EP1538331A1 - Brennstoffeinspritzventil - Google Patents

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EP1538331A1
EP1538331A1 EP04105050A EP04105050A EP1538331A1 EP 1538331 A1 EP1538331 A1 EP 1538331A1 EP 04105050 A EP04105050 A EP 04105050A EP 04105050 A EP04105050 A EP 04105050A EP 1538331 A1 EP1538331 A1 EP 1538331A1
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EP
European Patent Office
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fuel injection
injection valve
valve according
recess
chamber
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EP04105050A
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English (en)
French (fr)
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Klaus Noller
Michael Huebel
Thomas Gerschwitz
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Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
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Publication date
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Publication of EP1538331B1 publication Critical patent/EP1538331B1/de
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    • F02M2200/703—Linkage between actuator and actuated element, e.g. between piezoelectric actuator and needle valve or pump plunger hydraulic
    • F02M2200/707—Linkage between actuator and actuated element, e.g. between piezoelectric actuator and needle valve or pump plunger hydraulic with means for avoiding fuel contact with actuators, e.g. isolating actuators by using bellows or diaphragms

Definitions

  • the invention is based on a fuel injection valve according to the preamble of the main claim.
  • a disadvantage of this known prior art is that leakage through sealing rings is not completely avoided can be and the fuel injectors thereby a have a shorter lifespan.
  • the seal by Corrugated pipe seals greatly increase the amount of hydraulic medium and thus the temperature-dependent behavior of the coupler. In addition, the size and the manufacturing cost elevated.
  • the fuel injection valve according to the invention with the characterizing features of the main claim has In contrast, the advantage that the hydraulic medium of Kopplers is permanently sealed and the space as well the production costs are reduced.
  • Couplers In a first development engages or protrudes Diameter entry into a recess, wherein in a further development of the recess in a enlarging the volume of the coupler. This allows the Couplers are built compact and the bias, with the the flexible section acts on the hydraulic medium, be favorably influenced.
  • the fuel injection valve 1 shown in Fig. 1 is in the form of a fuel injection valve 1 for Fuel injection systems of mixture compression, spark-ignited internal combustion engines running.
  • the Fuel injector 1 is particularly suitable for direct injection of fuel into one illustrated combustion chamber of an internal combustion engine.
  • the fuel injection valve 1 comprises a housing 2, in which one provided with an Aktorumspritzung 3 piezoelectric or magnetostrictive actuator 4 arranged is.
  • the actuator 4 can by means of an electrical line 5, at which a protruding from the housing 2 electrical Terminal 6 may be formed, an electrical voltage be supplied.
  • the actuator 4 is supported on the inflow side a master piston 9 of a hydraulic coupler 7 and downstream of an actuator head 8 from.
  • the hydraulic Coupler 7 further comprises a slave piston 10, a Compression spring 11, which the hydraulic coupler 7 with a Bias biased, and a compensation chamber 12, which is filled with a hydraulic medium. Of the Fuel is fed centrally via an inlet 14.
  • Valve needle 16 Downstream of the actuator head 8 is an actuating body 15th arranged, which acts on a valve needle 16.
  • the Valve needle 16 has at its downstream end a Valve-closing body 17 on. This works with a Valve seat surface 18, which on a nozzle body 19th is formed, together to form a sealing seat.
  • a Return spring 20 acts on the valve needle 16 so that the fuel injection valve 1 in the de-energized state of Actuator 4 remains in the closed state. Continues to provide they after the injection phase for the provision of the Valve needle 16.
  • the nozzle body 19 is by means of a weld 21 in one Inner housing 22 fixed, which the actuator 4 against the Fuel seals.
  • the fuel flows from the inlet 14 between the housing 2 and the inner housing 22 for Sealing seat.
  • Fig. 2 shows a similar to that shown in Fig. 1 Coupler constructed coupler 7.
  • Hydraulic couplers 7 in fuel injection valves 1 are usually on the one hand for conversion or translation of the stroke of Actuator 4 on the valve needle 16 and / or on the other hand to Compensation of temperature-induced changes in length of the actuator. 4 and the housing 2 designed. The latter will, as in the Embodiment shown by means of a Second medium coupler executed coupler 7 realized which is not in contact with the fuel Contains hydraulic medium.
  • the hydraulic fluid fills the Compensation space 12 and a between master piston 9 and Slave piston 10 trained coupler volume 23, which with the compensation chamber 12 is connected via a throttle 24.
