DE10217594A1

DE10217594A1 - Fuel injection valve for IC engines has throttle gap formed by Laser/erosion drilling, and positioned separate from guide gaps, for cheaper fabrication of gaps

Info

Publication number: DE10217594A1
Application number: DE10217594A
Authority: DE
Inventors: Walter Maeurer; Rene Deponte
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2002-04-19
Filing date: 2002-04-19
Publication date: 2003-11-06
Also published as: JP2003328893A; ITMI20030789A1

Abstract

The valve has an actuator (4), and actuator piston (9) and stroke piston (15) moving in guide gaps (28,29). A compensation unit (30) has a pressure medium throttle (14) to compensate for thermal length variations of the actuator. The throttle is constructed separately from the guide gaps. The ratio between actuator piston working surface (25) and stroke piston working surface (26) permits stroke transmission. The throttle point is formed by esp. Laser drilling or erosion drilling.

Description

Stand der TechnikState of the art

Die Erfindung geht aus von einem Brennstoffeinspritzventil nach der Gattung des Hauptanspruchs. The invention is based on a fuel injector according to the genus of the main claim.

Beispielsweise ist aus der DE 43 06 072 A1 eine Vorrichtung zum Öffnen und Verschließen einer in einem Gehäuse vorhandenen Durchtrittsöffnung bekannt, welche auch als Brennstoffeinspritzventil verwendet werden kann. Diese Vorrichtung weist einen piezoelektrischen, magnetostriktiven oder elektostriktiven Aktor und einen mit diesem Aktor in Wirkverbindung stehenden Druckkolben auf, der über eine Hydraulikflüssigkeit auf einen Hubkolben wirkt. Der Hubkolben betätigt den in seiner Verlängerung befindlichen Ventilschließkörper. Durch das Größenverhältnis der Flächen von Hubkolben und Druckkolben, die einer ersten Kammer zugewandt sind, welche mit Hydraulikflüssigkeit gefüllt ist, ist eine Hubübersetzung gegeben. Die mit dem Druckkolben unmittelbar in Kontakt stehende Hydraulikflüssigkeit wird mittels einer O-Ringdichtung gegenüber dem Aktor abgedichtet. Ein definierter Führungsspalt, mit welchem der Hubkolben in einer Führung geführt wird, erlaubt den Austausch von Hydraulikflüssigkeit zwischen der ersten Kammer und einem in einer zweiten Kammer liegenden von einer Membran begrenzten Raum, der zwischen Abspritzöffnung und Hubkolben liegt, wobei die Membran von einem Druck in der zweiten Kammer beaufschlagt werden kann. Es wird ein Ausführungsbeispiel beschrieben, in dem der Austausch zwischen der ersten und zweiten Kammer erfolgt. Der Spalt und ein in der zweiten Kammer befindlicher Druck ist so dimensioniert, daß langsame, aufgrund thermischen Einflusses erfolgende Längenänderungen des Aktors durch Austausch von Hydraulikflüssigkeit durch den Führungsspalt ausgeglichen werden können. For example, DE 43 06 072 A1 describes a device for opening and closing one in one housing existing passage opening known, which also as Fuel injector can be used. This Device has a piezoelectric, magnetostrictive or electostrictive actuator and one with this actuator in Operational connection standing pressure piston on the Hydraulic fluid acts on a reciprocating piston. The The reciprocating piston actuates the one in its extension Valve closing body. By the size ratio of the areas of reciprocating and pressure pistons, that of a first chamber facing, which are filled with hydraulic fluid there is a stroke ratio. The one with the Pressure piston in direct contact Hydraulic fluid is extracted using an O-ring seal sealed against the actuator. A defined one Guide gap with which the reciprocating piston in a guide allows the exchange of hydraulic fluid between the first chamber and one in a second chamber lying space delimited by a membrane that between Spray port and piston is located, the membrane of a pressure in the second chamber can be applied. An embodiment is described in which the Exchange takes place between the first and second chamber. The gap and a pressure in the second chamber is dimensioned so that slow, due to thermal Influence changes in length of the actuator Exchange of hydraulic fluid through the guide gap can be compensated.

Nachteilig bei dem aus der obengenannten Druckschrift bekannten Brennstoffeinspritzventil ist insbesondere, daß das definierte Führungsspiel, bzw. der dadurch entstandene Spalt, um einen ausreichenden Strömungswiderstand herzustellen, relativ klein sein muß. Da einerseits der Austausch von Hydraulikflüssigkeit ausreichend schnell erfolgen muß, um die Längenänderungen des Aktors zu kompensieren, andererseits der Austausch nicht so schnell erfolgen darf, daß dadurch die Übertragung von Kräften zwischen Ventilnadel und Aktor gestört wird, sind bei der Herstellung des Spaltes kleine Herstellungstoleranzen einzuhalten. Kleine Spaltmaße und kleine Herstellungstoleranzen sind kostenintensiv in der Herstellung. Brennstoffeinspritzventile sollen mit nur geringen Kosten auf Anforderungen der jeweiligen Brennkraftmaschinen, in denen sie zum Einsatz kommen, abstimmbar sein. Soll beispielsweise das Ventil lange offen gehalten werden, so wird sich eine Verkleinerung des Spaltes des Führungsspiels bzw. eine Verlängerung der Führungslänge nicht vermeiden lassen, da die diversen Gegendrücke und die Viskosität der Hydraulikflüssigkeit nur in geringen Maßen verändert werden können. Soll das Brennstoffeinspritzventil für mehrere verschiedene Brennkraftmaschinen eingesetzt werden, so bedeutet dies eine erhebliche Kostensteigerung, da die Anzahl der zur Herstellung benötigten verschiedenen Bauteile erhöht ist. A disadvantage of the from the above publication known fuel injector is in particular that the defined leadership game, or the resulting game Gap to provide adequate flow resistance to produce, must be relatively small. Because on the one hand the Exchange of hydraulic fluid sufficiently quickly must take place to the changes in length of the actuator compensate, on the other hand the exchange is not so quick may take place that the transfer of forces between the valve needle and actuator is disturbed Manufacturing the gap small manufacturing tolerances observed. Small gaps and small Manufacturing tolerances are costly in the Production. Fuel injectors are said to have only low cost on requirements of each Internal combustion engines in which they are used, be tunable. For example, the valve should be open for a long time are kept, so there will be a reduction in the gap of the leadership game or an extension of the leadership length cannot be avoided, since the various back pressures and the Viscosity of the hydraulic fluid only to a small extent can be changed. Should the fuel injector used for several different internal combustion engines this means a significant increase in costs, because the number of different needed to manufacture Components is increased.

