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Dokumentenidentifikation DE102005038596A1 22.02.2007
Titel Kraftstoffinjektor für eine selbstzündende Verbrennungskraftmaschine
Anmelder Robert Bosch GmbH, 70469 Stuttgart, DE
Erfinder Böcking, Friedrich, 70499 Stuttgart, DE
DE-Anmeldedatum 16.08.2005
DE-Aktenzeichen 102005038596
Offenlegungstag 22.02.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 22.02.2007
IPC-Hauptklasse F02M 57/02(2006.01)A, F, I, 20051017, B, H, DE
Zusammenfassung Die Erfindung bezieht sich auf einen Kraftstoffinjektor (1) zum Einspritzen von Kraftstoff in einen Brennraum (22) einer selbstzündenden Verbrennungskraftmaschine, mit einem Einspritzventilglied (16), welches mindestens eine Einspritzöffnung (21) freigibt oder verschließt, und einem dem Einspritzventilglied (16) hydraulisch vorgeschalteten Druckübersetzer (6) zur Erhöhung des Einspritzdruckes, wobei der Druckübersetzer (6) über ein Steuerventil (12) und das Steuerventil (12) über einen Piezoaktor (41) angesteuert wird. Der Piezoaktor (41) wirkt über eine Brücke (44) auf mindestens einen Hebel und der Hebel seinerseits auf ein Ventilglied (52) eines Schaltventils (40), wobei die Brücke (44) und der mindestens eine Hebel so zusammenwirken, dass der Hubweg des Ventilgliedes (52) des Schaltventils (40) größer ist als die maximale Längenausdehnung des Piezoaktors (41).

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft einen Kraftstoffinjektor zum Einspritzen von Kraftstoff in einen Brennraum einer selbstzündenden Verbrennungskraftmaschine, mit einem Einspritzventilglied, welches mindestens eine Einspritzöffnung freigibt oder verschließt, und einem dem Einspritzventilglied hydraulisch vorgeschalteten Druckübersetzer zur Erhöhung des Einspritzdruckes, wobei der Druckübersetzer mittels eines Steuerventiles angesteuert wird und das Steuerventil mit einem Piezoaktor betätigt wird.

Um bei selbstzündenden Verbrennungskraftmaschinen einen Einspritzdruck zu erzielen, der höher ist als der Systemdruck, ist es bekannt, dem Einspritzventilglied einen Druckübersetzer vorzuschalten. Der Druckübersetzer wird z. B. über ein als 3/2-Wege-Ventil ausgebildetes Steuerventil betätigt. Ein solcher Kraftstoffinjektor ist z. B. aus DE-A 102 18 904 bekannt. Bei dem beschriebenen Kraftstoffinjektor wird das Steuerventil mittels eines Piezoaktors betätigt. Hierzu ist am Piezoaktor ein Kraftübertragungskolben angeordnet, der in einen Kopplungsraum hineinragt. An der anderen Seite ragt ein Kraftübertragungskolben, der mit dem Ventilglied des Steuerventils verbunden ist, ebenfalls in den Kopplerraum. Der Kraftübertragungskolben, der mit dem Ventilglied verbunden ist, hat einen kleineren Durchmesser als der Kraftübertragungskolben am Piezoaktor. Die Kraftübertragung vom Piezoaktor auf das Ventilglied erfolgt hydraulisch.

Nachteil der aus dem Stand der Technik bekannten Anordnung ist die Kraftempfindlichkeit des Steuerventils bei stark schwankenden Rücklaufgegendrücken. Ein weiterer Nachteil ist die große erforderliche Länge des Piezoaktors, um einen ausreichenden Hub des Steuerventils zu erreichen.

Vorteile der Erfindung

Zur Beseitigung der Nachteile der Lösung gemäß des Standes der Technik, wirkt bei dem erfindungsgemäßen Kraftstoffinjektor der Piezoaktor über eine Brücke auf mindestens einen Hebel und der Hebel seinerseits auf ein Ventilglied eines Schaltventils. Dabei wirken die Brücke und der mindestens eine Hebel so zusammen, dass der Hubweg des Ventilgliedes des Schaltventils größer ist als die maximale Längenausdehnung des Piezoaktors. Durch den Einsatz des Hebels ist es möglich, einen kurzen Piezoaktor einzusetzen, woraus eine kurze Bauform des Kraftstoffinjektors resultiert. Zudem wird durch die erfindungsgemäße Lösung eine hohe Steilheit und damit eine gute Rücklaufgegendruck-Unempfindlichkeit erzielt.

