DE10153630A1

DE10153630A1 - Brennstoffeinspritzventil

Info

Publication number: DE10153630A1
Application number: DE10153630A
Authority: DE
Inventors: Hubert Stier; Elmar Okrent; Ulrich Doebler
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2001-10-31
Filing date: 2001-10-31
Publication date: 2003-07-10
Also published as: US7063278B2; EP1442210A1; JP2005508476A; EP1442210B1; WO2003040545A1; US20040094640A1; DE50213748D1; JP4280633B2

Abstract

Ein Brennstoffeinspritzventil (1) zum direkten Einspritzen von Brennstoff in den Brennraum einer Brennkraftmaschine weist einen piezoelektrischen Aktor (2), der in einem Aktorgehäuse (3) gekapselt ist, eine mit dem Aktor in Wirkverbindung stehende Ventilnadel (9), an der ein Ventilschließkörper (11) ausgebildet ist, der mit einer Ventilsitzfläche (13) einen Dichtsitz bildet, und einen Düsenkörper (12) auf, in welchen das Aktorgehäuse (3) einschiebbar ist. Das Aktorgehäuse (3) und der Düsenkörper (12) sind durch ein gemeinsames Anschlußteil (4) abgeschlossen, wobei das Anschlußteil (4) eine erste und eine zweite Durchmesserstufe (19; 20) aufweist.

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einem Brennstoffeinspritzventil nach der Gattung des Hauptanspruchs.

Beispielsweise ist aus der DE 195 34 445 C2 ein Brennstoffeinspritzventil bekannt, welches in einem Düsenkörper eine axial bewegliche Ventilnadel aufweist, welche durch einen piezoelektrischen Aktor betätigbar ist und durch eine Druckfeder in Schließstellung gehalten wird. Die Brennstoffzufuhr erfolgt von einer externen Quelle mit frei einstellbarem Druck. Die Ventilnadel weist eine Zentralbohrung auf. Der piezoelektrische Aktor umgibt die Ventilnadel konzentrisch und ist durch Dichtflächen gegen den Brennstoffdruck abgedichtet.

Nachteilig bei dem aus der DE 195 34 445 C2 bekannten Brennstoffeinspritzventil ist insbesondere, daß die Kapselung des piezoelektrischen Aktors, welcher gegen den aggressiven Brennstoff und gegen den Druck des Brennstoffs abgedichtet sein muß, aufwendig und kostenintensiv ist. Auch der Ausgleich thermischer Längenänderungen des Aktors und nachfolgende Fehlfunktionen des Brennstoffeinspritzventils ist nur schwer realisierbar.

Vorteile der Erfindung

Das erfindungsgemäße Brennstoffeinspritzventil mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß der piezoelektrische oder magnetostriktive Aktor in einem Aktorgehäuse und der Düsenkörper, in welchem das Aktorgehäuse angeordnet ist, gemeinsam durch ein Anschlußteil abschließbar sind, welches Durchmesserstufen aufweist, die mit dem Aktorgehäuse und dem Düsenkörper verbindbar sind.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Hauptanspruch angegebenen Brennstoffeinspritzventils möglich.

Weiterhin ist von Vorteil, daß die Durchmesserstufen unterschiedliche radiale Durchmesser aufweisen, wodurch das Aktorgehäuse und der Düsenkörper beabstandet werden, so daß der Brennstoff ohne Bohrungen im Gehäuse zum Dichtsitz geführt werden kann.

Vorteilhafterweise wird der piezoelektrische Aktor durch eine Schließfeder beaufschlagt, die zwischen einer Stirnplatte des Aktors und einer Schulter des Aktorgehäuses angeordnet ist.

Von Vorteil ist außerdem, daß das Anschlußteil in einfacher und kostengünstiger Weise durch Drehen herstellbar ist.

