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Title:
FUEL INJECTOR FEATURING DIRECT NEEDLE CONTROL
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2005/050002
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a fuel injector for internal combustion engines comprising a high-pressure fuel tank (5). Said fuel injector encompasses a pressure booster (8) and an injection valve member (10) that is provided with at least one booster section (11) and a needle section (13) which closes at least one injection port (16). The pressure booster (8) is accommodated inside a booster housing (9) and rests on a spring element (27) that surrounds the booster housing (9) such that the booster housing (9) is fixed onto a nozzle housing part (15) which encloses the injection valve member (10).

Inventors:
BOECKING FRIEDRICH (DE)
Application Number:
PCT/DE2004/001982
Publication Date:
June 02, 2005
Filing Date:
September 07, 2004
Export Citation:
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Assignee:
BOSCH GMBH ROBERT (DE)
BOECKING FRIEDRICH (DE)
International Classes:
F02M51/06; F02M61/12; F02M63/00; (IPC1-7): F02M59/46; F02M51/06
Domestic Patent References:
WO2003038269A12003-05-08
WO2001029403A12001-04-26
Foreign References:
US20030034594A12003-02-20
DE10140524A12003-02-27
DE10139871A12003-02-27
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Claims:
Patentansprüche
1. KraftstofEnjektor ßir Verbrennungskraftmaschinen mit Kraftstoffhochdruckspeicher (5), einen Druckübersetzer (8) und ein Einspritzventilglied (10) umfassend, welches zumindest einen Übersetzerabschnitt (11) und einen mindestens eine Einspritzöffnung (16) verschließenden Nadelabschnitt (13) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckübersetzer (8) in einem Übersetzergehäuse (9) aufgenommen ist und sich auf ei nem Federelement (27) abstützt, welches das Übersetzergehäuse (9) umgibt, wodurch das Übersetzergehäuse (9) auf einem das Einspritzventilglied (10) umschließenden Düsengehäuseteil (15) fixiert ist.
2. Kraftstoffinjektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Übersetzerge häuse (9) von einem Injektorgehäuseteil (14) umschlossen ist.
3. Kraftstoffinjektor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Kraftstoffinjektor (1) durch einen Piezoaktor (43) angesteuert wird.
4. Kraftstoffinjektor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Piezoaktor (43) direkt auf eine obere Stirnfläche (42) des Druckübersetzers (8) wirkt.
5. Kraftstoffinjektor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Übersetzerabschnitt (11) des Einspritzventilgliedes (10) durch eine Hülse (19) um schlossen ist.
6. Kraftstoffinjektor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse (19) einen Übersetzerraum (20) seitlich begrenzt und abdichtet.
7. Kraftstoffinjektor nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Übersetzerraum (20) an zwei gegenüberliegenden Seiten durch eine untere Stirnfläche (47) des Druck übersetzers (8) und durch eine Stirnfläche (48) des Übersetzerabschnitts (11) des Ein spritzventilgliedes (10) begrenzt wird.
8. Kraftstoffinjektor nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse (19) eine Beißkante (21) aufweist, die mittels eines den Übersetzerabschnitt (11) des Einspritz ventilgliedes (10) umgebenden Federelementes (24) gegen einen Absatz (22) des Übersetzergehäuses (9) gedrückt wird und so eine druckdichte seitliche Begrenzung des Übersetzerraumes (20) bildet.
9. Kraftstoffinjektor nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Einspritzventilglied (10) einen Führungsabschnitt (12) mit mindestens einem Anschliff (40) umfasst.
10. Kraftstoffinjektor nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Führungsab schnitt (12) des Einspritzventilgliedes (10) in einer Nadelführung (18) im Düsenge häuseteil (15) geführt wird.
11. Kraftstoffinjektor nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Übersetzergehäuse mit einer Stufe (28) im Injektorgehäuseteil (14) geführt wird.
12. Kraftstoffinjektor nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass ein das Übersetzergehäuse (9) umgebender erster Federraum (32) und ein den Überset zerabschnitt (11) des Einspritzventilgliedes (10) umgebender zweiter Federraum (39) durch mindestens eine Nut (34) in der Stufe (28), einen Ringspalt (36) und Nuten (35) im Düsengehäuseteil (15) miteinander hydraulisch verbunden sind.
13. Kraftstoffinjektor nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass ein den Nadelabschnitt (13) des Einspritzventilgliedes (10) umgebender Druckraum (41) und der den Übersetzerabschnitt (11) des Einspritzventilgliedes (10) umgebende zweite Federraum (39) durch den mindestens einen Anschliff (40) in Führungsab schnitt (12) des Einspritzventilgliedes (10) miteinander hydraulisch verbunden sind.
14. Kraftstoffinjektor nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass im ersten Federraum (32), im zweiten Federraum (39) und im Druckraum (41) Sys temdruck herrscht.
15. Kraftstoffinjektor nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Übersetzerraum (20) durch Führungsleckage zwischen der Hülse (19) und dem Ü bersetzerabschnitt (11) des Einspritzventilgliedes (10) bzw. zwischen dem Übersetzer gehäuse (9) und dem Druckübersetzer (8) mit Kraftstoff versorgt wird.
Description:
Kraftstoffinjektor mit direkter Nadelsteuerung Technisches Gebiet Zur Versorgung der Brennräume von Verbrennungskraftmaschinen mit Kraftstoff werden Kraftstoffinjektoren eingesetzt. Insbesondere bei selbstzündenden Verbrennungskraftma- schinen wird der Einspritzdruck über einen Hochdruckspeicher bereitgestellt. Aufgrund des im Vergleich zur Einspritzmenge großen Kraftstoffvolumens im Hochdruckspeicher wer- den Druckschwankungen während des Einspritzvorganges vermieden. Der Betrieb der Kraftstoffinjektoren erfolgt hydraulisch mit dem über den Hochdruckspeicher bereit ge- stellten Kraftstoff.

