DE10003252A1

DE10003252A1 - Injector

Info

Publication number: DE10003252A1
Application number: DE2000103252
Authority: DE
Inventors: Dieter Kienzler; Wolfgang Stoecklein; Friedrich Boecking
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2000-01-26
Filing date: 2000-01-26
Publication date: 2001-08-09
Also published as: WO2001055583A2; WO2001055583A3

Abstract

The aim of the invention is to provide an injection nozzle with a piezo-actuator which has a simple construction but also allows short switching times and therefor small injection quantities. To this end, the inventive injection nozzle is provided with a nozzle body (10), a nozzle needle (12) which is displaceable in said nozzle body, a control chamber (18) into which the nozzle needle projects with one end and which is supplied with a pressurized fluid by a fluid inlet (20), and a control valve (28, 30, 34), which has a valve element (30) that can open and close a fluid outlet (26) leading from the control chamber (18). A piezo-actuator (34) is also provided for activating the valve element (30).

Description

Die Erfindung betrifft eine Einspritzdüse für ein Kraftstoff-Einspritzsystem, ins besondere für ein sogenanntes Common-Rail-System, die mit einem Piezo- Aktor versehen ist.The invention relates to an injection nozzle for a fuel injection system, ins special for a so-called common rail system, which is equipped with a piezo Actuator is provided.

Bei einer solchen Einspritzdüse wird üblicherweise ein Steuerraum verwendet, in welchem ein Steuerfluid, üblicherweise ein Teil des einzuspritzenden Kraft stoffs, kontrolliert aufgestaut werden kann. In den Steuerraum hinein ragt ein Steuerkolben, der an seinem vom Steuerraum abgewandten Ende mit einer Düsennadel der Einspritzdüse zusammenwirkt. Der Piezo-Aktor wirkt mit einem Ventilelement zusammen, das einen Fluidauslaß aus dem Steuerraum öffnen oder schließen kann. Wenn der Fluidablauf aus dem Steuerraum geschlossen ist, erzeugt das dort aufgestaute Fluid einen Druck, der auf den Steuerkolben einwirkt und die Düsennadel in der geschlossenen Stellung hält. Wenn dagegen der Fluidablauf aus dem Steuerraum vom Ventilelement geöffnet wird, kann das Fluid aus dem Steuerraum abfließen, so daß dort der Druck absinkt. Dann ist die auf die Düsennadel einwirkende Öffnungskraft, die von dem am vorderen Ende der Düsennadel anstehenden Kraftstoffdruck erzeugt wird, in der Lage, die Düsennadel zu öffnen, so daß Kraftstoff eingespritzt werden kann. A control chamber is usually used in such an injection nozzle, in which a control fluid, usually part of the force to be injected can be stowed in a controlled manner. Protrudes into the control room Control piston, at its end facing away from the control room with a Injector nozzle needle interacts. The piezo actuator works with one Valve element together that open a fluid outlet from the control room or can close. When the fluid drain from the control room is closed is, the fluid accumulated there generates a pressure that acts on the control piston acts and holds the nozzle needle in the closed position. If on the other hand, the fluid drain from the control chamber is opened by the valve element, the fluid can flow out of the control chamber so that the pressure drops there. Then the opening force acting on the nozzle needle is that of the pending fuel pressure is generated at the front end of the nozzle needle able to open the nozzle needle so that fuel is injected can.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Einspritzdüse zu schaffen, die besonders einfach aufgebaut ist, bei einer Betätigung der Düsennadel eine hohe Düsennadelgeschwindigkeit hervorruft und dadurch eine Voreinspritzung mit kleinen Voreinspritzmengen ermöglicht und schließlich eine reduzierte Kraftstoff-Leckage aufweist.The object of the invention is to provide an injection nozzle which is particularly simple, when the nozzle needle is actuated causes high nozzle needle speed and thus a pre-injection with small pre-injection quantities and finally a reduced one Has fuel leakage.

