EP1544454A1 - Brennstoffeinspritzventil - Google Patents

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EP1544454A1
EP1544454A1 EP04105054A EP04105054A EP1544454A1 EP 1544454 A1 EP1544454 A1 EP 1544454A1 EP 04105054 A EP04105054 A EP 04105054A EP 04105054 A EP04105054 A EP 04105054A EP 1544454 A1 EP1544454 A1 EP 1544454A1
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EP
European Patent Office
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fuel injection
injection valve
coupler
valve according
section
Prior art date
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EP04105054A
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English (en)
French (fr)
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EP1544454B1 (de
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Walter Maeurer
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Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
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Publication date
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M61/00—Fuel-injectors not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00
    • F02M61/04—Fuel-injectors not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00 having valves, e.g. having a plurality of valves in series
    • F02M61/08—Fuel-injectors not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00 having valves, e.g. having a plurality of valves in series the valves opening in direction of fuel flow
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M51/00—Fuel-injection apparatus characterised by being operated electrically
    • F02M51/06—Injectors peculiar thereto with means directly operating the valve needle
    • F02M51/0603—Injectors peculiar thereto with means directly operating the valve needle using piezoelectric or magnetostrictive operating means
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M61/00—Fuel-injectors not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00
    • F02M61/16—Details not provided for in, or of interest apart from, the apparatus of groups F02M61/02 - F02M61/14
    • F02M61/167—Means for compensating clearance or thermal expansion

Definitions

  • the invention is based on a fuel injection valve according to the preamble of the main claim.
  • Coupler in particular hydraulically operated coupler in Fuel injection valves with piezo drive, for Compensation of temperature and pressure related Length changes of components, in particular of the actuator, as well as length changes due to wear, are from the Known in the art.
  • a Fuel injection valve with a piezoelectric actuator known which in operative connection with a valve needle stands.
  • the valve needle has at its discharge end a valve closing body, which with a Valve seat surface cooperates to a sealing seat.
  • One Coupler which compensates for changes in length of Components of the fuel injection valve, in particular of temperature-related changes in length of the actuator, serves, is arranged between the valve needle and the actuator.
  • the Coupler has two mutually axially movable sections or piston, the two annular gaps and a hydraulic volume form.
  • the annular gaps connect the hydraulic volume with the fuel-filled interior of the Valve body.
  • Fuel is added or released via the annular gaps.
  • the fuel injection valve according to the invention with the Features of the main claim has the advantage over that at relatively low preload forces high Coupler internal pressures can be achieved.
  • the Cavitation tendency of the hydraulic medium is at at the same time good valve dynamics and low Component dimensions very low.
  • the durability and Reliability and valve dynamics of the Fuel injector thereby become as well improved.
  • the preload forces can be more accurate and be adjusted more easily.
  • the pressure element is spiral and permanently elastic.
  • the pressure element can be arranged advantageously compact and the Preload force can hold permanently constant.
  • the first coupler section and the second coupler section is cylindrically shaped are, the gap is formed as an annular gap and the Recess is shaped hollow cylindrical. This can be done
  • the coupler is particularly simple, compact and easy to set up.
  • the first section tapers in a cylindrical extension of the hydraulic volume directed away.
  • the pressure element can be particularly place it favorably, but it is particularly favorable that the extension also by a step at the height of the Upper edge of the recess tapers and the extension coaxial is arranged to the first section.
  • the extension has an axial extending channel having a thereto with a Radial direction share extending opening with the Compensation space is connected.
  • the coupler can be characterized fill with hydraulic medium in a particularly simple manner and close by a spherical body.
  • the can Compensation space made especially easy and beneficial to be placed. This can be further improved by: one end of the flexible section between the first Section and the first holder and / or the other end of the flexible section between the second section and the second holder is clamped.
  • the on the flexible section acting pressure can be characterized distribute more evenly and the coupler can be more compact shape, as well as by the sleeve-shaped training at least one of the holders.
  • the second holder tapers stepped. This is a very compact and simple Construction of the coupler possible.
  • the first holder on his round off the end facing the first section is thereby less burdened and permanently durable.
  • the hydraulic volume in addition to the gap, with the compensation space by at least connected to a throttle bore.
  • the hydraulic Properties of the coupler can be advantageous and easily influence and adjust easily.