Stand der Technik Kraftstoffinjektoren wie sie nach dem Stand der Technik für Hochdruckspeichersysteme eingesetzt werden, sind zum Beispiel aus Mollenhauer, Handbuch Dieselmotoren, 2. Auf- lage, Springer Verlag, Berlin, 2002 bekannt. Bei Kraftstoffinjektoren für Hochdruckspei- chersysteme ist sowohl der Öffnungs-als auch die Schließvorgang hydraulisch gesteuert.

Hierzu wird ein Steuerraum, in dem sich Kraftstoff unter Einspritzdruck befindet, durch ein Steuerventil verschlossen. Der Kraftstoffdruck wirkt auf die Rückseite eines Steuerkolbens, der in den Steuerraum hinein wirkt, und auf eine Druckschulter an einem Einspritzöffnun- gen verschließenden Einspritzventilglied. Dabei ist die hydraulische Kraft auf die Rück- seite des Steuerkolbens der hydraulischen Kraft, die auf die Druckschulter wirkt, entgegen- gesetzt. Aufgrund der größeren Fläche am Steuerkolben bleibt die Düse geschlossen. So- bald das Steuerventil den Steuerraum öffnet, wird der Druck im Steuerraum abgebaut und die hydraulische Kraft auf die Druckschulter wird größer als die auf die Rückseite des Steuerkolbens wirkende Druckkraft. Dies führt dazu, dass das Einspritzventilglied öffnet.

Bei den aus dem Stand der Technik bekannten Kraftstoffinjektoren erfolgt die Kraftstoff- versorgung sowohl des Steuerraumes als auch eines Druckraumes, aus dem der Kraftstoff über Einspritzöffnungen in den Brennraum gelangt, über Zuleitungen im Injektorgehäuse.

Zudem haben die aus dem Stand der Technik bekannten Kraftstoffinjektoren mit Einspritz- ventilglied, Steuerkolben und Steuerventil einen komplexen Aufbau. Ferner ist es erforder- lich, bei den aus dem Stand der Technik bekannten Kraftstoffinjektoren Kraftstoffleitungen im Gehäuse zu fertigen.

Darstellung der Erfindung Ein erfindungsgemäß ausgebildeter Kraftstoffinjektor für Verbrennungskraftmaschinen mit Kraftstoffhochdruckspeicher umfasst einen Druckübersetzer und ein Einspritzventilglied.

