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Patent Searching and Data


Title:
FLUID INJECTOR FOR A MOTOR VEHICLE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2018/046191
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a fluid injector (1) for a motor vehicle, comprising an actuator (3), a nozzle needle (9), and a throttle plate (5) with a first, second, and third recess (51, 52, 53) which are hydraulically coupled together. The first recess (51) is equipped with a piston (7) which is coupled to the actuator (3) in order to convert a movement of the actuator into a movement of the nozzle needle (9) by interacting with a lifting element (10). The third recess (53) is equipped with a control valve (20) which closes a hydraulic path (55) in the throttle plate (5) and prevents a flow of fluid through the path (55) in a first state and otherwise releases the flow of fluid. The lifting element (10) is arranged within the throttle plate (5) and extends from the first recess (51) to the third recess (53) through the second recess (52) such that the first and the second state of the control valve (20) can be adjusted in a specified manner by means of the actuator (3) and the lifting element (10).

Inventors:
RADECZKY JANOS (DE)
DIAN VINCENT (DE)
Application Number:
PCT/EP2017/069542
Publication Date:
March 15, 2018
Filing Date:
August 02, 2017
Export Citation:
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Assignee:
CONTINENTAL AUTOMOTIVE GMBH (DE)
International Classes:
F02M51/06; F02M47/02; F02M63/00
Foreign References:
US20030038259A12003-02-27
DE10029067A12001-12-20
DE10120709A12002-10-31
US20030160202A12003-08-28
Other References:
None
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Claims:
Patentansprüche

Fluidinj ektor (1) für ein Kraftfahrzeug, umfassend:

- einen Aktor (3) , welcher dazu ausgebildet ist, eine Düsennadel (9) bezogen auf eine Längsachse des Fluidin- jektors (1) axial zu bewegen,

- eine Drosselplatte (5) , welche eine erste, eine zweite und eine dritte Ausnehmung (51, 52, 53) aufweist, die hyd¬ raulisch miteinander gekoppelt sind, wobei

-- innerhalb der ersten Ausnehmung (51) ein Kolben (7) angeordnet ist, der im Zusammenwirken mit einem Hebelelement (10) zum Übersetzen einer Bewegung des Aktors (3) in eine Bewegung der Düsennadel (9) mit dem Aktor (3) gekoppelt ist,

-- innerhalb der dritten Ausnehmung (53) ein Steuerventil (20) angeordnet ist, das dazu ausgebildet ist, in einem ersten Zustand einen hydraulischen Pfad (55) in der Drosselplatte (5) zu verschließen und einen Fluidstrom durch den hydraulischen Pfad (55) zu unterbinden und in einem zweiten Zustand einen Fluidstrom durch den hydraulischen Pfad (55) freizugeben, und

-- das Hebelelement (10) innerhalb der Drosselplatte (5) angeordnet ist und sich von der ersten Ausnehmung (51) durch die zweite Ausnehmung (52) bis in die dritte Ausnehmung (53) erstreckt und den Kolben (7) mit dem Steuerventil (20) koppelt, sodass mittels des Aktors (3) und des Hebelelements (10) der erste und zweite Zustand des Steuerventils (20) vorgegeben einstellbar ist .

2. Fluidinj ektor (1) nach Anspruch 1, bei dem das Hebelelement (10) einen Drehpunkt (14) aufweist, in dessen Bereich das Hebelelement (10) so ausgebildet ist, dass es die erste Ausnehmung (51) gegen die dritte Ausnehmung (53) der Drosselplatte (5) abdichtet.

Fluidinj ektor (1) nach Anspruch 1 oder 2, bei dem das Steuerventil (20) so angeordnet und ausgebildet ist, dass es bezüglich einer Längsachse (A) des hydraulischen Pfades

(55) in einer Richtung von einem ersten axialen Ende (551) des hydraulischen Pfades (55) zu einem zweiten axialen Ende

(552) des hydraulischen Pfades (55) offenbar ist, wobei das erste axiale Ende (551) der Düsennadel (9) zugewandt und das zweite axiale Ende (552) der Düsennadel (9) abgewandt ist.