  • the compensation chamber 12 is inside and outside of the Slave piston 10 is arranged, wherein the two parts by a transverse bore 31 are connected to each other and the outside lying part of the expansion chamber 12 by means of a as a corrugated pipe seal executed flexible portion 13th opposite to the fuel injection valve 1 is sealed by flowing fuel.
  • at Temperature changes will be hydraulic medium between the Coupler volume 23 via the throttle 24 with the compensation chamber 12 exchanged.
  • the necessary filling pressure is over in the slave piston 10 in a pressure storage chamber 32nd arranged compression spring 11 applied. This is between a first closure body 25 and a second Closure body 26 arranged, the former a groove 27th with a sealing ring 28 disposed therein for sealing the Coupling space 12 has.
  • a disadvantage of the described design of the Fuel injection valve 1 and the hydraulic coupler 7 is in particular that the leakage losses at the in the groove 27 arranged sealing ring 28 are relatively high. This sets the endurance resistance of the fuel injection valve 1, since the hydraulic medium on the sealing ring 28 with time leaking into the accumulator chamber 32 and thus the through the compression spring 11 decreases the applied bias.
  • undesirable behavior in the Fuel injection valve 1 over the life by virtue of The complicated construction is the production of the coupler 7 very expensive and the size increased unfavorably.
  • Moreover, in particular by the shape of the flexible Section a relatively large capacity of the hydraulic medium necessary. But this increases the temperature dependence by the temperature expansion.
  • FIG 3 shows a first exemplary embodiment of a coupler 7 for an inventively designed Fuel injector 1.
  • the slave piston 10 engages a piston-shaped second slave section 35 in the in essential cylindrical master piston 9 a.
  • the Slave piston 10 and the second slave section 35 are in Master piston 9 axially movable with a guide gap 38th guided.
  • the guide gap 38 is relatively small, wherein the through the guide gap 38 in operation passing amount Hydraulic medium is negligible small.
  • the guide gap 38 a Exercise throttle function.
  • the slave piston 10th from a first slave section 34 and a second Nehmerabrough 35 wherein in other embodiments the slave piston 10 can also be made in one piece.
  • the first slave section 34 is cylindrical and tapered extending from a diameter that is about the diameter of the Master piston 9 corresponds, stepwise in the direction of Master piston 9, and the second slave section 35.
  • the rejuvenated part of the first Nehmerabrough 34 partially engages coaxially in the second Nehmerabrough 35 and is fixed there immovable, for example, by pressing or welding.
  • a flexible section 13 which is tubular and elastic and a U-shaped diameter retraction 33 is circumferentially, arranged in the region of the recess 39.
  • the U-shaped Diameter indentation 33 protrudes into the recess 39.
  • the flexible section 13 In the area of the upper end is the flexible section 13 on the circumference of the first slave section 34, for example cohesive, hermetically sealed.
  • the flexible portion 13 In the area of his the lower end, the flexible portion 13 is circumferentially of the Master piston 9 hermetically sealed.
  • the slave piston 10 has a centered channel 29, which merges into a compensation channel 36 in the course and out through a ball 30, which after filling the coupler 7 with hydraulic medium for closing the Channel 29 is inserted, is closed.
  • a compensation channel 36 which in this embodiment is designed as a stepped bore ends at his the Coupler volume 23 facing the end of a throttle plate 37, the at least one as a relatively small hole executed, centered throttle 24 has.
  • the Throttle 24 opens into the coupler volume 23rd
  • the transverse bore 31 Approximately at the height of the passage of the channel 29 in the Compensation channels 36 is the transverse bore 31, which also by other shaping methods than drilling can be produced.
  • the throttle plate 37 is in the Surface of the second slave section 35 embedded and for example, by welding material fit to the second Nehmerabites 35 added.
  • the transverse bore 31 connects via the throttle 24, the coupler volume 23 with the compensation chamber 12th
  • Fig. 4 shows a second embodiment of a Inventive fuel injector 1 in the area of the coupler 7, similar to the first embodiment Fig. 3.
  • the channel 29 is arranged in the master piston 9. Of the Channel 29 opens directly into the coupler volume 23.
  • Der Compensation channel 36 connects the coupler volume 23, the Compensation space 12 and a chamber 41 with each other.