  • Inventive fuel injection valve 1 is used in particular for the direct injection of fuel into a combustion chamber of a mixture-compressing, spark-ignited Internal combustion engine.
  • a Valve needle 8 In a step down in the direction of injection tapered hollow cylindrical valve housing 38 are a Valve needle 8, an actuator 2 and a hydraulic coupler. 3 each arranged coaxially with each other.
  • the housing 38 On the inflow side the housing 38 is hermetically sealed by a housing cover 4 tightly closed.
  • the housing cover 4 On the housing cover 4 is based on the Inside the actuator 2 with its inflow end from. Downstream, the actuator 2 has a disc-shaped Actuator head 10 on.
  • the actuator head 10 is in one hollow cylindrical actuator module housing 9 axially movable guided.
  • the actuator housing 5 is downstream with the Valve needle 8 via a bellows 39 connected to the Actuator chamber 42 hermetically seals from the fuel.
  • One second spring element 22 is between the actuator head 10 and clamped the second flange 15 with a bias and keeps the actuator head 10 in constant contact with the actuator 2.
  • the hydraulic Coupler 3 between the actuator 2 and the valve needle. 8 arranged, wherein a first cylindrical coupler section 23 on the inflow side and a second cylindrical Coupler section 24 are arranged downstream. Of the first smaller diameter coupler section 23 engages a coaxial in the second section 24 on the inflow side arranged hollow cylindrical recess 16 partially. Surrounding the first coupler section 23, between the first and second coupler sections 23, 24 are formed while a gap 27 designed as an annular gap. The gap 27 connects one between the opposite axial inner surfaces of first and second coupler section 23, 24 lying hydraulic volume 17 and a Compensation space 21.
  • the size of the hydraulic volume 17 is through the against each other axially displaceable two coupler sections 23, 24 variable.
  • the first coupler section 23 has a coaxially arranged cylindrical or rod-shaped extension 32.
  • the extension 32 is on the axial side directed away from the hydraulic volume 17 of the first coupler section 23, ie towards the actuator 2, arranged. In the embodiment shown tapers the first coupler section 23 by an approximately level with the Upper edge of the recess 16 lying stage 33 to the Projection 32.
  • a in the extension 32 axially and coaxially extending channel 26, for example, by drilling is made by one in the wall of the Extension 32 arranged opening 34 with the compensation chamber 21 connected.
  • On the inflow side of the extension 32 engages up to Actuator 10 partially into the actuator housing 9 and is with the actuator head 10 joined, for example, fabric or a force fit.
  • the flexible one Section 25, the first coupler section 23 with the Extension 32 and the second coupler section 24 limit in this way the compensation chamber 21st
  • a first sleeve-shaped holder 29 is above the extension 32nd slipped and clamped the flexible portion 25 in the area its inner circumference between itself and the projection 32 form- and / or non-positively and hermetically tight. That the flexible portion 25 facing and resting on it End of the first holder 29 is rounded.
  • the first holder 29 is immovable with the extension 32, for example connected by a weld.
  • a second sleeve-shaped holder 30 engages with a downstream axial portion of the second coupler section 24 and is here with the radial outer surface of the second coupler section 24, for example by a Welding joined.
  • the area of the outer circumference of the flexible portion 25 is between the downstream side axial portion of the second holder 30 and the second Coupler section 24 hermetically sealed.
  • One around the Extension 32 circumferential axial portion of the second Holder 30 tapers stepwise, the inflow-side end diameter-reducing to a feeder 37 is retracted while surrounding the extension 32 radially.
  • the flexible portion 25 and thus the compensation chamber 21st or the hydraulic medium located in the compensation chamber 21 is by a biasing pressure element 28 pressurized.
  • the one shown in the picture Embodiment spiral and permanently elastic Pressure element 28 presses with one end over Interposing element 31 on the flexible portion 25 of outside the compensation chamber 21 and supports itself with the other end at the second coupler section 24th immovably connected second holder 30 on the feeder 37 from.
  • the other end is supported the pressure element 28 on with the first coupler section 23rd immovably connected first holder 29 from.
  • the intermediate layer member 31 is in this embodiment annular, surrounds the extension 32 radially and is connected to the The flexible portion 25 touching surfaces rounded.
