EP1407136B1 - Fuel injection valve - Google Patents
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- EP1407136B1 EP1407136B1 EP02745049A EP02745049A EP1407136B1 EP 1407136 B1 EP1407136 B1 EP 1407136B1 EP 02745049 A EP02745049 A EP 02745049A EP 02745049 A EP02745049 A EP 02745049A EP 1407136 B1 EP1407136 B1 EP 1407136B1
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- F02M2200/00—Details of fuel-injection apparatus, not otherwise provided for
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Definitions
- the invention relates to a fuel injection valve according to the preamble of the main claim.
- US 6 142 443 A discloses a hydraulically fixed coupler with a movable piston with an internal inlet bore.
- a displacement transformer for a piezoelectric actuator in which the actuator transmits a lifting force to a master cylinder, which is closed by a cylinder carrier.
- a slave piston In this master cylinder, a slave piston is guided, which also closes the master cylinder and thereby forms the hydraulic chamber.
- a spring In the hydraulic chamber, a spring is arranged, the master cylinder and the slave piston pushes apart.
- the slave piston mechanically transfers a lifting movement to, for example, a valve needle.
- DE 195 19 191 A1 discloses a hydraulic travel translating movable coupler having a bore in the pressure cylinder carrier which connects the pressure space in the coupler to the low pressure return of the injector.
- a disadvantage of this known prior art is that the hydraulic chamber can be filled only slowly. Especially during the cold start with low pressure occur long injection times, so that more hydraulic fluid escapes through the annular gap and then must be replenished in a shorter time at low pressure again. If this does not happen, the injector will lose lift per injection until it completely loses its function.
- a further disadvantage is that the hydraulic fluid can evaporate if there is no sufficiently high pressure in the hydraulic chamber.
- a gas is compressible and only builds up a correspondingly high pressure after a strong reduction in volume.
- the fuel injection valve according to the invention with the characterizing features of claim 1 has the advantage that the moving coupler valve seat body lifts off from the Kopplerventilsitz when the moving coupler does not take the possible length as a transmission element between the actuator and the valve needle and thus for the fuel an inflow over the Zulaufbohrung to the pressure chamber releases. Since the cross-sectional area occupied by the Kopplerventlditzitz is smaller than the Quremales Stimbalsky, both the Kopplerfederelement as well as the increased pressure when operating in the coupler space closing on the Kopplerventildichtsitz.
- the Kopplerventildsitzitz is released when resetting the actuator.
- the coupler space is filled quickly until it reaches its original position again and closes the Kopplungerveldilditz.
- the fuel injection valve according to the invention that are automatically compensated by changes in temperature and by changes in the pressure of the fuel expansions of the fuel injection valve on the transmission path between the actuator and valve needle.
- the stroke of the valve needle can always be the same size.
- the Kopplerventilsch manyharmonics can be formed as a spherical surface and the corresponding Kopplerventilsitz requirements on the valve needle as a conical surface.
- the inlet bore are formed in the pressure cylinder carrier and the Coupling valve closing body integrally formed with the pressure cylinder carrier and the pressure cylinder.
- the Kopplerventilsitz preparation is formed on the valve needle and the pressure piston connected to a guide piston, which is guided in a bore in a cutting disc, which separates the fuel inlet from an actuator chamber. It is also favorable to provide a corrugated tube for sealing this actuator chamber on the guide piston.
- the stroke of the valve needle can be limited by a stop of an actuator head or alternatively by a stop of the valve needle or alternatively by a stop of the pressure piston or the pressure cylinder.
- an always the same and defined stroke of the valve needle can be achieved, regardless of expansion and expansion of a valve body of the fuel injection valve when the stroke limited by the stop is always smaller than the minimum stroke of the actuator under all operating conditions.
- FIG. 1 schematically illustrated fuel injector 1 has a valve needle 2, which is connected to a valve closing body 3 and cooperates via this valve closing body 3 with a formed in a valve body 4 valve seat surface 5 to a valve sealing seat.
- the fuel injection valve 1 is an outwardly opening fuel injection valve, which has an outwardly opening valve needle 2.
- the valve needle 2 is guided by a guide section 7, which has a spring system 8 for a valve closing spring 9, in a valve needle guide 10.
- the valve closing spring 9 is supported against a second spring system 11 on the valve body 4 and biases the valve needle 2 with a force that presses the valve closing body 3 against the valve seat surface 5.