Zeichnung

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 erfindungsgemäß ausgestalteten Brennstoffeinspritzventils.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

Ein in Fig. 1 dargestelltes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Brennstoffeinspritzventils 1 ist in der Form eines Brennstoffeinspritzventils 1 für Brennstoffeinspritzanlagen von gemischverdichtenden, fremdgezündeten Brennkraftmaschinen ausgeführt. Das Brennstoffeinspritzventil 1 eignet sich insbesondere zum direkten Einspritzen von Brennstoff in einen nicht dargestellten Brennraum einer Brennkraftmaschine.
Das Brennstoffeinspritzventil 1 umfaßt einen piezoelektrischen Aktor 2, welcher in einem Aktorgehäuse 3 gekapselt ist. Das Aktorgehäuse 3 ist zulaufseitig durch ein Anschlußteil 4 abgeschlossen, welches beispielsweise kostengünstig durch Drehen herstellbar ist. Das Anschlußteil 4 weist einen Brennstoffzulauf 5 sowie einen nicht weiter dargestellten elektrischen Anschluß zur Betätigung des piezoelektrischen Aktors 2 auf.
Der piezoelektrische Aktor 2 stützt sich abströmseitig an einer Stirnplatte 6 ab, an deren anderer Seite eine Schließfeder 7 angeordnet ist. Die Schließfeder 7 stützt sich zwischen der Stirnplatte 6 und einer Schulter 8 des Aktorgehäuses 3 ab und beaufschlagt eine mit der Stirnplatte 6 in kraftschlüssiger Verbindung stehende Ventilnadel 9 mit einer Schließkraft, welche das Brennstoffeinspritzventil 1 im unbestromten Zustand des piezoelektrischen Aktors 2 geschlossen hält.
Die Ventilnadel 9 durchgreift die Schließfeder 7 sowie eine Ausnehmung 10 in der Schulter 8 des Aktorgehäuses 3. An einem abströmseitigen Ende der Ventilnadel 9 ist ein Ventilschließkörper 11 ausgebildet, welcher mit einer an einem Düsenkörper 12 ausgebildeten Ventilsitzfläche 13 einen Dichtsitz bildet. In dem Düsenkörper 12 ist das Aktorgehäuse 3 mit dem darin zulaufseitig eingesteckten Anschlußteil 4angeordnet. Der Düsenkörper 12 wird auf das Anschlußteil 4 ebenfalls aufgesteckt.
Das Anschlußteil 4 weist dabei eine erste Durchmesserstufe 19 auf, auf welche das Aktorgehäuse 3 aufgesteckt wird, und eine zweite Durchmesserstufe 20, auf welche der Düsenkörper 12 aufgesteckt wird. Dadurch, daß der radiale Durchmesser der ersten Durchmesserstufe 19 kleiner ist als derjenige der zweiten Durchmesserstufe 20, ist zwischen dem Aktorgehäuse 3 und dem Düsenkörper 12 ein ringförmiger Zwischenraum 14 ausgebildet, durch welchen der über die Brennstoffzufuhr 5 zugeführte Brennstoff zum Dichtsitz geleitet wird. In dem Anschlußteil 4 ist zur Verbindung zwischen der Brennstoffzufuhr 5 und dem Zwischenraum 14 zumindest ein Brennstoffkanal 15 ausgebildet.
Die beschriebene Kapselung des piezoelektrischen Aktors 2 in dem Aktorgehäuse 3 und der gemeinsame Abschluß des Aktorgehäuses 3 und des Düsenkörpers 12 durch das Anschlußteil 4 ist insbesondere durch ihre einfache und kostengünstige Konstruktion gekennzeichnet. Die Abdichtung kann ohne zusätzliche Elastomerdichtungen erfolgen. Das Anschlußteil 4 ist in einfacher Weise durch Drehen herstellbar und kann neben der Brennstoffzufuhr 5 auch die elektrische Leitung zur Erregung des piezoelektrischen Aktors 2 aufnehmen, so daß Bohrungen im Gehäuse entfallen können. Auch die beim Betrieb des piezoelektrischen Aktors 2 entstehende Abwärme kann durch den am Aktorgehäuse 3 vorbeiströmenden Brennstoff abgeführt werden und beispielsweise zur Vorheizung des Brennstoffs genutzt werden.
Zur Einstellung der Federkraft der Schließfeder 7 wird das Aktorgehäuse 3 so weit auf das Anschlußteil 4 aufgeschoben, bis die erforderliche Federkraft erreicht ist. Dabei stellt sich ein Einstellspalt 16 ein. Anschließend wird das Aktorgehäuse 3 beispielsweise mittels einer Schweißnaht 17 mit dem Anschlußteil 4 verbunden. Auch der Düsenkörper 12ist mit dem Anschlußteil 4 beispielsweise ebenfalls über eine Schweißnaht 18 verbunden.
Wird der piezoelektrische Aktor 2 durch eine von außen zuführbare elektrische Spannung erregt, dehnt er sich entgegen der Federkraft der Schließfeder 7 in einer Abströmrichtung des Brennstoffs aus. Dadurch verschiebt sich die Stirnplatte 6 mit der in Wirkverbindung stehenden Ventilnadel 9 ebenfalls in Abströmrichtung. Der mit der Ventilnadel 9 in kraftschlüssiger Verbindung stehende Ventilschließkörper 11 hebt von der Ventilsitzfläche 13 ab, wodurch Brennstoff in den nicht weiter dargestellten Brennraum der Brennkraftmaschine abgespritzt wird.
Wird die den piezoelektrischen Aktor 2 erregende Spannung abgeschaltet, zieht dieser sich zusammen. Die Stirnplatte 6 wird entlastet und durch die Kraft der Schließfeder 7 entgegen der Abströmrichtung des Brennstoffs gedrückt. Die mit der Stirnplatte 6 in kraftschlüssiger Verbindung stehende Ventilnadel 9 bewegt sich ebenfalls entgegen der Abströmrichtung, so daß der Ventilschließkörper 11 auf der Ventilsitzfläche 13 aufsetzt und das Brennstoffeinspritzventil 1 geschlossen wird.
Die Erfindung ist nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt und z. B. auch für Brennstoffeinspritzventile 1 mit magnetostriktiven Aktoren oder für nach innen öffnende Brennstoffeinspritzventile 1 geeignet.