Advantages of the invention

Eine erfindungsgemäße Kraftstoff-Einspritzdüse mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 weist einen einfachen Aufbau auf, da auf den bisher erfor derlichen Steuerkolben verzichtet werden kann; die Düsennadel ragt direkt in den Steuerraum hinein. Der Piezo-Aktor ermöglicht sehr kurze Schaltzeiten, so daß ein sehr kurzes Öffnen der Düsennadel und eine entsprechend kleine Ein spritzmenge möglich sind, beispielsweise für eine Voreinspritzung. Durch den Verzicht auf den Steuerkolben müssen beim Öffnen und beim Schließen der Düsennadel nurmehr geringere Massen bewegt werden, so daß sich eine höhere Düsennadelgeschwindigkeit ergibt. Wenn sich das Ventilelement in der geschlossenen Stellung befindet, ergibt sich keinerlei Leckage.A fuel injector according to the invention with the features of Claim 1 has a simple structure, because on the previously researched the control piston can be dispensed with; the nozzle needle protrudes directly into into the control room. The piezo actuator enables very short switching times that a very short opening of the nozzle needle and a correspondingly small one injection quantity are possible, for example for a pre-injection. By the The control piston must be dispensed with when opening and closing the Nozzle needle only smaller masses are moved, so that a results in higher nozzle needle speed. If the valve element is in the there is no leakage.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprü chen.Advantageous embodiments of the invention result from the subclaims chen.

drawings

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von verschiedenen Ausführungsformen beschrieben, die in den beigefügten Zeichnungen dargestellt sind. In diesen zeigen:
The invention is described below with reference to various embodiments, which are illustrated in the accompanying drawings. In these show:

- Fig. 1 in a schematic section of an injection nozzle according to a first embodiment of the invention;
- Figure 2 in a schematic section an injection nozzle according to a second embodiment of the invention.

1. Figure 3 is a schematic section of an injection nozzle according to a third embodiment of the invention.

2. FIG. 4 shows a schematic section of an injection nozzle according to a fourth embodiment of the invention; and

3. Fig. 5 in a schematic section a nozzle needle for an injection nozzle according to a fifth embodiment of the invention.

Description of the embodiments

In Fig. 1 ist eine Einspritzdüse gemäß einer ersten Ausführungsform gezeigt. Sie weist einen allgemein mit dem Bezugszeichen 10 bezeichneten Düsen körper auf, in welchem eine Düsennadel 12 verschiebbar angeordnet ist. Die Düsennadel ist verschiebbar zwischen einer geschlossenen Stellung, in der Einspritzöffnungen 14 verschlossen sind, und einer geöffneten Stellung, in der die Einspritzöffnungen freigegeben sind, so daß Kraftstoff eingespritzt werden kann, der über eine Zufuhrbohrung 16 zugeführt wird. Die Düsennadel 12 ragt mit ihrem von den Einspritzöffnungen 14 abgewandten Ende in einen Steuer raum 18 hinein, der über einen Fluidzulauf 20, der mit einer Zulaufdrossel 21 versehen ist, mit der Zufuhrbohrung 16 in Verbindung steht. Im Steuerraum 18 ist eine mechanische Schließfeder 22 angeordnet, die hier als Druckfeder aus gebildet ist und die Düsennadel 12 in ihre geschlossene Stellung beaufschlagt. Im Inneren des Steuerraumes 18 ist schließlich noch ein hier schematisch dar gestellter Hubanschlag 24 für die Düsennadel 12 angeordnet.In Fig. 1, an injection nozzle according to a first embodiment. It has a nozzle body, generally designated by the reference number 10 , in which a nozzle needle 12 is displaceably arranged. The nozzle needle is slidable between a closed position, in which injection openings 14 are closed, and an open position, in which the injection openings are released, so that fuel can be injected, which is supplied via a supply bore 16 . The nozzle needle 12 protrudes with its end remote from the injection openings 14 in the end of a control chamber 18 into which, which is provided with an inlet throttle 21 via a fluid inlet 20 communicating with the supply bore 16 in connection. In the control chamber 18 , a mechanical closing spring 22 is arranged, which is formed here as a compression spring and acts on the nozzle needle 12 in its closed position. Finally, in the interior of the control chamber 18 there is a stroke stop 24 for the nozzle needle 12, which is shown schematically here.