- a groove 12 arranged in a sealing ring 13 a seal of the annular gap, not shown here between the valve body 4 and a bore, also not shown in a cylinder head of an internal combustion engine.
- a piezoelectric or magnetostrictive actuator 14 is arranged in a valve body upper part 17, which can be supplied via a bore 15 in the valve body upper part 17 and an electrical supply line 16 with a voltage.
- the actuator 14 has a greater length to a noticeable stroke when applying a voltage to the actuator 14 to achieve.
- the largest part of the length of the actuator 14 is in the Fig. 1 not shown.
- an actuator head 18 connects, which has a spring contact surface 19 to which an actuator clamping spring 20 is applied, which in turn is supported against a cutting disc 21.
- a bias voltage is applied to the actuator 14, so that upon application of a voltage to the electrical supply line 16, the stroke of the actuator 14 transmits to the actuator head 18.
- a plunger 22 is formed integrally with the actuator head 18, which transmits the stroke of the actuator 14.
- the actuator head 18 is guided through an actuator head sleeve 23 in the valve body upper part 17 and this actuator head sleeve 23 strikes after a maximum stroke h on the cutting disk 21 at. As a result, the maximum stroke h of the actuator 14 is limited.
- the actuator head tappet 22 transmits the lifting movement of the actuator 14 to a pressure piston carrier 24 into which a blind hole 25 is centrally introduced.
- the pressure piston carrier 24 is guided by a guide bore 27 which penetrates the carrier plate 21.
- the support plate 21 is sealed by a sealing ring 26 opposite the valve body upper part 17.
- a corrugated tube 28 concentrically surrounds the pressure piston carrier 24 and is fastened to the pressure piston carrier 24 with a weld seam 29.
- the corrugated tube 28 is on the other hand fixed to the support plate 21 with a weld 30.
- the pressure piston carrier 24 integrally acting as a master piston piston piston 33 is formed in a pressure cylinder 34 acting as a slave cylinder is guided.
- the printing cylinder 34 is formed integrally with a printing cylinder carrier 35.
- an inlet bore 36 is guided centrally.
- Pressure piston 33, pressure cylinder 34 and pressure cylinder carrier 35 form the hydraulic coupler 35a.
- the hydraulic coupler 35a Concentric about the pressure piston 33 and the Druckzlinder 34, the hydraulic coupler 35a has a Kopplerspiralfeder 38 between a spring stop 39 on the pressure cylinder carrier 35 and another spring stop 40 on the pressure piston carrier 24.
- the inlet bore 36 is separated from the fuel chamber 32 by a Kopplerventilsch basicallyintelligence which is formed as a hemispherical surface on the pressure cylinder carrier 35, and with a Kopplerventilsitz composition 42 which is formed as a conical surface on the guide portion 7 of the valve needle 2, to a Kopplerventldichtsitz.
- a Kopplerventildsitzitz results in a disc-shaped surface with the diameter d, which is not acted upon by the pressure of the fuel, which is located in the fuel chamber 32.
- the actuator 14 expands in the longitudinal direction of the fuel injection valve 1 and pushes the actuator head 18 with the molded on this actuator ram 22 in the direction of the valve seat 6.
- the stroke is by the stop the actuator head sleeve 23 is limited to the cutting disk 21 for a distance h.
- the movement is transferred to the pressure piston carrier 24 and the pressure piston 33.
- the fuel contained in the pressure chamber 37 is incompressible as a liquid and therefore transmits the movement further to the pressure cylinder carrier 35.
- the spring force of the coupler coil spring 38 and the force of the actuator 14 is the Coupling valve closing body 41 on the Coupler valve seat surface 42 is pressed.
- the Kopplerventildsitzitz 43 sealingly closes and it can escape fuel from the pressure chamber 37.
- the valve needle 2 opens outwardly from the valve seat 6 lifting. From the pressure chamber 37, only a gap loss amount of fuel can escape through the annular gap between the pressure piston 33 and the pressure cylinder 34 during the stroke.
- the actuator spring 20 Upon completion of the stroke of the actuator is pushed back by the actuator spring 20 and the valve needle 2 is pressed by the valve needle spring 9 in its valve seat 6. Due to the prestressed corrugated tube 28 of the pressure piston carrier 24 is held adjacent to the Aktorkopfstumbleel 22.
