Injektoren zum Einspritzen von Kraftstoff sind in unter- schiedlichen Ausgestaltungen bekannt. Bei herkömmlichen In- jektoren erfolgt eine Steuerung der Kraftstoffeinspritzung üblicherweise durch eine Düsennadel, die im Injektor ver- schiebbar angeordnet ist und ein Spritzloch des Injektors in Abhängigkeit von ihrer Stellung entweder freigibt oder ab- sperrt. Die mechanische Ansteuerung der Düsennadel kann dabei mittels eines Piezoaktors erfolgen, wobei dessen geringer Hub z. B. mittels eines Übersetzers übersetzt wird, um einen ent- sprechenden größeren Hub der Düsennadel ausführen zu können.

Eine Rückstellung der Düsennadel in ihre Ausgangsstellung er- folgt dabei üblicherweise mittels eines Federelements. Da die Piezoaktoren nur einen geringen Hub bzw. eine geringe Öff- nungskraft bereitstellen können, wird der Hub bzw. die Öff- nungskraft insbesondere bei Hochdruckeinspritzungen mittels eines Übersetzers übersetzt. Derartige Übersetzer sind jedoch aufwendig und kostenintensiv und benötigen zusätzlichen Bau- raum.

Figur 6 zeigt einen bekannten Injektor mit einer zweiteiligen Düsennadel, welche aus einer inneren Nadel 1 und einer äuße- ren Nadel 2 besteht. Dabei weist die äußere Nadel 2 einen Dichtsitz 5 auf und die innere Nadel einen Dichtsitz 8. Die zum Öffnen der beiden Nadeln 1, 2 notwendigen Nadelöffnungs- kräfte hängen dabei von den Durchmessern D1 bzw. D ab. Die Nadelöffnungskräfte F sind in Figur 7 gezeigt. Zum Öffnen der äußeren Nadel 2 ist dabei eine Nadelöffnungskraft von ca.

2100 N (bei Ri) notwendig. Nach Zurücklegen eines Hubes s

ist für die innere Nadel 1 eine Nadelöffnungskraft von ca.

500 N (bei R2) notwendig. Um insbesondere die notwendige Öff- nungskraft für die äußere Nadel 2 bereitzustellen, muss der Hub und die Stellkraft eines Piezoaktors mittels eines Über- setzers vergrößert werden.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Injek- tor zum Einspritzen von Kraftstoff bereitzustellen, welcher bei einfachem und kostengünstigen Aufbau und ausreichender Dichtheit nur eine relativ geringe Öffnungskraft zum Abheben einer Düsennadel von ihrem Dichtsitz erfordert.

Diese Aufgabe wird durch einen Injektor mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Die Unteransprüche zeigen vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung.

Der erfindungsgemäße Injektor ist derart aufgebaut, dass eine Nadelöffnungskraft signifikant geringer ist als im Stand der Technik. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, dass ei- ne in einem Düsenkörper angeordnete Düsennadel zur Abdichtung zwei separate Nadelsitze aufweist. Hierbei liegt ein unter Hochdruck stehender Kraftstoff einerseits an einer Seite des ersten Nadelsitzes und andererseits an einer Seite des zwei- ten Nadelsitzes an. Somit weisen der erste Nadelsitz und der zweite Nadelsitz jeweils eine Seite auf, an welcher unter Hochdruck stehender Kraftstoff anliegt, und jeweils eine zweite Seite auf, an welcher kein hoher Druck anliegt. Da- durch wird erreicht, dass zwischen den beiden Nadelsitzen ei- ne Kreisringfläche senkrecht zur Bewegungsrichtung der Nadel vorhanden ist, welche für die Nadelöffnungskraft bestimmend ist. Da diese Kreisringfläche im Vergleich mit der im Stand der Technik für die Nadelöffnungskraft relevante Kreisfläche bei nur einem Nadelsitz deutlich kleiner ist, ist auch erfin- dungsgemäß die notwendige Nadelöffnungskraft deutlich klei- ner. Somit ist es erfindungsgemäß möglich, auf die aufwendi- gen Übersetzer zur Übersetzung eines Hubes eines Aktors zu

verzichten, bzw. es kann ein kleiner Übersetzer mit geringem Bauraum verwendet werden.

