Die
Erfindung geht aus von einem Brennstoffeinspritzventil nach der
Gattung des Hauptanspruchs.The
The invention is based on a fuel injection valve after
Genus of the main claim.
Es
ist schon ein Brennstoffeinspritzventil aus der DE 199 62 177 A1 bekannt,
mit einem Zylinder, einem in dem Zylinder axial beweglichen Kolben,
einem stirnseitig zwischen dem Zylinder und dem Kolben vorgesehenen
Kopplerspalt, mit einem mit Flüssigkeit
gefüllten
Ausgleichsraum, der über
einen Verbindungskanal mit dem Kopplerspalt strömungsverbunden ist, und mit
einem Druckhaltemittel in dem Ausgleichsraum. Zur schnellen Wiederbefüllung des Kopplerspaltes
ist ein Überdruck
in dem Ausgleichsraum und dem Verbindungskanal erforderlich. Dieser Überdruck
wird über
das Druckhaltemittel erzeugt. Das Druckhaltemittel besteht aus einer
Druckplatte, auf die eine mechanische Druckfeder oder eine Gasdruckfeder
wirkt. Die Druckplatte ist an einem Ende eines Metallbalgs gelagert.
Die mechanische Druckfeder ist innerhalb des Metallbalgs angeordnet. Nachteilig
ist, dass das Druckhaltemittel viel Bauraum beansprucht, aus vielen
Bauteilen besteht und daher aufwendig und teuer herzustellen ist.It is already a fuel injector from the DE 199 62 177 A1 known, comprising a cylinder, an axially movable piston in the cylinder, a coupler gap provided at the end between the cylinder and the piston, with a fluid-filled compensation chamber, which is flow-connected to the coupler gap via a connecting channel, and with a pressure-retaining means in the compensation chamber. For rapid refilling of the coupler gap, an overpressure in the compensation chamber and the connecting channel is required. This overpressure is generated by the pressure holding means. The pressure holding means consists of a pressure plate on which acts a mechanical compression spring or a gas pressure spring. The pressure plate is mounted on one end of a metal bellows. The mechanical compression spring is arranged inside the metal bellows. The disadvantage is that the pressure-retaining means takes up a lot of space, consists of many components and therefore is expensive and expensive to produce.
Vorteile der
ErfindungAdvantages of
invention
Das
erfindungsgemäße Brennstoffeinspritzventil
mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den
Vorteil, daß der
benötigte
Bauraum für
das Druckhaltemittel auf einfache Art und Weise verkleinert wird,
indem das zumindest eine Druckhaltemittel elastisch ausgebildet
ist und im wesentlichen über
seine elastische Rückstellkraft
auf die Flüssigkeit
des Ausgleichsraums und des Verbindungskanals wirkt.The
Fuel injection valve according to the invention
with the characterizing features of the main claim has the
Advantage that the
needed
Space for
the pressure holding means is reduced in a simple manner,
in that the at least one pressure-retaining means is elastic
is and essentially over
its elastic restoring force
on the liquid
the compensation chamber and the connection channel acts.
Durch
die in den Unteransprüchen
aufgeführten
Maßnahmen
sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Hauptanspruch
angegebenen Brennstoffeinspritzventils möglich.By
in the subclaims
listed
activities
are advantageous developments and improvements of the main claim
specified fuel injector possible.
Besonders
vorteilhaft ist, wenn das zumindest eine elastische Druckhaltemittel
einen abgeschlossenen Hohlraum einschliesst, da auf diese Weise
Raum für
eine elastische Einfederung des Druckhaltemittels geschaffen ist.Especially
is advantageous if the at least one elastic pressure-retaining means
enclosing a closed cavity, as in this way
room for
an elastic deflection of the pressure-retaining means is provided.
Gemäss einer
vorteilhaften Ausführung
ist das zumindest eine elastische Druckhaltemittel eine Membran;
die zusammen mit einer Wandung des Kolbens den Hohlraum einschliesst.
Vorteilhafterweise ist die Membran eben ausgebildet und mit der Wandung
des Kolbens abdichtend verbunden.According to one
advantageous embodiment
the at least one elastic pressure-retaining means is a membrane;
which together with a wall of the piston encloses the cavity.
