Dichtfläche 11 an dem Düsenkörper 2 zusammenwirkt, um einen Dichtsitz zu bilden. Wenn sich die Spitze 9 der Düsennadel 8 mit ihrer Dichtkante 10 in Anlage an der Dichtfläche 11 befindet, sind zwei Spritzlöcher 13, 14 in dem Düsenkörper 2 verschlossen. Wenn die Düsennadelspitze 9 mit der Dichtkante 10 von der Dichtfläche 11 abhebt, dann wird mit Hochdruck beaufschlagter Kraftstoff durch die Spritzlöcher 13 und 14 in den Brennraum der Brennkraftmaschine eingespritzt.
Ausgehend von der Spitze 9 weist die Düsennadel 8 einen Druckraumabschnitt 15 auf, der im Wesentlichen kreiszylinderförmig ausgebildet ist. Auf den Druckraumabschnitt 15 folgt ein sich kegelstumpfartig erweiternder Abschnitt 16, der auch als Druckschulter bezeichnet wird. Die Abschnitte 15 und 16 sind, zumindest teilweise, in einem Druckraum 17 angeordnet, der zwischen der Düsennadel 8 und dem Düsenkörper 2 ausgebildet ist. Auf den sich kegel- stumpfartig erweiternden Abschnitt 16 folgt ein im Wesentlichen kreiszylinderförmiger Führungsab- schnitt 18, der in der axialen Führungsbohrung 6 des Düsenkörpers 2 hin und her bewegbar geführt ist. Durch Abflachungen 19, 20, die an dem Führungsabschnitt ausgebildet sind, wird eine Fluid- verbindung zwischen dem Druckraum 17 und einem Ringraum 21 geschaffen.
An ihrem dem Brennraum abgewandten Ende weist die Düsennadel 8 einen weiteren Führungsabschnitt 22 auf, der in einer Düsennadelführungshülse 24 geführt ist. Zwischen den beiden Führungsabschnitten 18 und 22 erstreckt sich ein Verbindungsabschnitt 25, an dem in der Nähe des Führungsabschnitts 22 ein Bund 26 ausgebildet ist. Zwischen dem Bund 26 und der dem Brennraum zugewandten Stirnseite der Düsennadelführungshülse 24 ist eine Düsennadelfeder 27 eingespannt. In der Nähe der Führungsabschnitte 18, 22 sind jeweils zwei senkrecht zueinander ange- ordnete Ausgleichstege 28, 29 und 30, 31 in der Düsennadel 8 vorgesehen. Die Ausgleichsstege ermöglichen eine geringe Verformung der Düsennadel 8 in der Art eines Kardangelenks. Dadurch können unerwünschte Verspannungen der Düsennadel aufgrund von Fertigungsungenauigkeiten vermieden werden.
Der Ringraum 21 steht über eine Kraftstoffhochdruckleitung 33 mit einer zentralen Kraftstoffhochdruckquelle 34 in Verbindung, zum Beispiel einem Kraftstoffhochdruckspeicher, der auch als Common- Rail bezeichnet wird. Die Düsennadelführungshülse 24 weist eine Zulaufdrossel 35 auf, durch die Kraftstoff aus dem Ringraum 21 gedrosselt in einen Düsennadelsteuerraum 36 gelangt, der in radialer Richtung von der Düsennadelführungshülse 24 begrenzt ist. In axialer Richtung wird der Düsennadelsteuerraum 36 von dem brennraumfernen Ende der Düsennadel 8 und einer Ventilplatte 38 begrenzt, die einstückig mit der Düsennadelführungshülse 24 ausgebildet ist.
Die Ventilplatte 38 weist ein mit einer Ablaufdros- sei versehenes Durchgangsloch 39 auf, das den Du- sennadelsteuerraum 36 mit einem Ventilkolbensteuerraum 40 verbindet. Darüber hinaus weist die Ventilplatte 38 ein weiteres mit einer Drossel versehenes Durchgangsloch 41 auf, das den Ringraum 21 mit dem Ventilkolbensteuerraum 40 verbindet. Der Ventilkolbensteuerraum 40 wird von einer Ausnehmung 42 in einem Führungsstück 43 gebildet, die durch die Ventilplatte 38 verschlossen ist.
Das Führungsstück 43 weist eine Führungsbohrung auf, in der ein Ventilkolben 45 in axialer Richtung hin und her bewegbar geführt ist. Der Ventilkolben 45 ist mit einem Kopplungsstück 46 verbunden. Zwischen dem Kopplungsstück 46 und einem weiteren Kopplungsstück 47 ist ein Piezoaktor 48 angeordnet. Der Piezoaktor 48 ist in Umfangsrichtung von einer Zugfeder 49 umgeben, die zwischen den Kopplungsstücken 46 und 47 eingespannt ist. Dadurch wird der Aktor axial vorgespannt. Die Kopplungsstücke 46 und 47 ermöglichen durch geeignetes Ausdehnungsverhalten den Ausgleich von Temperaturausdehnungen und werden daher auch als Temperaturausgleichsstücke bezeichnet. Es ist auch die Verwendung nur eines Temperaturausgleichstückes möglich.