In einer bevorzugten Ausführungsform beträgt das durch den mindestens einen Hebel realisierte Übersetzungsverhältnis mindestens 1 zu 1,2. Die Länge des zu verwendenden Piezoaktors ist dabei abhängig vom Übersetzungsverhältnis. Je größer das Übersetzungsverhältnis ist, desto kürzer kann der Piezoaktor sein.

In einer weiteren Ausführungsform ist der mindestens eine Hebel eine vorzugsweise geschlitzte Membran. Durch die Schlitze in der Membran wird diese in einzelne Segmente unterteilt. Die einzelnen Membransegmente wirken dabei als Hebel.

Um eine ausreichende Hebelwirkung zu erzielen, muss der Hebel oder die Membran aus einem Werkstoff gefertigt sein, der sich im Betrieb nicht elastisch verformt. Ein Verformen, insbesondere ein Verbiegen des Hebels oder der einzelnen Membransegmente, würde dazu führen, dass die Hebelwirkung nicht in dem Maße eintritt, wie diese gewünscht ist, und damit keine ausreichende Übersetzung erzielt wird. Bevorzugte Materialien, aus denen der mindestens eine Hebel gefertigt ist, sind beispielsweise Kupfer, Federstahl oder Beryllium.

Da sich der Piezoaktor in Betrieb aufheizt, ist es notwendig, einen Temperaturausgleich im Kraftstoffinjektor zu schaffen. Dieser wird in einer bevorzugten Ausführungsform dadurch realisiert, dass das Gehäuseteil, in dem der Piezoaktor aufgenommen ist, aus Invar gefertigt wird. Durch die gute Wärmeleitfähigkeit des Invars wird die Wärme schnell abgeführt. Allerdings ist es notwendig, dass eine wärmeleitende Verbindung zwischen dem Piezoaktor und dem Gehäuse existiert.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Kraftstoffinjektor so ausgebildet, dass das Ventilglied des Schaltventils so ausgebildet ist, dass bei bestromtem Piezoaktor das Schaltventil geöffnet ist und bei nicht bestromtem Piezoaktor das Ventilglied in einem Sitz steht und so das Schaltventil schließt. In dieser Ausführungsform strömt bei geöffnetem Schaltventil Kraftstoff aus einem Steuerraum des Steuerventils in einen ersten Rücklauf, wodurch das Steuerventil einen Kraftstoffzulauf, über den unter Systemdruck stehender Kraftstoff in den Kraftstoffinjektor strömt, verschließt und eine Verbindung vom Druckübersetzer in einen zweiten Rücklauf freigibt. Ein Vorteil einer Schaltung, bei der bei bestromtem Piezoaktor das Schaltventil geöffnet steht, ist, dass der Kraftstoffinjektor nur jeweils während der relativ kurzen Einspritzzeiten bestromt wird und während der längeren Zeiträume, in denen kein Kraftstoff in die Verbrennungskraftmaschine eingespritzt wird, keine Energie benötigt. Ein weiterer Vorteil ist, dass auch bei Ausfall der Spannungsversorgung der Kraftstoffinjektor verschlossen ist und kein Kraftstoff in den Brennraum eingespritzt werden kann.

In einer weiteren Ausführungsform ist bei geschlossenem Schaltventil die Verbindung vom Steuerraum in einen ersten Rücklauf verschlossen, wodurch das Steuerventil einen zweiten Rücklauf verschließt und eine Verbindung vom Kraftstoffzulauf zum Druckübersetzer freigibt. Das Steuerventil ist dabei vorzugsweise so gestaltet, dass in einer Schaltstellung eine Verbindung vom Kraftstoffhochdruckzulauf zum Druckübersetzer freigegeben ist und in einer zweiten Schaltstellung eine Verbindung vom Druckübersetzer in den zweiten Rücklauf freigegeben ist. Das Steuerventil ist vorteilhafterweise ein 3/2-Wege-Ventil. Die Ansteuerung des Steuerventils erfolgt über das Schaltventil, wobei zwischen dem Steuerraum des Steuerventils zum Schaltventil eine hydraulische Verbindung ausgebildet ist. In der hydraulischen Verbindung ist vorzugsweise eine Ablaufdrossel aufgenommen. Der Steuerraum des Steuerventils ist vorzugsweise über eine Verbindungsleitung, in der eine Zulaufdrossel aufgenommen ist, mit dem Kraftstoffzulauf verbunden. Durch diese Verbindung herrscht im Steuerraum bei geschlossenem Schaltventil Systemdruck. Bei geöffnetem Schaltventil, strömt zunächst der unter Systemdruck stehende Kraftstoff in die Rücklaufleitung, wobei durch die Zulaufdrossel in der Verbindungsleitung vom Kraftstoffzulauf in den Steuerraum erreicht wird, dass der Druck zunächst im Steuerraum abfällt und ein erneuter Druckaufbau auf Systemdruck verzögert wird.