  • the compensation chamber 21 is adjacent to the gap 27 by a arranged axially in the second coupler section 24 Throttle bore 36 connected to the hydraulic volume 17.
  • the compensation chamber 21, the gap 27, the opening 34 and the Channel 26 are completely filled with the hydraulic medium, which is filled through the channel 26.
  • the channel 26 is after filling by a ball body 35 pressure-resistant locked.
  • the valve needle 8 has a Valve-closing body 7 and engages through an am discharge-side end of the housing 38 is arranged Valve seat body 6.
  • the valve seat body 6 has a centered ejection opening 12 and a Valve seat surface 13, which communicates with the valve closing body. 7 cooperates to a sealing seat.
  • the fuel injector 1 opens to the outside.
  • the actuator 2 via an electrical, not shown Direction excited, it expands quickly. Since that Hydraulic medium not fast enough through the gap 27 and drain the throttle bore 36 from the hydraulic volume 17 can, the coupler 3 behaves very hard, causing the Linear expansion of the actuator 2 almost completely on the Valve needle 8 acts.
  • the valve needle 8 is opposite to the Biasing force of the first spring element 20 axially in Abspritzetti moves. This opens the sealing seat and the pressurized fuel is supplied via the Spray opening 12 in the combustion chamber, not shown hosed. Slow changes in length of the actuator 2 become by exchanging hydraulic medium between the Hydraulic volume 17 and the compensation chamber 21 balanced.
  • the pressure in the expansion chamber 21 results from the by effectively acting on the flexible section 25 divided spring force of the pressure element 28.
  • the restoring force of the coupler 3 results from the pressure in the expansion chamber 21 multiplied by the effectively to the actuator 2 out directed surface, which is pressurized by the hydraulic medium is charged.
  • the invention is not limited to those shown Embodiments limited and z. B. also for internal opening fuel injectors are used.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Fuel-Injection Apparatus (AREA)

Abstract

Ein Brennstoffeinspritzventil (1) hat einen piezoelektrischen Aktor (2). Der Aktor (2) steht mit einem Ventilschließkörper (7) in Wirkverbindung, der mit einer Ventilsitzfläche (13) zu einem Dichtsitz zusammenwirkt. Ein Koppler (3) weist einen ersten Koppler-Abschnitt (23) und einen zweiten Koppler-Abschnitt (24) auf, wobei der erste Koppler-Abschnitt (23) axial verschiebbar in eine Ausnehmung (16) des zweiten Koppler-Abschnitts (24) unter Beibehaltung eines als Drosselstelle ausgebildeten Spalts (27) und unter Bildung eines Hydraulik-Volumens (17) eingreift. Die beiden Koppler-Abschnitte (23, 24) stehen über ein Hydraulikmedium in Wirkverbindung und der Spalt verbindet (27) das Hydraulik-Volumen (17) mit einem Ausgleichsraum (21). Der Ausgleichsraum (21) ist durch den ersten und zweiten Koppler-Abschnitt (23, 24) und einen flexiblen Abschnitt (25) begrenzt und der flexible Abschnitt (21) ist durch ein Ende eines Druckelements (28) mit Druck beaufschlagt, wobei sich das andere Ende des Druckelements (28) an einem Halter (30), der mit einem der Koppler-Abschnitte (24) verbunden ist, abstützt. <IMAGE>

Description

Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einem Brennstoffeinspritzventil nach der Gattung des Hauptanspruchs.
Koppler, insbesondere hydraulisch arbeitende Koppler in Brennstoffeinspritzventilen mit Piezo-Antrieb, zur Kompensation von temperatur- und druckbedingten Längenänderungen von Bauteilen, insbesondere des Aktors, sowie Längenänderungen aufgrund von Verschleiß, sind aus dem Stand der Technik bekannt.