Vom Steuerraum 18 geht ein Fluidablauf 26 ab, der mit einer Ablaufdrossel 27 versehen ist. Im Fluidablauf ist ein Ventilsitz 28 ausgebildet, mit dem ein Ventil element 30 zusammenwirken kann. Wenn das Ventilelement 30 am Ventilsitz 28 anliegt, ist der Ablauf aus dem Steuerraum 18 geschlossen, und wenn das Ventilelement 30 vom Dichtsitz abgehoben ist, kann das im Steuerraum 18 aufgestaute Fluid durch den Fluidablauf 26 zu einer Kraftstoff-Rückführung 32 ab fließen. Die Zulaufdrossel 21 und die Ablaufdrossel 27 sind dabei so bemessen, daß das Fluid aus dem Steuerraum 18 schneller abfließen als zufließen kann.From the control chamber 18, a fluid flow goes from 26, which is provided with an outlet throttle 27th In the fluid drain, a valve seat 28 is formed with which a valve element 30 can cooperate. When the valve element 30 bears against the valve seat 28 , the outlet from the control chamber 18 is closed, and when the valve element 30 is lifted off the sealing seat, the fluid accumulated in the control chamber 18 can flow through the fluid outlet 26 to a fuel return 32 . The inlet throttle 21 and the outlet throttle 27 are dimensioned such that the fluid flows out of the control chamber 18 faster than it can flow in.

Gemäß einer nicht dargestellten Weiterbildung kann zusätzlich zum Ventilsitz 28 ein zweiter Ventilsitz auf der Seite des Fluidablaufs 26 angeordnet sein, so daß ein doppeltschaltendes Ventilelement gebildet ist. Das Ventilelement 30 kann dann aus einer ersten geschlossenen Stellung, beispielsweise in Anlage am Ventilsitz 28, über eine geöffnete Mittelstellung, in der es an keinem der beiden Ventilsitze anliegt, in eine zweite geschlossene Stellung in Anlage am zweiten Ventilsitz überführt werden.According to a development, not shown, in addition to the valve seat 28, a second valve seat can be arranged on the side of the fluid outlet 26 , so that a double-switching valve element is formed. The valve element 30 can then be transferred from a first closed position, for example in contact with the valve seat 28 , via an open middle position, in which it is not in contact with either of the two valve seats, to a second closed position in contact with the second valve seat.

Das Ventilelement 30 wird von einem Piezo-Aktor 34 betätigt, der am von der Düselnadel 12 abgewandten Ende der Einspritzdüse angeordnet ist. Der Piezo-Aktor wirkt auf einen Eingangskolben 36, der über eine hydraulische Koppelkammer 38 auf einen Ausgangskolben 40 einwirkt. Der Ausgangskolben 40 ist schließlich mit dem Ventilelement 30 verbunden, wobei eine Rückstellfeder 42 vorgesehen ist, die das Ventilelement 30 in seine geschlossene Stellung und den Ausgangskolben 40 gegen den Piezo-Aktor beaufschlagt. Der hydraulische Koppelraum zusammen mit dem Eingangs- und dem Ausgangskolben dient dazu, den vergleichsweise geringen Hub des Piezo-Aktors in einen größeren Hub des Ventilelementes 30 zu übersetzen.The valve element 30 is actuated by a piezo actuator 34 which is arranged at the end of the injection nozzle facing away from the nozzle needle 12 . The piezo actuator acts on an input piston 36 , which acts on an output piston 40 via a hydraulic coupling chamber 38 . The output piston 40 is finally connected to the valve element 30 , a return spring 42 being provided, which presses the valve element 30 into its closed position and the output piston 40 against the piezo actuator. The hydraulic coupling space together with the input and output pistons serves to translate the comparatively small stroke of the piezo actuator into a larger stroke of the valve element 30 .

Bei nicht betätigtem Piezo-Aktor ist das Ventilelement 30 geschlossen, so daß im Steuerraum 18 der über die Zufuhrbohrung 16 zugeführte, unter hohem Druck stehende Kraftstoff aufgestaut wird. Der Querschnitt der Düsennadel 12 im Steuerraum 18 ist so bemessen, daß die dort bei aufgestautem Kraftstoff erzeugte Schließkraft größer ist als die Öffnungskraft, die von dem am Vorder ende der Düsennadel anstehenden Kraftstoffdruck erzeugt wird. When the piezo actuator is not actuated, the valve element 30 is closed, so that the fuel, which is supplied via the supply bore 16 and is under high pressure, is accumulated in the control chamber 18 . The cross section of the nozzle needle 12 in the control chamber 18 is dimensioned such that the closing force generated there when the fuel is pent up is greater than the opening force generated by the fuel pressure present at the front end of the nozzle needle.

