DE10053928A1 - Einspritzventil mit einem Mittel zum Fernhalten von Kraftstoff von einer Aktoreinheit - Google Patents

Abstract

Das Mittel zum Fernhalten von Kraftstoff von der Aktoreinheit ist als Sperrschicht (3) ausgebildet. Die Aktoreinheit ist mit der Sperrschicht (3) beschichtet. Die Sperrschicht (3) besteht aus einem Material, in das der fernzuhaltende Kraftstoff nicht eindringen kann.

Description

Die Erfindung betrifft ein Einspritzventil mit einem Mittel zum Fernhalten von Kraftstoff von einer Aktoreinheit.

Eine Aktoreinheit besteht aus einem Aktor und einer Schutz­ hülle, die den Aktor und seine Anschlüsse vor Beschädigungen schützt. Die Schutzhülle besteht in der Regel aus einer Kunststoffhülse, die nach Überstreifen über den Aktor innen mit Silikon ausgespritzt wird.

Da Silikon bei Berührung mit Kraftstoff stark aufquillt, wird die Aktoreinheit gegenüber einem Bereich des Einspritzven­ tils, in dem sich Kraftstoff befindet, abgedichtet. Bekannt ist beispielsweise ein Einspritzventil, bei dem ein Mittel zum Fernhalten von Kraftstoff in Form einer Membran im Gehäu­ se des Einspritzventils zwischen zwei Dichtflächen gehaltert und derart angeordnet ist, dass die Aktoreinheit über die Membran gegen den kraftstoffführenden Bereich des Einspritz­ ventils abgedichtet ist. Die Aktoreinheit ist in einem Raum angeordnet, in den aufgrund der Membran Kraftstoff nicht ein­ dringen kann. Die beschriebene Abdichtung ist jedoch relativ aufwendig und erfordert einen entsprechenden konstruktiven Aufbau des Einspritzventils. Darüber hinaus besteht die Ge­ fahr einer Leckage durch Rissbildung in der Membran, da der Druck des Kraftstoffs die Membran unter starke mechanische Spannungen setzen kann. Bei Leckage dringt Kraftstoff in die Aktoreinheit ein, die dadurch beschädigt werden kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Einspritzventil mit einem Mittel zum Fernhalten von Kraftstoff von einer Ak­ toreinheit anzugeben, das im Vergleich zum Stand der Technik einfach aufgebaut ist und durch das die Gefahr des Eindrin­ gens des Kraftstoffs in die Aktoreinheit reduziert ist.

Die Aufgabe wird gelöst durch ein Einspritzventil mit einem Mittel zum Fernhalten von Kraftstoff von einer Aktoreinheit, bei dem das Mittel als Sperrschicht ausgebildet ist, mit der die Aktoreinheit beschichtet ist und die aus einem Material besteht, in das der fernzuhaltende Kraftstoff nicht eindrin­ gen kann.

Das Einspritzventil weist einen einfachen Aufbau auf, da die Aktoreinheit lediglich eine Beschichtung aufweist und auf ei­ ne aufwendige mechanische Konstruktion, die einen kraftstoff­ freien Bereich, in dem die Aktoreinheit angeordnet ist, von einem kraftstoffführenden Bereich trennt, verzichtet werden kann. Darüber hinaus ist die Gefahr einer Leckage, durch die Kraftstoff in die Aktoreinheit dringt, äußerst gering, da die Sperrschicht direkt auf der Aktoreinheit angeordnet ist und deshalb keiner durch einen einseitigen Druck des Kraftstoffs erzeugten mechanischen Spannung ausgesetzt ist.

Die Erfindung ermöglicht es, die Aktoreinheit in einen kraft­ stoffführenden Bereich anzuordnen. Das Einspritzventil ist in diesem Fall derart ausgebildet, dass beim Betrieb die Sperr­ schicht mit Kraftstoff in Berührung steht.

Das Einspritzventil ist einfach herstellbar, da Beschichtun­ gen eines Körpers mit wenig Aufwand realisierbar sind. Bei­ spielsweise kann ein Dünnschichtverfahren angewendet werden.

Bei Verwendung eines piezoelektrischen Aktors ist die Sperr­ schicht derart dehnbar ausgebildet, daß eine Längenverände­ rung des piezoelektrischen Aktors bei seiner Ansteuerung kei­ ne Rißbildung in der Sperrschicht hervorruft.

Eine ausreichende Dehnbarkeit der Sperrschicht kann erzielt werden, indem die Sperrschicht mit einer Dicke zwischen 100 nm bis einigen µm ausgebildet wird.

Als Material der Sperrschicht sind beispielsweise Metalle, insbesondere Nichteisenmetalle, wie z. B. Al, geeignet. Auch Keramiken oder Lacke kommen als Materialien für die Sperr­ schicht in Frage.