Claims

1. Brennstoffeinspritzventil (1) zum direkten Einspritzen von Brennstoff in den Brennraum einer Brennkraftmaschine, mit einem piezoelektrischen oder magnetostriktiven Aktor (2), der in einem Aktorgehäuse (3) gekapselt ist, einer mit dem Aktor in Wirkverbindung stehenden Ventilnadel (9), an der ein Ventilschließkörper (11) ausgebildet ist, der mit einer Ventilsitzfläche (13) einen Dichtsitz bildet, und einem Düsenkörper (12), dadurch gekennzeichnet,
daß das Aktorgehäuse (3) in den Düsenkörper (12) eingeschoben ist und
daß das Aktorgehäuse (3) und der Düsenkörper (12) durch ein gemeinsames Anschlußteil (4) abgeschlossen sind, wobei das Anschlußteil (4) eine erste Durchmesserstufe (19), die mit dem Aktorgehäuse (3) verbunden ist, und eine zweite Durchmesserstufe (20), die mit dem Düsenkörper (20) verbunden ist, aufweist.

2. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Aktorgehäuse (3) auf die erste Durchmesserstufe (19) aufgesteckt ist.

3. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Düsenkörper (12) auf die zweite Durchmesserstufe (20) aufgesteckt ist.

4. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Durchmesserstufe (20) einen größeren Durchmesser aufweist als die erste Durchmesserstufe (19).

5. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Düsenkörper (12) und dem Aktorgehäuse (3) ein ringförmiger Zwischenraum (14) ausgebildet ist, der der Zuleitung des Brennstoffs zu dem Dichtsitz dient.

6. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Anschlußteil (4) eine Brennstoffzufuhr (5) aufweist, die über einen Brennstoffkanal (15) mit dem Zwischenraum (14) verbunden ist.

7. Brennstoffeinspritzventil nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Aktor (2) zulaufseitig an dem Anschlußteil (4) abstützt.

8. Brennstoffeinspritzventil nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Aktor (2) abströmseitig an einer Stirnplatte (6) abstützt.

9. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Stirnplatte (6) in kraftschlüssiger Verbindung mit der Ventilnadel (9) steht.

10. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Stirnplatte (6) und einer Schulter (8) des Aktorgehäuses (3) eine Schließfeder (7) angeordnet ist.

11. Brennstoffeinspritzventil nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Aktorgehäuse (3) mit dem Anschlußteil (4) über eine Schweißnaht (17) verbunden ist.

12. Brennstoffeinspritzventil nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Düsenkörper (12) mit dem Anschlußteil (4) über eine Schweißnaht (18) verbunden ist.

13. Brennstoffeinspritzventil nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, das Anschlußteil (4) durch Drehen hergestellt ist.