Fluidinj ektor (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, umfassend

ein Vorspannelement (24) , das in der ersten Ausnehmung (51) der Drosselplatte (5) angeordnet und gegenüberliegend zu dem Kolben (7) mit dem Hebelelement (10) gekoppelt ist und das eine vorgegebene Kraft auf das Hebelelement (10) in Richtung des Kolbens (7) ausübt, sodass bei einem nicht Ansteuern des Aktors (3) der erste Zustand des Steuerventils (20) ausgebildet ist.

Fluidinj ektor (1) nach Anspruch 4, bei dem das Vorspannelement (24) eine Feder aufweist.

Fluidinj ektor (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem das Hebelelement (10) einen ersten Hebelarm (11) und einen zweiten Hebelarm (12) aufweist, wobei der erste Hebelarm (11) mit dem Kolben (7) und der zweite Hebelarm (12) mit dem Steuerventil (20) gekoppelt ist.

Fluidinj ektor (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem mittels des Aktors (3) ein dritter Zustand des Steuerventils (20) einstellbar ist, welcher zwischen dem geschlossenen, ersten Zustand und dem offenen zweiten Zustand einen definierten Teilhub des Steuerventils (20) ausbildet.

Description:
Beschreibung

Fluidinj ektor für ein Kraftfahrzeug Die Erfindung betrifft einen Fluidinj ektor für ein Kraftfahrzeug, der kostengünstig herstellbar ist sowie einen zu ¬ verlässigen Betrieb und ein präzises Zumessen von Fluid ermöglicht . Brennkraftmaschinen sind häufig dazu ausgelegt, hohe Drehmomente zu erzeugen, welche große Einspritzmengen erfordern. Andererseits erfordern gesetzliche Vorschriften bezüglich der zulässigen Schadstoffemissionen von Brennkraftmaschinen, die in Kraftfahrzeugen angeordnet sind, diverse Maßnahmen vorzunehmen, durch die Schadstoffemissionen geringgehalten werden. Ein

Ansatzpunkt hierbei ist, ein als Kraftstoff benötigtes Fluid möglichst genau dosieren zu können und die von der Brennkraftmaschine erzeugten Schadstoffemissionen zu senken. Die Verringerung von Schadstoffemissionen von Brennkraftmaschinen sowie eine genaue Dosierung eines zuzumessenden Fluids sind bei der Konstruktion von Fluidinj ektoren eine große Herausforderung. Dabei ist es erforderlich, eine Vielzahl von Parametern zu berücksichtigen, um einen zuverlässigen und präzisen Betrieb des Fluidinj ektors zu ermöglichen.

Es ist eine Aufgabe, die der Erfindung zugrunde liegt, einen Fluidinj ektor für ein Kraftfahrzeug zu schaffen, der kostengünstig herstellbar ist und der einen zuverlässigen Betrieb sowie ein präzises Zumessen von Fluid ermöglicht und der dazu beiträgt, Schadstoffemissionen in einer Brennkraftmaschine geringzu ¬ halten . Die Aufgabe wird durch die Merkmale des unabhängigen Pa ¬ tentanspruchs gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben. Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung umfasst ein Fluidinj ektor für ein Kraftfahrzeug einen Aktor, welcher dazu ausgebildet ist, eine Düsennadel bezogen auf eine Längsachse des Fluidinj ektors axial zu bewegen. Der Fluidinj ektor umfasst weiter eine

Drosselplatte, welche eine erste, eine zweite und eine dritte Ausnehmung aufweist, die hydraulisch miteinander gekoppelt sind . Innerhalb der ersten Ausnehmung der Drosselplatte ist ein Kolben angeordnet, der im Zusammenwirken mit einem Hebelelement zum Übersetzen einer Bewegung des Aktors in eine Bewegung der Düsennadel mit dem Aktor gekoppelt ist. Außerdem umfasst der Fluidinj ektor ein Steuerventil, das innerhalb der dritten Ausnehmung der Drosselplatte angeordnet ist und das dazu ausgebildet ist, in einem ersten Zustand einen hydraulischen Pfad in der Drosselplatte zu verschließen und einen Fluidstrom durch den hydraulischen Pfad zu unterbinden und in einem zweiten Zustand einen Fluidstrom durch den hydraulischen Pfad freizugeben. Darüber hinaus umfasst der Fluidinj ektor das Hebelelement, welches innerhalb der Drosselplatte angeordnet ist und sich von der ersten Ausnehmung durch die zweite Ausnehmung bis in die dritte Ausnehmung erstreckt. Das Hebelelement koppelt den Kolben mit dem Steuerventil, sodass mittels des Aktors und des Hebelelements der erste und zweite Zustand des Steuerventils vorgegeben einstellbar ist.