Zeichnung

Im Folgenden wird die Erfindung anhand einer Zeichnung näher beschrieben.

Es zeigt:

1 eine schematische Darstellung eines Kraftstoffinjektors mit Druckübersetzer,

2 ein Steuerventil samt Schaltventil eines erfindungsgemäß ausgebildeten Kraftstoffinjektors,

3 eine Draufsicht auf eine Membran.

Ausführungsbeispiele

1 zeigt eine schematische Darstellung eines Kraftstoffinjektors mit Druckübersetzer.

Ein erfindungsgemäßer Kraftstoffinjektor 1 ist über einen Kraftstoffzulauf 2 mit einem Hochdruckspeicher 3 verbunden. Der Hochdruckspeicher 3 ist Teil eines Kraftstoffhochdrucksystems, das neben dem Hochdruckspeicher 3 einen Kraftstoffvorratsbehälter und eine Pumpe, die hier jeweils nicht dargestellt sind, umfasst. Durch die Pumpe wird der Kraftstoff auf einen Druck von bis zu 1800 bar gebracht. Dieser Druck wird als Systemdruck bezeichnet. Der unter Systemdruck stehende Kraftstoff wird im Hochdruckspeicher 3 bereitgestellt. Über den Kraftstoffzulauf 2, in dem ein Drosselelement 4 aufgenommen ist, strömt der Kraftstoff in einen Raum 5 eines Druckübersetzers 6.

Von dem Kraftstoffzulauf 2 zweigt eine Leitung 7 ab, die in einen Hochdruckraum 8 des Druckübersetzers 6 mündet. Um zu verhindern, dass Kraftstoff aus dem Hochdruckraum 8 in die Leitung 7 zurückströmen kann, ist in der Leitung 7, vorzugsweise im Mündungsbereich in den Hochdruckraum 8, ein Rückschlagventil 9 aufgenommen.

Weiterhin zweigt vom Kraftstoffzulauf 2 eine Kraftstoffzuleitung 10 ab. Die Kraftstoffzuleitung 10 mündet in einem Rückraum 11 des Druckübersetzers 6. In der Kraftstoffzuleitung 10 ist ein Steuerventil 12 aufgenommen, welches als 3/2-Wege-Ventil ausgestaltet ist. Das Steuerventil 12 lässt sich so schalten, dass entweder eine Verbindung vom Hochdruckspeicher 3 in den Rückraum 11 freigegeben ist oder dass der Rückraum 11 mit einer Niederdruckleitung 13 verbunden ist.

Aufgabe des Druckübersetzers 6 ist es, einen Einspritzdruck bereitzustellen, der über dem Systemdruck liegt. Dieser Einspritzdruck wird im Hochdruckraum 8 des Druckübersetzers 6 erzeugt. Um den unter Einspritzdruck stehenden Kraftstoff in einen Brennraum 22 einer Verbrennungskraftmaschine einzuspritzen, ist der Hochdruckraum 8 des Druckübersetzers 6 über eine Hochdruckleitung 14 mit einem Druckraum 15 verbunden, der seinerseits ein Einspritzventilglied 16 umschließt. Das Einspritzventilglied 16 umfasst einen Führungsbereich 17 und einen Nadelbereich 18. Zwischen dem Führungsbereich 17 und dem Nadelbereich 18 ist eine Druckschulter 19 ausgebildet, welche im Druckraum 15 positioniert ist. Über einen Ringspalt 20, der mit dem Druckraum 15 verbunden ist, strömt der unter Einspritzdruck stehende Kraftstoff zu mindestens einer Einspritzöffnung 21. Die mindestens eine Einspritzöffnung 21 wird durch den Nadelbereich 18 des Einspritzventilgliedes 16 verschlossen oder freigegeben. Durch die mindestens eine Einspritzöffnung 21 gelangt der Kraftstoff in einen Brennraum 22 einer Verbrennungskraftmaschine.