- the coupler valve seat face 43 now opens because the diameter of the cross-sectional area facing the coupler valve seat face 43 is increased Fuel pressure in the fuel chamber 32 is completed, is smaller than the diameter of the pressure piston 33 and the spring force of the coupler coil spring 38 is overcome. From the fuel chamber 32, pressurized fuel can now pass past the coupler valve seat 43 through the inlet bore 36 into the pressure chamber 37.
- the coupler coil spring 38 pulls the pressure piston 33 out of the pressure cylinder 34 until the coupler valve closing body 41 sits on the coupler valve seat surface 42 and the coupler valve seat 43 is again closed.
- the fuel injection valve 1 according to the invention with the described transmission path of the lifting force of the actuator 14 to the valve needle 2 thus automatically adapts to the expansions of the valve body 4 and the valve body shell 17 at pressure fluctuations of the fuel pressure. Likewise, temperature-related expansions are compensated.
- a failure of the fuel injection valve 1, z. B. can be prevented at a restart after an internal combustion engine has been turned off in the hot condition.
- the fuel chamber 32 slowly loses fuel pressure. This can lead to evaporation of fuel in the pressure chamber 37.
- the vaporized fuel in the pressure chamber 37 would be compressed as gas without building up the pressure necessary to open the valve needle 2.
- the fuel in the fuel chamber 32 is first pressurized by an external pump, not shown here, and thus the coupler valve seat 43 is opened as described above in a fuel injection valve 1 according to the invention and fuel flows through the inlet bore 36 into the pressure chamber 37. As a result, a cooling and the evaporated fuel is condensed.
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Description
Die Erfindung geht aus von einem Brennstoffeinspritzventil nach der Gattung des Hauptanspruchs.The invention relates to a fuel injection valve according to the preamble of the main claim.
Aus der
Insbesondere ist aus der
Nachteilig an diesem bekannten Stand der Technik ist, dass die Hydraulikkammer nur langsam befüllt werden kann. Insbesondere beim Kaltstart mit geringem Druck treten lange Einspritzzeiten auf, so dass mehr Hydraulikflüssigkeit über den Ringspalt entweicht und anschließend in kürzerer Zeit bei geringem Druck wieder aufgefüllt werden muß. Geschieht dies nicht, verliert das Einspritzventil je Einspritzung an Hub, bis es vollständig seine Funktion verliert.A disadvantage of this known prior art is that the hydraulic chamber can be filled only slowly. Especially during the cold start with low pressure occur long injection times, so that more hydraulic fluid escapes through the annular gap and then must be replenished in a shorter time at low pressure again. If this does not happen, the injector will lose lift per injection until it completely loses its function.
Nachteilig ist weiterhin, dass das Hydraulikfluid verdampfen kann, wenn in der Hydraulikkammer kein ausreichend hoher Druck herrscht. Ein Gas ist jedoch kompressibel und baut erst nach einer starken Volumenverringerung einen entsprechend hohen Druck auf.A further disadvantage is that the hydraulic fluid can evaporate if there is no sufficiently high pressure in the hydraulic chamber. However, a gas is compressible and only builds up a correspondingly high pressure after a strong reduction in volume.
Diese Gefahr besteht insbesondere nach dem Abstellen einer heißen Brennkraftmaschine bei einem Brennstoffeinspritzventil für Benzin, wenn das Benzin gleichzeitig als Hydraulikfluid dient. Ein Brennstoffeinspritzsystem verliert nun seinen Druck. Es kommt besonders leicht zum Verdampfen des Benzins. Beim erneuten Startversuch der Brennkraftmaschine kann dies dazu führen, daß die Hubbewegung des Aktors nicht auf die Nadel übertragen wird, da der nachströmende kühle Kraftstoff nicht schnell genug in die Hydraulikkammer gelangt.This danger is especially after stopping a hot engine in a fuel injection valve for gasoline, when the gasoline also serves as hydraulic fluid. A fuel injection system now loses its pressure. It is particularly easy to evaporate the gasoline. At the This can cause the lifting movement of the actuator is not transmitted to the needle, since the inflowing cool fuel does not get into the hydraulic chamber fast enough.