Die Schutzhülle der Aktoreinheit kann derart ausgebildet sein, daß sie zumindest teilweise bei Berührung mit Kraft­ stoff aufquillt oder anderweitig zerstört wird. Die Schutz­ hülle besteht beispielsweise aus einer Kunststoffhülse, die nach Überstreifen über den Aktor innen mit Silikon ausge­ spritzt wird.

Der Aktor besteht beispielsweise im Wesentlichen aus einem piezoelektrischen Material, wie AlN, ZnO, PZT oder LiNbO₃. Wird der Aktor mittels einer Rohrfeder zu seiner mechanischen Stabilisierung unter Zugspannung gesetzt, so ist das Vorsehen eines Mittels zum Fernhalten von Kraftstoff von der Aktorein­ heit besonders wichtig, da eine aufgequellte Schutzhülle in Öffnungen der Rohrfeder eindringen und dadurch eine Dehnung der Rohrfeder verhindern kann.

Alternativ ist der Aktor z. B. ein Elektromagnet.

Die Sperrschicht kann aus einer Einzelschicht oder aus mehre­ ren Teilschichten bestehen.

Im Folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung an­ hand der Figur näher erläutert.

Die Figur zeigt einen Querschnitt durch einen Teil eines Ein­ spritzventils, in dem ein Gehäuse, ein Aktor, eine Schutzhül­ le, eine Sperrschicht, ein Ventilkörper, ein Ventilkolben, eine Rohrfeder und eine Steuerkammer dargestellt sind.

Im Ausführungsbeispiel ist ein Einspritzventil vorgesehen, das einen Aktor 1 aus piezoelektrischem Material aufweist. Der Aktor 1 ist von einer Schutzhülle 2 umgeben. Der Aktor 1 und die Schutzhülle 2 bilden eine Aktoreinheit. Die Schutz­ hülle 2 besteht aus einer Kunststoffhülse und darin ein­ gespritzem Silikon. Das Silikon wird zwischen dem Aktor 1 und der Kunststoffhülse eingespritzt, nachdem die Kunststoffhülse über den Aktor 1 gestreift wurde. Die Aktoreinheit ist mit einer Sperrschicht 3 beschichtet. Die Sperrschicht 3 besteht aus Al und ist ca. 1 µm dick.

Die Aktoreinheit wird mittels einer Rohrfeder 8 unter Zug­ spannung gesetzt und ist in einem Gehäuse 4 angeordnet. Eine obere Fläche der Aktoreinheit ist kraftschlüssig mit dem Ge­ häuse 4 verbunden. Eine untere Fläche des Aktors 1 steht mit einem Ventilkolben 5 derart in Wirkverbindung, daß bei An­ steuerung des Aktors 1 der Ventilkolben 5 durch den Aktor 1 nach unten verschoben wird. Dazu ist der Ventilkolben 5 be­ weglich in einer Ausnehmung eines Ventilkörpers 6 angeordnet. Unterhalb des Ventilkolbens 5 ist eine Steuerkammer 7 ange­ ordnet. Die Steuerkammer 7 ist mit Kraftstoff gefüllt. Bei Ansteuerung des Aktors 1 bewegt sich der Ventilkolben 5 auf­ grund der Streckung des Aktors 1 nach unten und gibt eine Ab­ laufleitung frei, so dass Kraftstoff aus der Steuerkammer 7 abfließen kann, und der Druck in der Steuerkammer 7 ernied­ rigt wird. Das Einspritzventil ist derart aufgebaut, dass der Druckabfall in der Steuerkammer 7 in herkömmlicher Weise das Anheben einer Einspritznadel (nicht dargestellt) bewirkt, so dass Kraftstoff in eine Brennkammer (nicht dargestellt) ein­ gespritzt wird. Aufgrund fehlender Dichtungen dringt Kraft­ stoff am Ventilkolben vorbei in das Gehäuse 4 ein. Durch die Sperrschicht 3 wird der Kraftstoff jedoch von der Aktorein­ heit ferngehalten.

Claims (5)

1. Einspritzventil mit einem Mittel zum Fernhalten von Kraft­ stoff von einer Aktoreinheit, dadurch gekennzeichnet, daß das Mittel zum Fernhalten von Kraftstoff von der Aktoreinheit als Sperrschicht (3) ausgebildet ist, mit der die Aktorein­ heit beschichtet ist und die aus einem Material besteht, in das der fernzuhaltende Kraftstoff nicht eindringen kann.

2. Einspritzventil nach Anspruch 1, bei dem ein Aktor (1) der Aktoreinheit im wesentlichen aus einem piezoelektrischen Material besteht.

3. Einspritzventil nach Anspruch 2, bei dem eine Schutzhülle (2) der Aktoreinheit Silikon ent­ hält.

4. Einspritzventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem die Sperrschicht (3) im wesentlichen aus einem Metall besteht.

5. Einspritzventil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, das derart ausgebildet ist, daß beim Betrieb die Sperrschicht (3) mit Kraftstoff in Berührung steht.