Zur Steuerung des Einspritzventilgliedes 16 schließt sich an den Führungsbereich 17 ein Steuerraum 23 an. Der Steuerraum 23 ist über eine Kraftstoffleitung 24 mit dem Rückraum 11 des Druckübersetzers 6 verbunden. Zur Unterstützung der Schließbewegung des Einspritzventilgliedes 16 ist im Steuerraum 23 ein Federelement 25 aufgenommen, welches sich mit einer Seite gegen eine Stirnseite 26 des Steuerraums 23 und mit der anderen Seite gegen eine Stirnfläche 27 des Führungsbereichs 17 des Einspritzventilgliedes 16 abstützt.

Der Druckübersetzer 6 umfasst einen Übersetzerkolben 28, der vorzugsweise zweiteilig ausgeführt ist und einen ersten Teilkolben 29 und einen zweiten Teilkolben 30 aufweist, der in einem kleineren Durchmesser ausgeführt ist, als der erste Teilkolben 29. Die Bewegung des Übersetzerkolbens 28 wird durch ein zweites Federelement 31 unterstützt. Hierzu umschließt das zweite Federelement 31 den zweiten Teilkolben 30 und stützt sich mit einer Seite gegen einen tellerförmigen Ansatz 32 ab, der am zweiten Teilkolben 30 ausgebildet ist. An den tellerförmigen Ansatz 32 schließt sich der erste Teilkolben 29 an. Mit der zweiten Seite stützt sich das zweite Federelement 31 gegen eine Stirnfläche 33 des Rückraums 11 ab.

Um den Einspritzvorgang zu starten und den Nadelbereich 18 des Einspritzventilgliedes 16 aus dem Sitz zu heben und damit die mindestens eine Einspritzöffnung 21 freizugeben, wird das Schaltventil 12 so geschaltet, dass die Kraftstoffzuleitung 10 mit der Niederdruckleitung 13 verbunden ist und Kraftstoff in den Niederdruckbereich abströmen kann. Hierdurch sinkt sowohl der Druck im Rückraum 11 als auch im Steuerraum 23. Auf Grund des sinkenden Druckes im Rückraum 11 wird der Übersetzerkolben 28 in Richtung des Hochdruckraumes 8 bewegt. Durch die Verbindung des Raumes 5 mit dem Hochdruckspeicher 3 über den Kraftstoffzulauf 2 herrscht im Raum 5 ein konstanter Druck. Die Bewegung des Übersetzerkolbens 28 führt dazu, dass der Kraftstoff im Hochdruckraum 8 komprimiert wird. Da der Hochdruckraum 8 über die Hochdruckleitung 14 mit dem Druckraum 15 hydraulisch verbunden ist, steigt der Druck im Druckraum 15 ebenfalls. Auf Grund des abnehmenden Druckes im Steuerraum 23 wird das Einspritzventilglied 16 aus dem Sitz gehoben und die mindestens eine Einspritzöffnung 21 freigegeben. Der Kraftstoffeinspritzvorgang beginnt.

Zur Beendigung des Kraftstoffeinspritzvorganges wird das Steuerventil 12 so geschaltet, dass der Kraftstoffzulauf 2 mit der Kraftstoffzuleitung 10 verbunden ist. Hierdurch strömt unter Systemdruck stehender Kraftstoff in den Rückraum 11. Aus dem Rückraum 11 strömt über die Kraftstoffleitung 24 ebenfalls unter Systemdruck stehender Kraftstoff in den Steuerraum 23. Auf Grund des zunehmenden Druckes im Rückraum 11 und durch Unterstützung des zweiten Federelementes 31 wird der Übersetzerkolben 28 in Richtung des Raumes 5 bewegt. Hierdurch vergrößert sich das Volumen des Hochdruckraumes 8, wodurch der Druck hierin sinkt. Gleichzeitig nimmt auf Grund der hydraulischen Verbindung über die Hochdruckleitung 14 der Druck im Druckraum 15 ab. Die Druckkraft, die auf die Druckschulter 19 wirkt, reicht nicht mehr aus, das Einspritzventilglied 16 in der geöffneten Position zu halten. Durch den Druck im Steuerraum 23, unterstützt vom Federelement 25, wird das Einspritzventilglied 16 in Richtung der mindestens einen Einspritzdüse 21 bewegt und verschließt diese. Der Einspritzvorgang ist beendet.