Wenn Kraftstoff eingespritzt werden soll, wird der Piezo-Aktor betätigt, so daß das Ventilelement 30 vom Ventilsitz 28 abgehoben wird. Dadurch wird der Steuerraum 18 mit der Kraftstoff-Rückführung 32 verbunden; es ergibt sich also ein Leckstrom. Durch den dabei absinkenden Druck im Steuerraum 18 wird die auf die Düsennadel einwirkende Öffnungskraft größer als die Schließkraft, so daß die Düsennadel geöffnet wird.When fuel is to be injected, the piezo actuator is actuated so that the valve element 30 is lifted off the valve seat 28 . As a result, the control chamber 18 is connected to the fuel return 32 ; there is a leakage current. As a result of the drop in pressure in the control chamber 18 , the opening force acting on the nozzle needle becomes greater than the closing force, so that the nozzle needle is opened.

Wenn die Düsennadel wieder geschlossen werden soll, wird zuerst das Ventil element 30 wieder in Anlage an den Ventilsitz 28 gebracht. Dadurch wird im Steuerraum 18 wieder der über den Fluidzulauf 20 zugeführte Kraftstoff aufge staut, so daß die dort erzeugte Schließkraft das Schließen der Düsennadel be wirkt.If the nozzle needle is to be closed again, the valve element 30 is first brought back into contact with the valve seat 28 . Characterized the fuel supplied via the fluid inlet 20 is backed up in the control chamber 18 so that the closing force generated there acts the closing of the nozzle needle.

Ein wichtiges Merkmal der erfindungsgemäßen Einspritzdüse besteht darin, daß der Steuerraum 18 vergleichsweise groß ist, so daß er ein relativ weiches hydraulisches System darstellt. Dies hat zur Folge, daß es beim Öffnen des Ventilelementes 30 nur zu einem verzögerten Absinken des Drucks im Steuer raum 18 kommt. Daraus folgt, daß bei gleichbleibender Ansteuerdauer sich Voreinspritzmengen ergeben, die im Vergleich mit den bisherigen Systemen jedenfalls nicht größer sind. Wenn ein doppeltschaltendes Ventilelement ver wendet wird, ergeben sich in Verbindung mit dem Piezo-Aktor 34 noch kürzere Schaltzeiten des Ventilelementes. Somit lassen sich dann kleinere Vorein spritzmengen als bisher erzielen.An important feature of the injection nozzle according to the invention is that the control chamber 18 is comparatively large, so that it represents a relatively soft hydraulic system. This has the consequence that it is during opening of the valve element 30 only to a delayed decrease in the pressure in the control space 18th It follows from this that, with the control duration remaining the same, pre-injection quantities result which, in any case, are not larger in comparison with the previous systems. If a double-switching valve element is used, there are even shorter switching times of the valve element in connection with the piezo actuator 34 . In this way, smaller pre-injection quantities can be achieved than before.

Ein weiteres wichtiges Merkmal der erfindungsgemäßen Einspritzdüse besteht darin, daß beim Schließen der Düsennadel eine hohe Düsennadelgeschwindig keit erreicht wird. Die Nadelgeschwindigkeit wird maßgeblich vom erforderlichen Hubvolumen, also der Fläche der Düsennadel im Steuerraum 18 und dem Düsennadelhub, bestimmt. Dieses Fluidvolumen muß über die Zulaufdrossel 21 in den Steuerraum 18 einfließen. Je kleiner dieses Hubvolumen bei gleichbleibendem Querschnitt der Zulaufdrossel 21 ist, desto größer ist die Düsennadelgeschwindigkeit. Unterstützt wird die Schließbewegung der Düsennadel von der mechanischen Schließfeder 22, die bei ausreichender Dimensionierung allein schon für eine starke Beschleu nigung der Düsennadel und somit eine große Düsennadelgeschwindigkeit sorgt.Another important feature of the injection nozzle according to the invention is that when the nozzle needle is closed, a high nozzle needle speed is achieved. The needle speed is largely determined by the required stroke volume, that is to say the area of the nozzle needle in the control chamber 18 and the nozzle needle stroke. This fluid volume must flow into the control chamber 18 via the inlet throttle 21 . The smaller this stroke volume with a constant cross section of the inlet throttle 21 , the greater the nozzle needle speed. The closing movement of the nozzle needle is supported by the mechanical closing spring 22 , which, with sufficient dimensioning, already ensures a strong acceleration of the nozzle needle and thus a high nozzle needle speed.