Das erfindungsgemäße Brennstoffeinspritzventil mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 hat demgegenüber den Vorteil, daß der bewegte Kopplerventilsitzkörper von dem Kopplerventilsitz abhebt, wenn der bewegte Koppler nicht die mögliche Länge als Übertragungselement zwischen dem Aktor und der Ventilnadel einnimmt und somit für den Brennstoff eine Zuflußmöglichkeit über die Zulaufbohrung zu dem Druckraum freigibt. Da die von dem Kopplerventildichtsitz eingenommene Querschnittsfläche kleiner ist als die Qureschnittsfläche des bewegten Druckkolbens, wirken sowohl das Kopplerfederelement wie auch der beim Betätigen erhöhte Druck im Kopplerraum schließend auf den Kopplerventildichtsitz. Durch den relativen großen Querschnitt der Zulaufbohrung kann nun rasch solange Brennstoff in den Druckraum nachfließen, bis das Kopplerfederelement bei Druckgleichheit in Druckraum und dem Brennstoffzulauf den Druckkolben aus dem Druckzylinder so weit hinausgedrückt hat, daß der Kopplerventilschließkörper auf der Kopplerventilsitzfläche aufsitzt und durch den Kopplerventildichtsitz der Zulauf von Brennstoff aus dem Brennstoffzulauf in den Druckraum unterbrochen ist.The fuel injection valve according to the invention with the characterizing features of claim 1 has the advantage that the moving coupler valve seat body lifts off from the Kopplerventilsitz when the moving coupler does not take the possible length as a transmission element between the actuator and the valve needle and thus for the fuel an inflow over the Zulaufbohrung to the pressure chamber releases. Since the cross-sectional area occupied by the Kopplerventlditzitz is smaller than the Qureschnittsfläche of the moving pressure piston, both the Kopplerfederelement as well as the increased pressure when operating in the coupler space closing on the Kopplerventildichtsitz. Due to the relatively large cross-section of the inlet bore, fuel can now quickly flow into the pressure chamber until the coupler spring element has pushed the pressure piston out of the pressure cylinder with equal pressure in the pressure chamber and the fuel inlet, so that the Kopplerventilschließkörper seated on the Kopplerventilsitzfläche and through the Kopplerventildsitzitz the inlet is interrupted by fuel from the fuel inlet into the pressure chamber.
Dies ist insbesondere vorteilhaft, wenn nach einem Stillstand einer Brennkraftmaschine nach starker Beanspruchung und somit hoher Temperatur des Brennstoffeinspritzventils sich Gas in dem Druckraum gebildet hat. Da in dem Brennstoffzulauf in dem abgestellten Zustand der Brennkraftmaschine kein oder nur ein geringer Druck herrscht, wird durch das Gas des verdampfenden Brennstoffs der Brennstoff durch den Ringspalt zwischen Druckkolben und Druckzylinder in den Brennstoffzulauf gedrückt. Beim Start der Brennkraftmaschine übt der Aktor auf den Koppler eine Hubkraft aus. Da Gas jedoch kompressibel ist, wird diese Hubbewegung nicht mehr zu der Ventilnadel übertragen. Bei dem erfindungsgemäßen Brennstoffeinspritzventil wird jedoch vorteilhaft, sobald der Brennstoffdruck in dem Brennstoffzulauf ansteigt, der Kopplerventilschließkörper von der Kopplerventilsitzfläche abgehoben und der Kopplerventildichtsitz freigegeben und Brennstoff mit Überdruck fließt in den Druckraum. Dieser Brennstoff komprimiert das Gas und kühlt zugleich den Druckraum, wodurch der verdampfte Brennstoff kondensiert.This is particularly advantageous if after a standstill of an internal combustion engine after heavy stress and thus high temperature of the fuel injection valve gas has formed in the pressure chamber. Since in the fuel supply in the parked state of the internal combustion engine no or only a slight pressure prevails, the fuel is forced through the annular gap between the pressure piston and pressure cylinder in the fuel inlet by the gas of the evaporating fuel. When starting the engine exerts the actuator on the coupler from a lifting power. However, since gas is compressible, this lifting movement is no longer transmitted to the valve needle. In the fuel injection valve according to the invention, however, advantageous as soon as the fuel pressure increases in the fuel inlet, the Kopplerventilschließkörper lifted from the Kopplerventilsitzfläche and released the Kopplerventilditzitz and fuel with pressure flows into the pressure chamber. This fuel compresses the gas and at the same time cools the pressure space, causing the vaporized fuel to condense.