  • the chamber 41 is formed in the slave piston 10, wherein in this Embodiment, the chamber 41 by a first Recess 44, which centers in one the first Nehmerabites 34 above and laterally comprehensive attachment 43 is arranged, and by a second recess 45, the centered at the upper end of the first slave section 34 is formed, is formed.
  • the recesses 44, 45 lie with the interposition of a Membrane 42 hydraulically close to each other and tight form the chamber 41.
  • the membrane 42 is made for example, an elastomer and shares the chamber 41st hermetically sealed in the first recess 44 and the second Recess 45.
  • the second recess 45 is above the Compensation channel 36 with the coupler volume 23 in conjunction.
  • the first recess 44 is, for example, with a gas filled with pressure and thus exerts on the hydraulic medium a pressure off.
  • the Coupler internal pressure via an additional in the chamber 41st arranged spring can be generated, so that the interior 41st is depressurized.
  • the membrane 42 is elastic and consists of an elastomer, for example from Viton. That to Slave piston 10 belonging attachment 43 is, for example by pressing and / or welding with the first Nehmerabites 34 connected.
  • the flexible section 13 is with its upper end on the radially outer surface of the attachment 43 hermetically sealed.
  • the invention is not limited to those shown Embodiments limited and for any designs of fuel injection valves 1, in particular for Fuel injection valves 1 for self-igniting Internal combustion engines and / or inward opening Fuel injection valves, suitable.
  • the Exemplary embodiments can be combined with one another as desired.

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Abstract

Ein Brennstoffeinspritzventil (1) weist einen piezoelektrischen oder magnetostriktiven Aktor (4), einen Ventilschließkörper (17), der mit einer Ventilsitzfläche (18) zu einem Dichtsitz zusammenwirkt, und einen hydraulischen Koppler (7) auf. Der Koppler (7) weist einen Geberkolben (9), einen Nehmerkolben (10) und ein dazwischen ausgebildetes Kopplervolumen (23) auf, wobei das Kopplervolumen (23) über eine Drossel (24) mit einem Ausgleichsraum (12) verbunden ist. Ein flexibler Abschnitt (13) begrenzt den Ausgleichsraum (12) zumindest teilweise. Der Ausgleichsraum (12) das Kopplervolumen (23) und die Drossel (24) sind mit einem Hydraulikmedium gefüllt. Der flexible Abschnitt (13) ist elastisch, weist einen im wesentlichen U-förmigen Durchmessereinzug (33) auf und beaufschlagt durch sein elastisches Verhalten das Hydraulikmedium mit einem Druck. <IMAGE>

Description

Die Erfindung geht aus von einem Brennstoffeinspritzventil nach der Gattung des Hauptanspruchs.
Aus der EP 0 477 400 A1 ist eine Anordnung für einen in Hubrichtung wirkenden, adaptiven mechanischen Toleranzausgleich für einen Wegtransformator eines piezoelektrischen Aktors für ein Brennstoffeinspritzventil bekannt. Dabei wird der Hub des Aktors über eine Hydraulikkammer übertragen. Die Hydraulikkammer weist ein definiertes Leck mit einer definierten Leckrate auf. Der Hub des Aktors wird über einen Geberkolben in die Hydraulikkammer eingeleitet und über einen Nehmerkolben auf ein anzutreibendes Element übertragen. Dieses Element ist beispielsweise eine Ventilnadel eines Brennstoffeinspritzventils.
Im Geberzylinder ist ein Nehmerkolben geführt, der den Geberzylinder ebenfalls abschließt und hierdurch die Hydraulikkammer bildet. In der Hydraulikkammer ist eine Feder angeordnet, die den Geberzylinder und den Nehmerkolben auseinanderdrückt. Wenn der Aktor auf den Geberzylinder eine Hubbewegung überträgt, wird diese Hubbewegung durch den Druck eines Hydraulikfluids in der Hydraulikkammer auf den Nehmerkolben übertragen, da das Hydraulikfluid in der Hydraulikkammer sich nicht zusammenpressen läßt und nur ein geringer Anteil des Hydraulikfluids durch den Ringspalt während des kurzen Zeitraumes eines Hubes entweichen kann. In der Ruhephase, wenn der Aktor keine Druckkraft auf den Geberzylinder ausübt, wird durch die Feder der Nehmerkolben aus dem Zylinder herausgedrückt und durch den entstehenden Unterdruck dringt über den Ringspalt das Hydraulikfluid in den Hydraulikraum ein und füllt diesen wieder auf. Dadurch stellt sich der hydraulische Koppler automatisch auf Längenausdehnungen und druckbedingte Dehnungen eines Brennstoffeinspritzventils ein. Die Abdichtung des Hydraulikmediums erfolgt über Dichtringe.