Advantageously, the membrane is flat and formed with the wall
the piston sealingly connected.
Sehr
vorteilhaft ist, wenn der Hohlraum dadurch gebildet ist, dass ein
Abschnitt der Wandung des Kolbens muldenförmig ist und die Membran über den
muldenförmigen
Abschnitt der Wandung gespannt ist.Very
is advantageous if the cavity is formed by that a
Section of the wall of the piston is trough-shaped and the membrane over the
trough-shaped
Section of the wall is stretched.
Gemäss einem
vorteilhaften Ausführungsbeispiel
ist an einem äußeren Rand
des muldenförmigen
Abschnitts der Wandung ein abgerundeter Absatz vorgesehen, den die
Membran kragenförmig umschliesst.
Auf diese Weise ist das Druckhaltemittel mechanisch gut gelagert.According to one
advantageous embodiment
is at an outer edge
the trough-shaped
Section of the wall provided a rounded paragraph, the
Surrounds the membrane like a collar.
In this way, the pressure holding means is mechanically well stored.
Nach
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist das zumindest eine
elastische Druckhaltemittel durch zwei Membranen gebildet, die dicht
miteinander verbunden sind und zwischen sich den abgeschlossenen
Hohlraum einschliessen. Auf diese Weise wird ein zwischen den Membranen
eingeschlossenes polsterförmiges
Druckhaltemittel gebildet.To
In a further advantageous embodiment, this is at least one
elastic pressure retaining means formed by two membranes that are tight
are interconnected and between them the completed
Include cavity. In this way, one between the membranes
enclosed upholstered
Pressure retaining means formed.
Weiterhin
vorteilhaft ist, wenn das zumindest Eine elastische Druckhaltemittel
lose in den Ausgleichsraum und/oder in den Verbindungskanal eingelegt
ist, da die Montage des Druckhaltemittels. auf diese Weise sehr
einfach ist.Farther
is advantageous if the at least one elastic pressure-retaining means
loosely inserted in the compensation chamber and / or in the connecting channel
is because the assembly of the pressure-retaining means. very much that way
easy.
Darüber hinaus
vorteilhaft ist, wenn der Hohlraum mit Gas gefüllt ist oder ein Vakuum aufweist. Das
Gas kann durch seine Kompression in dem Hohlraum neben der elastischen
Rückstellkraft
des Druckhaltemittels einen zusätzlichen
Beitrag zur Druckaufrechterhaltung in der Flüssigkeit liefern.Furthermore
is advantageous if the cavity is filled with gas or has a vacuum. The
Gas can through its compression in the cavity in addition to the elastic
Restoring force
the pressure-retaining agent an additional
Contribute to maintaining pressure in the fluid.
Außerdem vorteilhaft
ist, wenn das zumindest eine Druckhaltemittel aus Stahl hergestellt
ist.In addition, advantageous
is when the at least one pressure-retaining means made of steel
is.
Zeichnungdrawing
Ausführungsbeispiele
der Erfindung sind in der Zeichnung vereinfacht dargestellt und
in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.embodiments
The invention are shown in simplified form in the drawing and
explained in more detail in the following description.
Es
zeigen 1 ein schematisch dargestelltes Brennstoffeinspritzventil, 2 eine
Schnittansicht eines hydraulischen Kopplers gemäss einem ersten Ausführungsbeispiel
und 3 eine Schnittansicht eines hydraulischen Kopplers
gemäss
einem zweiten Ausführungsbeispiel.Show it 1 a schematically illustrated fuel injection valve, 2 a sectional view of a hydraulic coupler according to a first embodiment and 3 a sectional view of a hydraulic coupler according to a second embodiment.
Beschreibung
der Ausführungsbeispieledescription
the embodiments
1 zeigt
ein Brennstoffeinspritzventil, bei dem beispielsweise ein erfindungsgemäß ausgebildeter
hydraulischer Koppler Verwendung findet. Der hydraulische Koppler
kann aber ausdrücklich
auch bei anderen Anwendungen eingesetzt werden. 1 shows a fuel injection valve, in which, for example, an inventively designed hydraulic coupler is used. However, the hydraulic coupler can also be used expressly in other applications.