Beispielsweise ist aus der DE 101 37 210 A1 ein Brennstoffeinspritzventil mit einem piezoelektrischen Aktor bekannt, welcher in Wirkverbindung mit einer Ventilnadel steht. Die Ventilnadel weist an ihrem abspritzseitigen Ende einen Ventilschließkörper auf, der mit einer Ventilsitzfläche zu einem Dichtsitz zusammenwirkt. Ein Koppler, welcher zum Ausgleich von Längenänderungen von Bauteilen des Brennstoffeinspritzventils, insbesondere von temperaturbedingten Längenänderungen des Aktors, dient, ist zwischen der Ventilnadel und dem Aktor angeordnet. Der Koppler weist zwei gegeneinander axial bewegliche Abschnitte bzw. Kolben auf, die zwei Ringspalte und ein Hydraulik-Volumen bilden. Die Ringspalte verbinden das Hydraulik-Volumen mit dem brennstoffbefüllten Inneren des Ventilkörpers. Zum Ausgleich von Längenänderungen des Aktors wird Brennstoff über die Ringspalte zu- oder abgegeben. Durch eine um die Ventilnadel spiralförmig herum verlaufende Schließfeder wird die Vorspannung, mit der die beiden Kolben auf das Hydraulik-Volumen wirken, eingestellt.
Nachteilig bei dem obengenannten Stand der Technik ist insbesondere, daß hohe Kopplerinnendrücke nur durch entsprechend hohe Vorspannkräfte erreicht werden können. Bei geringen Kopplerinnendrücken steigt die Kavitationsneigung des verwendeten Hydraulikmediums, starke Vorspannkräfte sind ungünstig für die Ventildynamik und die Einstellgenauigkeit. Außerdem müssen Bauteile größer bemessen werden, um den erhöhten Kräften dauerhaft standzuhalten.
Vorteile der Erfindung
Das erfindungsgemäße Brennstoffeinspritzventil mit den Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß bei relativ niedrigen Vorspannkräften hohe Kopplerinnendrücke erzielt werden können. Die Kavitationsneigung des Hydraulikmediums ist bei gleichzeitiger guter Ventildynamik und geringen Bauteilabmessungen sehr gering. Die Dauerhaltbarkeit und Zuverlässigkeit sowie die Ventildynamik des Brennstoffeinspritzventils werden dadurch ebenfalls verbessert. Außerdem können die Vorspannkräfte genauer und leichter eingestellt werden.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterentwicklungen des im Hauptanspruch angegebenen Brennstoffeinspritzventils möglich.
In ersten Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Brennstoffeinspritzventils ist das Druckelement spiralförmig und dauerelastisch ausgebildet. Das Druckelement kann dadurch vorteilhaft kompakt angeordnet werden und die Vorspannkraft kann dauerhaft konstant halten.
Vorteilhaft ist es zudem, wenn der erste Koppler-Abschnitt und der zweite Koppler-Abschnitt zylinderförmig ausgebildet sind, der Spalt als Ringspalt ausgebildet ist und die Ausnehmung hohlzylindrisch geformt ist. Dadurch läßt sich der Koppler besonders einfach, kompakt und leicht aufbauen.
In einer weiteren Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Brennstoffeinspritzventils verjüngt sich der erste Abschnitt in einem zylindrischen Fortsatz vom Hydraulik-Volumen weggerichtet. Auch dadurch ist eine sehr kompakte Bauweise möglich. Insbesondere läßt sich das Druckelement besonders günstig platzieren, wobei es dafür besonders günstig ist, daß sich der Fortsatz zudem durch eine Stufe auf Höhe der Oberkante der Ausnehmung verjüngt und der Fortsatz koaxial zum ersten Abschnitt angeordnet ist.
Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn der Fortsatz einen axial verlaufenden Kanal aufweist, der über eine dazu mit einem radialen Richtungsanteil verlaufende Öffnung mit dem Ausgleichsraum verbunden ist. Der Koppler läßt sich dadurch in besonders einfacher Weise mit Hydraulikmedium befüllen und durch einen Kugelkörper verschließen.
Wird ein Ende des flexiblen Abschnitts an der radialen Außenfläche des ersten Abschnitts und das andere Ende des flexiblen Abschnitts an der radialen Außenfläche des zweiten Koppler-Abschnitts hermetisch dicht gefügt, kann der Ausgleichsraum besonders einfach gebildet und vorteilhaft platziert werden. Dies läßt sich weiter verbessern, indem ein Ende des flexiblen Abschnitts zwischen dem ersten Abschnitt und dem ersten Halter und/oder das andere Ende des flexiblen Abschnitts zwischen dem zweiten Abschnitt und dem zweiten Halter geklemmt ist.