Das Einspritzventilglied ist vorzugsweise in einen Übersetzerabschnitt, einen Führungsab- schnitt und einen Nadelabschnitt geteilt, wobei der Nadelabschnitt des Einspritzventilglie- des zumindest eine Einspritzöffnung verschließt bzw. zum Einspritzen von Kraftstoff in einen Brennraum der Verbrennungskraftmaschine frei gibt. Der Druckübersetzer des Kraftstoffinjektors ist in einem Übersetzergehäuse aufgenommen und stützt sich auf ein das Übersetzergehäuse umgebenes Federelement ab. Mit seiner anderen Seite stützt sich das Federelement auf einer am Übersetzergehäuse ausgebildete Stufe ab, wodurch das Übersetzergehäuse auf einem das Einspritzventilglied umschließenden Düsengehäuseteil fixiert ist. Geeignete Federelemente sind insbesondere Rohrfedern, es können jedoch auch Spiralfedern oder andere ringförmig ausgebildete Federelemente eingesetzt werden.

Der Druckübersetzer, das Übersetzergehäuse und ein zur Betätigung des Kraftstoffinjektors eingesetzter Aktor sind durch ein Injektorgehäuseteil umschlossen, welches vorzugsweise kraftschlüssig mittels einer Düsenspannmutter, mit dem Düsengehäuseteil verbunden ist.

Der zur Ansteuerung des Kraftstoffinjektors eingesetzte Aktor ist vorzugsweise ein Piezo- aktor. Neben dem Piezoaktor können jedoch auch Elektromagneten oder hydrau- lisch/mechanische Steller eingesetzt werden.

Der Übersetzerabschnitt des Einspritzventilgliedes ist durch eine Hülse umschlossen, in welcher das Einspritzventilglied geführt ist. An einer dem Übersetzergehäuse zugewandten Stirnseite der Hülse ist eine Beißkante ausgebildet. Mittels eines Federelementes, welches auf eine der Beißkante gegenüberliegende Stirnseite der Hülse wirkt, wird die Beißkante der Hülse gegen den Absatz des Übersetzergehäuses gepresst. Hierdurch entsteht eine druck-und damit flüssigkeitsdichte Verbindung. Die andere Seite des Federelementes, welches den Übersetzerabschnitt des Einspritzventilgliedes umgibt, stützt sich auf einen Ring auf, welcher in einem Einstich zwischen dem Übersetzerabschnitt und dem Füh- rungsabschnitt des Einspritzventilgliedes angeordnet ist.

Durch die Hülse und den Absatz des Übersetzergehäuses wird ein rotationssymmetrischer Übersetzerraum umschlossen, welcher an seiner dem Aktor zugewandten Seite durch eine untere Stirnfläche des Druckübersetzers und an seiner der mindestens einen Einspritzöff- nung des Kraftstoffinjektors zugewandten Seite durch eine Stirnfläche des Übersetzerbe- reichs des Einspritzventilgliedes begrenzt wird.

Der Betrieb des Kraftstoffinjektors erfolgt hydraulisch mit unter Systemdruck stehendem Kraftstoff. Der Systemdruck liegt dabei vorzugsweise im Bereich von 1300 bis 1600 bar.

Der unter Systemdruck stehende Kraftstoff strömt aus dem Kraftstoffhochdruckspeicher über eine Kraftstoffzuleitung in einen den Aktor umgebenden Ringraum. Aus dem Ring- raum strömt der Kraftstoff durch einen Spalt zwischen dem Druckübersetzer und der In- nenwand des Injektorgehäuseteils in einen das Übersetzergehäuse umgebenden ersten Fe- derraum. Von dort strömt der Kraftstoff über mindestens eine Nut in der Stufe des Über- setzergehäuses auf der sich das Federelement abstützt, und die als Führung des Übersetzer- gehäuses, im Injektorgehäuseteil dient, über Nuten im Düsengehäuseteil und einen Ring- spalt zwischen der Innenwand des Düsengehäuseteils und der Außenwand der Hülse in einem zweiten Federraum. Aus dem zweiten Federraum gelangt der Kraftstoff entlang ei- nem Anschliff im Führungsabschnitt des Einspritzventilgliedes in einen den Nadelabschnitt des Einspritzventilgliedes umgebenen Druckraum. Hierdurch sind sowohl der Ringraum, der erste Federraum, der zweite Federraum und der Druckraum mit unter Systemdruck ste- hendem Kraftstoff beßlllt.