Weiterhin ist die Abdichtung des Aktors gegenüber der mit der Hydraulikflüssigkeit gefüllten ersten Kammer durch die O-Ringdichtungen nur unzureichend erfüllt. Durch die hohen hydraulischen Drücke die sich in der ersten Kammer bilden und die an der Führung des Druckkolbens gleitenden O- Ringdichtungen, kann Hydraulikflüssigkeit zum Aktor gelangen und diesen schädigen. Werden zur Verbesserung der Dichtwirkung die O-Ringdichtungen mit hohen Andruckkräften eingepaßt, müssen zusätzliche Kräfte vom Aktor überwunden werden, um die Ventilnadel zu betätigen. Dies geht zu Ungunsten der Ventildynamik. Furthermore, the actuator is sealed off from the the hydraulic fluid filled first chamber through the O-ring seals insufficiently fulfilled. By the high hydraulic pressures that form in the first chamber and the O- sliding on the guide of the pressure piston Ring seals, hydraulic fluid can get to the actuator and harm it. Will improve Sealing effect the O-ring seals with high pressure forces fit, additional forces must be overcome by the actuator to operate the valve needle. This is going on Disadvantages of valve dynamics.

Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention

Das erfindungsgemäße Brennstoffeinspritzventil mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß es wesentlich kostengünstiger hergestellt werden kann und wesentlich kostengünstiger an verschiedene Anforderungen von unterschiedlichen Brennkraftmaschinen angepaßt werden kann. The fuel injector according to the invention with the has characteristic features of the main claim in contrast, the advantage that it is much cheaper can be produced and much cheaper different requirements from different Internal combustion engines can be adapted.

Da die Drosselstelle baulich separat von den Führungsspalten ausgeführt ist und somit der zur Erzeugung des Drosseleffekts notwendige Strömungswiderstand nicht von den geometrischen Maßen des Führungsspaltes abhängt, kann dieser kostengünstiger hergestellt werden. Der Führungsspalt kann größer bemessen werden, da kein Strömungswiderstand erzeugt werden muß, und er kann mit größeren Herstellungstoleranzen hergestellt werden, weil sich der Strömungswiderstand des Führungsspaltes nicht in einem vorgegebenen Toleranzbereich bewegen muß. Größere Spalte mit größeren Herstellungstoleranzen sind einfacher und kostengünstiger herzustellen. Im weiteren ist es durch die bauliche Trennung von Drosselstelle und Führungsspalt möglich, die Abstimmung der geometrischen Maße der Drosselstelle auf die Anforderungen, die durch die Eigenart der jeweiligen Brennkraftmaschine vorgegeben ist, leichter und kostengünstiger durchzuführen. Because the throttle point is structurally separate from the guide columns is executed and thus to generate the Flow restriction necessary flow resistance not from the depends on the geometric dimensions of the guide gap, this can can be produced more cost-effectively. The lead gap can be dimensioned larger, since no flow resistance creates must be, and it can with greater manufacturing tolerances be produced because the flow resistance of the Guide gap not within a specified tolerance range must move. Larger column with larger Manufacturing tolerances are easier and less expensive manufacture. Furthermore, it is due to the structural separation of throttling point and guide gap possible, the coordination the geometric dimensions of the throttle point on the Requirements that are determined by the peculiarity of each Internal combustion engine is predetermined, lighter and less expensive to carry out.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterentwicklungen des im Hauptanspruch angegebenen Brennstoffeinspritzventils möglich. By the measures listed in the subclaims advantageous developments of the main claim specified fuel injector possible.

Vorteilhafterweise wird durch das Größenverhältnis der Flächen der beiden Kolben, die dem Arbeitsraum zugewandt sind, eine Hubübersetzung realisiert. Dadurch kann der normalerweise verhältnismäßig kleine Hub der durch piezoelektrische, magnetostriktive oder elektrostriktive Aktoren möglich ist, vergrößert werden, ohne den Aktor kostenaufwendig lang und dünn herzustellen. Dicke, kurze Aktoren sind im Vergleich zu dünnen, langen Aktoren belastbarer gegenüber mechanischen Einflüssen. Die Realisierung der Hubübersetzung durch zwei Druckkolben, die über ein Hydraulikmedium, sonst aber unmittelbar, Kräfte übertragen, hat gegenüber Lösungen, bei welchen Membrane und Kanäle zwischengeschaltet sind, den Vorteil, daß sich die Kompressibilität des Mediums weniger auswirkt. Darüber hinaus neigt die so realisierte, hubübersetzende Kraftübertragung weniger zu Schwingungen. Zwischen Aktor- und Ventilbetätigung vergeht weniger Zeit. Das System verhält sich steifer. The size ratio of the Surfaces of the two pistons facing the work area are realized, a stroke ratio. This allows the usually relatively small stroke of through piezoelectric, magnetostrictive or electrostrictive Actuators can be enlarged without the actuator costly to produce long and thin. Thick, short Actuators are compared to thin, long actuators more resilient to mechanical influences. The Realization of the stroke ratio by two pressure pistons via a hydraulic medium, but otherwise directly, forces compared to solutions in which membrane and Channels are interposed, the advantage that the Compressibility of the medium has less impact. About that the stroke translator implemented in this way also tends Power transmission less to vibrations. Between actuator and valve actuation takes less time. The system behaves stiffer.