Das
Brennstoffeinspritzventil dient dazu, Kraftstoff in einen Brennraum
einer Brennkraftmaschine einzuspritzen und wird beispielsweise bei
der sogenannten Direkteinspritzung verwendet.The
Fuel injector serves to fuel into a combustion chamber
inject an internal combustion engine and is for example at
used the so-called direct injection.
Das
Brennstoffeinspritzventil hat ein Ventilgehäuse 1 mit einem Eingangskanal 2 für den Kraftstoff.
In dem Ventilgehäuse 1 ist
ein schematisch dargestellter Aktor 3 zur axialen Verstellung
einer Ventilnadel 4 angeordnet.The fuel injection valve has a valve housing 1 with an input channel 2 for the fuel. In the valve housing 1 is a schematically illustrated actuator 3 for the axial adjustment of a valve needle 4 arranged.
Die
Ventilnadel 4 ist in dem Ventilgehäuse 1 axial beweglich
vorgesehen und weist beispielsweise einen dem Aktor 3 zugewandten
Nadelschaft 7 und einen dem Aktor 3 abgewandten
Ventilschließkörper 8 auf.
Der Aktor 3 überträgt seine
Bewegung über
einen sogenannten hydraulischen Koppler 9 auf den Nadelschaft 7 der
Ventilnadel 4, wodurch der mit einem Ventilsitz 10 zusammenwirkende
Ventilschließkörper 8 das
Brennstoffeinspritzventil öffnet
oder schließt.
Das Brennstoffeinspritzventil weist beispielsweise einen sogenannten
Kugel-Kegelsitz auf, wobei der Ventilsitz 10 beispielsweise
kegelförmig ausgebildet
ist und der Ventilschließkörper 8 einen mit
dem Ventilsitz 10 zusammenwirkenden Kugel- oder Radienabschnitt 11 aufweist.
Bei geschlossenem Brennstoffeinspritzventil liegt der Ventilschließkörper 8 über seinen
gesamten Umfang an dem Ventilsitz 10 mit Linien- oder Flächenberührung dicht
an, was im folgenden als Dichtsitz 12 bezeichnet wird.The valve needle 4 is in the valve body 1 provided axially movable and has, for example, a the actuator 3 facing needle shaft 7 and one the actor 3 remote valve closing body 8th on. The actor 3 transmits its movement via a so-called hydraulic coupler 9 on the needle shaft 7 the valve needle 4 , whereby the with a valve seat 10 cooperating valve closing bodies 8th the fuel injector opens or closes. The fuel injection valve has, for example, a so-called ball-cone seat, wherein the valve seat 10 is formed, for example, conical and the valve closing body 8th one with the valve seat 10 interacting sphere or radius section 11 having. When the fuel injection valve is closed, the valve closing body is located 8th over its entire circumference at the valve seat 10 with line or surface contact tightly, which in the following as a sealing seat 12 referred to as.
Der
Aktor 3 ist beispielsweise ein piezoelektrischer oder magnetostriktiver
Aktor und gegenüber dem
Kraftstoff gekapselt ausgeführt.The actor 3 For example, a piezoelectric or magnetostrictive actuator and executed encapsulated with respect to the fuel.
Der
piezoelektrische Aktor 3 besteht aus einer Vielzahl von
piezokeramischen Schichten, die durch Anlegen einer elektrischen
Spannung eine Dehnung in axialer Richtung ausführen. Dabei wird der sogenannte
inverse piezoelektrische Effekt ausgenutzt, bei dem elektrische
Energie in mechanische Energie umgewandelt wird. Die durch das Anlegen der
elektrischen Spannung erzeugte Dehnung der piezokeramischen Schichten
wird über
den hydraulischen Koppler 9 auf die Ventilnadel 4 übertragen,
wobei die Ventilnadel 4 beispielsweise einen Hub von 40 bis
50 Mikrometer ausführt.
Nach erfolgter Öffnung des
Brennstoffeinspritzventils verkürzt
sich der Aktor 3 durch Abschalten der elektrischen Spannung
und die Ventilnadel 4 wird mittels einer Feder 15 wieder
in Richtung Ventilsitz 10 zurückbewegt und schließt das Brennstoffeinspritzventil.The piezoelectric actuator 3 consists of a plurality of piezoceramic layers, which perform an expansion in the axial direction by applying an electrical voltage. In this case, the so-called inverse piezoelectric effect is utilized in which electrical energy is converted into mechanical energy. The elongation of the piezoceramic layers produced by the application of the electrical voltage is transmitted via the hydraulic coupler 9 on the valve needle 4 transferred, with the valve needle 4 For example, executes a stroke of 40 to 50 microns. After the opening of the fuel injection valve, the actuator shortens 3 by switching off the electrical voltage and the valve needle 4 is by means of a spring 15 again in the direction of the valve seat 10 moved back and closes the fuel injector.