Die Befüllung des Übersetzerraumes erfolgt vorzugsweise durch Führungsleckage zwi- schen der Innenfläche der Hülse und dem Übersetzerabschnitt des Einspritzventilgliedes oder durch Führungsleckage zwischen dem Übersetzergehäuse und dem Druckübersetzer.

Für den Betrieb des Kraftstoffinjektors ist es erforderlich, dass sich der Druck im Überset- zerraum ändert. Hierdurch kann der Druck im Übersetzerraum vom Systemdruck verschie- den sein und sich somit auch von dem Druck in dem den Übersetzerraum umgebenen Ringspalt unterscheiden. Aus diesem Grund ist es erforderlich, dass die durch die Beiß- kante an der Hülse gebildete Verbindung zwischen der Hülse und dem Absatz im Überset- zergehäuse druckdicht ist.

Zum Schließen der mindestens einen Einspritzöffnung durch den Nadelabschnitt des Ein- spritzventilgliedes wird der Piezoaktor bestromt. Hierdurch dehnen sich die Kristalle im Piezoaktor aus und der Piezoaktor längt sich. Der Piezoaktor wirkt direkt auf eine obere Stirnfläche des Druckübersetzers, wodurch dieser bei bestromten Piezoaktor in den Über- setzerraum einfährt. Hierdurch verkleinert sich das Volumen des Übersetzerraumes und der Druck im Übersetzerraum steigt. Aufgrund des steigenden Druckes im Übersetzerraum

nimmt die hydraulische Kraft, die auf die Stirnfläche des Übersetzerabschnitts des Ein- spritzventilgliedes wirkt, zu. Hierdurch wird das Einspritzventilglied in Richtung der min- destens einen Einspritzöffnung bewegt und verschließt diese. Das den Übersetzerabschnitt des Einspritzventilgliedes umgebende Federelement wirkt unterstützend beim Schließvor- gang.

Zum Öffnen der mindestens einen Einspritzöffnung wird die Bestromung des Piezoaktors aufgehoben. Hierdurch kontrahieren die Piezokristalle und der Piezoaktor zieht sich zu- sammen. Hierdurch bewegt sich der Druckübersetzer aus dem Übersetzerraum, wodurch sich dessen Volumen vergrößert. Unterstützend bei der Bewegung des Druckübersetzers wirkt das das Übersetzergehäuse umgebende Federelement, welches sich auf eine Stufe am Druckübersetzer stützt.

Durch das sich vergrößernde Volumen im Übersetzerraum nimmt der Druck im Überset- zerraum ab. Hierdurch reduziert sich ebenfalls die auf die Stirnfläche des Übersetzerab- schnitts des Einspritzventilgliedes wirkende hydraulische Kraft. Auf Druckstufen am Ein- spritzventilglied wirkt eine hydraulische Kraft, die der hydraulischen Kraft entgegenge- richtet ist, die auf die Stirnfläche des Übersetzerabschnitts des Einspritzventilgliedes wirkt.

Sobald die auf die Druckstufen wirkende Kraft größer ist als die hydraulische Kraft auf die Stirnfläche des Übersetzerabschnitts und die Federkraft des den Übersetzerabschnitt umge- henden Federelementes, hebt der Nadelabschnitt des Einspritzventilgliedes aus seinem Dichtsitz und gibt die so die mindestens eine Einspritzöffnung frei.

Zum erneuten Verschließen der mindestens einen Einspritzöffnung wird der Piezoaktor wieder bestromt, wodurch sich die Piezokristalle ausdehnen und der Piezoaktor längt.