Vorteilhaft ist es weiterhin, wenn das Druckelement unter Zwischenlage eines Zwischenlageelements auf den flexiblen Abschnitt drückt. Der im Ausgleichsraum herrschende Druck kann dadurch besonders einfach eingestellt und angepasst werden.
Vorteilhaft ist es zudem, wenn das Zwischenlageelement ringförmig oder lochscheibenförmig ist, wobei die auf dem flexiblen Abschnitt aufliegende Fläche im Querschnitt kreissegmentförmig bzw. abgerundet ist. Der auf den flexiblen Abschnitt wirkende Druck läßt sich dadurch gleichmäßiger verteilen und der Koppler läßt sich kompakter gestalten, wie auch durch die hülsenförmige Ausbildung zumindest einer der Halter.
Vorteilhafterweise verjüngt sich der zweite Halter stufenförmig. Dadurch ist eine sehr kompakte und einfache Bauweise des Kopplers möglich.
Weiterhin ist es vorteilhaft, den ersten Halter an seinem dem ersten Abschnitt zugewandten Ende abzurunden. Der flexible Abschnitt wird dadurch weniger belastet und dauerhaltbarer.
In einer weiteren Weiterbildung ist das Hydraulik-Volumen, zusätzlich zum Spalt, mit dem Ausgleichsraum durch zumindest eine Drosselbohrung verbunden. Die hydraulischen Eigenschaften des Kopplers lassen sich dadurch vorteilhaft und einfach beeinflussen und leicht einstellen.
Zeichnung
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung vereinfacht dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigt:
Fig. 1
eine vereinfachte schematische axiale Schnittdarstellung durch das Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Brennstoffeinspritzventils.
Beschreibung des Ausführungsbeispiels
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung beispielhaft beschrieben.
Ein in Fig. 1 in einer axialen Schnittdarstellung gezeigtes erfindungsgemäßes Brennstoffeinspritzventil 1 dient insbesondere zum direkten Einspritzen von Brennstoff in einen Brennraum einer gemischverdichtenden, fremdgezündeten Brennkraftmaschine.
In einem sich stufenartig nach unten in Abspritzrichtung verjüngenden hohlzylindrischen Ventilgehäuse 38 sind eine Ventilnadel 8, ein Aktor 2 und ein hydraulischer Koppler 3 jeweils zueinander koaxial angeordnet. Oben, zuströmseitig ist das Gehäuse 38 durch einen Gehäusedeckel 4 hermetisch dicht verschlossen. Am Gehäusedeckel 4 stützt sich an der Innenseite der Aktor 2 mit seinem zuströmseitigen Ende ab. Abströmseitig weist der Aktor 2 einen scheibenförmigen Aktorkopf 10 auf. Der Aktorkopf 10 ist in einem hohlzylindrischen Aktormodulgehäuse 9 axial beweglich geführt. Das Aktorgehäuse 5 ist abströmseitig mit der Ventilnadel 8 über einen Wellbalg 39 verbunden, der den Aktorraum 42 hermetisch vom Kraftstoff abdichtet. Ein zweites Federelement 22 ist zwischen dem Aktorkopf 10 und dem zweiten Flansch 15 mit einer Vorspannung eingespannt und hält den Aktorkopf 10 in ständiger Anlage an den Aktor 2.
Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist der hydraulische Koppler 3 zwischen dem Aktor 2 und der Ventilnadel 8 angeordnet, wobei ein erster zylinderförmiger Koppler-Abschnitt 23 zuströmseitig und ein zweiter zylinderförmiger Koppler-Abschnitt 24 abströmseitig angeordnet sind. Der erste im Durchmesser kleinere Koppler-Abschnitt 23 greift in eine koaxial im zweiten Abschnitt 24 zuströmseitig angeordnete hohlzylinderförmige Ausnehmung 16 teilweise ein. Umfänglich des ersten Koppler-Abschnitts 23, zwischen dem ersten und zweiten Koppler-Abschnitt 23, 24, bildet sich dabei ein als Ringspalt ausgeführter Spalt 27 aus. Der Spalt 27 verbindet ein zwischen den sich gegenüberliegenden axialen Innenflächen von erstem und zweitem Koppler-Abschnitt 23, 24 liegendes Hydraulik-Volumen 17 und einen Ausgleichsraum 21.