In Fig. 2 ist eine Einspritzdüse gemäß einer zweiten Ausführungsform gezeigt. Für die von der ersten Ausführungsform bekannten Bauteile werden dieselben Bezugszeichen verwendet, und es wird auf die obigen Erläuterungen ver wiesen.In FIG. 2, an injection nozzle is shown according to a second embodiment. The same reference numerals are used for the components known from the first embodiment, and reference is made to the above explanations.

Im Steuerraum 18 ist bei dieser Ausführungsform ein Ausgleichskolben 44 an geordnet, der mit einem Ende an der Düsennadel 12 anliegt und mit dem ande ren Ende, das im Düsenkörper 10 geführt ist, in eine Ausgleichskammer 46 hin einragt. Die Ausgleichskammer 46 ist über einen Fluideingang mit der Zufuhr bohrung 16 verbunden, so daß sie mit unter Druck stehendem Fluid versorgt wird. Die mechanische Schließfeder 22 stützt sich bei dieser Ausführungsform an dem Ausgleichskolben 44 ab, so daß die Düsennadel 12 mittelbar beauf schlagt wird.In the control chamber 18 , a compensating piston 44 is arranged in this embodiment, which rests with one end on the nozzle needle 12 and projects with the other end, which is guided in the nozzle body 10 , into a compensating chamber 46 . The compensation chamber 46 is connected via a fluid inlet to the supply bore 16 so that it is supplied with pressurized fluid. In this embodiment, the mechanical closing spring 22 is supported on the compensating piston 44 , so that the nozzle needle 12 is struck indirectly.

Der Vorteil bei dieser Ausführungsform besteht darin, daß das Fluidvolumen, das bei einer Bewegung der Düsennadel 12 verdrängt wird, gegenüber der ersten Ausführungsform verringert ist, und zwar entsprechend dem Querschnitt des Ausgleichskolbens im Bereich der Führung durch den Düsenkörper 10. Entscheidend für das beim Öffnen der Düsennadel verdrängte Fluidvolumen ist nämlich die am Hub beteiligte wirksame Fläche; diese setzt sich zusammen aus der Querschnittsfläche der Düsennadel 12 verringert um die Querschnittsfläche des Ausgleichskolbens 44 im Bereich der Führung durch den Düsenkörper 10. The advantage of this embodiment is that the fluid volume that is displaced when the nozzle needle 12 is moved is reduced compared to the first embodiment, specifically in accordance with the cross section of the compensating piston in the region of the guide through the nozzle body 10 . The decisive factor for the fluid volume displaced when the nozzle needle is opened is the effective area involved in the stroke; this is composed of the cross-sectional area of the nozzle needle 12 reduced by the cross-sectional area of the compensating piston 44 in the region of the guidance through the nozzle body 10 .

Somit muß beim Schließen der Düsennadel 12 weniger Kraftstoff über die Zu laufdrossel 21 in den Steuerraum 18 nachfließen, wodurch sich die Düsen nadelgeschwindigkeit beim Schließen erhöht. Dies wirkt sich positiv auf die Ab gasemissionen einer von der Einspritzdüse versorgten Dieselkraftstoff- Verbrennungskraftmaschine aus.Thus, when closing the nozzle needle 12, less fuel has to flow into the control chamber 18 via the throttle 21 , whereby the nozzle speed increases when closing. This has a positive effect on the exhaust gas emissions of a diesel fuel internal combustion engine supplied by the injection nozzle.

In Fig. 3 ist eine Einspritzdüse gemäß einer dritten Ausführungsform gezeigt. Für die Bauteile, die von einer der vorhergehenden Ausführungsformen bekannt sind, werden dieselben Bezugszeichen verwendet, und es wird auf die obigen Erläuterungen verwiesen.In Fig. 3, an injection nozzle is shown according to a third embodiment. The same reference numerals are used for the components which are known from one of the preceding embodiments, and reference is made to the above explanations.

Im Unterschied zu der in Fig. 2 gezeigten Ausführungsform endet der Aus gleichskolben 44 mit seinem von der Düsennadel 12 abgewandten Ende nicht in einer Ausgleichskammer, sondern in einer Federkammer 50, die abgeschlos sen ist. Die vom Ausgleichskolben 44 und der Federkammer 50 gebildete Öl feder weist eine vergleichsweise große Steifigkeit c auf, die sich wie folgt be rechnet:
In contrast to the embodiment shown in FIG. 2, the equal piston 44 ends with its end facing away from the nozzle needle 12 not in an equalizing chamber but in a spring chamber 50 which is closed off. The oil spring formed by the compensating piston 44 and the spring chamber 50 has a comparatively high rigidity c, which is calculated as follows:

c = E . A²/V,
c = E. A ² / V,

wobei E das E-Modul des Öls ist, A die wirksame Kolbenfläche und V das Federkammervolumen.where E is the modulus of elasticity of the oil, A is the effective piston area and V is the Spring chamber volume.