Der beschriebene Fluidinj ektors ermöglicht einen zuverlässigen Betrieb und ein präzises Zumessen von Fluid in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine und leistet einen Beitrag, um

Schadstoffemissionen in der Brennkraftmaschine gering zu halten. Aufgrund der Ausbildung und Anordnung des Steuerventils und des Hebelelements in der Drosselplatte können zusätzliche Kompo- nenten eingespart werden, sodass der beschriebene Aufbau des Fluidinj ektors kostengünstig realisierbar ist.

Beispielsweise kann auf den Einsatz einer zusätzlichen Ven- tilplatte mit Druckbegrenzungsventil verzichtet werden, die als Aktuator weiterer Folgekosten bedarf. Eine nutzbringende Druckregelungs- und Druckbegrenzungsfunktion ist durch das Zusammenwirken des Hebelelements und des Steuerventils in der Drosselplatte integriert, sodass ein platzsparender Aufbau des beschriebenen Fluidinj ektors realisierbar ist.

Mittels des Fluidinj ektors ist eine zuverlässige System- und Einspritzperformance bei reduzierten Konstruktionskosten realisierbar, da auf separate Druckregelungs- und Druckbegren- zungsventile verzichtet werden kann. Solche zusätzlichen Ak- tuatoren verursachen zugehörige Bauteilkosten bei einer Konstruktion eines Fluidinj ektors und erfordern weitere Inves ¬ titionen unter anderem aufgrund einer benötigten erweiterten Leckageleitung, einer zugehörigen Ansteuerungselektronik sowie eine entsprechende elektrische Anbindung an ein jeweiliges Steuergerät. Mittels des beschriebenen Aufbaus des Fluidin- jektors können solche Kosten bei einer Konstruktion des Flu- idinjektors vermieden werden. Das Hebelelement ist in der Drosselplatte integriert und wirkt mit einer Hebelübersetzung auf das Steuerventil, sodass eine platzsparende und nutzbringende Ventilfunktion realisierbar ist, die zu einem zuverlässigen und präzisen Betrieb des Fluidinj ektors beitragen kann. Das Hebelelement ist bei- spielsweise in eine vorgegebene Bohrung der Drosselplatte eingefügt, sodass bei einer Konstruktion des Fluidinj ektors die Auslegung der Drosselplatte in Abstimmung auf das Hebelelement erfolgt . Bezogen auf einen Drehpunkt des Hebelelements ermöglicht das Zusammenwirken des Aktors auf einer Seite des Hebelelements und des Steuerventils auf der anderen Seite des Hebelelements eine vorteilhafte Druckregelung und Druckbegrenzung des Fluiddrucks innerhalb des Fluidinj ektors . Der mindestens eine Drehpunkt des Hebelelements bietet einen Freiheitsgrad bezüglich der Auslegung von Kraftverhältnissen und ermöglicht das Ausbilden einer vorgegebenen Kraft, die auf das Steuerventil wirken soll. Das Hebelelement wirkt aufgrund des Drehpunkts beidseitig auf die zusammenwirkenden Komponenten, sodass auch eine Kraftkomponente, die in dem Steuerdruckraum auf das Steuerventil wirkt, auf den Aktor übertragen wird.

Der Steuerdruckraum oder Steuerdruckbereich ist unter anderem in der dritten Ausnehmung der Drosselplatte lokalisiert, während der Hochdruckraum unter anderem im Bereich der Düsennadel lokalisiert ist. Darüber hinaus ist üblicherweise im Bereich des Aktors ein Niederdruckraum des Fluidinj ektors ausgebildet. Mittels des beschriebenen Fluidinj ektors und der beidseitigen Kraftübertragung durch das Hebelelement, welches sich von der ersten bis in die dritte Ausnehmung der Drosselplatte erstreckt, können Adaptionsverfahren nutzbringend angewendet werden, die zum Beispiel eine zuverlässige Erkennung eines Schließzeit ¬ punktes der Düsennadel ermöglichen. Somit trägt das Hebelelement weiter zu einem vorteilhaften des Fluidinj ektors bei.