Besonders bevorzugt ist in der Düsennadel und/oder im Düsen- körper ein Durchgangskanal gebildet, sodass der unter Hoch- druck stehende Kraftstoff durch die Düsennadel bzw. den Dü- senkörper auch an der einen Seite des zweiten Nadelsitzes an- liegt.

Weiter bevorzugt ist ein Spritzloch im Düsenkörper derart an- geordnet, dass es zwischen den beiden Nadelsitzen der Düsen- nadel mündet. Dadurch kann bei entsprechender Ausbildung der Düsennadel zwischen den beiden Nadelsitzen ein besonders kleines Schadvolumen erhalten werden, welches insbesondere unabhängig von der Sacklochgeometrie im Düsenkörper ist. Da- durch kann eine besonders vorteilhafte Verringerung der Emis- sionen des Fahrzeugs erreicht werden.

Weiterhin vorteilhaft kann durch die Ausbildung des doppelten Nadelsitzes der Sitzdurchmesser der jeweiligen Nadelsitze vergrößert werden, ohne dass dadurch die Nadelöffnungskraft bzw. die Druckstufe vergrößert wird. Dies führt zu einer gleichzeitigen Vergrößerung der Spritzlochebene, sodass auf einfache Weise eine größere Anzahl von Spritzlöchern benach- bart dem vergrößerten Sitzdurchmesser angeordnet werden kann.

Besonders bevorzugt ist die Düsennadel als Doppelnadel mit einer äußeren Nadel und einer inneren Nadel, welche in der äußeren Nadel geführt ist, ausgebildet. Die beiden Nadelsitze sind dabei besonders bevorzugt an der äußeren Düsennadel aus- gebildet. Weiterhin kann auch jeweils ein doppelter Nadelsitz an der äußeren und der inneren Nadel oder nur ein Doppelna- delsitz an der inneren Düsennadel ausgebildet sein.

Vorzugsweise ist bei Verwendung einer Doppelnadel als Düsen- nadel jeweils eine Schließfeder für die äußere Nadel und für die innere Nadel vorgesehen. Bei Verwendung der Doppelnadel

kann weiterhin auf einfache Weise ein zeitlich versetztes bzw. gestuftes Öffnen der beiden separaten äußeren und inne- ren Nadeln realisiert werden, wodurch beispielsweise auf ein- fache Weise eine Vor-und/oder Nacheinspritzung realisiert werden kann.

Besonders bevorzugt wird die Düsennadel erfindungsgemäß mit- tels eines Piezoaktors im Direktantrieb betrieben. D. h., es wird kein Übersetzer zwischen den Piezoaktor und die Düsenna- del geschaltet. Dadurch kann ein besonders kompakter und kos- tengünstiger Aufbau des Injektors bei kleinstem Bauraum und geringem Gewicht erreicht werden.

Um eine möglichst geringe Nadelöffnungskraft bereitzustellen, ist der Abstand zwischen dem ersten Nadelsitz und dem zweiten Nadelsitz etwas größer als ein Durchmesser eines zwischen den beiden Nadelsitzen angeordneten Spritzlochs. Dadurch wird ei- ne minimale Kreisringfläche zwischen den beiden Nadelsitzen, welche für die notwendige Öffnungskraft bestimmend ist, er- reicht.

Der erfindungsgemäße Injektor wird insbesondere bei Common- Rail-Anlagen zur Einspritzung von Dieselkraftstoff unter höchstem Druck in Brennräumen von Motoren verwendet. Die Drü- cke liegen dabei beim Betrieb bei ca. 1600 bar und auch dar- über.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand von bevorzugten Ausfüh- rungsbeispielen in Verbindung mit der Zeichnung beschrieben.