Wird das Einspritzventil z. B. beim Kaltstart längere Zeit betätigt, so daß sich das Kopplervolumen durch Leckage über den Ringspalt verringert hat, wird der Kopplerventildichtsitz beim Rückstellen des Aktors freigegeben. Damit wird der Kopplerraum schnell befüllt, bis er seine Ausgangsstellung wieder erreicht und der Kopplerventildichtsitz schließt.If the injection valve z. B. is pressed for a long time during cold start, so that the coupler volume has reduced by leakage through the annular gap, the Kopplerventildsitzitz is released when resetting the actuator. Thus, the coupler space is filled quickly until it reaches its original position again and closes the Kopplungerveldilditz.
Weiterhin ist an dem erfindungsgemäßen Brennstoffeinspritzventil vorteilhaft, daß durch Temperaturänderungen und durch Änderungen des Drucks des Brennstoffs bedingte Dehnungen des Brennstoffeinspritzventils auf dem Übertragungsweg zwischen Aktor und Ventilnadel automatisch ausgeglichen werden. Der Hub der Ventilnadel kann stets gleich groß sein.Furthermore, it is advantageous in the fuel injection valve according to the invention that are automatically compensated by changes in temperature and by changes in the pressure of the fuel expansions of the fuel injection valve on the transmission path between the actuator and valve needle. The stroke of the valve needle can always be the same size.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Anspruch 1 angegebenen Brennstoffeinspritzventils möglich.The measures listed in the dependent claims advantageous refinements and improvements of the claim 1 fuel injector are possible.
Vorteilhaft kann der Kopplerventilschließkörper als Kugelfläche und die entsprechende Kopplerventilsitzfläche an der Ventilnadel als eine kegelförmige Fläche ausgebildet werden.Advantageously, the Kopplerventilschließkörper can be formed as a spherical surface and the corresponding Kopplerventilsitzfläche on the valve needle as a conical surface.
In günstigen Ausführungsformen werden die Zulaufbohrung in dem Druckzylinderträger ausgebildet und der Kopplerventilschließkörper mit dem Druckzylinderträger und dem Druckzylinder einstückig ausgeformt.In favorable embodiments, the inlet bore are formed in the pressure cylinder carrier and the Coupling valve closing body integrally formed with the pressure cylinder carrier and the pressure cylinder.
Vorteilhaft ist eine kleine Baugröße zu erreichen und es kann durch die Steilheit der Kegelfläche und die Ausformung der Halbkugelfläche konstruktiv festgelegt werden, wie groß die durch die Querschnittsfläche des Kopplerventildichtsitzes von dem Brennstoffzulauf abgeschlossene wirksame Fläche ist, die für die Funktion des erfindungsgemäßen Brennstoffeinspritzventils kleiner sein muß als die wirksame Fläche des Druckkolbens.It is advantageous to achieve a small size and it can be structurally determined by the steepness of the conical surface and the shape of the hemispherical surface, how large is completed by the cross-sectional area of the Kopplerventildichtsitzes from the fuel inlet effective area, which must be smaller for the function of the fuel injection valve according to the invention as the effective area of the pressure piston.
In einer weiteren günstigen Ausführungsform ist die Kopplerventilsitzfläche an der Ventilnadel ausgeformt und der Druckkolben mit einem Führungskolben verbunden, der in einer Bohrung in einer Trennscheibe geführt wird, die den Brennstoffzulauf von einem Aktorraum abtrennt. Weiterhin günstig ist, an dem Führungskolben ein Wellrohr zur Abdichtung dieses Aktorraums vorzusehen.In a further advantageous embodiment, the Kopplerventilsitzfläche is formed on the valve needle and the pressure piston connected to a guide piston, which is guided in a bore in a cutting disc, which separates the fuel inlet from an actuator chamber. It is also favorable to provide a corrugated tube for sealing this actuator chamber on the guide piston.
Durch diese günstige Ausführungsform werden Bauteile zusammengefaßt und wird Bauvolumen des Brennstoffeinspritzventils eingespart.By this favorable embodiment components are summarized and volume of the fuel injector is saved.
In einer günstigen Ausführungsform kann der Hub der Ventilnadel durch einen Anschlag eines Aktorkopfes oder alternativ durch einen Anschlag der Ventilnadel oder alternativ durch einen Anschlag des Druckkolbens oder des Druckzylinders begrenzt werden.In a favorable embodiment, the stroke of the valve needle can be limited by a stop of an actuator head or alternatively by a stop of the valve needle or alternatively by a stop of the pressure piston or the pressure cylinder.