Somit ist mittels des beschriebenen Aufbaus des Fluidinj ektors , insbesondere des in der Drosselplatte integrierten Hebelelements und Steuerventils, eine zuverlässige und platzsparende

Druckregelungs- und Druckbegrenzungsfunktion realisierbar und es wird zu einer kostengünstigen Konstruktion des Fluidinj ektors beigetragen . Gemäß einer Weiterbildung des Fluidinj ektors weist das He ¬ belelement einen Drehpunkt auf, in dessen Bereich das He ¬ belelement so ausgebildet ist, dass es die erste Ausnehmung gegen die dritte Ausnehmung der Drosselplatte abdichtet.

Auf diese Weise kann mittels vorgegebener Ausgestaltung des Hebelelements im Bereich seines Drehpunkts der Raum zwischen dem Steuerventil und dem Aktor zuverlässig abgedichtet werden, um zu einem vorteilhaften Betrieb des Fluidinj ektors beizutragen. Der Bereich des Drehpunkts ist zum Beispiel in der zweiten Ausnehmung der Drosselplatte lokalisiert und hinsichtlich seiner Form und seines Materials für ein zuverlässiges Abdichten an eine an ¬ grenzende Wandung der Drosselplatte angepasst, sodass dieser Bereich die erste und die dritte Ausnehmung der Drosselplatte vorgegeben voneinander trennt. Ein mögliches Paarungsspiel zwischen diesem abdichtenden Bereich des Hebelelements und der zugewandten, inneren Wandung der Drosselplatte beträgt beispielsweise etwa 10 ym. Somit kann eine kontrollierte Leckage vorgehsehen werden und es wird Druckwellen entgegengewirkt, die bei einem Öffnen des Steuerventils entstehen und auf eine

Bodenplatte des piezoelektrischen Aktors treffen können. Somit kann mittels gezielter Ausbildung des Hebelelements ein Beitrag für eine verbesserte Qualität der Sensorfähigkeit des piezo ¬ elektrischen Aktors geleistet werden.

Gemäß einer Weiterbildung des Fluidinj ektors ist das Steuerventil so angeordnet und ausgebildet, dass es bezüglich einer Längsachse des hydraulischen Pfades in einer Richtung von einem ersten axialen Ende des hydraulischen Pfades zu einem zweiten axialen Ende des hydraulischen Pfades offenbar ist. Dabei ist das erste axiale Ende der Düsennadel zugewandt und das zweite axiale Ende des hydraulischen Pfades der Düsennadel abgewandt. Gemäß einer Weiterbildung umfasst der Fluidinj ektor ein Vorspannelement, das in der ersten Ausnehmung der Drosselplatte angeordnet und gegenüberliegend zu dem Kolben mit dem He ¬ belelement gekoppelt ist. Das Vorspannelement übt eine vor- gegebene Kraft auf das Hebelelement in Richtung des Kolbens aus, sodass bei einem nicht Ansteuern des Aktors der erste Zustand des Steuerventils ausgebildet ist, sodass das Steuerventil in einer Schließposition realisiert ist. Gemäß einer weiteren Weiterbildung des Fluidinj ektors weist das Vorspannelement eine Feder auf. Zum Beispiel ist der Flui- dinjektor als ein Servo-piezoelektrischer Fluidinj ektor ausgebildet, bei dem das Steuerventil in einem nichtangesteuerten Zustand des piezoelektrischen Aktors geschlossen ist. In einem solchen geschlossenen Zustand des Steuerventils wird eine

Dauerleckage vermieden, die zwischen dem Hochdruckbereich, in dem die Düsennadel angeordnet ist, und dem Steuerdruckbereich, in dem das Steuerventil angeordnet ist, einen ungewollten Druckausgleich bewirken kann.

Mittels des Vorspannelements kann ein solcher geschlossener Zustand des Steuerventils realisiert werden, indem das Vor ¬ spannelement so ausgebildet und angeordnet ist, dass es eine vorgegebene Kraft auf das Steuerventil ausübt und es dazu antreibt, seine Schließposition einzunehmen. Der piezoelektrische Aktor öffnet somit das Steuerventil gemäß der be ¬ schriebenen Anordnung gegen die Kraft des Vorspannelements, wobei der von einem Speicherraum ausgehende Fluiddruck über zugehörige Dichtflächen des Steuerventils unterstützend mit- wirkt.