Von Vorteil ist außerdem, die Drosselstelle als Bohrung, insbesondere als Laserbohrung herzustellen, da diese besonders genau, schnell und kostengünstig herstellbar ist. Vorteilhafterweise wird der Arbeitsraum direkt, also unmittelbar, mit einem Ausgleichsvolumen verbunden. Kann der gewünschte Strömungswiderstand der Drosselstelle nicht alleine durch die Laserbohrung erzielt werden, so kann eine Einmündung der Drosselstelle bzw. der Laserbohrung von dem Arbeitsraum in beispielweise einen Führungsspalt verlegt werden oder in einen anderen mit Druckmedium gefüllten Raum. Another advantage is the throttle point as a hole, especially as a laser bore, because this is particularly accurate, quick and inexpensive to manufacture. Advantageously, the work space is direct, that is directly, with a compensation volume. Can he desired flow resistance of the throttle point is not can be achieved by laser drilling alone, so one Junction of the throttle point or the laser bore from the Workspace relocated in a leadership gap, for example or in another room filled with pressure medium.

Um den Arbeitsraum mit Druckmedium gefüllt und das Druckmedium blasenfrei zu halten, wird das Ausgleichsvolumen vorzugsweise mit einem Druck beaufschlagt. Der Druck kann über eine Dichtung die das Ausgleichsvolumen von dem Ausdehnungsraum trennt und durch ein Federelement, insbesondere durch eine Spiralfeder, vorgespannt wird, erzeugt werden. Auch Tellerfedern oder Ringfedern sind denkbar. Vorteilhafterweise ist die Dichtung axial dehnbar und elastisch, aber radial steif, vorzugsweise wellrohrförmig, so daß sie den axialen Bewegungen leicht folgen kann. Around the work area filled with pressure medium and that Keeping the pressure medium free of bubbles becomes the compensation volume preferably pressurized. The pressure can via a seal that the compensation volume of the Expansion space separates and by a spring element, is biased in particular by a spiral spring, be generated. Disc springs or ring springs are also conceivable. The seal is advantageously axially expandable and elastic, but radially stiff, preferably corrugated, so that it easily moves axially can follow.

Vorteilhaft weitergebildet kann das erfindungsgemäße Brennstoffeinspritzventil außerdem durch die Beaufschlagung des Ausgleichsvolumens mit einem Druck werden, der außerhalb des Brennstoffeinspritzventils bzw. außerhalb des Ausdehnungsraumes erzeugt wird. Beispielsweise kann durch eine Öffnung der Ausdehnungsraum, und damit das Ausgleichsvolumen, mit einem Druck von außerhalb des Brennstoffeinspritzventils beaufschlagt werden. Wird der Ausdehnungsraum durch einen Brennstoffkanal, der im Brennstoffeinspritzventil verläuft, mit dem Brennstoffdruck des Brennstoffeinspritzventils beaufschlagt, so ergibt sich eine zusätzliche Steuerungsmöglichkeit des Drucks auf das Ausgleichsvolumen. The invention can be advantageously further developed Fuel injection valve also through the application of the compensation volume with a pressure that is outside the fuel injector or outside of Expansion space is generated. For example, by an opening of the expansion space, and thus that Equalization volume, with pressure from outside the Fuel injector are applied. Will the Expansion space through a fuel channel in the Fuel injector runs at the fuel pressure of the fuel injector, results in an additional control option of pressure on the Compensating volume.

Da die beiden kraftübertragenden Kolben jeweils mit einem mehr oder minder großen Führungsspalt entlang einer Betätigungsachse geführt werden, und somit Druckmedium in diese Führungsspalte dringt, werden die Führungsspalte an ihren von dem Arbeitsraum abgewandten Enden vorteilhafterweise mit einer Dichtung verschlossen, um einen Kontakt von Druckmedium mit dem Brennstoff und dem Aktor zu verhindern und um Verluste des Druckmediums zu verhindern. Vorzugsweise sind diese Dichtungen axial dehnbar und elastisch, aber radial steif, z. B. wellrohrförmig, so daß sie den axialen Bewegungen folgen können, ohne eine Veränderung des von ihnen begrenzten Volumens hervorzurufen. Since the two force-transmitting pistons each have one more or less large guide gap along one Actuating axis are guided, and thus pressure medium in If this leadership column penetrates, the leadership column will come on their ends facing away from the work space advantageously closed with a seal to one Contact of the pressure medium with the fuel and the actuator prevent and to prevent loss of the print medium. These seals are preferably axially expandable and elastic, but radially stiff, e.g. B. corrugated, so that they can follow the axial movements without one Change in the volume they limit.