In der Zeichnung ist : Figur 1 eine schematische Schnittansicht eines Injektors gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorlie- genden Erfindung, Figur 2 eine vergrößerte Ansicht des Bereichs Y von Figur 1,

Figur 3 eine vergrößerte Ansicht des Bereichs Z von Figur 1, Figur 4 ein Diagramm, welches die Nadelöffnungskräfte im ersten Ausführungsbeispiel darstellt, Figur 5 eine schematische Teilschnittansicht eines Injek- tors gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, Figur 6 eine schematische Teilschnittansicht eines Injek- tors gemäß dem Stand der Technik, und Figur 7 ein Diagramm der Nadelöffnungskräfte für den in Fi- gur 6 gezeigten Injektor gemäß dem Stand der Tech- nik.

Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf die Figuren 1 bis 4 ein Injektor gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben. Der Injektor des ersten Ausführungsbeispiels ist eine sogenannte Registerdüse, welche eine innere Nadel 1, ei- ne äußere Nadel 2 und einen Düsenkörper 3 umfasst. Dabei ist die äußere Nadel 2 an einem Nadelführungsbereich 10 im Düsen- körper 3 geführt. Der Nadelführungsbereich ist dabei derart ausgebildet, dass in bekannter Weise Kraftstoff in ausgespar- ten Bereichen der äußeren Nadel Richtung Nadelspitze über den Kraftstoffzufuhrbereich 11 zugeführt werden kann. Die innere Nadel 1 ist vollständig in der äußeren Nadel 2 aufgenommen und weist einen Kopfbereich la und einen Bereich 1b kleineren Durchmessers auf. Im geschlossenen Zustand des Injektors ist dabei ein vorbestimmter Abstand S1 zwischen dem Kopfbereich la und der äußeren Nadel 2 vorhanden (vgl. Figur 2). Ein nicht dargestellter Piezoaktor greift an der äußeren Nadel 2 an und bewegt die äußere Nadel 2 bei Aktivierung nach oben.

Dabei wird zuerst nur die äußere Nadel 2 bewegt und dann, ab- hängig vom Abstand S1 des Kopfes la von der äußeren Nadel 2,

anschließend die innere Nadel 1 abgehoben. Dadurch wird eine Betätigung der Nadeln hintereinander erreicht, was z. B. für die Vor-und/oder Nacheinspritzung genutzt werden kann.

Zum Schließen der Nadeln 1, 2 sind zwei Federn 15,16 vorge- sehen, wobei die Feder 15 die innere Nadel 1 schließt und die Feder 16 die äußere Nadel 2 schließt.

In Figur 3 ist der Einspritzbereich des Injektors näher dar- gestellt. Die innere Nadel 1 weist dabei nur einen Dichtsitz 8 auf. Die äußere Nadel 2 weist zwei Dichtsitze 5,6 auf. So- wohl der Dichtsitz 8 der inneren Nadel als auch die Dichtsit- ze 5,6 der äußeren Nadel liegen in bekannter Weise in einem sich verjüngenden Sackloch 13, sodass sich jeweils im Ideal- fall kreislinienförmige Abdichtungen ergeben. Im Düsenkörper 3 sind eine Vielzahl von Spritzlöchern 7, 9 gebildet, wobei in Figur 3 zur einfacheren Darstellbarkeit nur zwei Spritzlö- cher eingezeichnet sind. Dabei ist das Spritzloch 7 derart angeordnet, dass es zwischen dem ersten Dichtsitz 5 und dem zweiten Dichtsitz 6 liegt. Somit wird das Spritzloch 7 von der äußeren Nadel 2 freigegeben bzw. verschlossen. Das Spritzloch 9 liegt in der Nähe der Spitze des Sacklochs 13 und wird von der inneren Nadel 1 freigegeben bzw. verschlos- sen.