Die Größe des Hydraulik-Volumens 17 ist durch die gegeneinander axial verschiebbaren beiden Koppler-Abschnitte 23, 24 variierbar. Der erste Koppler-Abschnitt 23 weist einen koaxial angeordneten zylinderförmigen bzw. stabförmigen Fortsatz 32 auf. Der Fortsatz 32 ist dabei auf der vom Hydraulik-Volumen 17 weggerichteten axialen Seite des ersten Koppler-Abschnitts 23, also zum Aktor 2 hin, angeordnet. Im gezeigten Ausführungsbeispiel verjüngt sich der erste Koppler-Abschnitt 23 durch eine etwa auf Höhe der Oberkante der Ausnehmung 16 liegende Stufe 33 zu dem Fortsatz 32. Ein im Fortsatz 32 axial und koaxial verlaufender Kanal 26, der beispielsweise durch Bohren hergestellt ist, ist durch eine in der Wandung des Fortsatzes 32 angeordnete Öffnung 34 mit dem Ausgleichsraum 21 verbunden. Zuströmseitig greift der Fortsatz 32 bis zum Aktorkopf 10 teilweise in das Aktorgehäuse 9 ein und ist mit dem Aktorkopf 10 gefügt, beispielsweise stoff- oder kraftschlüssig.
Ein flexibler Abschnitt 25, der lochscheibenähnlich als Membran ausgebildet ist, sich jedoch an seinen Enden auch axial erstreckt, ist im Bereich seines Außenumfangs an der radialen Außenfläche des zweiten Abschnitts 24 hermetisch dicht gefügt. Im Bereich seines Innenumfangs ist der flexible Abschnitt 25 an der radialen Außenfläche des Fortsatzes 32 hermetisch dicht gefügt, wobei der Fortsatz 32 den flexiblen Abschnitt 25 mittig durchgreift. Der flexible Abschnitt 25, der erste Koppler-Abschnitt 23 mit dem Fortsatz 32 und der zweite Koppler-Abschnitt 24 begrenzen in dieser Weise den Ausgleichsraum 21.
Ein erster hülsenförmiger Halter 29 ist über den Fortsatz 32 gestülpt und klemmt den flexiblen Abschnitt 25 im Bereich seines Innenumfangs zwischen sich und dem Fortsatz 32 form- und/oder kraftschlüssig und hermetisch dicht fest. Das dem flexiblen Abschnitt 25 zugewandte und an ihm aufliegende Ende des ersten Halters 29 ist abgerundet. Der erste Halter 29 ist bewegungsfest mit dem Fortsatz 32 beispielsweise durch eine Schweißung verbunden.
Ein zweiter hülsenförmiger Halter 30 umgreift mit einem abströmseitigen axialen Teilabschnitt den zweiten Koppler-Abschnitt 24 und ist hier mit der radialen Außenfläche des zweiten Koppler-Abschnitts 24 beispielsweise durch eine Schweißung gefügt. Der Bereich des Außenumfangs des flexiblen Abschnitts 25 ist zwischen dem abströmseitigen axialen Teilabschnitt des zweiten Halters 30 und dem zweiten Koppler-Abschnitt 24 hermetisch dicht geklemmt. Ein um den Fortsatz 32 umlaufender axialer Teilbereich des zweiten Halter 30 verjüngt sich stufenförmig, wobei das zuströmseitige Ende durchmesserverkleinernd zu einem Einzug 37 eingezogen ist und dabei den Fortsatz 32 radial umgibt.
Der flexible Abschnitt 25 und damit der Ausgleichsraum 21 bzw. das im Ausgleichsraum 21 befindliche Hydraulikmedium ist durch ein unter einer Vorspannung stehendes Druckelement 28 mit Druck beaufschlagt. Das im gezeigten Ausführungsbeispiel spiralförmige und dauerelastische Druckelement 28 drückt mit einem Ende über ein Zwischenlageelement 31 auf den flexiblen Abschnitt 25 von außerhalb des Ausgleichsraums 21 und stützt sich dabei mit dem anderen Ende an dem mit dem zweiten Koppler-Abschnitt 24 bewegungsfest verbundenen zweiten Halter 30 am Einzug 37 ab. In anderen Ausführungsbeispielen stützt sich das andere Ende des Druckelements 28 am mit dem ersten Koppler-Abschnitt 23 bewegungsfest verbundenen ersten Halter 29 ab.