Zeichnungdrawing

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung vereinfacht dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen: Embodiments of the invention are in the drawing shown in simplified form and in the following Description explained in more detail. Show it:

Fig. 1 einen schematischen Schnitt durch ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäß ausgestalteten Brennstoffeinspritzventils, Fig. 1 shows a schematic section through a first embodiment of the invention designed according to the fuel injection valve,

Fig. 2 einen schematischen Schnitt durch ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäß ausgestalteten Brennstoffeinspritzventils, ähnlich dem ersten Ausführungsbeispiel jedoch mit veränderter Lage der Drosselstelle, Fig. 2 shows a schematic section through a second embodiment of the invention designed according to the fuel injection valve, similar to the first embodiment, however, with a modified position of the throttle point

Fig. 3 einen schematischen Schnitt durch ein drittes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäß ausgestalteten Brennstoffeinspritzventils, ähnlich dem ersten und zweiten Ausführungsbeispiel jedoch mit zusätzlichem Brennstoffkanal zum Ausdehnungsraum. Fig. 3 shows a schematic section through a third embodiment of the invention designed according to the fuel injection valve, similar to the first and second embodiments, but with an additional fuel passage to the expansion space.

Beschreibung der AusführungsbeispieleDescription of the embodiments

Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung beispielhaft beschrieben. Übereinstimmende Bauteile sind dabei in allen Figuren mit übereinstimmenden Bezugszeichen versehen. The following are exemplary embodiments of the invention described as an example. Matching components are in all figures with the same reference numerals Mistake.

Ein in Fig. 1 dargestelltes erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Brennstoffeinspritzventils 1 ist in der Form eines Brennstoffeinspritzventils 1 für Brennstoffeinspritzanlagen von gemischverdichtenden, fremdgezündeten Brennkraftmaschinen ausgeführt. Das Brennstoffeinspritzventil 1 eignet sich insbesondere zum direkten Einspritzen von Brennstoff in einen nicht dargestellten Brennraum einer Brennkraftmaschine. An illustrated in Fig. 1 first embodiment of a fuel injector 1 according to the invention is carried out in the form of a fuel injector 1 for fuel injection systems of mixture-compressing, spark-ignited internal combustion engines. The fuel injection valve 1 is particularly suitable for injecting fuel directly into a combustion chamber (not shown) of an internal combustion engine.

Das Brennstoffeinspritzventil 1 hat ein Gehäuse 3, durch welches von außen ein Brennstoffanschluß 2, ein elektrischer Anschluß 34 für einen Aktor 4 und ein Ausdehnungsraum 32 durch eine Öffnung 22 zugänglich sind. Am abspritzseitigen Ende des Brennstoffeinspritzventils 1 befindet sich die Abspritzöffnung 20 in einem Ventilsitzkörper 18. Ein nach außen öffnender Ventilschließkörper 19, dessen Bewegungsrichtung entlang einer Betätigungsachse 21 erfolgt, greift durch die Abspritzöffnung 20. Die Ventilnadel 24 ist die axiale Verlängerung des Ventilschließkörpers 19. Die weitere Verlängerung wird nachfolgend als Hubkolben 15 bezeichnet. Zwischen Hubkolben 15 und Ventilnadel 24 ist ein Ansatzring 23 ausgebildet. Ein Federelement 17 stützt sich auf dem Ventilsitzkörper 18 auf und drückt über den Ansatzring 23 durch eine Vorspannung den Ventilschließkörper 19 gegen den Ventilsitzkörper 18 und den Hubkolben 15 der Abspritzrichtung in Richtung auf einen Arbeitsraum 10, an den der Hubkolben 15 mit seiner Hubkolbenarbeitsfläche 26 angrenzt. The fuel injector 1 has a housing 3 , through which a fuel connection 2 , an electrical connection 34 for an actuator 4 and an expansion space 32 are accessible from the outside through an opening 22 . At the spray-side end of the fuel injection valve 1 , the spray opening 20 is located in a valve seat body 18 . An outwardly opening valve closing body 19 , whose direction of movement takes place along an actuation axis 21 , engages through the spray opening 20 . The valve needle 24 is the axial extension of the valve closing body 19 . The further extension is referred to below as a reciprocating piston 15 . A shoulder ring 23 is formed between the reciprocating piston 15 and the valve needle 24 . A spring member 17 is supported on the valve seat body 18 and presses on the neck ring 23 by a bias the valve closing body 19 against the valve seat body 18 and the reciprocating piston 15 of the spray direction toward a working space 10, adjacent to the the reciprocating piston 15 with its Hubkolbenarbeitsfläche 26th

Der Arbeitsraum 10 wird weiterhin durch ein Kopplergehäuse 8, in dem der Hubkolben 15 mit einem ersten Führungsspalt 29 und ein Aktorkolben 9 mit einem zweiten Führungsspalt 28 geführt sind, und durch eine Aktorkolbenarbeitsfläche 25 des Aktorkolbens 9 begrenzt. Beide Führungsspalten 28, 29 münden in den Arbeitsraum 10 und sind wie dieser mit einem Druckmedium gefüllt. Der Führungsspalt 29 des Hubkolbens 15 wird auf der dem Arbeitsraum 10 abgewandten Seite des Hubkolbens 15 durch eine wellrohrförmige Dichtung 16 begrenzt. Diese Dichtung 16 paßt sich mit ihrem wellenförmigen axialen Verlauf den Bewegungsrichtungen des Hubkolbens 15 bzw. des Ansatzringes 23 an, wobei die Dichtung 16 mit ihrem abspritzseitigen Ende an der abspritzabgewandten Seite des Ansatzrings 23 und mit ihrem anderen Ende am Kopplergehäuse 8 hermetisch befestigt ist. Durch die hermetische Befestigung der Dichtung 16 kann sich Brennstoff, der sich in einer die Dichtung 16 umgebenden Brennstoffkammer 35 befindet, nicht mit dem Druckmedium vermischen. The working space 10 is further delimited by a coupler housing 8 , in which the reciprocating piston 15 is guided with a first guide gap 29 and an actuator piston 9 with a second guide gap 28 , and by an actuator piston working surface 25 of the actuator piston 9 . Both guide columns 28 , 29 open into the work space 10 and, like this one, are filled with a pressure medium. The guide gap 29 of the reciprocating piston 15 is delimited on the side of the reciprocating piston 15 facing away from the working space 10 by a corrugated seal 16 . This seal 16 adapts with its wave-shaped axial course to the directions of movement of the reciprocating piston 15 or the extension ring 23 , the seal 16 being hermetically attached with its end on the spray side to the side of the extension ring 23 facing away from the spray side and with its other end on the coupler housing 8 . Due to the hermetic attachment of the seal 16, fuel can, in a seal 16 is located surrounding the fuel chamber 35 does not mix with the print medium.