Da
sich der Aktor 3 und die übrigen Komponenten des Brennstoffeinspritzventils,
beispielsweise das Ventilgehäuse 1,
wegen unterschiedlicher thermischer Ausdehnungskoeffizienten bei
Temperaturänderung
unterschiedlich stark ausdehnen, muß der hydraulische Koppler 9 die
Differenzen in der unterschiedlichen Längenausdehnung ausgleichen,
um zu gewährleisten,
daß das
Brennstoffeinspritzventil mit der Ventilnadel 4 unabhängig von
der jeweiligen Temperatur des Brennstoffeinspritzventils bei einer Öffnungsbewegung
jeweils den gleichen Hub ausführt
wie der Aktor 3. Es dürfen
keine Hubverluste auftreten, bei denen der Hub des Aktors 3 nicht
vollständig
auf die Ventilnadel 4 übertragen
wird, so daß der
Hub der Ventilnadel 4 kleiner ist als der Hub des Aktors 3.As is the actor 3 and the remaining components of the fuel injector, such as the valve housing 1 , expand differently due to different thermal expansion coefficients with temperature change, the hydraulic coupler 9 compensate for the differences in the different linear expansion to ensure that the fuel injector with the valve needle 4 regardless of the respective temperature of the fuel injection valve during an opening movement in each case performs the same stroke as the actuator 3 , There must be no lifting losses where the stroke of the actuator 3 not completely on the valve needle 4 is transmitted, so that the stroke of the valve needle 4 is smaller than the stroke of the actuator 3 ,
Der
Kraftstoff wird im Ventilgehäuse 1 ausgehend
vom Eingangskanal 2 bis an den Ventilschließkörper 8 stromauf
des Dichtsitzes 12 geleitet. Beim Öffnen des Brennstoffeinspritzventils
hebt der Ventilschließkörper 8 von
dem Dichtsitz 12 ab, wodurch eine Verbindung zu dem Brennraum
der Brennkraftmaschine geöffnet
wird, so daß Kraftstoff über einen zwischen
dem Ventilschließkörper 8 und
dem Ventilsitz 10 gebildeten Ausgangsspalt in den Brennraum ausströmt. Der
Ausgangsspalt erweitert sich beispielsweise in Strömungsrichtung
und wirkt dadurch als Diffusor. Je größer der Hub der Ventilnadel 4 in Öffnungsrichtung
ist, desto größer ist
der Ausgangsspalt und desto mehr Kraftstoff wird pro Zeiteinheit
in den Brennraum eingespritzt.The fuel gets in the valve body 1 starting from the input channel 2 to the valve closing body 8th upstream of the sealing seat 12 directed. When opening the fuel injection valve lifts the valve closing body 8th from the sealing seat 12 from, whereby a connection is opened to the combustion chamber of the internal combustion engine, so that fuel via a between the valve closing body 8th and the valve seat 10 formed output gap flows into the combustion chamber. The output gap expands, for example, in the flow direction and thus acts as a diffuser. The larger the stroke of the valve needle 4 in the opening direction, the greater the output gap and the more fuel is injected per unit time in the combustion chamber.
Das
Brennstoffeinspritzventil ist beispielsweise ein sogenanntes nach
außen öffnendes
Ventil, wobei die Ventilnadel 4 einen Hub in vom Aktor 3 abgewandte
Richtung ausführt,
kann aber selbstverständlich
auch ein sogenanntes nach innen öffnendes
Ventil sein.The fuel injection valve is for example a so-called outward-opening valve, wherein the valve needle 4 a stroke in from the actuator 3 Of course, it can also be a so-called inward-opening valve.