Vorteilhaft kann ein stets gleicher und definierter Hub der Ventilnadel erreicht werden, unabhängig von Ausdehnung und Dehnung eines Ventilkörpers des Brennstoffeinspritzventils, wenn der durch den Anschlag begrenzte Hub stets kleiner ist als der minimale Hub des Aktors unter allen Betriebszuständen.Advantageously, an always the same and defined stroke of the valve needle can be achieved, regardless of expansion and expansion of a valve body of the fuel injection valve when the stroke limited by the stop is always smaller than the minimum stroke of the actuator under all operating conditions.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung vereinfacht dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigt:
- Fig. 1
- einen schematischen Schnitt durch ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Brennstoffeinspritzventils.
- Fig. 1
- a schematic section through an embodiment of a fuel injection valve according to the invention.
Das in
Zur Betätigung der Ventilnadel 2 ist in einem Ventilkörperoberteil 17 ein piezoelektrischer oder magnetostriktiver Aktor 14 angeordnet, der über eine Bohrung 15 in dem Ventilkörperoberteil 17 und eine elektrische Zuleitung 16 mit einer Spannung versorgt werden kann. Der Aktor 14 weist eine größere Baulänge auf, um einen merklichen Hub beim Anlegen einer Spannung an dem Aktor 14 zu erreichen. Der größte Teil der Baulänge des Aktors 14 ist in der
Der Aktorkopfstößel 22 überträgt die Hubbewegung des Aktors 14 auf einen Druckkolbenträger 24, in den zentrisch eine Sacklochbohrung 25 eingebracht ist. Der Druckkolbenträger 24 wird von einer Führungsbohrung 27 geführt, die die Trägerplatte 21 durchdringt. Die Trägerplatte 21 ist durch einen Dichtring 26 gegenüber dem Ventilkörperoberteil 17 abgedichtet. Ein Wellrohr 28 umschließt den Druckkolbenträger 24 konzentrisch und ist mit einer Schweißnaht 29 an dem Druckkolbenträger 24 befestigt. Das Wellrohr 28 ist andererseits an der Trägerplatte 21 mit einer Schweißnaht 30 befestigt. Bei einem Hub des Aktors 14 und einer daraus resultierenden Bewegung des Aktorkopfes 18 mit dem daran ausgeformten Aktorkopfstößel 22 wird der Druckzylinderträger 24 in Längsrichtung bewegt und das Wellrohr 28 folgt dieser Bewegung und dehnt sich entsprechend aus. Gleichzeitig dichtet das Wellrohr 28, das mit den Schweißnähten 30 und 29 dichte Abschlüsse zu dem Druckzylinderträger 24 und der Trägerplatte 21 aufweist, einen Aktorraum 31 von einem Brennstoffraum 32 ab.The
Mit dem Druckkolbenträger 24 ist einstückig ein als Geberkolben wirkender Druckkolben 33 ausgebildet, der in einem als Nehmerzylinder wirkenden Druckzylinder 34 geführt ist. Der Druckzylinder 34 ist einstückig mit einem Druckzylinderträger 35 ausgeformt. Durch den Druckzylinderträger 35 ist eine Zulaufbohrung 36 zentral geführt. Im Inneren des durch den Druckkolben 33 abgeschlossenen Druckzylinders 34 befindet sich ein Druckraum 37. Druckkolben 33, Druckzylinder 34 und Druckzylinderträger 35 bilden den hydraulischen Koppler 35a. Konzentrisch um den Druckkolben 33 und den Druckzlinder 34 weist der hydraulischen Koppler 35a eine Kopplerspiralfeder 38 zwischen einem Federanschlag 39 an dem Druckzylinderträger 35 und einem weiteren Federanschlag 40 an dem Druckkolbenträger 24 auf. Die Zulaufbohrung 36 wird durch einen Kopplerventilschließkörper, der als Halbkugelfläche an dem Druckzylinderträger 35 ausgebildet ist, und mit einer Kopplerventilsitzfläche 42, die als kegelförmige Fläche an dem Führungsabschnitt 7 der Ventilnadel 2 ausgeformt ist, zu einem Kopplerventildichtsitz zusammenwirkt, von dem Brennstoffraum 32 abgetrennt. Durch den Kopplerventildichtsitz ergibt sich eine scheibenförmige Fläche mit dem Durchmesser d, die nicht mit dem Druck des Brennstoffs beaufschlagt ist, der sich in dem Brennstoffraum 32 befindet. Über eine Brerinstoffzulaufbohrung 44 fließt der Brennstoff in den Brennstoffraum 32.With the
