DE102004030329A1

DE102004030329A1 - Einspritzventil

Info

Publication number: DE102004030329A1
Application number: DE200410030329
Authority: DE
Inventors: Dirk Dr.-Ing. Lieske; Walter Dipl-.Ing. Zipp (FH)
Original assignee: DaimlerChrysler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2004-06-23
Filing date: 2004-06-23
Publication date: 2006-01-12
Also published as: WO2006000331A1

Abstract

Ein Einspritzventil (1) für eine Brennkraftmaschine weist ein Ventilglied (4) auf, welches durch die Krafteinwirkung eines Stellgliedes (5) zwischen einer Offenstellung und einer Geschlossenstellung verstellbar ist. Es ist ein zweites Stellglied (7) vorgesehen, welches mit einer Kraft, die der von dem ersten Stellglied (5) erzeugten Kraft im wesentlichen entspricht, entgegen der Kraftrichtung des ersten Stellgliedes (5) wirkt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Einspritzventil für eine Brennkraftmaschine nach der im Oberbegriff von Anspruch 1 näher definierten Art.

Ein gattungsgemäßes Einspritzventil ist beispielsweise aus der DE 199 42 816 A1 bekannt. Derartige Einspritzventile erfüllen ihren Zweck, nämlich dem zugeordneten Brennraum einer Brennkraftmaschine die gewünschte Kraftstoffmenge in einer äußerst kurzen Zeit zuzuführen, prinzipiell sehr gut. Es hat sich jedoch herausgestellt, dass solche Einspritzventile, die auch als Injektoren bezeichnet werden, durch die von den Aktuatoren der Ventilglieder bei jedem Einspritzvorgang hervorgerufenen Kraftstöße die gesamte Brennkraftmaschine zu Schwingungen anregen, was zu einem unangenehmen klingenden Betriebsgeräusch der Brennkraftmaschine führen kann.

Im Stand der Technik wurde dieses teilweise auch bei Magnetventilen auftretende Problem erkannt und es wird beispielsweise in der DE 35 29 134 A1 vorgeschlagen, dem Magnetanker eines solchen Magnetventils einen Kolben zuzuordnen, der in einer mit einem Fluid gefüllten Kammer gedämpft wird. Aufgrund der hierbei auftretenden Verzögerung des Magnetankers ist eine solche Lösung bei modernen Einspritzventilen jedoch nicht akzeptabel.

Die DE 39 05 992 A1 schlägt zur Beseitigung der beschriebenen Problematik ein elektromagnetisches Hochdruckeinspritzventil vor, welches zur Erzielung von schnellsten Stellbewegungen mit einem polarisierten Magnetkreis ausgestattet wird, der als Besonderheit eine Aufhängung innerhalb zweier Membranfedern mit sehr steiler Federkennlinie besitzt. Auch bei diesem Vorschlag wird eine nichtakzeptable Verzögerung in das Einspritzventil eingebracht.

Bei dem in der DE 39 14 876 A1 beschriebenen Kraftstoffinjektor dämpft derselbe die Bewegung eines Plungers und eines Kolbens infolge der Schwerkraft, nachdem die Kraftstoffeinspritzung durch den Kraftstoff einer Druckkammer oder Dämpferkammer zum Abschluss gebracht ist. Des weiteren ist ein Bypass vorgesehen, der das Aufprallen zwischen dem Plunger und dem Kolben und einem Zylinder verhindern soll. Diese Lösung ist neben der Tatsache, dass sie für moderne Einspritzventile nicht geeignet ist, konstruktiv relativ aufwändig.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Einspritzventil für eine Brennkraftmaschine zu schaffen, welches eine möglichst geringe Geräuschentwicklung bei vergleichsweise einfacher Konstruktion aufweist.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die in Anspruch 1 genannten Merkmale gelöst.

Durch das erfindungsgemäße zweite Stellglied, welches entgegen der Kraftrichtung des ersten Stellglieds mit einer der von dem ersten Stellglied erzeugten Kraft im wesentlichen entsprechenden Kraft wirkt, werden die von dem ersten, mit dem Ventilglied verbundenen Stellglied erzeugten Kraftstöße ausgeglichen, wodurch sich ein ruhiger und gleichmäßiger Betrieb des Einspritzventils ergibt und die bislang auftretenden, impulsartigen Körperschallanregungen der Brennkraftmaschine vermieden werden. Dies führt zu einer sehr geringen Geräuschentwicklung durch das erfindungsgemäße Einspritzventil, wodurch die Körperschallanregung und damit auch die Schallabstrahlung der gesamten Brennkraftmaschine verringert wird.

Eine besonders einfache Kompensation der durch das erste Stellglied verursachten Körperschallanregungen ergibt sich, wenn in einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung mit dem zweiten Stellglied eine Kompensationsmasse verbunden ist, deren Masse der Masse des Ventilglieds im wesentlichen entspricht.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den restlichen Unteransprüchen. Nachfolgend ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung prinzipmäßig dargestellt.