Eine Schraubenfeder realisiert eine einfache und kostengünstige Möglichkeit eines Vorspannelements, um eine konstante Kraft auf das Hebelelement auszuüben und dadurch auf das Steuerventil zu übertragen. Das Vorspannelement ist als Schließfeder zum Beispiel so ausgelegt, dass in einem Fehlerfall der Fluiddruck innerhalb des Fluidinj ektors begrenzt wird. Ein solcher Feh ¬ lerfall kann beispielsweise als ungewollte, kontinuierliche Förderung einer Fluidpumpe dargestellt sein, die zur Versorgung des Fluidinj ektors mit Fluid mit dem Fluidinj ektor gekoppelt ist . In einem solchen Fall begrenzt das beschriebene Steuerventil den Fluiddruck, indem das Steuerventil gegen die Federkraft der Schließfeder aufgedrückt wird und somit ein Verteilen des aufgebauten Fluiddrucks erlaubt. Eine solche Druckbegren ¬ zungsfunktion des Steuerventils ist insbesondere dadurch er ¬ möglicht, dass das Steuerventil in einer Richtung öffnet, die der Düsennadel beziehungsweise dem Hochdruckbereich abgewandt ist. Auf diese Weise kann mittels des in der Drosselplatte inte- grierten Steuerventils ein separates Druckbegrenzungsventil in dem Fluidinj ektor eingespart werden, welches zudem zusätzliche elektronische Ansteuerung und Anbindungen benötigt.

Gemäß einer weiteren Weiterbildung des Fluidinj ektors weist das Hebelelement einen ersten Hebelarm und einen zweiten Hebelarm auf, wobei der erste Hebelarm mit dem Kolben und der zweite Hebelarm mit dem Steuerventil gekoppelt ist. In weiteren Ausführungsformen kann auch ein oder mehrere weitere Hebelarme zwischen dem ersten und dem zweiten Hebelarm angeordnet sein, sodass ein Hebelsystem mit mehreren Drehpunkten ausgebildet, welcher eine nutzbringende Druckregelung des Fluiddrucks in dem Fluidinj ektor ermöglicht.

Gemäß einer Weiterbildung des Fluidinj ektors ist mittels des Aktors ein dritter Zustand des Steuerventils einstellbar, welcher zwischen dem geschlossenen, ersten Zustand und dem offenen zweiten Zustand einen definierten Teilhub des Steuerventils ausbildet. Ein solcher kontrolliert ausgebildeter Teilhub kann sich vorteilhaft auf einen Druckausgleich zwischen den verschiedenen Druckbereichen auswirken und die Funktionalität des Fluidinj ektors nutzbringend beeinflussen.

Mittels Öffnen des Steuerventils auf einen vorgegebenen Teilhub kann Fluid aus dem Hochdruckbereich, welcher mit der Düsennadel gekoppelt ist, gezielt abgesteuert werden. Nachdem das Steu ¬ erventil auf einen vorgegebenen Teilhub geöffnet ist, baut sich die auf das Steuerventil drückende Kraft ab. Infolgedessen erfährt der Aktor eine vergrößerte Gegenkraft, wodurch ein stabiler Zustand des Hebelelements und des Steuerventils eingestellt wird und ein Risiko eines unkontrolliert starken Druckabbaus des Fluiddrucks in dem Steuerraum reduziert wird. Auf diese Weise ist es möglich, den Fluidinj ektor zum kontrollierten Druckabbau des Fluiddrucks in dem gesamten Arbeitsbereich zu verwenden, ohne Fluid in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine ungewollt einzuspritzen. Der beschriebene Fluidinj ektor ermöglicht somit einen robusten und zuverlässigen Betrieb und realisiert ein präzises Zumessen von Fluid auch bei relativ hohen Fluiddrücken beispielsweise oberhalb von 800 bar.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind im Folgenden anhand der schematischen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Figur 1 ein Ausführungsbeispiel eines Fluidinj ektors in einer schematischen Schnittdarstellung,

Figur 2 eine Detailansicht eines Abschnitts des Fluidin- jektors nach Figur 1, Figur 3 eine weitere Detailansicht des Abschnitts des Flu- idinjektors nach Figur 1.