Aus dem Stand der Technik sind außerdem Brennstoffeinspritzventile bekannt, die mit wellrohr- bzw. wellbalgförmigen Dichtungen Hydraulikmedium abdichten.
Nachteilig an diesem bekannten Stand der Technik ist, daß eine Leckage durch Dichtringe nicht vollständig vermieden werden kann und die Brennstoffeinspritzventile dadurch eine geringere Lebensdauer haben. Die Abdichtung durch Wellrohrdichtungen erhöht die Menge an Hydraulikmedium stark und damit das temperaturabhängige Verhalten des Kopplers. Außerdem ist die Baugröße und der Herstellungsaufwand erhöht.
Vorteile der Erfindung
Das erfindungsgemäße Brennstoffeinspritzventil mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß das Hydraulikmedium des Kopplers dauerhaft abgedichtet wird und der Bauraum sowie der Herstellungsaufwand vermindert sind.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterentwicklungen des im Hauptanspruch angegebenen Brennstoffeinspritzventils möglich.
In einer ersten Weiterbildung greift bzw. ragt der Durchmessereinzug in eine Ausnehmung ein, wobei sich in einer weiteren Weiterbildung die Ausnehmung bei einem sich vergrößernden Kopplervolumen verkleinert. Dadurch kann der Koppler kompakt gebaut werden und die Vorspannung, mit der der flexible Abschnitt auf das Hydraulikmedium wirkt, vorteilhaft beeinflußt werden.
Durch die Ausführung der Drossel als Bohrung und die Anordnung der Drossel in einer Drosselscheibe läßt sich die Drossel sehr einfach und kostengünstig herstellen.
Durch die Verbindung des Ausgleichsraum mit einer Kammer, die durch eine elastische Membran eine Vorspannung auf das Hydraulikmedium ausübt, kann das hydraulische Verhalten des Kopplers weiter vorteilhaft eingestellt werden.
Durch die druckbehaftete Gasfüllung der durch die Membran vom Ausgleichsraum getrennten Aussparung der Kammer, kann das hydraulische Verhalten des Kopplers weiter vorteilhaft beeinflußt werden.
Zeichnung
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung vereinfacht dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1
einen schematischen Schnitt durch ein Brennstoffeinspritzventil gemäß dem Stand der Technik,
Fig. 2
einen schematischen Ausschnitt eines Brennstoffeinspritzventils im Bereich des Kopplers gemäß dem Stand der Technik, ähnlich dem in Fig. 1 dargestellten Brennstoffeinspritzventil,
Fig. 3
ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Brennstoffeinspritzventils im Bereich des Kopplers und
Fig. 4
ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Brennstoffeinspritzventils im Bereich des Kopplers.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung beispielhaft beschrieben.
Bevor die Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsformen näher beschrieben wird, wird zum besseren Verständnis ein Brennstoffeinspritzventil gemäß dem Stand der Technik in seinen wesentlichen Bauteilen in den Fig. 1 und 2 kurz erläutert. Übereinstimmende Bauteile sind dabei in den Figuren mit übereinstimmenden Bezugszeichen versehen.
Das in Fig. 1 dargestellte Brennstoffeinspritzventil 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.
Das Brennstoffeinspritzventil 1 umfaßt ein Gehäuse 2, in welchem ein mit einer Aktorumspritzung 3 versehener piezoelektrischer oder magnetostriktiver Aktor 4 angeordnet ist. Dem Aktor 4 kann mittels einer elektrischen Leitung 5, an welcher ein aus dem Gehäuse 2 ragender elektrischer Anschluß 6 ausgebildet sein kann, eine elektrische Spannung zugeführt werden. Der Aktor 4 stützt sich zuströmseitig an einem Geberkolben 9 eines hydraulischen Kopplers 7 und abströmseitig an einem Aktorkopf 8 ab. Der hydraulische Koppler 7 umfaßt weiterhin einen Nehmerkolben 10, eine Druckfeder 11, welche den hydraulischen Koppler 7 mit einer Vorspannung beaufschlagt, und einen Ausgleichsraum 12, welcher mit einem Hydraulikmedium gefüllt ist. Der Brennstoff wird über einen Zulauf 14 zentral zugeführt.