Die einzige Figur zeigt eine sehr schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Einspritzventils.
Ein Einspritzventil 1 für eine in ihrer Gesamtheit nicht dargestellte Brennkraftmaschine weist ein Gehäuse 2 auf, welches an seiner Unterseite mit einer Einspritzöffnung 3 versehen ist. Die Einspritzöffnung 3 ist mittels eines teilweise auch als Injektornadel bezeichneten Ventilgliedes 4 verschließbar bzw. freigebbar, wozu das Ventilglied 4 durch die Krafteinwirkung eines innerhalb des Gehäuses 2 gelagerten, ersten Stellglieds 5 zwischen einer Offenstellung und einer Geschlossenstellung verstellbar ist. In der Offenstellung des Ventilglieds 4 kann in nicht dargestellter Weise in das Gehäuse 2 des Einspritzventils 1 eingeleiteter Kraftstoff in einen Brennraum der Brennkraftmaschine gelangen.
Das erste Stellglied 5 ist an sich bekannter Weise als Piezoaktuator ausgebildet, dessen Länge durch Anlegen einer elektrischen Spannung verändert werden kann, um mit einer bestimmten Kraft auf das Ventilglied 4 einzuwirken. Dies bedeutet, dass sich das erste Stellglied 5 zur Verstellung des Ventilglieds 4 ausdehnt, wobei es sich an dem als Stator wirkenden Gehäuse 2 abstützt. Des weiteren ist das erste Stellglied 5 mit einer Steuereinheit 6 verbunden, die in der Lage ist, die an dem ersten Stellglied 5 angelegte elektrische Spannung zu verändern.
Bei der Beschleunigung des Ventilglieds 4 durch das erste Stellglied 5 ergeben sich bei jedem Einspritzvorgang durch die Abstützung des ersten Stellglied 5 an dem Gehäuse 2 Kraftstöße, die an der Brennkraftmaschine zu Körperschallanregungen und somit zu einem unerwünschten Betriebsgeräusch derselben führen. Um dies zu verhindern, ist innerhalb des Gehäuses 2 ein zweites Stellglied 7 gelagert, welches bei jeder Beaufschlagung des ersten Stellgliedes 5 mit einer Kraft, die der von dem ersten Stellglied 5 erzeugten Kraft im wesentlichen entspricht, entgegen der Kraftrichtung des ersten Stellglieds 5 wirkt. Dadurch heben sich die von den beiden Stellgliedern 5 und 7 in das Gehäuse 2 eingeleiteten Kräfte auf und die Körperschallanregungen der Brennkraftmaschine werden vermieden.
Wie das erste Stellglied 5 ist auch das zweite Stellglied 7 im vorliegenden Fall als Piezoaktuator ausgebildet und mit der Steuereinheit 6 verbunden. Auf diese Weise ist es möglich, das zweite Stellglied 7 synchron zu dem ersten Stellglied 5 anzutreiben und an den beiden Stellglieder 5 und 7 jeweils gegeneinander gerichtete, gleich hohe Kräfte zu erzeugen.
Um sicher zu stellen, dass die von den beiden Stellgliedern 5 und 7 in das Gehäuse 2 eingeleiteten Kräfte gleich hoch sind, ist mit dem zweiten Stellglied 7 eine Kompensationsmasse 8 verbunden, deren Masse der Masse des Ventilglieds 4 im wesentlichen entspricht. Selbstverständlich hat diese im wesentlichen identische Masse keinen Einfluss auf das Volumen der Kompensationsmasse 8, da diese aus einem anderen Material als das Ventilglied 4 bestehen kann. In diesem Zusammenhang spielt auch die Masse der beiden Stellglieder 5 und 7 selbst eine Rolle, da diese bei der Betätigung des Ventilglieds 4 bzw. der Kompensationsmasse 8 ebenfalls beschleunigt werden muss. Dies bedeutet, dass mit einer geeigneten Auslegung der Masse des zweiten Stellgliedes 7 theoretisch auf die Kompensationsmasse 8 verzichtet werden könnte.

Claims

Einspritzventil für eine Brennkraftmaschine, mit einem Ventilglied, welches durch die Krafteinwirkung eines Stellgliedes zwischen einer Offenstellung und einer Geschlossenstellung verstellbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass ein zweites Stellglied (7) vorgesehen ist, welches mit einer Kraft, die der von dem ersten Stellglied (5) erzeugten Kraft im wesentlichen entspricht, entgegen der Kraftrichtung des ersten Stellgliedes (5) wirkt.
Einspritzventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mit dem zweiten Stellglied (7) eine Kompensationsmasse (8) verbunden ist, deren Masse der Masse des Ventilglieds (4) im wesentlichen entspricht.
Einspritzventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Stellglieder (5, 7) als Piezoaktuatoren ausgebildet sind.
Einspritzventil nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass sich die beiden Stellglieder (5, 7) an einem Gehäuse (2) des Einspritzventils (1) abstützen.
Einspritzventil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Stellglied (7) mittels einer Steuereinheit (6) synchron zu dem ersten Stellglied (5) angesteuert wird.