Die Brennstoffkammer 35, der Brennstoff über den Brennstoffanschluß 2 und einen Brennstoffkanal 5 zugeführt wird, setzt sich in Abspritzrichtung bis zum Ventilsitzkörper 18 fort, wobei der abspritzseitige Teil des Ansatzrings 23, die Ventilnadel 24 und das in diesem Ausführungsbeispiel als Spiralfeder ausgeführte Federelement 17 von Brennstoff umspült werden. Der Führungsspalt 28 des Aktorkolbens 9 wird an seinem, dem Arbeitsraum 10 abgewandten Ende durch eine wellrohrförmige Dichtung 7 verschlossen. Diese Dichtung 7 paßt sich mit ihrem wellenförmigen axialen Verlauf den Bewegungsrichtungen des Aktorkolbens 9 an, wobei die Dichtung 7 mit ihrem abspritzseitigen Ende hermetisch an einer Schulter des sich entgegen der Abspritzrichtung verjüngenden Durchmesserverlaufs des Aktorkolbens 9 und mit ihrem anderen Ende am Kopplergehäuse 8 hermetisch befestigt ist. Durch die hermetische Befestigung der Dichtung 7 wird eine Leckage von Druckmedium aus dem Arbeitsraum 10 über den Führungsspalt 28 sicher vermieden. The fuel chamber 35 , which is supplied with fuel via the fuel connection 2 and a fuel channel 5 , continues in the spray direction up to the valve seat body 18 , the spray-side part of the attachment ring 23 , the valve needle 24 and the spring element 17 of fuel, which is designed as a spiral spring in this exemplary embodiment be washed around. The guide gap 28 of the actuator piston 9 is closed at its end facing away from the working space 10 by a corrugated seal 7 . This seal 7 adapts with its wave-shaped axial course to the directions of movement of the actuator piston 9 , the seal 7 with its spray-side end hermetically attached to a shoulder of the diameter course of the actuator piston 9 tapering against the spray direction and with its other end to the coupler housing 8 , The hermetic fastening of the seal 7 reliably prevents leakage of pressure medium from the working space 10 via the guide gap 28 .

Der sich entgegen der Abspritzrichtung verjüngende Aktorkolben 9 setzt sich entgegen der Abspritzrichtung fort, wobei er durch eine Führungsscheibe 27 greift und an seinem abspritzfernen Ende eine tellerförmige Aufnahme bildet, die dem abspritzseitigen Ende des Aktors 4 zugeordnet ist. Der Aktorkolben 9 ist durch eine Vorspannfeder 6 zum Aktor 4 hin vorgespannt. Die Vorspannfeder 6 stützt sich dazu auf der abspritzfernen Seite der Führungsscheibe 27 ab und drückt auf die abspritznahe Seite der tellerförmigen Aufnahme des Aktorkolbens 9. The actuator piston 9 , which tapers in the opposite direction to the spray direction, continues in the opposite direction to the spray direction, reaching through a guide disk 27 and forming a plate-shaped receptacle at its end remote from the spray end, which is associated with the end of the actuator 4 on the spray side. The actuator piston 9 is biased toward the actuator 4 by a biasing spring 6 . For this purpose, the biasing spring 6 is supported on the side of the guide disk 27 remote from the spray and presses on the side of the plate-shaped receptacle of the actuator piston 9 near the spray.

Der Arbeitsraum 10 ist vom Ausgleichsvolumen 13 durch das Kopplergehäuse 8 getrennt, wobei über eine relativ kurze Drosselstelle 14, die als Bohrung ausgeführt ist, eine Verbindung besteht. Das Ausgleichsvolumen 13 wird weiterhin durch eine im Ausführungsbeispiel wellrohrförmige Dichtung 11 gegen einen Ausdehnungsraum 32 abgegrenzt, wobei die Dichtung 11 sich in den Ausdehnungsraum 32 ausdehnen kann und durch ein Federelement 12, welches sich am Gehäuse 3 abstützt und durch den Ausdehnungsraum 32 verläuft, gegen das Ausgleichsvolumen 13 vorgespannt ist. Der Ausdehnungsraum 32 ist im Ausführungsbeispiel durch eine Öffnung 22 im Gehäuse 3 zugänglich, beispielsweise zur Entlüftung oder Druckbeaufschlagung des Ausdehnungsraumes 32. Drosselstelle 14, Ausgleichsvolumen 31, Dichtung 11, Ausdehnungsraum 32 und die Mittel die zur Druckerzeugung zur Beaufschlagung des Ausdehnungsraumes 32 bzw. der Dichtung 11 vorhanden sind, werden nachfolgend als Ausgleichseinrichtung 30 bezeichnet. The working space 10 is separated from the compensation volume 13 by the coupler housing 8 , a connection being established via a relatively short throttle point 14 , which is designed as a bore. The compensating volume 13 is further delimited by an in the exemplary embodiment corrugated tube-shaped seal 11 against an expansion space 32 , wherein the seal 11 can expand into the expansion space 32 and by a spring element 12 , which is supported on the housing 3 and runs through the expansion space 32 , against the Compensation volume 13 is biased. In the exemplary embodiment, the expansion space 32 is accessible through an opening 22 in the housing 3 , for example for venting or pressurizing the expansion space 32 . Throttle point 14 , compensation volume 31 , seal 11 , expansion space 32 and the means which are available for generating pressure to act on the expansion space 32 or the seal 11 are referred to below as compensation means 30 .