Elemente gleicher Konstruktion oder Funktion sind figurenübergreifend mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet. Aus Gründen der Übersichtlichkeit sind gegebenenfalls nicht alle dargestellten Elemente in sätmlichen Figuren mit zugehörigen Bezugszeichen gekennzeichnet. Figur 1 illustriert in einer schematischen Schnittdarstellung ein Ausführungsbeispiel eines Fluidinj ektors 1, welcher einen Injektorkörper 63 und einen Düsenkörper 68 umfasst, der mit dem Injektorkörper 63 gekoppelt ist. Innerhalb einer Ausnehmung des Injektorkörpers 63, welche entlang einer Längsachse L des Fluidinj ektors 1 von einer Wandung des Injektorkörpers 63 begrenzt ist, ist ein piezoelektrischer Aktor 3 angeordnet, der mit einer Düsennadel 9 gekoppelt ist, um diese bezogen auf die Längsachse L axial zu bewegen und in einer Schließposition der Düsennadel 9 einen Fluidstrom durch den Fluidinj ektor 1 zu unterbinden und ansonsten freizugeben.

Der piezoelektrische Aktor 3 ist mit einem elektrischen Anschluss 60 des Fluidinj ektors 1 gekoppelt, welcher zur energetischen Versorgung und Ansteuerung des Aktors 3 ausgebildet ist. Der Fluidinj ektor 1 weist weiter eine Drosselplatte 5 auf, innerhalb derer ein Hebelelement 10 und Steuerventil 20 integriert sind.

Wie anhand der nachfolgenden Figuren 2 und 3 erläutert wird, ist mittels des Hebelelements 10 und Steuerventils 20 ein zuver- lässiger und sicherer Betrieb des Fluidinj ektors 1 sowie ein präzises Zumessen von Fluid in einem Brennraum einer Brennkraftmaschine realisierbar. Zudem wird mittels des Fluidin- jektors 1 ein Beitrag für eine kostengünstige Konstruktion und ein Geringhalten von Schadstoffemissionen in einer Brenn- kraftmaschine geleistet.

Außerdem ist eine Hochdruckbohrung 64 des Fluidinj ektors 1 illustriert, welche den Fluidinj ektor 1 mit einem Speicher- oder Railraum koppelt und ein Versorgen des Fluidinj ektors 1 mit Fluid ermöglicht .

Figur 2 illustriert in einer schematischen Schnittdarstellung eine vergrößerte Ansicht des gestrichelten eingegrenzten Be ¬ reichs des Fluidinj ektors 1 nach Figur 1, welcher die Dros ¬ selplatte 5 mit dem Hebelelement 10 und dem Steuerventil 20 umfasst. Anhand dieser schematischen Darstellung ist das Drosselkonzept des Fluidinj ektors 1 zu erkennen, welcher das nach außen öffnende Steuerventil 20 umfasst, das im Zusammenwirken mit dem Hebelelement 10 und dem Aktor 3 einen zuverlässigen und nutzbringenden Betrieb des Fluidinj ektors 1 ermöglicht.

Die Drosselplatte 5 weist eine erste, eine zweite und eine dritte Ausnehmung 51, 52 und 53 auf, die für eine fluide Kommunikation miteinander gekoppelt sind. Der Aktor 3 ist mittels eines Kolbens 7, der sich in die erste Ausnehmung 51 erstreckt, mit einem ersten Hebelarm 11 des Hebelelements 10 gekoppelt. An einer dem Kolben 7 gegenüberliegenden Seite des ersten Hebelarms 11 ist ein Vorspannelement 24 in der ersten Ausnehmung 51 angeordnet und übt eine vorgegebene Kraft auf das Hebelelement 10 aus. Das Vor ¬ spannelement 24 ist als Schraubenfeder realisiert und wirkt mit einer konstanten Federkraft in z-Richtung auf das Hebelelement 10.