2 zeigt
eine Schnittansicht eines erfindungsgemäßen hydraulischen Kopplers
gemäss
einem ersten Ausführungsbeispiel. 2 shows a sectional view of a hydraulic coupler according to the invention according to a first embodiment.
Bei
dem hydraulischen Koppler nach 2 sind die
gegenüber
dem Brennstoffeinspritzventil nach 1 gleichbleibenden
oder gleichwirkenden Teile durch die gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.At the hydraulic coupler after 2 are the opposite to the fuel injector after 1 Constant or equivalent parts by the same reference numerals.
Der
hydraulische Koppler 9 ist zwischen dem Aktor 3 und
der Ventilnadel 4 eingespannt und weist beispielsweise
einen topfförmigen
Zylinder 16 mit einem Topfboden 18 und einen in
dem topfförmigen
Zylinder 16 axial beweglichen Kolben 17 auf. Die
dem Aktor 3 zugewandte Stirnseite des hydraulischen Kopplers 9 wird
im folgenden als erste Stirnseite 20 und die der Ventilnadel 4 zugewandte
Stirnseite als zweite Stirnseite 21 bezeichnet. Der Durchmesser
einer dem Umfang des Kolbens 17 zugewandten Zylinderinnenfläche 19 des
topfförmigen
Zylinders 16 ist geringfügig größer als der Durchmesser des
Kolbens 17. Zwischen dem Kolben 17 und dem Topfboden 18 ist
ein Kopplerspalt 22 vorgesehen, dessen Größe abhängig von
der axialen Lage des Kolbens 17 variabel ist.The hydraulic coupler 9 is between the actor 3 and the valve needle 4 clamped and has, for example, a cup-shaped cylinder 16 with a pot bottom 18 and one in the pot-shaped cylinder 16 axially movable piston 17 on. The actor 3 facing end face of the hydraulic coupler 9 will be referred to as the first front page 20 and the valve needle 4 facing end side as a second end face 21 designated. The diameter of the circumference of the piston 17 facing cylinder inner surface 19 of the cup-shaped cylinder 16 is slightly larger than the diameter of the piston 17 , Between the piston 17 and the bottom of the pot 18 is a coupler gap 22 provided, the size of which depends on the axial position of the piston 17 is variable.
An
der dem Topfboden 18 abgewandten Stirnseite des Kolbens 17 ist
ein konzentrisch angeordneter Kolbenabsatz 23 vorgesehen,
der beispielsweise zylinderförmig
ausgebildet ist mit einem Durchmesser, der kleiner ist als der Durchmesser
des Kolbens 17. Der Kolbenabsatz 23 liegt mit
seiner dem Kolben 17 abgewandten Stirnseite beispielsweise
an dem Aktor 3 an. An dem Kolbenabsatz 23 ist
ein Stellring 24 vorgesehen, der den Kolbenabsatz 23 ringförmig umgibt
und an dessen Umfang anliegt.At the bottom of the pot 18 opposite end face of the piston 17 is a concentrically arranged piston shoulder 23 provided, for example, is cylindrical in shape with a diameter which is smaller than the diameter of the piston 17 , The piston shoulder 23 lies with his the piston 17 remote end face, for example, on the actuator 3 at. At the piston shoulder 23 is a collar 24 provided that the piston shoulder 23 surrounds annular and rests on the circumference.
Der
hydraulische Koppler 9 ist zwischen dem topfförmigen Zylinder 16 und
dem Kolben 17 mittels einer Dichtung 25 gegenüber dem
Kraftstoff im Brennstoffeinspritzventil abgedichtet.The hydraulic coupler 9 is between the pot-shaped cylinder 16 and the piston 17 by means of a seal 25 sealed against the fuel in the fuel injection valve.
Die
Dichtung 25 ist dazu sowohl an dem Zylinder 16 als
auch an dem Kolben 17 angeordnet, wobei ein dem Kolben 17 zugewandter
Bereich der Dichtung 25 an die Bewegung des Kolbens 17 gekoppelt
ist und diese mit ausführt.The seal 25 is on both the cylinder 16 as well as on the piston 17 arranged, one being the piston 17 facing area of the seal 25 to the movement of the piston 17 is coupled and this carries out with.