Die Funktionsweise des erfindungsgemäßen Brennstoffeinspritzventils 1 ist wie folgt:
Im Ruhezustand des Brennstoffeinspritzventils 1 ist der Aktor 4 entladen und besitzt seine Ruhelänge. Die abspritzferne tellerförmige Aufnahme des Aktorkolbens 9 wird durch das Federelement 6 gegen die abspritznahe Seite des Aktors 4 gepreßt. Der Hubkolben 15 wird durch das am Ansatzring 23 angreifende Federelement 17 mit seiner Hubkolbenarbeitsfläche 26 in den Arbeitsraum 10 gedrückt. Der Ventilschließkörper 19 dichtet die Abspritzöffnung 20 gegen die vom Brennstoffkanal 5 mit Brennstoff befüllte Brennstoffkammer 35 ab. The operation of the fuel injector 1 according to the invention is as follows:
In the idle state of the fuel injector 1 , the actuator 4 is discharged and has its idle length. The plate-shaped receptacle of the actuator piston 9 remote from the spray is pressed by the spring element 6 against the side of the actuator 4 near the spray. The reciprocating piston 15 is pressed with its reciprocating piston working surface 26 into the working space 10 by the spring element 17 acting on the extension ring 23 . The valve closing body 19 seals the spray opening 20 against the fuel chamber 35 filled with fuel by the fuel channel 5 .

Wird der Aktor mit elektrischer Spannung beaufschlagt, dehnt er sich relativ schnell aus und drückt den Aktorkolben 9 in Abspritzrichtung entlang der Betätigungsachse 21. Im Arbeitsraum 10 wird die im Vergleich zur Aktorkolbenarbeitsfläche 25 kleinere Hubkolbenarbeitsfläche 26 über das Druckmedium dadurch mit einem Druck beaufschlagt und drückt den Hubkolben 15 bzw. die Ventilnadel 24 in Abspritzrichtung, wobei durch das Flächenverhältnis von Aktorkolbenarbeitsfläche 25 zu Hubkolbenarbeitsfläche 26 eine Hubübersetzung gegeben ist. Der Ventilschließkörper 19 hebt vom Ventilsitzkörper 18 ab und der unter Druck stehende Brennstoff wird abgespritzt. If electrical voltage is applied to the actuator, it expands relatively quickly and presses the actuator piston 9 in the spraying direction along the actuation axis 21 . In the working space 10 , the piston piston working surface 26 , which is smaller in comparison to the actuator piston working surface 25, is thus pressurized via the pressure medium and presses the piston 15 or the valve needle 24 in the spraying direction, whereby a stroke ratio is given by the area ratio of the actuator piston working surface 25 to the piston working surface 26 . The valve closing body 19 lifts off the valve seat body 18 and the fuel under pressure is sprayed off.

Um das Brennstoffeinspritzventil 1 zu schließen, wird der Aktor 4 entladen und somit verkürzt. Die Federkraft der beiden Federelemente 17 und 6 bewirkten, daß sich Aktorkolben 9 und Hubkolben 15 entgegen der Abspritzrichtung entlang der Betätigungsachse 21 verschieben. Somit schließt der sich in der Verlängerung des Hubkolbens 15 befindliche Ventilschließkörper 19 die Abspritzöffnung 20. In order to close the fuel injection valve 1 , the actuator 4 is discharged and thus shortened. The spring force of the two spring elements 17 and 6 caused the actuator piston 9 and the reciprocating piston 15 to move against the spray direction along the actuation axis 21 . The valve closing body 19 located in the extension of the reciprocating piston 15 thus closes the spray opening 20 .

Langsame, thermische bedingte Längenänderungen des Aktors 4 werden durch Aufnahme und Abgabe von Druckmedium zwischen Arbeitsraum 10 und Ausgleichsvolumen 31 ausgeglichen. In den kurzen Zeiträumen der Betätigung des Ventils durch Öffnungs- und Schließungsbewegungen kann zwischen Arbeitsraum 10 und Ausgleichsvolumen 31 durch die Drosselstelle 14 nur sehr wenig Druckmedium ausgetauscht werden, wobei das durch die Betätigung ausgetauschte Druckmedium wieder in den Betätigungspausen durch den auf das Ausgleichsvolumen 31 aus dem Ausgleichsraum 32 einwirkenden Druck ausgeglichen wird. Langsam ablaufende Austauschvorgänge von Druckmedium zwischen Arbeitsraum 10 und Ausgleichsvolumen 31 werden durch die Drosselstelle 14 nicht wesentlich behindert, so daß beispielsweise eine thermisch bedingte Längenänderung eines Aktors 4 ausgeglichen werden kann. Slow, thermally induced changes in length of the actuator 4 are compensated for by taking up and releasing pressure medium between the working space 10 and the compensation volume 31 . In the short periods of actuation of the valve by opening and closing movements, only very little pressure medium can be exchanged between the working space 10 and the compensation volume 31 by the throttle point 14, the pressure medium exchanged by the actuation being returned to the compensation volume 31 during the pauses in the actuation Compensation chamber 32 acting pressure is compensated. Slowly occurring exchange processes of pressure medium between the working space 10 and the compensation volume 31 are not significantly hindered by the throttle point 14 , so that, for example, a thermally induced change in length of an actuator 4 can be compensated for.