Im Hinblick auf ein schnelles Schließen der Düsennadel 12 ist eine Schließfeder mit einer hohen Steifigkeit vorteilhaft. Dies ermöglicht, bei geschlossener Düsennadel eine vergleichsweise geringe Vorspannung vorzusehen, während sich dann bei geöffneter Düsennadel eine große Schließkraft ergibt. Die auf die Feder einwirkende Schließkraft setzt sich nämlich zusammen aus der Vorspannkraft bei geschlossener Düsennadel und dem Produkt aus Düsennadelhub und Federsteifigkeit c. With regard to a rapid closing of the nozzle needle 12 , a closing spring with high rigidity is advantageous. This makes it possible to provide a comparatively low pretension when the nozzle needle is closed, while a large closing force then results when the nozzle needle is open. The closing force acting on the spring is composed of the pretensioning force when the nozzle needle is closed and the product of the nozzle needle stroke and spring stiffness c.

Um eine hohe Schließkraft zu erhalten, könnte eine mechanische Feder mit großer Steifigkeit verwendet werden. Eine solche benötigt jedoch einen verhält nismäßig großen Bauraum, so daß der Steuerraum 18 ein sehr großes Volu men haben müßte. Damit würde sich auch die Funktion der Einspritzdüse ver schlechtern, da sich eine langsamere Druckentlastung und ein langsamerer Druckaufbau im Steuerraum ergeben würde.A mechanical spring with great rigidity could be used to obtain a high closing force. However, such requires a relatively large installation space, so that the control room 18 should have a very large volume. This would also deteriorate the function of the injector, since this would result in a slower pressure relief and a slower pressure build-up in the control room.

Die durch die Federkammer 50 und den Ausgleichskolben 44 gebildete hydrau lische Schließfeder bietet die gewünschte große Steifigkeit, so daß sich eine Einspritzdüse mit einer kleinen mechanischen Schließfeder verwirklichen läßt; die mechanische Schließfeder muß nämlich nur eine geringe Vorspannung bei nicht geöffneter Düsennadel bereitstellen. Auf diese Weise läßt sich ein kleines Volumen des Steuerraumes 18 realisieren. Gleichzeitig wird bei geöffneter Düsennadel aufgrund der großen Steifigkeit der hydraulischen Feder eine große Schließkraft erreicht. Aufgrund der geringen Vorspannung der Düsen nadel im geschlossenen Zustand ergibt sich ein schnelles Öffnen der Düsen nadel beim Ansteuern. Durch den kleinen Steuerraum 18 ergibt sich ein gutes Steuerverhalten der Düsennadel. Durch die hohe Schließkraft bei geöffneter Düsennadel ergeben sich die gewünschten hohen Beschleunigungen und hohen Düsennadelgeschwindigkeiten beim Schließen.The formed by the spring chamber 50 and the compensating piston 44 hydrau lic closing spring offers the desired great rigidity, so that an injector can be realized with a small mechanical closing spring; the mechanical closing spring only has to provide a slight pretension when the nozzle needle is not open. In this way, a small volume of the control room 18 can be realized. At the same time, a large closing force is achieved when the nozzle needle is open due to the great rigidity of the hydraulic spring. Due to the low pretension of the nozzle needle when closed, the nozzle needle opens quickly when actuated. The small control chamber 18 results in good control behavior of the nozzle needle. The high closing force with the nozzle needle open results in the desired high accelerations and high nozzle needle speeds when closing.

In Fig. 4 ist eine Einspritzdüse gemäß einer vierten Ausführungsform der Erfin dung gezeigt. Für die von den vorherigen Ausführungsformen bekannten Bau teile werden dieselben Bezugszeichen verwendet, und es wird auf die obigen Erläuterungen verwiesen.In Fig. 4, an injection nozzle according to a fourth embodiment of the inven tion is shown. The same reference numerals are used for the construction parts known from the previous embodiments, and reference is made to the above explanations.