Der Piezoaktor 48 ist innerhalb eines Druckentlastungsraums 50 angeordnet, der über eine Rücklaufleitung 51 mit einem (nicht dargestellten) Rücklaufbehälter in Verbindung steht. Der Druckentlas- tungsraum 50 steht mit einem weiteren Druckentlastungsraum 52 radial außerhalb des Druckentlastungsraums 50 in Verbindung. Der Druckentlastungsraum 52 steht über ein Durchgangsloch 53, das in einem Bund 54 vorgesehen ist, der von dem Führungsstück 43 ausgeht, mit einem Druckentlastungskanal 55 in Verbindung. Der Piezoaktor ist direkt vom Kraftstoff im Niederdruckbereich umgeben, wodurch eine gute Wärmekopplung zwischen dem Piezoaktor und den Tem- peraturausgleichstücken erreicht wird. Wird nur ein Ausgleichstück 46 verwendet, kann eine gleichmäßige Wärmeverteilung im Aktor und Ausgleichstück erreicht werden. Der Aktor ist durch eine geeignete Maßnahme, zum Beispiel Beschichtung, gegenüber dem Kraftstoff geschützt.
Der Druckentlastungskanal 55 erstreckt sich von dem Druckentlastungsraum 52 durch die Ventilplatte 38 in den Ventilkolbensteuerraum 40. Die Mündung des Druckentlastungskanals 55 in den Ventilkolbensteuerraum 40 ist durch das dem Brennraum zugewandte Ende des Ventilkolbens 45 verschlossen. Durch einen Dichtsitz 56 wird der Austritt von Kraftstoff aus dem Ventilkolbensteuerraum 40 durch den Druckent- lastungskanal 55 in den Druckentlastungsraum 52 verhindert. Im Ruhezustand des Kraftstoffinjektors ist der Piezoaktor 48 aufgeladen und der Dichtsitz 56 geschlossen. Zum Ansteuern einer Einspritzung wird der Piezoaktor 48 entladen und zieht sich zu- sammen. Dann öffnet der Dichtsitz 56 und der Ventilkolbensteuerraum 40 wird über den Druckentlastungskanal 55 in dem Druckentlastungsraum 52 entlastet, so dass die Düsennadel 8 öffnet. Der Dichtsitz 56 des Ventilkolbens 45 und die Führung des Ventilkolbens 45 im Fuhrungsstuck 43 weisen exakt oder nahezu den gleichen Durchmesser auf, so dass der Ventilkolben 45 gegenüber dem Druckraum 40 druckausgeglichen ist und nur eine geringe Druck- kraft erfahrt.
Das Fuhrungsstuck 43 wird durch einen Schraubring 58, der an dem Bund 54 angreift, in dichter Anlage an der Ventilplatte 38 gehalten, die zwischen dem Fuhrungsstuck 43 und dem Zwischenkorper 3 eingespannt ist. Der Befestigungskorper 4 ist einstuckig mit dem Zwischenkorper 3 verbunden. Der Dusenkorper
2 kann ebenfalls einstuckig mit dem Zwischenkorper
3 verbunden sein. Der Piezoaktor 48 ist von einem Aktorgehause 60 umgeben, das zwischen dem Fuhrungsstuck 43 und einem Aktorgehausedeckel 61 angeordnet ist. Durch das Kopplungsstuck 47 und den Aktorgehausedeckel 61 hindurch erstrecken sich elektrische Anschlussleitungen 63 und 64, durch die der Piezo- aktor 48 aufgeladen wird. Durch eine Überwurfmutter 65, die außen auf den Befestigungskorper 4 aufgeschraubt ist, sind das Aktorgehause 60 und der Aktorgehausedeckel 61 gegen das Fuhrungsstuck 43 verspannt. Das Kopplungsstuck 47 und der Gehausedeckel 61 können auch einteilig ausgeführt sein.