Weiterhin ist das Ende der inneren Nadel 1 mit dem Bereich 1b kleineren Durchmessers gebildet (vgl. Figur 3). Über Durch- gangsbohrungen 4, welche in der äußeren Nadel 2 gebildet sind, wird somit unter hohem Druck stehender Kraftstoff vom Kraftstoffzufuhrbereich 11 über die Durchgangsbohrungen 4 und über den zwischen dem Bereich 1b kleineren Durchmessers und der äußeren Nadel 2 gebildeten zylinderringförmigen Kraft- stoffzufuhrbereich 12 an den Dichtsitz 8 der inneren Nadel sowie den zweiten Dichtsitz 6 der äußeren Nadel zugeführt.

Somit liegt unter hohem Druck stehender Kraftstoff an einer Seite des ersten Dichtsitzes 5 sowie an einer Seite des zwei- ten Dichtsitzes 6 an. Somit ergibt sich bei geschlossener äu-

ßeren Nadel 2 eine Kreisringfläche K zwischen dem ersten Dichtsitz 5 und dem zweiten Dichtsitz 6. Die Kreisringfläche K kann dabei berechnet werden durch Subtraktion der Kreisflä- che mit dem Durchmesser D2 des zweiten Dichtsitzes 6 von der Kreisfläche mit dem Durchmesser D1 des ersten Dichtsitzes 5.

Da sich im Bereich oberhalb der Nadeln 1, 2 ebenfalls unter Hochdruck stehender Kraftstoff befindet, wird die Nadelöff- nungskraft F nur durch die Kreisringfläche K = s/4 (Dl2-D22) bestimmt. Da diese Fläche K deutlich kleiner ist als die im Stand der Technik relevante Kreisfläche bei nur einem Dicht- sitz an der äußeren Nadel 2 ergibt sich eine signifikant ver- ringerte Nadelöffnungskraft F. Dies ist insbesondere aus Fi- gur 4 ersichtlich.

Figur 4 zeigt die Nadelöffnungskraft F über dem Hub s der Na- deln, wobei am Punkt S1 die äußere Nadel 2 die innere Nadel 1 berührt (vgl. Figur 2). Im Punkt Pi beträgt die Nadelöff- nungskraft für die äußere Nadel 2 ca. 450 N. Im Vergleich da- zu, wie in Figur 7 dargestellte ist im Stand der Technik bei einem Injektor mit identischen geometrischen Abmessungen aber nur einem Dichtsitz 5 an der äußeren Nadel 2 die Nadelöff- nungskraft ca. 2100 N (bei R1). Dies macht deutlich, dass durch das Vorsehen von zwei Dichtsitzen an der äußeren Nadel 2 die Nadelöffnungskraft F in großem Umfang verringert werden kann. Somit ist es mit der erfindungsgemäßen Ausgestaltung auch möglich, dass ein Piezoaktor verwendet wird, welcher di- rekt die Nadel 2 anhebt, ohne dass ein aufwendiger und Bau- raum einnehmender Übersetzer verwendet wird. Weiterhin ist in Figur 4 im Punkt P2 die Nadelöffnungskraft für die innere Na- del 1 dargestellt. Da im ersten Ausführungsbeispiel an der inneren Nadel nur ein Dichtsitz 8 ausgebildet ist, ist diese Kraft gleich hoch wie im Stand der Technik (vgl. Figur 7, bei R2). Es sei angemerkt, dass jedoch durch entsprechendes Aus- bilden zweier Dichtsitze an der inneren Nadel 1 ebenfalls die Nadelöffnungskraft für diese Nadel verringert werden kann.

Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf Figur 5 ein Injektor gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung be- schrieben, wobei gleiche bzw. funktional gleiche Teile mit den gleichen Bezugszeichen wie im ersten Ausführungsbeispiel bezeichnet sind.