Fig. 2 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Brennstoffeinspritzventils 1, ähnlich dem ersten Ausführungsbeispiel, jedoch verbindet die Drosselstelle 14 Arbeitsraum 10 und Ausgleichsvolumen 31 nicht unmittelbar, sondern unter Einbeziehung des Führungsspaltes 29 des Hubkolbens 15. So kann zum Strömungswiderstand der Drosselstelle 14 ein zusätzlicher Strömungswiderstand erzeugt werden. FIG. 2 shows a second exemplary embodiment of the fuel injection valve 1 according to the invention, similar to the first exemplary embodiment, but the throttle point 14 does not connect the working space 10 and the compensation volume 31 directly, but rather with the inclusion of the guide gap 29 of the reciprocating piston 15 . In addition to the flow resistance of the throttle point 14, an additional flow resistance can be generated.

Fig. 3 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Brennstoffeinspritzventils 1, ähnlich dem ersten Ausführungsbeispiel, jedoch weist dieses Ausführungsbeispiel einen zusätzlichen Brennstoffkanal 33 auf, der die Brennstoffkammer 35 mit dem Ausdehnungsraum 32 verbindet. Weiterhin ist die Öffnung 22 in diesem Ausführungsbeispiel nicht existent. In diesem Ausführungsbeispiel kann durch den Brennstoffkanal 33 der Ausdehnungsraum 32 mit dem Brennstoffdruck beaufschlagt werden. Dies ergibt eine konstante Sitzkraft auf den Ventilschließkörper 19. Dagegen ergeben die in Fig. 1 und Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiele eine konstante Kraft auf den Aktor 4. Fig. 3 shows a third embodiment of the fuel injection valve 1 according to the invention, similar to the first embodiment, but this embodiment has an additional fuel passage 33, which connects the fuel chamber 35 to the expansion chamber 32. Furthermore, the opening 22 does not exist in this embodiment. In this exemplary embodiment, the expansion space 32 can be acted upon by the fuel pressure through the fuel channel 33 . This results in a constant seating force on the valve closing body 19 . In contrast, the embodiments shown in Fig. 1 and Fig. 2 give a constant force on the actuator 4.

Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt und kann z. B. auch für nach innen öffnende Brennstoffeinspritzventile verwendet werden. The invention is not shown on the Embodiments limited and z. B. also for after internal fuel injectors can be used.

Claims

1. Brennstoffeinspritzventil (1), insbesondere zum direkten Einspritzen von Brennstoff in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine, mit
einem piezoelektrischen, elektrostriktiven oder magnetostrikiven Aktor (4),
einem mit dem Aktor (4) in Wirkverbindung stehenden Aktorkolben (9) der mit einem ersten Führungsspalt (28) geführt ist,
einem mit dem Aktorkolben (9) über ein Druckmedium in Wirkverbindung stehenden Hubkolben (15), der mit einem zweiten Führungsspalt (29) geführt ist, wobei eine Aktorkolbenarbeitsfläche (25) des Aktorkolbens (9) und eine Hubkolbenarbeitsfläche (26) des Hubkolbens (15) unmittelbar an einen mit dem Druckmedium gefüllten Arbeitsraum (10) angrenzen, und
einer Ausgleichseinrichtung (30), welche einen Teil des Druckmediums über zumindest eine Drosselstelle (14) aufnimmt bzw. abgibt, um thermische Längenänderungen des Aktors (4) auszugleichen,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Drosselstelle (14) baulich separat von den Führungsspalten (28, 29) ausgeführt ist. 1. Fuel injection valve ( 1 ), in particular for injecting fuel directly into a combustion chamber of an internal combustion engine
a piezoelectric, electrostrictive or magnetostrictive actuator ( 4 ),
an actuator piston ( 9 ) which is operatively connected to the actuator ( 4 ) and which is guided with a first guide gap ( 28 ),
a reciprocating piston ( 15 ) which is operatively connected to the actuator piston ( 9 ) via a pressure medium and which is guided with a second guide gap ( 29 ), an actuator piston working surface ( 25 ) of the actuator piston ( 9 ) and a reciprocating piston working surface ( 26 ) of the reciprocating piston ( 15 ) directly adjoin a work space ( 10 ) filled with the pressure medium, and
a compensation device ( 30 ) which receives or releases a part of the pressure medium via at least one throttle point ( 14 ) in order to compensate for thermal changes in length of the actuator ( 4 ),
characterized by
that the throttle point ( 14 ) is structurally separate from the guide columns ( 28 , 29 ).

2. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß durch das Flächenverhältnis von Aktorkolbenarbeitsfläche (25) zu Hubkolbenarbeitsfläche (26) eine Hubübersetzung vorgegeben ist. 2. Fuel injection valve according to claim 1, characterized in that a stroke ratio is predetermined by the area ratio of the actuator piston working surface ( 25 ) to the reciprocating piston working surface ( 26 ).

3. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Drosselstelle (14) durch eine Bohrung, insbesondere Laserbohrung oder Erodierbohrung, hergestellt ist. 3. Fuel injection valve according to claim 1 or 2, characterized in that the throttle point ( 14 ) is made through a bore, in particular laser bore or eroding bore.

4. Brennstoffeinspritzventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Drosselstelle (14) den Arbeitsraum (10) mit einem Ausgleichsvolumen (31) der Ausgleichseinrichtung (30) mittelbar oder unmittelbar verbindet. 4. Fuel injection valve according to one of the preceding claims, characterized in that the throttle point ( 14 ) connects the working space ( 10 ) with an equalizing volume ( 31 ) of the equalizing device ( 30 ) indirectly or directly.

5. Brennstoffeinspritzventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Drosselstelle (14) in eine der Führungsspalten (28, 29) oder in einen anderen mit dem Druckmedium gefüllten Raum mündet. 5. Fuel injection valve according to one of the preceding claims, characterized in that the throttle point ( 14 ) opens into one of the guide gaps ( 28 , 29 ) or into another space filled with the pressure medium.

6. Brennstoffeinspritzventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Drosselstellen (14) vorhanden sind. 6. Fuel injection valve according to one of the preceding claims, characterized in that a plurality of throttle points ( 14 ) are present.

7. Brennstoffeinspritzventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgleichsvolumen (31) durch einen Druck beaufschlagt ist. 7. Fuel injection valve according to one of the preceding claims, characterized in that the compensating volume ( 31 ) is acted upon by a pressure.

8. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgleichsvolumen (31) an einen Ausdehnungsraum (32) angrenzt. 8. Fuel injection valve according to claim 4, characterized in that the compensation volume ( 31 ) adjoins an expansion space ( 32 ).

9. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgleichsvolumen (31) von dem Ausdehnungsraum (32) durch eine Dichtung (11) abgedichtet ist. 9. Fuel injection valve according to claim 8, characterized in that the compensating volume ( 31 ) of the expansion space ( 32 ) is sealed by a seal ( 11 ).

10. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtung (11) axial dehnbar und radial steif, insbesondere wellrohrförmig, ist. 10. Fuel injection valve according to claim 9, characterized in that the seal ( 11 ) is axially expandable and radially rigid, in particular corrugated tube.

11. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 7 und einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der zumindest eine Druck aus dem Ausdehnungsraum (32) auf das Ausgleichsvolumen (31) wirkt. 11. Fuel injection valve according to claim 7 and one of claims 8 to 10, characterized in that the at least one pressure from the expansion space ( 32 ) acts on the compensation volume ( 31 ).

12. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgleichsvolumen (31) durch mindestens ein Federelement (12), insbesondere einer Spiralfeder, mit einem Druck beaufschlagt ist. 12. Fuel injection valve according to claim 11, characterized in that the compensating volume ( 31 ) is acted upon by at least one spring element ( 12 ), in particular a spiral spring, with a pressure.

13. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgleichsvolumen (31) von außerhalb des Brennstoffeinspritzventils (1) durch eine Öffnung (22) mit einem Druck beaufschlagbar ist. 13. Fuel injection valve according to claim 11 or 12, characterized in that the compensating volume ( 31 ) from the outside of the fuel injection valve ( 1 ) through an opening ( 22 ) can be acted upon with a pressure.

14. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 11, 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgleichsvolumen (31) über einen Brennstoffkanal (33) mit Druck beaufschlagt ist. 14. Fuel injection valve according to claim 11, 12 or 13, characterized in that the compensation volume ( 31 ) via a fuel channel ( 33 ) is pressurized.

15. Brennstoffeinspritzventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Hubkolben (15) und der Aktorkolben (9) mit den Führungsspalten (28, 29) in einem Kopplergehäuse (8) geführt sind. 15. Fuel injection valve according to one of the preceding claims, characterized in that the reciprocating piston ( 15 ) and the actuator piston ( 9 ) with the guide gaps ( 28 , 29 ) are guided in a coupler housing ( 8 ).

16. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Hubkolben (15) über eine erste Dichtung (7) mit dem Kopplergehäuse (8) verbunden ist. 16. Fuel injection valve according to claim 15, characterized in that the reciprocating piston ( 15 ) is connected to the coupler housing ( 8 ) via a first seal ( 7 ).

17. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Dichtung (7) den Führungsspalt (28) des Aktorkolbens (9) abdichtet. 17. Fuel injection valve according to claim 16, characterized in that the first seal ( 7 ) seals the guide gap ( 28 ) of the actuator piston ( 9 ).

18. Brennstoffeinspritzventil nach einem der Ansprüche 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Dichtung (7) axial dehnbar und radial steif, insbesondere wellrohrförmig, ist. 18. Fuel injection valve according to one of claims 16 or 17, characterized in that the first seal ( 7 ) is axially expandable and radially rigid, in particular corrugated tube.

19. Brennstoffeinspritzventil nach einem der Ansprüche 15 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Aktorkolben (15) über eine zweite Dichtung (16) mit dem Kopplergehäuse (8) verbunden ist. 19. Fuel injection valve according to one of claims 15 to 18, characterized in that the actuator piston ( 15 ) is connected to the coupler housing ( 8 ) via a second seal ( 16 ).

20. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Dichtung (16) den Führungsspalt (29) des Hubkolbens (15) abdichtet. 20. Fuel injection valve according to claim 19, characterized in that the second seal ( 16 ) seals the guide gap ( 29 ) of the reciprocating piston ( 15 ).

21. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 19 oder 20, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Dichtung (16) axial dehnbar und radial steif, insbesondere wellrohrförmig, ist. 21. Fuel injection valve according to claim 19 or 20, characterized in that the second seal ( 16 ) is axially expandable and radially rigid, in particular corrugated tube.