Das Zwischenlageelement 31 ist in diesem Ausführungsbeispiel ringförmig, umgibt den Fortsatz 32 radial und ist an den mit dem flexiblen Abschnitt 25 berührenden Flächen abgerundet.
Der Ausgleichsraum 21 ist neben dem Spalt 27 durch eine axial im zweiten Koppler-Abschnitt 24 angeordnete Drosselbohrung 36 mit dem Hydraulik-Volumen 17 verbunden.
Der Ausgleichsraum 21, der Spalt 27, die Öffnung 34 und der Kanal 26 sind vollständig mit dem Hydraulikmedium gefüllt, welches durch den Kanal 26 eingefüllt ist. Der Kanal 26 ist nach dem Einfüllen durch einen Kugelkörper 35 druckfest verschlossen.
Abspritzseitig weist die Ventilnadel 8 einen Ventilschließkörper 7 auf und greift durch einen am abspritzseitigen Ende des Gehäuses 38 angeordneten Ventilsitzkörper 6. Der Ventilsitzkörper 6 weist eine zentriert angeordnete Abspritzöffnung 12 und eine Ventilsitzfläche 13 auf, die mit dem Ventilschließkörper 7 zu einem Dichtsitz zusammenwirkt. Zuströmseitig weist die Ventilnadel 8 einen ersten Flansch 14 auf. Zwischen dem ersten Flansch 14 und dem Ventilsitzkörper 6 ist ein erstes Federelement 20 eingespannt, das den Ventilschließkörper 7 in den Dichtsitz zieht und wie das zweite Federelement 22 spiralförmig ausgebildet ist. Das Brennstoffeinspritzventil 1 öffnet nach außen.
Wird der Aktor 2 über eine nicht dargestellte elektrische Leitung erregt, so dehnt er sich schnell aus. Da das Hydraulikmedium nicht schnell genug durch den Spalt 27 und die Drosselbohrung 36 aus dem Hydraulik-Volumen 17 abfließen kann, verhält sich der Koppler 3 sehr hart, wodurch die Längenausdehnung des Aktors 2 fast vollständig auf die Ventilnadel 8 wirkt. Die Ventilnadel 8 wird entgegen der Vorspannkraft des ersten Federelements 20 axial in Abspritzrichtung bewegt. Dadurch öffnet der Dichtsitz und der druckbehaftet zugeleitete Brennstoff wird über die Abspritzöffnung 12 in den nicht dargestellten Brennraum abgespritzt. Langsame Längenänderungen des Aktors 2 werden durch den Austausch von Hydraulikmedium zwischen dem Hydraulik-Volumen 17 und dem Ausgleichsraum 21 ausgeglichen.
Der Druck im Ausgleichsraum 21 ergibt sich dabei aus der durch die effektiv auf den flexiblen Abschnitt 25 wirkende geteilte Federkraft des Druckelements 28. Die Rückstellkraft des Kopplers 3 ergibt sich aus dem Druck im Ausgleichsraum 21 multipliziert mit der effektiv zum Aktor 2 hin gerichteten Fläche, die mit Druck durch das Hydraulikmedium beaufschlagt ist.
Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt und kann z. B. auch für nach innen öffnende Brennstoffeinspritzventile verwendet werden.

Claims (18)

  1. Brennstoffeinspritzventil (1), insbesondere zum direkten Einspritzen von Brennstoff in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine, mit einem piezoelektrischen, elektrostriktiven oder magnetostriktiven Aktor (2), einem mit dem Aktor (2) in Wirkverbindung stehenden Ventilschließkörper (7), der mit einer Ventilsitzfläche (13) zu einem Dichtsitz zusammenwirkt, und einem Koppler (3), der einen ersten Koppler-Abschnitt (23) und einen zweiten Koppler-Abschnitt (24) aufweist, wobei der erste Koppler-Abschnitt (23) axial verschiebbar in eine Ausnehmung (16) des zweiten Koppler-Abschnitts (24) unter Beibehaltung eines als Drosselstelle ausgebildeten Spalts (27) und unter Bildung eines Hydraulik-Volumens (17) eingreift, und wobei die beiden Koppler-Abschnitte (23, 24) über ein Hydraulikmedium in Wirkverbindung stehen und der Spalt (27) das Hydraulik-Volumen (17) mit einem Ausgleichsraum (21) verbindet,
    dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgleichsraum (21) durch den ersten und zweiten Koppler-Abschnitt (23, 24) und einen flexiblen Abschnitt (25) begrenzt ist und der flexible Abschnitt (21) durch ein Ende eines Druckelements (28) mit Druck beaufschlagt ist, wobei sich das andere Ende des Druckelements (28) an einem ersten Halter (29), der mit dem ersten Koppler-Abschnitt (23) verbunden ist, oder an einem zweiten Halter (30), der mit dem zweiten Koppler-Abschnitt (24) verbunden ist, abstützt.