Wenn an den Aktor 14 über die elektrische Zuleitung eine Spannung angelegt wird, dehnt sich der Aktor 14 in Längsrichtung des Brennstoffeinspritzventils 1 aus und drückt den Aktorkopf 18 mit dem an diesem aus geformten Aktorstößel 22 in Richtung des Ventilsitzes 6. Der Hub wird durch den Anschlag der Aktorkopfhülse 23 an der Trennscheibe 21 nach einem Weg h begrenzt. Die Bewegung überträgt sich dabei auf den Druckkolbenträger 24 und den Druckkolben 33. Der in dem Druckraum 37 enthaltene Brennstoff ist als Flüssigkeit inkompressibel und überträgt daher die Bewegung weiter auf den Druckzylinderträger 35. Durch die Federkraft der Kopplerspiralfeder 38 und die Kraft des Aktors 14 wird der Kopplerventilschließkörper 41 auf die Kopplerventilsitzfläche 42 gedrückt. Dadurch verschließt der Kopplerventildichtsitz 43 dichtend und es kann kein Brennstoff aus dem Druckraum 37 entweichen. Die Ventilnadel 2 öffnet sich nach außen von dem Ventildichtsitz 6 abhebend. Aus dem Druckraum 37 kann während des Hubes lediglich ein Spaltverlustmenge an Brennstoff durch den Ringspalt zwischen Druckkolben 33 und Druckzylinder 34 entweichen. Bei Beendigung des Hubs wird der Aktor durch die Aktorfeder 20 zurück gedrückt und die Ventilnadel 2 wird durch die Ventilnadelfeder 9 in ihren Ventildichtsitz 6 gedrückt. Durch das unter Vorspannung stehende Wellrohr 28 wird der Druckkolbenträger 24 an dem Aktorkopfstößel 22 anliegend gehalten. Da eine kleine Menge Brennstoff aus dem Druckraum 37 über den Ringspalt in den Brennstoffraum 32 gelangt ist und da der Brennstoff in dem Brennstoffraum 32 unter Überdruck steht, öffnet sich nun die Kopplerventildichtsitzfläche 43, da der Durchmesser der Querschnittsfläche, die von der Kopplerventildichtsitzfläche 43 gegenüber dem Brennstoffdruck im Brennstoffraum 32 abgeschlossen wird, kleiner ist als der Durchmesser des Druckkolbens 33 und die Federkraft der Kopplerspiralfeder 38 überwunden wird. Aus dem Brennstoffraum 32 kann nun unter Druck stehender Brennstoff an dem Kopplerventildichtsitz 43 vorbei durch die Zulaufbohrung 36 in den Druckraum 37 gelangen. Sobald im Druckraum 37 und im Brennstoffraum 32 gleicher Druck herrscht, zieht die Kopplerspiralfeder 38 den Druckkolben 33 aus dem Druckzylinder 34 heraus bis der Kopplerventilschließkörper 41 auf der Kopplerventilsitzfläche 42 sitzt und der Kopplerventildichtsitz 43 wiederum geschlossen ist.If a voltage is applied to the
Vorteilhaft paßt sich das erfindungsgemäße Brennstoffeinspritzventil 1 mit dem beschriebenen Übertragungsweg der Hubkraft von dem Aktor 14 zu der Ventilnadel 2 damit automatisch den Dehnungen des Ventilkörpers 4 und des Ventilkörperoberteils 17 bei Druckschwankungen des Brennstoffdruckes an. Ebenso werden temperaturbedingte Ausdehnungen ausgeglichen.Advantageously, the fuel injection valve 1 according to the invention with the described transmission path of the lifting force of the
Weiterhin kann vorteilhaft ein Versagen des Brennstoffeinspritzventils 1, z. B. bei einem Wiederstart verhindert werden, nachdem eine Brennkraftmaschine im betriebswarmen Zustand abgestellt wurde. Nach dem Abstellen einer Brennkraftmaschine im betriebswarmen Zustand verliert der Brennstoffraum 32 langsam an Brennstoffruck. Dadurch kann es zu einem Verdampfen von Brennstoff im Druckraum 37 kommen. Bei einem Wiederstart würde ohne die erfindungsgemäße Ausführung des Brennstoffeinspritzventils 1 der verdampfte Brennstoff im Druckraum 37 als Gas komprimiert werden, ohne den nötigen Druck aufzubauen, um die Ventilnadel 2 zu öffnen. Bei einem Start der Brennkraftmaschine wird zunächst durch eine externe, hier nicht dargestellte Pumpe der Brennstoff in dem Brennstoffraum 32 unter Druck gesetzt und folglich wie oben beschrieben bei einem erfindungsgemäßen Brennstoffeinspritzventil 1 der Kopplerventildichtsitz 43 geöffnet und Brennstoff über die Zulaufbohrung 36 in den Druckraum 37 strömen. Dadurch erfolgt eine Kühlung und der verdampfte Brennstoff kondensiert.Furthermore, advantageously a failure of the fuel injection valve 1, z. B. can be prevented at a restart after an internal combustion engine has been turned off in the hot condition. After switching off an internal combustion engine in the warm operating condition, the