Eine detaillierte Beschreibung des Kopplers 7 sowie seiner Funktion ist der Beschreibung zu Fig. 2 zu entnehmen.
Abströmseitig des Aktorkopfes 8 ist ein Betätigungskörper 15 angeordnet, welcher auf eine Ventilnadel 16 einwirkt. Die Ventilnadel 16 weist an ihrem abströmseitigen Ende einen Ventilschließkörper 17 auf. Dieser wirkt mit einer Ventilsitzfläche 18, welche an einem Düsenkörper 19 ausgebildet ist, zu einem Dichtsitz zusammen. Eine Rückstellfeder 20 beaufschlagt die Ventilnadel 16 so, daß das Brennstoffeinspritzventil 1 in unbestromten Zustand des Aktors 4 in geschlossenem Zustand verbleibt. Weiterhin sorgt sie nach der Einspritzphase für die Rückstellung der Ventilnadel 16.
Der Düsenkörper 19 ist mittels einer Schweißnaht 21 in einem Innengehäuse 22 fixiert, welches den Aktor 4 gegen den Brennstoff abdichtet. Der Brennstoff strömt vom Zulauf 14 zwischen dem Gehäuse 2 und dem Innengehäuse 22 zum Dichtsitz.
Fig. 2 zeigt einen ähnlich dem in Fig. 1 dargestellten Koppler aufgebauten Koppler 7.
Hydraulische Koppler 7 in Brennstoffeinspritzventilen 1 sind gewöhnlich einerseits zur Um- oder Übersetzung des Hubs des Aktors 4 auf die Ventilnadel 16 und/oder andererseits zum Ausgleich temperaturbedingter Längenänderungen des Aktors 4 und des Gehäuses 2 konzipiert. Letzteres wird, wie im Ausführungsbeispiel gezeigt, mittels eines als Zweitmediumkoppler ausgeführten Kopplers 7 realisiert, welcher ein nicht mit dem Brennstoff in Berührung kommendes Hydraulikmedium enthält. Das Hydraulikmedium füllt dabei den Ausgleichsraum 12 und ein zwischen Geberkolben 9 und Nehmerkolben 10 ausgebildetes Kopplervolumen 23, welches mit dem Ausgleichsraum 12 über eine Drossel 24 verbunden ist.
Der Ausgleichsraum 12 ist innerhalb und außerhalb des Nehmerkolbens 10 angeordnet, wobei die beiden Teile durch eine Querbohrung 31 miteinander verbunden sind und der außerhalb liegende Teil des Ausgleichsraums 12 mittels eines als Wellrohrdichtung ausgeführten flexiblen Abschnitts 13 gegenüber dem das Brennstoffeinspritzventil 1 durchströmenden Brennstoff abgedichtet ist. Bei Temperaturänderungen wird Hydraulikmedium zwischen dem Kopplervolumen 23 über die Drossel 24 mit dem Ausgleichsraum 12 ausgetauscht. Der notwendige Befülldruck wird dabei über die im Nehmerkolben 10 in einem Druckspeicherraum 32 angeordnete Druckfeder 11 aufgebracht. Diese ist zwischen einem ersten Verschlußkörper 25 und einem zweiten Verschlußkörper 26 angeordnet, wobei ersterer eine Nut 27 mit einem darin angeordneten Dichtring 28 zur Abdichtung des Kopplerraumes 12 aufweist.
Die Befüllung des Kopplers 7, beispielsweise bei der Herstellung, mit Hydraulikmedium erfolgt durch eine Bohrung 29, welche beispielsweise mittels einer eingepreßten Kugel 30 verschlossen sein kann.
Nachteilig an der beschriebenen Bauform des Brennstoffeinspritzventils 1 bzw. des hydraulischen Kopplers 7 ist dabei insbesondere, daß die Leckageverluste an dem in der Nut 27 angeordneten Dichtring 28 relativ hoch sind. Dies setzt die Dauerlauffestigkeit des Brennstoffeinspritzventils 1 herab, da das Hydraulikmedium am Dichtring 28 mit der Zeit in den Druckspeicherraum 32 leckt und damit auch die durch die Druckfeder 11 aufgebrachte Vorspannung nachläßt. Damit verändert der Koppler 7 unerwünscht sein Verhalten im Brennstoffeinspritzventil 1 über die Lebensdauer. Aufgrund der komplizierten Bauweise ist die Herstellung des Kopplers 7 sehr aufwendig und die Baugröße unvorteilhaft gesteigert. Außerdem ist insbesondere durch die Form des flexiblen Abschnitts eine relativ große Füllmenge des Hydraulikmediums notwendig. Dies aber erhöht die Temperaturabhängigkeit durch die Temperaturausdehnung.