  2. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, daß das Druckelement (28) spiralförmig ausgebildet ist
  3. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet, daß das Druckelement (28) dauerelastisch ist.
  4. Brennstoffeinspritzventil nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, daß der erste Koppler-Abschnitt (23) und der zweite Koppler-Abschnitt (24) zylinderförmig ausgebildet sind und der Spalt (27) als Ringspalt ausgebildet ist, wobei die Ausnehmung (16) hohlzylindrisch geformt ist.
  5. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 4,
    dadurch gekennzeichnet, daß der erste Koppler-Abschnitt (23) sich in axialer, vom Hydraulik-Volumen (17) weggerichteter Richtung zu einem zylindrischen Fortsatz (32) verjüngt.
  6. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 5,
    dadurch gekennzeichnet, daß sich der erste Koppler-Abschnitt (23) auf Höhe einer Oberkante der Ausnehmung (16) durch eine Stufe (33) zu dem zylindrischen Fortsatz (32) verjüngt.
  7. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 5 oder 6,
    dadurch gekennzeichnet, daß der Fortsatz (32) koaxial zum ersten Koppler-Abschnitt (23) angeordnet ist.
  8. Brennstoffeinspritzventil nach einem der Ansprüche 5 bis 7,
    dadurch gekennzeichnet, daß der Fortsatz (32) einen axial verlaufenden Kanal (26) aufweist, der über eine dazu mit einem radialen Richtungsanteil verlaufende Öffnung (34) mit dem Ausgleichsraum (21) verbunden ist.
  9. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 8,
    dadurch gekennzeichnet, daß der Kanal (26) durch einen Kugelkörper (35) verschlossen ist.
  10. Brennstoffeinspritzventil nach einem der Ansprüche 5 bis 9,
    dadurch gekennzeichnet, daß der flexible Abschnitt (25) als Membran ausgebildet ist und lochscheiben- oder schlauchförmig ist.
  11. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 10,
    dadurch gekennzeichnet, daß jeweils ein Ende des flexiblen Abschnitts (25) an der radialen Außenfläche des ersten Koppler-Abschnitts (23) und am zweiten Koppler-Abschnitt (24) hermetisch dicht gefügt ist.
  12. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 11,
    dadurch gekennzeichnet, daß ein Ende des flexiblen Abschnitts (25) zwischen dem ersten Koppler-Abschnitt (24) und dem ersten Halter (29) und/oder das andere Ende des flexiblen Abschnitts (25) zwischen dem zweiten Koppler-Abschnitt (24) und dem zweiten Halter (30) geklemmt ist.
  13. Brennstoffeinspritzventil nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, daß das Druckelement (28) unter Zwischenlage eines Zwischenlageelements (31) auf den flexiblen Abschnitt (25) drückt.
  14. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 13,
    dadurch gekennzeichnet, daß das Zwischenlageelement (31) ringförmig und/oder lochscheibenförmig ist, wobei die auf dem flexiblen Abschnitt (25) aufliegende Fläche des Zwischenlageelements (31) kreissegmentförmig und/oder abgerundet ist.
  15. Brennstoffeinspritzventil nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, daß zumindest einer der Halter (29, 30) hülsenförmig ausgebildet ist.
  16. Brennstoffeinspritzventil nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Halter (30) sich stufenförmig verjüngt.
  17. Brennstoffeinspritzventil nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, daß der erste Halter (29) an einem dem flexiblen Abschnitt (25) zugewandten Ende abgerundet ist.
  18. Brennstoffeinspritzventil nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, daß das Hydraulik-Volumen (17) mit dem Ausgleichsraum (21) durch zumindest eine Drosselbohrung verbunden ist.
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