Hierdurch wird der Druckübersetzer wieder in den Übersetzerraum bewegt, wodurch sich das Volumen des Übersetzerraumes verringert und der Druck darin ansteigt. Aufgrund des steigenden Druckes im Übersetzerraum nimmt die hydraulische Kraft auf die Stirnfläche des Übersetzerabschnitts des Einspritzventilgliedes zu. Sobald diese Kraft größer ist, als die auf die Druckstufen des Einspritzventilgliedes in entgegengesetzte Richtung wirkende hydraulische Kraft, wird der Nadelabschnitt des Einspritzventilgliedes wieder in seinen Dichtsitz gestellt und verschließt so die mindestens eine Einspritzöffnung.

Zeichnung Im Folgenden wird die Erfindung anhand einer Zeichnung näher beschrieben.

Die einzige Figur zeigt einen Schnitt durch einen erfindungsgemäß ausgebildeten Kraftstoffinjektor.

Ausführungsvarianten In Figur 1 ist ein erfindungsgemäß ausgebildeter Kraftstoffinjektor dargestellt.

Bei einem erfindungsgemäß ausgebildeten Kraftstoffinjektor 1 gelangt zunächst Kraftstoff aus einem Kraftstoffvorratsbehälter 2 mittels einer Hochdruckpumpe 3 über eine Hoch- druckleitung 4 in eine Kraftstoffhochdruckspeicher 5. Am Kraftstoffhochdruckspeicher 5 sind Anschlüsse 6 angeordnet, die der Anzahl der Zylinder der Verbrennungskraftmaschine entsprechen. Jeder der Anschlüsse 6 ist über eine Kraftstoffzuleitung 7 mit einem erfin- dungsgemäß ausgebildeten Kraftstoffinjektor 1 verbunden. Der Kraftstoffinjektor 1 um- fasst einen als Übersetzerkolben ausgebildeten Druckübersetzer 8, der in einem Überset- zergehäuse 9 geführt ist, sowie ein Einspritzventilglied 10. Das Einspritzventilglied 10 ist in einer bevorzugten Ausführungsform des Kraftstoffinjektors 1 in einen Übersetzerab- schnitt 11, einen Führungsabschnitt 12 und einen Nadelabschnitt 13 gestuft.

Der Druckübersetzer 8, das Übersetzergehäuse 9 und das Einspritzventilglied 10 sind in einem Gehäuse aufgenommen. In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Gehäuse in ein Injektorgehäuseteil 14 und ein Düsengehäuseteil 15 aufgeteilt. Die Verbindung des Injektorgehäuseteils 14 und des Düsengehäuseteils 15 erfolgt vorzugsweise kraftschlüssig mittels eines hier nicht dargestellten Düsenspannmutter.

Weiterhin umfasst der Kraftstoffinjektor 1 eine Einspritzöffnung 16, welche durch den Nadelabschnitt 13 des Einspritzventilgliedes 10 verschlossen werden kann. Zum Ver- schließen der Einspritzöffnung 16 wird der Nadelabschnitt 13 des Einspritzventilgliedes 10 an eine oberhalb der Einspritzöffnung 16 angeordnete Dichtkante 17 gestellt. Eine aus- schließlich axiale Bewegung zum Öffnen und Verschließen der mindestens einen Ein- spritzöffnung 16 wird dadurch gewährleistet, dass das Einspritzventilglied 10 mit seinem Führungsabschnitt 12 in einer im Düsengehäuseteil 15 angeordneten Nadelführung 18 ge- führt ist. Zudem ist der Übersetzerabschnitt 11 des Einspritzventilgliedes 10 von einer Hül- se 19 umschlossen, welche ebenfalls als Nadelführung dient. Ferner dient die Hülse 19 als seitliche Begrenzung eines Übersetzerraumes 20. Hierzu ist die Hülse 19 mit einer Beiß- kante 21 versehen, die gegen einen Absatz 22 des Übersetzergehäuses 9 gepresst wird.

Hierdurch wird eine flüssigkeits-und damit druckdichte Verbindung der Hülse 19 mit dem Absatz 22 des Übersetzergehäuses 9 erreicht.