Abhilfe wird durch das im Folgenden beschriebene Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäß ausgestalteten und als Zweitmediums-Koppler ausgeführten Kopplers 7 geschaffen, welcher einfach und kostengünstig herstellbar, weniger aufwendig gebaut, zuverlässig dauerlauffest ist und dessen Verhalten weniger temperaturabhängig ist.
Fig. 3 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel eines Kopplers 7 für ein erfindungsgemäß ausgestaltetes Brennstoffeinspritzventil 1. Der Nehmerkolben 10 greift mit einem kolbenförmigen zweiten Nehmerabschnitt 35 in den im wesentlichen zylinderförmigen Geberkolben 9 ein. Der Nehmerkolben 10 bzw. der zweite Nehmerabschnitt 35 sind im Geberkolben 9 axial beweglich mit einem Führungsspalt 38 geführt. Der Führungsspalt 38 ist relativ klein, wobei die durch den Führungsspalt 38 im Betrieb durchtretende Menge an Hydraulikmedium vernachlässigbar klein ist. In anderen Ausführungsbeispielen kann der Führungsspalt 38 eine Drosselfunktion ausüben.
In diesem Ausführungsbeispiel besteht der Nehmerkolben 10 aus einem ersten Nehmerabschnitt 34 und einem zweiten Nehmerabschnitt 35, wobei in anderen Ausführungsbeispielen der Nehmerkolben 10 auch einteilig ausgeführt werden kann. Der erste Nehmerabschnitt 34 ist zylinderförmig und verjüngt sich von einem Durchmesser, der etwa dem Durchmesser des Geberkolbens 9 entspricht, stufenförmig in Richtung des Geberkolbens 9, bzw. des zweiten Nehmerabschnitts 35. In diesem Ausführungsbeispiel verjüngt sich der erste Nehmerabschnitt 34 an einer Stufe 40 und weist dadurch einen T-förmigen Querschnitt auf. Der verjüngte Teil des ersten Nehmerabschnitts 34 greift teilweise koaxial in den zweiten Nehmerabschnitt 35 ein und ist dort bewegungsfest fixiert, beispielsweise durch Pressen oder Schweißen.
Zwischen der Stufe 40 und dem dem ersten Nehmerabschnitt 34 zugewandten oberen Rand des Geberkolbens 9 verbleibt so eine in diesem Ausführungsbeispiel ringnutförmige Ausnehmung 39. Die Größe der Ausnehmung 39, d.h. der Abstand zwischen der Stufe 40 und dem oberen Rand des Geberkolbens 9, nimmt ab, wenn das Kopplervolumen 23 zunimmt.
Ein flexibler Abschnitt 13, der rohrförmig und elastisch ist und einen U-förmigen Durchmessereinzug 33 aufweist, ist umfänglich, im Bereich der Ausnehmung 39 angeordnet. Der U-förmige Durchmessereinzug 33 ragt dabei in die Ausnehmung 39. Im Bereich des oberen Endes ist der flexible Abschnitt 13 am Umfang des ersten Nehmerabschnitts 34 beispielsweise stoffschlüssig, hermetisch dicht gefügt. Im Bereich seines unteren Endes ist der flexible Abschnitt 13 umfänglich des Geberkolbens 9 hermetisch dicht gefügt.
Der Nehmerkolben 10 weist einen zentriert angeordneten Kanal 29 auf, der im Verlauf in einen Ausgleichskanal 36 übergeht und nach außen durch eine Kugel 30, welche nach dem Befüllen des Kopplers 7 mit Hydraulikmedium zum Verschließen des Kanals 29 eingebracht ist, verschlossen ist. Der Ausgleichskanal 36, welcher in diesem Ausführungsbeispiel als Stufenbohrung ausgebildet ist, endet an seinem dem Kopplervolumen 23 zugewandten Ende an einer Drosselscheibe 37, die zumindest eine als relativ kleine Bohrung ausgeführte, zentriert angeordnete Drossel 24 aufweist. Die Drossel 24 mündet in das Kopplervolumen 23.