Bei der in Fig. 4 gezeigten Ausführungsform ist die mechanische Schließfeder 22 nicht mehr im Steuerraum 18, sondern in der Ausgleichskammer 46 ange ordnet. Sie stützt sich an einem Federteller 52 am Ausgleichskolben 44 ab und beaufschlagt dadurch mittelbar die Düsennadel 12 in ihre geschlossene Stel lung. In the embodiment shown in FIG. 4, the mechanical closing spring 22 is no longer arranged in the control chamber 18 , but in the compensation chamber 46 . It is supported on a spring plate 52 on the compensating piston 44 and thereby acts indirectly on the nozzle needle 12 in its closed position.

Wie bereits oben mit Bezug auf die dritte Ausführungsform erläutert, kann eine mechanische Schließfeder mit hoher Steifigkeit dazu verwendet werden, trotz geringer Vorspannung bei geschlossener Düsennadel eine hohe Schließkraft im geöffneten Zustand zu erzeugen. Bei der in Fig. 4 gezeigten Ausführungsform wird eine solche mechanische Schließfeder mit hoher Steifigkeit verwendet, ohne daß der Steuerraum 18 deswegen entsprechend groß ausgeführt werden müßte. Durch die vom Steuerraum 18 getrennte Anordnung der mechanischen Schließfeder 22 kann die Schließfeder nunmehr mit der gewünschten Steifigkeit ausgelegt werden, ohne daß dadurch die Gestaltung des Steuerraumes 18 beeinflußt wird. Der Steuerraum 18 kann somit allein im Hinblick auf das gewünschte hydraulische Verhalten beim Öffnen und Schließen des Ventilelementes 30 ausgelegt werden, insbesondere mit einem kleinen Volumen, so daß sich ein direktes Ansprechverhalten der Einspritzdüse ergibt.As already explained above with reference to the third embodiment, a mechanical closing spring with high rigidity can be used to generate a high closing force in the open state despite the low pretension when the nozzle needle is closed. In the embodiment shown in FIG. 4, such a mechanical closing spring with high rigidity is used without the control chamber 18 therefore having to be made correspondingly large. Due to the arrangement of the mechanical closing spring 22 which is separate from the control chamber 18 , the closing spring can now be designed with the desired rigidity without the design of the control chamber 18 being influenced thereby. The control chamber 18 can thus be designed solely with regard to the desired hydraulic behavior when opening and closing the valve element 30 , in particular with a small volume, so that there is a direct response behavior of the injection nozzle.

Gemäß einer nicht dargestellten Weiterbildung kann auch der Fluideingang 48 bei der Gestaltung gemäß der vierten Ausführungsform entfallen, so daß eine Federkammer gebildet wird, wie sie von der dritten Ausführungsform bekannt ist, in der aber die mechanische Schließfeder 22 angeordnet ist. Somit sind so wohl die mechanische als auch die hydraulische Schließfeder kombiniert, und der Steuerraum 18 kann allein im Hinblick auf die hydraulischen Gegebenheiten ausgelegt werden.According to a further development, not shown, the fluid inlet 48 can also be omitted in the design according to the fourth embodiment, so that a spring chamber is formed, as is known from the third embodiment, but in which the mechanical closing spring 22 is arranged. The mechanical as well as the hydraulic closing spring are thus combined, and the control chamber 18 can be designed solely with regard to the hydraulic conditions.

In Fig. 5 ist das vordere Ende einer Einspritzdüse gemäß einer fünften Aus führungsform gezeigt. Bei dieser Ausführungsform sind der Fluidzulauf 20 und die Zulaufdrossel 21 nicht im Düsenkörper 10 ausgebildet, sondern erstrecken sich durch die Düsennadel 12 hindurch ausgehend von einem Ringraum 54, der über die Zufuhrbohrung 16 mit unter Druck stehendem Kraftstoff versorgt wird und von dem der Kraftstoff bei geöffneter Düsennadel 12 zu den Einspritz öffnungen 14 fließt. In Fig. 5, the front end of an injection nozzle according to a fifth embodiment is shown. In this embodiment, the fluid inlet 20 and the inlet throttle 21 are not formed in the nozzle body 10 , but instead extend through the nozzle needle 12 starting from an annular space 54 which is supplied with pressurized fuel via the supply bore 16 and from which the fuel is open when it is open Nozzle needle 12 flows to the injection openings 14 .