Claims (12)
- Fuel injection valve (1), in particular injection valve for fuel injection systems of internal combustion engines, having a piezoelectric or magnetostrictive actuator (14) which, via a hydraulic coupler (35a), actuates a valve closing body (3) which is arranged on a valve needle (2) and which interacts with a valve seat face (5) to form a sealing seat (6), with the coupler (35a) having a pressure cylinder (34), a pressure cylinder carrier (35) which is connected to the pressure cylinder (34), and a pressure piston (33) which is guided in said pressure cylinder (34), which pressure cylinder (34), pressure cylinder carrier (35) and pressure piston (33) form a pressure space (37), and with a coupling spring element (38) between the pressure piston (33) and the pressure cylinder (34) generating a preload force which drives the pressure piston (33) out of the pressure cylinder (34),
characterized
in that a moved coupler valve closing body (41) and a coupler valve seat face (42) interact as a result of the spring force of the coupler spring element (38) to form a coupler valve sealing seat (43), and
in that the pressure space (37) of the moved coupler (35a) is connected by means of an inflow bore (36) in the moved pressure piston (33) or in the pressure cylinder carrier (35) and by means of the coupler valve sealing seat (43) to a fuel inflow (44), and
in that a cross-sectional area enclosed by the coupler valve sealing seat (43) is smaller than the cross-sectional area of the pressure piston (33). - Fuel injection valve according to Claim 1,
characterized
in that the coupler valve seat face (42) is formed on the valve needle (2). - Fuel injection valve according to Claim 2,
characterized
in that the coupler valve seat face (42) of the valve needle (2) is a conical face. - Fuel injection valve according to Claim 3,
characterized
in that the coupler valve closing body (41) is formed with a spherical surface. - Fuel injection valve according to one of Claims 1 to 4,
characterized
in that the inflow bore (36) is formed in the pressure cylinder carrier (35). - Fuel injection valve according to Claim 5,
characterized
in that the coupler valve closing body (41) is formed in one piece with the pressure cylinder carrier (35) and the pressure cylinder (34). - Fuel injection valve according to Claim 5 or 6,
characterized
in that the coupler valve seat face (43) is formed on the valve needle (2) and the pressure piston (33) is connected to a guide piston (24) which is guided in a bore of a parting plate (21). - Fuel injection valve according to Claim 7,
characterized
in that a corrugated tube (28) for sealing off an actuator space (31) is fastened to the guide piston (24). - Fuel injection valve according to one of Claims 1 to 8,
characterized
in that the coupler spring element (38) is a spiral spring (38) which is arranged concentrically around the pressure piston (33) and the pressure cylinder (34). - Fuel injection valve according to one of Claims 1 to 9,
characterized
in that a stop of an actuator head (18) limits the maximum stroke (h) of the actuator (14). - Fuel injection valve according to one of Claims 1 to 9,
characterized
in that a stop of the valve needle (2) limits the maximum stroke of the valve needle (2). - Fuel injection valve according to one of Claims 1 to 9,
characterized
in that the pressure piston (33) or the pressure cylinder (34) are limited in terms of their stroke movement by a stop.
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