Im Gegensatz zum ersten Ausführungsbeispiel ist beim zweiten Ausführungsbeispiel nur eine Nadel 2 vorgesehen. Im ersten Ausführungsbeispiel weist die Nadel 2 ebenfalls zwei Dicht- sitze 5,6 auf, wobei Spritzlöcher 7 im Düsenkörper 3 im Be- reich zwischen diesen Dichtsitzen 5,6 angeordnet sind. Unter Druck stehender Kraftstoff wird über einen buchsenförmigen Kraftstoffzufuhrbereich 11 und Bohrungen 4 in eine Bohrung 14 und zum Ende des Sacklochs 13 zugeführt. Dadurch liegt unter Druck stehender Kraftstoff sowohl an einer Seite des ersten Dichtsitzes 5 an als auch an einer Seite des zweiten Dicht- sitzes 6. Somit ergibt sich wieder eine Kreisringfläche K, abhängig von den Durchmessern D1 bzw. Dz des ersten bzw. zweiten Dichtsitzes 5, 6, sodass wie im ersten Ausführungs- beispiel die Nadelöffnungskraft F im Vergleich mit dem Stand der Technik bei Verwendung nur eines Dichtsitzes deutlich verringert ist. Ansonsten entspricht dieses Ausführungsbei- spiel dem ersten Ausführungsbeispiel, sodass auf die dort ge- gebene Beschreibung verwiesen werden kann.

Zusammenfassend macht sich somit die Erfindung die Tatsache zu nutze, dass bei Verwendung von zwei Nadelsitzen an einer Nadel eine für die Nadelöffnungskraft bestimmende Kreisring- fläche senkrecht zur Bewegungsrichtung der Nadel vorhanden ist. Da die Kreisringfläche deutlich kleiner ist als die bei Verwendung gemäß dem Stand der Technik von nur einem Nadel- sitz relevante Kreisfläche, ist auch die Öffnungskraft für die Düsennadel deutlich verringert.

Erfindungsgemäß kann weiterhin durch den doppelten Dichtsitz 5,6 das Schadvolumen sowohl bei Einfachdüsen als auch bei Registerdüsen unabhängig von der Geometrie des Sacklochs 13

deutlich verringert werden. Erfindungsgemäß ist nämlich das Schadvolumen nur direkt unterhalb des doppelten Dichtsitzes 5,6, d. h. im Bereich der Kreisringfläche K zu finden, sodass das Schadvolumen durch die Geometrie der Düsennadel im Be- reich zwischen dem ersten Dichtsitz 5 und dem zweiten Dicht- sitz 6 bestimmt werden kann. Dadurch ergibt sich vorteilhaft eine weitere Reduzierung der Emissionen der Brennkraftmaschi- ne.

Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen doppelten Dicht- sitzes liegt darin, dass durch den doppelten Dichtsitz der Sitzdurchmesser vergrößert werden kann, da aufgrund der er- findungsgemäß verringerten Nadelöffnungskraft F der äußere Durchmesser des Dichtsitzes (erster Dichtsitz 5) bei einer vorgegebenen Nadelöffnungskraft entsprechend vergrößert wer- den kann. Dadurch ergibt sich eine Vergrößerung der Spritz- lochebene, sodass eine Unterbringung von sehr vielen Spritz- löchern im Bereich zwischen den beiden Dichtsitzen 5,6 auf einfache Weise möglich ist. Dadurch ergeben sich verbesserte Variationsmöglichkeiten für die Anordnung der Spritzlöcher.

Die vorhergehende Beschreibung der Ausführungsbeispiele gemäß der vorliegenden Erfindung dient nur zu illustrativen Zwecken und nicht zum Zwecke der Beschränkung der Erfindung. Im Rah- men der Erfindung sind verschiedene Änderungen und Modifika- tionen möglich, ohne den Umfang der Erfindung sowie ihrer Ä- quivalente zu verlassen.