2 zeigt ein erfindungsgemäß ausgestaltetes Steuerventil.

Das Steuerventil 12 wird von einem Schaltventil 40 angesteuert. Die Ansteuerung des Schaltventils 40 erfolgt mit Hilfe eines Piezoaktors 41. Der Piezoaktor 41 wird mit Hilfe eines dritten Federelementes 42, welches vorzugsweise als Rohrfeder ausgeführt ist, vorgespannt. Hierzu ist das dritte Federelement 42 mit einer Seite an einer Ausgleichsplatte 43 und mit der anderen Seite an einer Brücke 44 befestigt. Die Ausgleichsplatte 43 und die Brücke 44 wirken dabei auf jeweils entgegengesetzte Stirnseiten des Piezoaktors 41. Der Piezoaktor 41 ist in einem oberen Gehäuseteil 45 aufgenommen. Das obere Gehäuseteil 45 ist vorzugsweise aus Invar gefertigt. Vorteil von Invar ist seine vergleichsweise gute Wäremleitfähigkeit. So kann über das obere Gehäuseteil 45 ein Temperaturausgleich erfolgen. Dieser ist erforderlich, da sich der Piezoaktor 41 auf Grund der häufigen Schaltvorgänge aufheizt. Die für die Schaltvorgänge des Piezoaktors 41 erforderliche Stromzufuhr erfolgt über einen elektrischen Anschluss 46.

Zum Öffnen des Schaltventils 40 wird der Piezoaktor 41 bestromt. Hierdurch dehnt sich der Piezoaktor 41 aus. Dies führt dazu, dass die Brücke 44 in Richtung einer Membran 47 bewegt wird. An der Brücke 44 sind Vorsprünge 48 ausgebildet, welche auf die Membran 47 wirken. Die Membran 47 ist am Außenumfang im Gehäuse des Kraftstoffinjektors 1 befestigt. In der in 2 dargestellten Ausführungsform ist die Membran 47 hierzu zwischen dem oberen Gehäuseteil 45 und einem unteren Gehäuseteil 49 eingespannt. Das obere Gehäuseteil 45 und das untere Gehäuseteil 49 sind dabei mit einer Überwurfmutter 50 miteinander verbunden. Durch den Druck der Vorsprünge 48 der Brücke 44 auf die Membran 47 wird diese somit mit einem zentralen Bereich 72 vom Piezoaktor 41 wegbewegt. Die Membran 47 wirkt dabei wie ein Hebel. Der Weg, den der zentrale Bereich 72 der Membran 47 in Abhängigkeit von der Längenänderung des Piezoaktors 41 zurücklegt, hängt dabei von der Position der Vorsprünge 48 auf der Fläche der Membran 47 ab. Je länger die Strecke von der Mitte der Membran 47 zu der Position ist, an der die Vorsprünge 48 auf die Membran 47 einwirken, um so größer ist der Weg, den der zentrale Bereich 72 vom Piezoaktor 41 weg zurücklegt. Innerhalb des zentralen Bereiches 72 verläuft eine znetrale Öffnung 51.