An einer der Beißkante 21 gegenüberliegenden Stirnfläche 23 der Hülse 19 stützt sich ein Federelement 24 ab. Das Federelement 24 ist ringförmig ausgebildet und umschließt den Übersetzerabschnitt 11 des Einspritzventilgliedes 10. Als Federelemente 24 eignen sich

zum Beispiel Spiralfedern, Rohrfedern oder weitere dem Fachmann bekannte, ringförmig ausgebildete Federelemente. Mit seiner anderen Seite stützt sich das Federelement 24 ge- gen einen Ring 25, welcher vorzugsweise in einem Einstich 26, der sich zwischen dem Übersetzerabschnitt 11 und dem Führungsabschnitt 12 des Einspritzventilgliedes 10 befin- det, angeordnet ist.

Das Übersetzergehäuse 9 ist von einem zweiten Federelement 27 umgeben, welches sich mit einer Seite auf einer Stufe 28 am Übersetzergehäuse 9 und mit seiner anderen Seite an einem Ring 29, welcher an einer Stufe 30 am Druckübersetzer 8 anliegt, abstützt. Die Stufe 28 dient dabei gleichzeitig als Führung des Übersetzergehäuses 9 im Injektorgehäuseteil 14. Durch die von dem Federelement 27 aufgebrachte Federkraft wird das Übersetzerge- häuse 9 auf einem Absatz 31 am Düsengehäuseteil 15 fixiert. Das Federelement 27 ist in einem ersten Federraum 32 aufgenommen, welcher zwischen dem Übersetzergehäuse 9 und der Innenwand 33 des Injektorgehäuseteils 14 angeordnet ist. In der Stufe 28 des Über- setzergehäuses 9 ist mindestens eine Nut 34, die vorzugsweise axial ausgerichtet ist, aufge- nommen. Über die mindestens eine Nut 34, im Absatz 31 am Düsengehäuseteil 15 ausge- bildete Nuten 35 und einen mindestens eine Ringspalt 36, der zwischen der Außenwand 37 der Hülse 19 und der Innenwand 38 des Düsengehäuseteils 15 ausgebildet ist, steht der erste Federraum 32 mit einem den Übersetzerabschnitts 11 des Einspritzventilgliedes 10 umgebenden zweiten Federraum 39 in hydraulischer Verbindung. Hierzu sind die mindes- tens eine Nut 34 und die Nuten 35 im Absatz 31 des Düsengehäuseteils 15 vorzugsweise so ausgerichtet, dass ihre Positionen radial und axial übereinstimmen. Der zweite Federraum 39 steht über mindestens einen Kanal, der zwischen mindestens einem Anschliff 40 im Führungsabschnitt 12 des Einspritzventilgliedes 10 und der Nadelführung 18 ausgebildet ist, in hydraulischer Verbindung mit einem Druckraum 41.

Die Steuerung des Kraftstoffinjektors 1 erfolgt über einen Aktor, welcher auf eine obere Stirnfläche 42 des Druckübersetzers 8 wirkt. Als Aktor wird vorzugsweise ein Piezoaktor 43 eingesetzt. Es eignen sich aber auch Elektromagneten oder hydraulisch/mechanisch Steller.

Der Betrieb des Kraftstoffinjektors 1 erfolgt hydraulisch mit unter Systemdruck stehendem Kraftstoff. Der Kraftstoff wird durch den Kraftstoffhochdruckspeicher 5 bereitgestellt.

Über die Kraftstoffzuleitung 7 strömt der Kraftstoff in einen Ringraum 44, der den Piezo- aktor 43 umgibt. Über einen Spalt 45 zwischen dem Druckübersetzer 8 und der Innenwand 33 des Injektorgehäuseteils 14 gelangt der unter Systemdruck stehende Kraftstoff in den ersten Federraum 32. Über die mindestens eine Nut 34, die Nuten 35 im Absatz 31 des Düsengehäuseteils 15 und den Ringspalt 36 strömt der Kraftstoff in den zweiten Federraum 39. Von dort gelangt der Kraftstoff entlang dem mindestens einen Anschliff 40 in den Dü-

senraum 41. Aufgrund der hydraulischen Verbindungen zwischen dem Ringraum 44, dem ersten Federraum 32, dem zweiten Federraum 39 und dem Druckraum 41 herrscht sowohl im Ringraum 44, als auch im ersten Federraum 32, dem zweiten Federraum 39 und dem Druckraum 41 Systemdruck. Der Systemdruck liegt dabei vorzugsweise im Bereich von 1300 bis 1600 bar.