Etwa auf Höhe des Übergangs des Kanals 29 in den Ausgleichskanals 36 befindet sich die Querbohrung 31, welche auch durch andere Formgebungsverfahren als Bohren hergestellt werden kann. Die Drosselscheibe 37 ist in die Oberfläche des zweiten Nehmerabschnitts 35 eingelassen und beispielsweise durch Schweißen stoffschlüssig an den zweiten Nehmerabschnitt 35 gefügt. Die Querbohrung 31 verbindet über die Drossel 24 das Kopplervolumen 23 mit dem Ausgleichsraum 12.
Über lange Zeiträume auf den Koppler 7 axial wirkende Kräfte, wie sie beispielsweise bei einer temperaturbedingten Ausdehnung des Aktors 4 auftreten, bewirken eine Verkleinerung des Kopplervolumens 23 durch Abfließen von Hydraulikmedium vom Kopplervolumen 23 durch die Drossel 24 über den Ausgleichskanal 36 und die Querbohrung 31 in den Ausgleichsraum 12, der durch den elastischen und membranartigen flexiblen Abschnitt 13 teilweise begrenzt ist. Der flexible Abschnitt 13 übt durch eine Vorspannung einen Druck auf das Hydraulikmedium aus, wobei der flexible Abschnitt 13 so angeordnet bzw. ausgeführt sein kann, daß sich die Vorspannung durch die Verkleinerung der Ausnehmung 39 verstärken kann. Der flexible Abschnitt 13 übernimmt sowohl die Dichtfunktion als auch den Druckausgleich.
Fig. 4 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Brennstoffeinspritzventils 1 im Bereich des Kopplers 7, ähnlich dem ersten Ausführungsbeispiel aus Fig. 3. Im Unterschied zum ersten Ausführungsbeispiel aus Fig. 3 ist der Kanal 29 im Geberkolben 9 angeordnet. Der Kanal 29 mündet direkt in das Kopplervolumen 23. Der Ausgleichskanal 36 verbindet das Kopplervolumen 23, den Ausgleichsraum 12 und eine Kammer 41 miteinander. Die Kammer 41 ist im Nehmerkolben 10 ausgebildet, wobei in diesem Ausführungsbeispiel die Kammer 41 durch eine erste Aussparung 44, die zentriert in einem den ersten Nehmerabschnitt 34 oben und seitlich umfassenden Anbauteil 43 angeordnet ist, und durch eine zweite Aussparung 45, die am oberen Ende des ersten Nehmerabschnitts 34 zentriert ausgebildet ist, gebildet wird.
Die Aussparungen 44, 45 liegen unter Zwischenlage einer Membran 42 hydraulisch nach außen dicht aufeinander und bilden dabei die Kammer 41. Die Membran 42 besteht beispielsweise aus einem Elastomer und teilt die Kammer 41 hermetisch dicht in die erste Aussparung 44 und die zweite Aussparung 45. Die zweite Aussparung 45 steht über den Ausgleichskanal 36 mit dem Kopplervolumen 23 in Verbindung. Die erste Aussparung 44 ist beispielsweise mit einem Gas druckbehaftet gefüllt und übt so auf das Hydraulikmedium einen Druck aus. Alternativ hierzu kann der Kopplerinnendruck über eine zusätzlich in der Kammer 41 angeordneten Feder erzeugt werden, so daß der Innenraum 41 drucklos ist. Die Membran 42 ist elastisch und besteht aus einem Elastomer, beispielsweise aus Viton. Das zum Nehmerkolben 10 gehörende Anbauteil 43 ist beispielsweise durch Pressen und/oder Schweißen mit dem ersten Nehmerabschnitt 34 verbunden. Der flexible Abschnitt 13 ist mit seinem oberen Ende an der radial liegenden Außenfläche des Anbauteils 43 hermetisch dicht gefügt.
Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt und für beliebige Bauformen von Brennstoffeinspritzventilen 1, insbesondere auch für Brennstoffeinspritzventile 1 für selbstzündende Brennkraftmaschinen und/oder nach innen öffnende Brennstoffeinspritzventile, geeignet. Die Ausführungsbeispiele sind beliebig miteinander kombinierbar.