Das Hebelelement 10 erstreckt sich von der ersten Ausnehmung 51 durch die zweite Ausnehmung 52 bis in die dritte Ausnehmung 53 der Drosselplatte 5. In der zweiten Ausnehmung 52 weist das Hebelelement 10 einen Drehpunkt 14 auf. Das Hebelelement 10 weist weiter einen zweiten Hebelarm 12 auf, der sich ausgehend von dem Drehpunkt 14 in die dritte Ausnehmung 53 erstreckt und mit dem Steuerventil 20 gekoppelt ist. Auf diese Weise ist mittels des Hebelelements 10 eine Kraftübersetzung zwischen dem Aktor 3 und dem Vorspannelement 24 einerseits und dem Steuerventil 20 andererseits ausbildbar. Auf diese Weise ist eine vorteilhafte Druckregelung und Druckbegrenzung des Fluiddrucks innerhalb des Fluidinj ektors 1 realisierbar, welche sich nutzbringend auf die Einspritzperformance des Fluidinj ektors 1 und ein präzises Zumessen von Fluid auswirken können.

Das Steuerventil 20 weist ein Ventilelement 22 auf und ist in der dritten Ausnehmung 53 der Drosselplatte 5 angeordnet. In einem ersten Zustand ist das Steuerventil 20 geschlossen und un- terbindet einen Fluidstrom durch einen hydraulischen Pfad 55 in der Drosselplatte 5. Das Ventilelement 22 wirkt mit einem Ventilsitz, welcher beispielsweise als ein Teil der inneren Wandung der Drosselplatte 5 ausgebildet ist, und verschließt den hydraulischen Pfad 55 in Richtung der Düsennadel 9. In einem zweiten Zustand ist das Steuerventil 20 geöffnet und ein

Fluidstrom durch den hydraulischen Pfad 55 ist freigegeben. Darüber hinaus können gegebenenfalls auch ein oder mehrere Zwischenzustände ausgebildet werden, in denen das Steuerventil 20 teilweise geöffnet ist und einen vorgegebenen Teilhub re- alisiert. Die Zustände des Steuerventils 20 sind mittels des Aktors 3 und des Hebelelements 10 vorgegeben einstellbar.

In einem nichtangesteuerten Zustand des piezoelektrischen Aktors 3 ist das Steuerventil 20 aufgrund der von dem Vorspannelement 24 ausgehenden Federkraft geschlossen. In dem geschlossenen, ersten Zustand des Steuerventils 20 wird eine Dauerleckage vermieden, die zwischen dem Hochdruckbereich, in dem die Düsennadel 9 angeordnet ist, und dem Steuerdruckbereich, in dem das Steuerventil 20 angeordnet ist, einen ungewollten Druckausgleich bewirken kann. Bei einer Ansteuerung des piezoelektrischen Aktors 3 öffnet dieser das Steuerventil 20 gemäß dem illus ¬ trierten Ausführungsbeispiel gegen die Federkraft des Vor ¬ spannelements 24, wobei der Fluiddruck in dem Hochdruckbereich unterstützend mitwirkt und das Steuerventil 20 noch oben oder außen öffnet.

In diesem Zusammenhang ist mit dem Begriff nach „oben" oder „außen" eine Öffnungsrichtung des Steuerventils 20 bezeichnet, die der Düsennadel 9 abgewandt ist. Anders formuliert ist wird das Steuerventil 20 als nach außen öffnend bezeichnet, da die Öffnungsrichtung bezogen auf eine Längsachse A des hydraulischen Kanals 55 in Richtung von einem ersten axialen Ende 551 zu einem zweiten axialen Ende 552 des hydraulischen Kanals 55 orientiert ist. Stömungstechnisch ist das erste axiale Ende 551 der Dü ¬ sennadel 9 zugewandt und das zweite axiale Ende 552 der Düsennadel 9 abgewandt . Das Vorspannelement 24 realisiert eine einfache und kosten ¬ günstige Möglichkeit, um eine konstante Kraft auf das He ¬ belelement 10 und dadurch auf das Steuerventil 20 auszuüben. Auf diese Weise kann der Fluiddruck innerhalb des Fluidinj ektors 1 mittels Ausgestaltung des Vorspannelements 24 und des He- belelements 10 sowie des Ventilkörpers 22 vorgegeben begrenzt werden. Eine solche Druckbegrenzungsfunktion ist beispielsweise in einem Fehlerfall nutzbringend, falls eine ungewollte, kontinuierliche Förderung einer Fluidpumpe zur Versorgung des Fluidinj ektors 1 mit Fluid erfolgt. Das Steuerventil 20 begrenzt den Fluiddruck dadurch, dass das Steuerventil 20 gegen die