Durch das im Vergleich zur Einspritzmenge große Kraftstoffvolumen im Kraftstoffhoch- druckspeicher 5 bleibt auch beim Betrieb des Kraftstoffinjektors 1 der Druck im Ringraum 44, im ersten Federraum 32, im zweiten Federraum 39 und im Druckraum 41 konstant.

Zum Verschließen der mindestens einen Einspritzöffnung 16 wird der Piezoaktor 43 bestromt. Hierdurch dehnen sich die Piezokristalle im Piezoaktor 43 aus und der Piezoak- tor 43 längt sich. Dadurch, dass der Piezoaktor 43 direkt auf die obere Stirnfläche 42 des Druckübersetzers 8 wirkt, wird der Druckübersetzer 8 entgegen der mit dem Pfeil 46 ge- kennzeichneten Bewegungsrichtung mit einer unteren Stirnseite 47 in den Übersetzerraum 20 bewegt. Hierdurch verringert sich das Volumen im Übersetzerraum 20, wodurch der Druck darin steigt. Hierdurch steigt die hydraulische Kraft, die auf eine Stirnfläche 48 am Übersetzerabschnitt 11 des Einspritzventilgliedes 10 wirkt. Die auf die Stirnfläche 48 wir- kende hydraulische Kraft ist einer auf eine erste Druckstufe 49 am Ring 25, auf eine zweite Druckstufe 50 zwischen dem Führungsabschnitt 12 und dem Nadelabschnitt 13 des Ein- spritzventilgliedes 10 und auf eine dritte Druckstufe 51 im Nadelabschnitt 13 des Ein- spritzventilgliedes 10 wirkenden hydraulischen Kraft entgegengerichtet. Sobald die auf die Stirnfläche 48 wirkende hydraulische Kraft größer ist als die auf die erste Druckstufe 49, die zweite Druckstufe 50 und die dritte Druckstufe 51 wirkende hydraulische Kraft, wird das Einspritzventilglied 10 an die Dichtkante 17 gestellt und verschließt so die mindestens eine Einspritzöffnung 16 zu einem Brennraum 52 der Verbrennungskraftmaschine. Das Verschließen der mindestens eine Einspritzöffnung 16 wird durch die Federkraft des Fe- derelementes 24 unterstützt. Hierzu wirkt das Federelement 24 auf eine der ersten Druck- stufe 49 gegenüberliegende Stirnfläche 54 des Ringes 25.

Zum Einspritzen von Kraftstoff in den Brennraum 52 der Verbrennungskraftmaschine wird die Bestromung des Piezoaktors 43 aufgehoben. Hierdurch kontrahieren die Piezokristalle und der Piezoaktor 43 zieht sich zusammen. Unterstützt durch die von dem Federelement 27 ausgeübte Federkraft bewegt sich der Druckübersetzer 8 in die mit dem Pfeil 46 ge- kennzeichnete Bewegungsrichtung. Hierdurch bewegt sich die untere Stirnfläche 47 des Druckübersetzers 8 aus dem Übersetzerraum 20, wodurch sich dessen Volumen vergrößert.

Aufgrund des sich vergrößernden Volumens des Übersetzerraumes 20 nimmt der Druck im Übersetzerraum 20 ab. Da der Druck im Übersetzerraum 20 hierbei unter den Systemdruck sinkt, ist es erforderlich, dass die Verbindung zwischen der Hülse 19 und dem Absatz 22

im Übersetzergehäuse 9 druckdicht ist. Die Befüllung des Übersetzerraumes 20 erfolgt durch Führungsleckage zwischen dem Übersetzergehäuse 9 und dem Druckübersetzer 8 bzw. zwischen der Innenseite 43 der Hülse 19 und dem Übersetzerabschnitt 11 des Ein- spritzventilgliedes 10.