Claims (19)

  1. Brennstoffeinspritzventil (1) mit einem piezoelektrischen oder magnetostriktiven Aktor (4), der einen Ventilschließkörper (17) betätigt, der mit einer Ventilsitzfläche (18) zu einem Dichtsitz zusammenwirkt, und mit einem hydraulischen Koppler (7), der einen Geberkolben (9), einen Nehmerkolben (10) und ein dazwischen ausgebildetes Kopplervolumen (23) umfaßt, wobei das Kopplervolumen (23) über eine Drossel (24) mit einem Ausgleichsraum (12) verbunden ist, ein flexibler Abschnitt (13) den Ausgleichsraum (12) zumindest teilweise begrenzt und das Kopplervolumen (23), die Drossel (24) und der Ausgleichsraum (12) mit einem Hydraulikmedium gefüllt sind,
    dadurch gekennzeichnet, daß der flexible Abschnitt (13) elastisch ist, und einen im wesentlichen U-förmigen Durchmessereinzug (33) aufweist, wobei der flexible Abschnitt (13) durch sein elastisches Verhalten das Hydraulikmedium mit einem Druck beaufschlagt.
  2. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmessereinzug (33) in eine Ausnehmung (39) eingreift bzw. in die Ausnehmung (39) ragt.
  3. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 2,
    dadurch gekennzeichnet, daß das sich die Ausnehmung (39) bei einem sich vergrößernden Kopplervolumen (23) axial verkleinert.
  4. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 3,
    dadurch gekennzeichnet, daß sich durch die Verkleinerung der Ausnehmung (39) die Vorspannung des flexiblen Abschnitts (13) bzw. des Durchmessereinzugs (33) auf das Hydraulikmedium verstärkt.
  5. Brennstoffeinspritzventil nach einem der Ansprüche 2 bis 4,
    dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmung (33) durch eine am Nehmerkolben (10) ausgebildete Stufe (40) und einem zur Stufe (40) gerichteten oberen Rand des Geberkolbens (9) ausgebildet ist.
  6. Brennstoffeinspritzventil nach einem der Ansprüche 2 bis 5,
    dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmung (33) die Form einer Ringnut aufweist.
  7. Brennstoffeinspritzventil nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgleichsraum (12) durch den flexiblen Abschnitt (12), den Nehmerkolben (10) und den Geberkolben (9) begrenzt ist.
  8. Brennstoffeinspritzventil nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, daß die Drossel (24) als Bohrung ausgeführt ist.
  9. Brennstoffeinspritzventil nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, daß das Kopplervolumen (23) über einen Ausgleichskanal (36) und eine im Nehmerkolben (10) angeordnete Querbohrung (31) mit dem Ausgleichsraum (12) in Verbindung steht.
  10. Brennstoffeinspritzventil nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, daß die Drossel (24) in einer Drosselscheibe (37) angeordnet ist.
  11. Brennstoffeinspritzventil nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, daß das Hydraulikmedium eine ölartige Flüssigkeit ist.
  12. Brennstoffeinspritzventil nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgleichsraum (12) mit einer Kammer (41) in Verbindung steht.
  13. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 12,
    dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer (41) durch eine elastische Membran (42) in eine erste Aussparung (44) und eine zweite Aussparung (45) hydraulisch dicht geteilt ist.
  14. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 13,
    dadurch gekennzeichnet, daß eine der beiden Aussparungen (45) mit dem Ausgleichsraum (12) Hydraulikmedium austauschen kann.
  15. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 14,
    dadurch gekennzeichnet, daß die andere Aussparung (44) mit einem Gas druckbehaftet gefüllt ist.
  16. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 14,
    dadurch gekennzeichnet, daß in der Kammer (41) eine Feder angeordnet ist, die einen Kopplerinnendruck erzeugt.
  17. Brennstoffeinspritzventil nach einem der Ansprüche 13 bis 16,
    dadurch gekennzeichnet, daß die Membran (42) aus einem Elastomer, insbesondere aus Viton, besteht.
  18. Brennstoffeinspritzventil nach einem der Ansprüche 12 bis 17,
    dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer (41) zwischen einem ersten Nehmerabschnitt (34) des Nehmerkolbens (10) und einem mit dem ersten Nehmerabschnitt (34) verbundenen Anbauteil (43) angeordnet ist.
  19. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 18,
    dadurch gekennzeichnet, daß die Membran (42) zwischen dem ersten Nehmerabschnitt (34) und dem Anbauteil (43) geklemmt ist.
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