Da nunmehr die Zulaufdrossel und die Ablaufdrossel in verschiedenen Bau teilen angeordnet sind, nämlich die Zulaufdrossel 21 in der Düsennadel 12 und die Ablaufdrossel 27 im Düsenkörper 10, ergeben sich bei der Fertigung erheb liche Vorteile hinsichtlich der Paarungsmöglichkeiten der beiden Bauteile.Now that the inlet throttle and the outlet throttle are arranged in different construction parts, namely the inlet throttle 21 in the nozzle needle 12 and the outlet throttle 27 in the nozzle body 10 , there are considerable advantages in the manufacture of the pairing possibilities of the two components.

Die in Fig. 5 gezeigte Gestaltung der Düsennadel 12 kann selbstverständlich auch bei den in den Fig. 1 bis 4 gezeigten Einspritzdüsen verwendet werden. The configuration of the nozzle needle 12 shown in FIG. 5 can of course also be used with the injection nozzles shown in FIGS. 1 to 4.

Reference list

1010th

Düsenkörper
Nozzle body

1212th

Düsennadel
Nozzle needle

1414

Einspritzöffnung
Injection port

1616

Zufuhrbohrung
Feed hole

1818th

Steuerraum
Control room

2020th

Fluidzulauf
Fluid supply

2121

Zulaufdrossel
Inlet throttle

2222

mechanische Schließfeder
mechanical closing spring

2424th

Hubanschlag
Stroke stop

2626

Fluidablauf
Fluid drain

2727

Ablaufdrossel
Outlet throttle

2828

Ventilsitz
Valve seat

3030th

Ventilelement
Valve element

3232

Kraftstoff-Rückführung
Fuel return

3434

Piezo-Aktor
Piezo actuator

3636

Eingangskolben
Input piston

3838

Koppelkammer
Coupling chamber

4040

Ausgangskolben
Output piston

4242

Rückstellfeder
Return spring

4444

Ausgleichskolben
Compensating piston

4646

Ausgleichskammer
Compensation chamber

4848

Fluideingang
Fluid inlet

5050

Federkammer
Spring chamber

5252

Federteller
Spring plate

5454

Ringraum
Annulus

Claims

1. Injection nozzle with a nozzle body ( 10 ), a movable in this nozzle needle ( 12 ), a control chamber ( 18 ) into which the nozzle needle protrudes with one end and which is supplied with a pressurized fluid via a fluid inlet ( 20 ), and a control valve ( 28 , 30 , 34 ) which has a valve element ( 30 ) which can open and close a fluid outlet ( 26 ) from the control chamber ( 18 ), and a piezo actuator ( 34 ) which controls the valve element ( 30 ) can operate.

2. Injection nozzle according to claim 1, characterized in that between the piezo actuator ( 34 ) and the valve element ( 30 ), a hydraulic transfer device ( 36 , 38 , 40 ) is arranged, the stroke of the piezo actuator in one Larger stroke of the valve element translated.

3. Injection nozzle according to one of claims 1 and 2. characterized characterized in that the control valve is a double-switching control valve is.

4. Injection nozzle according to one of the preceding claims, characterized in that the nozzle needle ( 12 ) with a compensating piston ( 44 ) is seen, which protrudes into a compensating chamber ( 46 ; 50 ).

5. Injection nozzle according to claim 4, characterized in that the equalization chamber ( 50 ) is closed and acts as a hydraulic closing spring.

6. Injection nozzle according to claim 4, characterized in that the equalization chamber ( 46 ) is provided with a fluid inlet.

7. Injection nozzle according to one of the preceding claims, characterized in that a mechanical closing spring ( 22 ) is provided which acts on the nozzle needle in its closed position.

8. Injection nozzle according to claim 7, characterized in that the mechanical closing spring ( 22 ) is arranged in the control chamber.

9. Injection nozzle according to claim 4 and claim 7, characterized in that the mechanical closing spring ( 22 ) in the compensation chamber ( 46 ) is arranged on and is supported on the compensation piston ( 44 ).

10. Injection nozzle according to claim 4 and claim 7, characterized in that the mechanical closing spring ( 22 ) is arranged in the control chamber ( 18 ).

11. Injection nozzle according to claim 10, characterized in that the mechanical closing spring ( 22 ) is supported on the compensating piston ( 44 ).

12. Injection nozzle according to one of the preceding claims, characterized in that the fluid inlet ( 20 ) to the control chamber ( 18 ) is formed by a bore through the nozzle needle ( 12 ).