Federkraft Vorspannelements 24 aufgedrückt wird und somit ein Verteilen des aufgebauten Fluiddrucks erlaubt. Eine solche Druckbegrenzungsfunktion des Steuerventils 20 ist insbesondere dadurch ermöglicht, dass das Steuerventil 20 in die beschriebene Richtung nach oben beziehungsweise nach außen öffnet. Somit kann ein separates Druckbegrenzungsventil, das zum Beispiel in einem Common Rail System an dem Rail beziehungsweise Speicherraum platziert ist, sowie eine dafür zusätzlich benötigte elekt ¬ ronische Ansteuerungen und Anbindungen eingespart werden, da der beschriebene Fluidinj ektor 1 eine solche Funktionalität auf ¬ weist.

Darüber hinaus kann mittels vorgegebener Ausgestaltung des Hebelelements 10 im Bereich seines Drehpunkts 14 der Raum zwischen dem Steuerventil 20 und dem Aktor 3 zuverlässig ab ¬ gedichtet werden, um weiter zu einem vorteilhaften Betrieb des Fluidinj ektors 1 beizutragen. Der Bereich des Drehpunkts 14 ist in der zweiten Ausnehmung 52 der Drosselplatte 5 derart an eine benachbarte, innere Wandung der Drosselplatte 5 angepasst, dass ein zuverlässiges Abdichten des Federaums, in dem das Vor ¬ spannelement 24 angeordnet ist, von dem Steuerraum, in dem das Steuerventil 20 angeordnet ist. Auf diese Weise kann eine kontrollierte Leckage zwischen der ersten und dritten Ausnehmung 51 und 53 vorgehsehen werden und es wird Druckwellen entgegengewirkt, die bei einem Öffnen des Steuerventils 20 entstehen und auf den piezoelektrischen Aktor 3 treffen können. Mittels gezielter Ausbildung des Hebelelements 10 kann daher ein Beitrag für eine verbesserte Sensorfähigkeit des piezoelektrischen Aktors 3 geleistet werden.

Der Fluidinj ektor 1 ermöglicht aufgrund des beschriebenen Aufbaus und insbesondere des in der Drosselplatte 5 integrierten Hebelelements 10 und Steuerventils 20, eine zuverlässige und platzsparende Druckregelungs- und Druckbegrenzungsfunktion und trägt zudem zu einer kostengünstigen Konstruktion sowie einem zuverlässigen Betrieb des Fluidinj ektors 1 bei. Es bedarf zum Beispiel keiner separaten Ventilplatte sowie keiner zusätzlichen Aktuatoren, um entsprechende Ventilfunktionen realisieren.

Figur 3 illustriert in einer weiteren schematischen

Datailansicht den in Figur 1 gestrichelten Bereich des Flui- dinjektors 1, welcher zum Beispiel eine Ansicht zeigt, die zu der in Figur 2 dargestellten Ansicht um 90° gedreht ist. Figur 3 zeigt somit eine schematische Schnittdarstellung entlang der Drosselbohrungen, insbesondere entlang der Längsachse A des hyd ¬ raulischen Pfades 55. Anhand dieser Ansicht ist unter anderem die hydraulische Kopplung zwischen der dritten Ausnehmung 53 und dem Hochdruckbereich der Düsennadel 9 zu erkennen, die mittels des Hebelelements 10 und des Steuerventils 20 sowie des Aktors 3 und des Vorspannelements 24 gezielt beeinflusst werden kann.

Bezugs zeichenliste

1 Fluidinjektor

3 Aktor

5 Drosselplatte

51 erste Ausnehmung der Drosselplatte

52 zweite Ausnehmung der Drosselplatte

53 dritte Ausnehmung der Drosselplatte

55 hydraulischer Pfad der Drosselplatte

551 erstes axiales Ende des hydraulischen Pfades

552 zweites axiales Ende des hydraulischen Pfades

57 weitere Ausnehmung der Drosselplatte

7 Kolben

9 Düsennadel

10 Hebelelement

11 erster Hebelarm

12 zweiter Hebelarm

14 Drehpunkt des Hebelelements

20 Steuerventil

22 Ventilelement

24 Vorspannelement

60 elektrischer Anschluss

63 Inj ektorkörper

64 Hochdruckbohrung

68 Düsenkörper

A Längsachse des hydraulischen Pfades

L Längsachse des Fluidinj ektors