Aufgrund des sinkenden Drucks im Übersetzerraum 20 bei nicht bestromten Piezoaktor 43 nimmt die auf die Stirnfläche 38 des Übersetzerabschnitt 11 des Einspritzventilgliedes 10 wirkende hydraulische Kraft ab. Sobald die auf die erste Druckstufe 49, die zweite Druck- stufe 50 und die dritte Druckstufe 51 wirkende hydraulische Kraft größer ist als die hyd- raulische Kraft auf die Stirnfläche 38 und die Federkraft des Federelementes 34, hebt sich das Einspritzventilglied 10 aus der Dichtkante 17 und gibt so die mindestens eine Einspritzöff- nung 16 frei. Hierbei strömt Kraftstoff aus dem Druckraum 41 über die Einspritzöffnung 16 in den Brennraum 52.

Zum Verschließen der mindestens einen Einspritzöffnung 16 wird der Piezoaktor 43 wie- der bestromt. Die Piezokristalle dehnen sich dadurch aus und der Piezoaktor 43 längt sich.

Hierdurch fährt der Druckübersetzer 8 wieder entgegen der mit dem Pfeil 46 gekennzeich- neten Bewegungsrichtung in den Übersetzerraum 20 ein, wodurch sich das Volumen des Übersetzerraumes 20 verringert. Hierdurch vergrößert sich wiederum der Druck im Über- setzerraum 20 und damit die auf die Stirnfläche 48 des Übersetzerabschnitt 11 des Ein- spritzventilgliedes 10 wirkende hydraulische Kraft. Gleichzeitig bleibt die auf die erste Druckstufe 49, die zweite Druckstufe 50 und die dritte Druckstufe 51 wirkende hydrauli- sche Kraft konstant, da der zweite Federraum 39 und der Druckraum 41 von konstant blei- bendem Systemdruck beaufschlagt sind. Sobald die auf den Ring 25 wirkende Federkraft des Federelementes 24 und die hydraulische Kraft, die auf die Stirnfläche 48 am Überset- zerabschnitt 11 des Einspritzventilgliedes 10 wirkt, größer ist als die auf die erste Druck- stufe 49, die zweite Druckstufe 50 und die dritte Druckstufe 51 wirkende hydraulische Kraft, bewegt sich das Einspritzventilglied 10 in Richtung der mindestens eine Einspritz- öffnung 16 und wird an die Dichtkante 17 gestellt. Hierdurch wird die mindestens eine Einspritzöffnung 16 verschlossen und der Einspritzvorgang in den Brennraum 52 beendet.

Bezugszeichenliste 1 Kraftstoffinketor 2 Kraftstoffvorratsbehälter 3 Hochdruckpumpe 4 Hochdruckleitung 5 Kraftstoffhochdruckspeicher 6 Anschluss 7 Kraftstoffzuleitung 8 Druckübersetzer 9 Übersetzergehäuse 10 Einspritzventilglied 11 Übersetzerabschnitt 12 Führungsabschnitt 13 Nadelabschnitt 14 Injektorgehäuseteil 15 Düsengehäuseteil 16 Einspritzöffnung 17 Dichtkante 18 Nadelführung 19 Hülse 20 Übersetzerraum 21 Beißkante 22 Absatz 23 Stirnfläche der Hülse 19 24 Federelement 25 Ring 26 Einstich 27 Federelement 28 Stufe am Übersetzergehäuse 9 29 Ring 30 Stufe am Druckübersetzer 8 31 Absatz am Düsengehäuseteil 15 32 Erster Federraum 33 Innenwand des Injektorgehäuseteils 14 34 Nut 35 Nut im Absatz 31 am Düsengehäuseteil 15 36 Ringspalt 37 Außenwand der Hülse 19

38 Innenwand des Düsengehäuseteils 15 39 Zweiter Federraum 40 Anschliff 41 Druckraum 42 Obere Stirnfläche 43 Piezoaktor 44 Ringraum 45 Spalt 46 Bewegungsrichtung des Druckübersetzers 8 47 Untere Stirnfläche 48 Stirnfläche am Übersetzerbereich 11 49 Erste Druckstufe 50 Zweite Druckstufe 51 Dritte Druckstufe 52 Brennraum 53 Innenseite der Hülse 19 54 Stirnfläche des Rings 25