Der zentrale Bereich 72 wirkt dabei auf ein Ventilglied 52 des Schaltventils 40. Das Ventilglied 52 ist in der in 2 dargestellten Ausführungsform mit einem halbkugelförmigen Schließelement 53 versehen, welches bei geschlossenem Schaltventil 40 im Sitz 54 steht. Auf eine untere Stirnfläche 55 des halbkugelförmigen Schließelementes 53 wirkt ein viertes Federelement 56. Das vierte Federelement 56 ist dabei vorzugsweise eine als Druckfeder ausgebildete Spiralfeder. Über eine Verbindungsleitung 57, in der ein Drosselelement 58 aufgenommen ist, ist das Schaltventil 40 mit einem Steuerraum 59 des Steuerventils 12 verbunden. Der Steuerraum 59 seinerseits ist über einen Bypass 60, in dem ein weiteres Drosselelement 61 aufgenommen ist, mit dem Kraftstoffzulauf 2 verbunden. Der Steuerraum 59 wird durch ein Ventilglied 62 des Steuerventils 12 begrenzt. Das Ventilglied 62 ist dabei so ausgebildet, dass es in einer ersten Schaltstellung eine Verbindung von dem Kraftstoffzulauf 2 in die Kraftstoffzuleitung 10 freigibt. Gleichzeitig steht das Ventilglied 62 in einem 1. Sitz 63, der die Niederdruckleitung 13 verschließt. In einer zweiten Schaltstellung steht das Ventilglied 62 in einem zweiten Sitz 64, durch welchen die Verbindung zum Kraftstoffzulauf 2 verschlossen wird. Gleichzeitig ist eine Verbindung von der Kraftstoffzuleitung 10 in die Niederdruckleitung 13 freigegeben. Die Bewegung des Ventilgliedes 62 wird unterstützt durch ein fünftes Federelement 65. Das fünfte Federelement 65 ist vorzugsweise eine als Druckfeder ausgebildete Spiralfeder und wirkt mit einer Seite gegen das Ventilglied 62 und mit der anderen Seite gegen eine Stirnfläche 66 im unteren Gehäuseteil 49.

Bei bestromtem und damit ausgedehntem Piezoaktor 41 ist das Schaltventil 40 geöffnet. Hierdurch strömt Kraftstoff aus dem Steuerraum 59 über das Schaltventil 40 in eine Niederdruckleitung 67. Hierdurch wird der Steuerraum 59 druckentlastet. Auf Grund des Drosselelementes 61 im Bypass 60 wird der Druckaufbau durch den unter Systemdruck stehenden Kraftstoff verzögert. Auf Grund des Druckabfalls im Steuerraum 59 hebt sich das Ventilglied 62 aus dem 1. Sitz 63 und stellt sich in den 2. Sitz 64. Hierdurch wird die Verbindung von der Kraftstoffzuleitung 10 in die Niederdruckleitung 13 geöffnet. Sobald die Spannungsversorgung des Piezoaktors 41 beendet wird, zieht sich dieser zusammen. Das Schaltventil 40 wird mit Hilfe des vierten Federelementes 56 verschlossen. Im Steuerraum 59 stellt sich wieder Systemdruck ein. Hierdurch wird das Ventilglied 62 in den 1. Sitz 63 gestellt, wodurch gleichzeitig die Verbindung vom Kraftstoffzulauf 2 in die Kraftstoffzuleitung 10 geöffnet wird.

Der Piezoaktor 41 ist im oberen Gehäuseteil 45, welches bevorzugt aus Invar gefertigt ist, temperaturausgeglichen. Um einen Restfehler aufgrund der Eigenerwärmung des Piezoaktors 41 auszugleichen, ist am Schaltventil 40 ein Vorhubweg realisiert, der z. B. auf die Membran 47 wirkt.

In 3 ist eine erfindungsgemäße Membran gezeigt.

Die erfindungsgemäß ausgebildete Membran 47 umfasst mehrere in radiale Richtung geführte Schlitze 70. Weiterhin sind über den Umfang mehrere Öffnungen 71 verteilt, damit Kraftstoff durch die Membran 47 strömen kann. In der Mitte der Membran 47 befindet sich eine zentrale Öffnung 51, die von dem zentralen Bereich 72 der Membran 47 umgeben ist.

Die Schlitze 70 sind erforderlich, damit die Membran 47 sich nicht verbiegt, wenn die Brücke 44 auf die Membran 47 wirkt, und damit die einzelnen Segmente der Membran 47 zwischen jeweils zwei Schlitzen 70 sich wie Hebel bewegen und so die Längenausdehnung des Piezoaktors 41 übersetzen.