In Figur 2 ist ein zweites Ausfuhrungsbeispiel eines erfindungsgemaßen Injektors im Längsschnitt dargestellt. Zur Bezeichnung gleicher Teile werden die gleichen Bezugszeichen verwendet. Um Wiederholungen zu vermeiden, wird auf die vorangegangene Beschreibung der Figur 1 verwiesen. Im Folgenden wird nur auf die Unterschiede zwischen den beiden Ausfuhrungsbeispielen eingegangen . Bei dem in Figur 2 dargestellten Ausführungsbeispiel verläuft ein Druckentlastungskanal 75 durch den Ventilkolben 45. Sobald der Ventilkolben 45 an dem Dichtsitz 56 von der Ventilplatte 38 abhebt, wird der Ventilkolbensteuerraum 40 über den Druckentlastungskanal 75 in den Druckentlastungsraum 50 entlastet. Durch die Anordnung des Druckentlastungskanals 75 in dem Ventilkolben 45 kann der Druckentlastungskanal in der Ventilplatte (siehe Figur 1) entfallen. Dadurch wird die Festigkeit der Ventilplatte erhöht. Radial außerhalb des Ventilkolbens 45 sind in dem Führungsstück 43 Gegendruckbereiche 77 ausgebildet. Dadurch kann die Aufweitung des Führungsstücks 43 durch den Kraftstoff- druck in dem Ventilkolben 45 verhindert und die Leckagemenge verringert werden.

Claims

Patentansprüche
1. Kraftstoffinj ektor mit einem Injektorgehäuse (1), das einen Druckraum (21,17) umfasst, aus dem, in Abhängigkeit von dem Druck in einem Düsennadel- steuerraum (36) , mit Hochdruck beaufschlagter Kraftstoff in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine eingespritzt wird, wenn eine Düsennadel (8) von ihrem Sitz abhebt, wobei der Druck in dem Du- sennadelsteuerraum (36) durch eine Schaltventilein- richtung mit einem Piezoaktor (48) gesteuert wird, der eine Längenausdehnung erfährt, wenn er aufgeladen wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltventileinrichtung einen mit dem Piezoaktor (48) gekoppelten Ventilkolben (45) mit einem freien Ende umfasst, das in einem mit dem Düsennadelsteuerraum (36) in Verbindung stehenden Ventilkolbensteuerraum (40) angeordnet ist und im aufgeladenen Zustand des Piezoaktors (48) eine hydraulische Druckentlastungsverbindung zwischen dem Ventilkolbensteuerraum (40) und einem Druckentlastungsraum (52; 50) unterbricht .
2. Kraftstoffinj ektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilkolben (45) durch ein Führungsstück (43) hin und her bewegbar geführt ist, das den Ventilkolbensteuerraum (40) teilweise begrenzt .
3. Kraftstoffinj ektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das freie Ende des Ventilkolbens (45) im aufgeladenen Zustand des Piezoaktors (48) an einer Ventilplatte (38) ei- nes Ventilstücks zur Anlage kommt, die zwischen dem Düsennadelsteuerraum (36) und dem Ventilkolbensteuerraum (40) angeordnet ist.
4. Kraftstoffinj ektor nach Anspruch 3, dadurch ge- kennzeichnet, dass die Ventilplatte (38) einen
Druckentlastungskanal (55) aufweist, der den Ventilkolbensteuerraum (40) mit dem Druckentlastungsraum (52) verbindet, wenn der Ventilkolben (45) von der Ventilplatte (38) abhebt.
5. Kraftstoffinjektor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilkolben (45) einen Druckentlastungskanal (75) aufweist, der den Ventilkolbensteuerraum (40) mit dem Druckentlastungs- räum (50) verbindet, wenn der Ventilkolben (45) von der Ventilplatte (38) abhebt.
6. Kraftstoffinj ektor nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilplat- te (38) ein erstes Durchgangsloch (39) aufweist, das den Düsennadelsteuerraum (36) mit dem Ventilkolbensteuerraum (40) verbindet.
7. Kraftstoffinjektor nach Anspruch 6, dadurch ge- kennzeichnet, dass die Ventilplatte ein zweites
Durchgangsloch (41) aufweist, das den Hochdruckraum (21) mit dem Ventilkolbensteuerraum (40) verbindet.
8. Kraftstoffinj ektor nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilstück eine Führungshülse (34) aufweist, in der ein Ende der Düsennadel (8) geführt ist und die den Düsenna- delsteuerraum (36) begrenzt.
9. Kraftstoffinj ektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem dem Ventilkolben (45) abgewandten Ende des Pie- zoaktors (48) und dem Injektorgehäuse (1,61) ein Temperaturausdehnungsausgleichsstück (47) aus einem Material angeordnet ist, das unter Temperatureinwirkung eine Längenänderung aufweist, die eine temperaturbedingte Längenänderung des Piezoaktors (48) kompensiert.
10. Kraftstoffinj ektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Piezoaktor (48) und dem Ventilkolben (45) ein Temperaturausdehnungsausgleichsstück (46) aus einem Material angeordnet ist, das unter Temperatureinwirkung eine Längenänderung aufweist, die eine temperaturbedingte Längenänderung des Piezoaktors (48) kompensiert.
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