1
Kraftstoffinjektor
2
Kraftstoffzulauf
3
Hochdruckspeicher
4
Drosselelement
5
Raum
6
Druckübersetzer
7
Leitung
8
Hochdruckraum
9
Rückschlagventil
10
Kraftstoffzuleitung
11
Rückraum
12
Steuerventil
13
Niederdruckleitung
14
Hochdruckleitung
15
Druckraum
16
Einspritzventilglied
17
Führungsbereich
18
Nadelbereich
19
Druckschulter
20
Ringspalt
21
Einspritzöffnung
22
Brennraum
23
Steuerraum
24
Kraftstoffleitung
25
Federlement
26
Stirnseite
27
Stirnfläche
28
Übersetzerkolben
29
erster Teilkolben
30
zweiter Teilkolben
31
zweites Federelement
32
tellerförmiger Ansatz
33
Stirnfläche
40
Schaltventil
41
Piezoaktor
42
Drittes Federelement
43
Ausgleichsplatte
44
Brücke
45
oberes Gehäuseteil
46
elektrischer Anschluss
47
Membran
48
Vorsprünge
49
unteres Gehäuseteil
50
Überwurfmutter
51
zentrale Öffnung
52
Ventilglied
53
Schließelement
54
Sitz
55
Stirnfläche
56
viertes Federelement
57
Verbindungsleitung
58
Drosselelement
59
Steuerraum
60
Bypass
61
weiteres Drosselelement
62
Ventilglied
63
1. Sitz
64
2. Sitz
65
fünftes Federelement
66
Stirnfläche
67
Niederdruckleitung
70
Schlitz
71
Öffnung
72
zentraler Bereich


Anspruch[de]
Kraftstoffinjektor zum Einspritzen von Kraftstoff in einen Brennraum (22) einer selbstzündenden Verbrennungskraftmaschine mit einem Einspritzventilglied (16), welches mindestens eine Einspritzöffnung (21) freigibt oder verschließt und einem dem Einspritzventilglied (16) hydraulisch vorgeschalteten Druckübersetzer (6) zur Erhöhung des Einspritzdruckes, wobei der Druckübersetzer (6) über ein Steuerventil (12) und das Steuerventil (12) über einen Piezoaktor (41) angesteuert wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Piezoaktor (41) über eine Brücke (44) auf mindestens einen Hebel (47) wirkt und der mindestens eine Hebel (47) seinerseits auf ein Ventilglied (52) eines Schaltventils (40) wirkt, wobei die Brücke (44) und der mindestens eine Hebel (47) so zusammenwirken, dass der Hubweg des Ventilgliedes (52) des Schaltventils (40) größer ist als die maximale Längenausdehnung des Piezoaktors (41). Kraftstoffinjektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das durch den mindestens einen Hebel (47) realisierte Übersetzungsverhältnis mindestens 1 zu 1,2 beträgt. Kraftstoffinjektor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Hebel (47) eine vorzugsweise geschlitzte Membran ist. Kraftstoffinjektor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Hebel (47) aus Kupfer oder Federstahl oder aus Beryllium gefertigt ist. Kraftstoffinjektor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Piezoaktor (41) in einem oberen Gehäuseteil (45) aus Invar aufgenommen ist. Kraftstoffinjektor nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilglied (52) des Schaltventils (40) so ausgebildet ist, dass bei bestromtem Piezoaktor (41) das Schaltventil (40) geöffnet ist und bei nicht bestromtem Piezoaktor (41) das Ventilglied (52) in einem Sitz (54) steht. Kraftstoffinjektor nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass bei geöffnetem Schaltventil (40) Kraftstoff aus einem Steuerraum (59) des Steuerventils (12) in eine Niederdruckleitung (67) strömt, wodurch das Steuerventil (12) einen Kraftstoffzulauf (2), über den unter Systemdruck stehender Kraftstoff in den Kraftstoffinjektor (1) strömt, verschließt und eine Verbindung vom Druckübersetzer (6) in eine weitere Niederdruckleitung (13) freigibt. Kraftstoffinjektor nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass bei geschlossenem Schaltventil (40) die Verbindung vom Steuerraum (59) in eine Niederdruckleitung (67) verschlossen ist, wodurch das Steuerventil (12) eine weitere Niederdruckleitung (13) verschließt und eine Verbindung vom Kraftstoffzulauf (2) zum Druckübersetzer (6) freigibt. Kraftstoffinjektor nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerraum (59) des Steuerventils (12) über einen Bypass (60), in dem ein Drosselelement (61) aufgenommen ist, mit dem Kraftstoffzulauf (2) verbunden ist. Kraftstoffinjektor nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass in der Verbindungsleitung (57) vom Steuerraum (59) des Steuerventils (12) zum Schaltventil (40) ein Drosselelement (58) aufgenommen ist.






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