Der
topfförmige
Zylinder 16, der Kolben 17 mit dem Kolbenabsatz 23 und
der Stellring 24 sind beispielsweise konzentrisch zu einer
Achse 26 des hydraulischen Kopplers 9 angeordnet.The cup-shaped cylinder 16 , The piston 17 with the piston shoulder 23 and the collar 24 For example, they are concentric with an axis 26 of the hydraulic coupler 9 arranged.
Die
Dichtung 25 ist beispielsweise ringförmig um den Kolbenabsatz 23 herum
angeordnet und verläuft
beispielsweise vom Stellring 24 ausgehend gewölbt radial
nach außen
bis zu einer abgerundeten Zylinderkante 30 mit einem Radius 31,
ist entlang dem Radius 31 gebogen und erstreckt sich anschließend über eine
vorbestimmte Länge
in axialer Richtung vom Kolbenabsatz 23 weg entlang dem
Umfang des Zylinders 16. Die Dichtung 25 ist auf
diese Weise deckelförmig
ausgebildet. Der Radius 31 ist derart abgerundet ausgebildet,
daß die
Dichtung 25 nicht zu stark umgelenkt wird. Auf diese Weise
wird die mechanische Belastung der Dichtung 25 verringert.The seal 25 is, for example, annular around the piston shoulder 23 arranged around and extends for example from the collar 24 starting curved radially outward to a rounded cylinder edge 30 with a radius 31 , is along the radius 31 bent and then extends over a predetermined length in the axial direction of the piston shoulder 23 away along the circumference of the cylinder 16 , The seal 25 is formed lid-shaped in this way. The radius 31 is formed so rounded that the seal 25 not deflected too much. In this way, the mechanical stress of the seal 25 reduced.
Die
Dichtung 25 ist beispielsweise aus Stahl hergestellt und
mit ihrem in axialer Richtung verlaufenden Abschnitt mit dem Zylinder 16 und
ihrem radial verlaufenden Abschnitt mit dem Stellring 24 kraftschlüssig und/oder
stoffschlüssig
verbunden, beispielsweise verschweißt. Die Dichtung 25 kann
aber auch aus einem Elastomer hergestellt sein.The seal 25 For example, is made of steel and with its axially extending portion with the cylinder 16 and its radially extending portion with the collar 24 non-positively and / or materially connected, for example, welded. The seal 25 but can also be made of an elastomer.
Der
Stellring 24 mit daran befestigter Dichtung 25 ist
in axialer Richtung derart an dem Kolbenabsatz 23 angeordnet,
daß ein
vorbestimmter Abstand zwischen der Dichtung 25 und der
dem Topfboden 18 abgewandten Stirnseite des Kolbens 17 verbleibt.
Der Stellring 24 ist stoffschlüssig und/oder kraftschlüssig mit
dem Kolbenabsatz 23 verbunden, beispielsweise mittels Schweißen. Auf
diese Weise ist zwischen der Dichtung 25 und den dem Topfboden 18 abgewandten
Stirnseiten des Kolbens 17 und des topfförmigen Zylinders 16 ein
Ausgleichsraum 29 gebildet. Der vorbestimmte Abstand zwischen
der Dichtung 25 und der dem Topfboden 18 abgewandten Stirnseite
des Kolbens 17 ist in axialer Richtung gesehen größer als
der maximale Hub des Kolbens 17 und beträgt beispielsweise
0,1 bis 1 Millimeter, vorzugsweise 0,2 Millimeter. Die Dichtung 25 hat
eine ausreichend hohe Elastizität,
um eine axiale Bewegung des Kolbens 17 im topfförmigen Zylinder 16 zu ermöglichen.The collar 24 with seal attached 25 is in the axial direction on the piston shoulder 23 arranged that a predetermined distance between the seal 25 and the bottom of the pot 18 opposite end face of the piston 17 remains. The collar 24 is cohesive and / or non-positive with the piston shoulder 23 connected, for example by welding. This way is between the seal 25 and the bottom of the pot 18 opposite end faces of the piston 17 and the cup-shaped cylinder 16 a compensation room 29 educated. The predetermined distance between the seal 25 and the bottom of the pot 18 opposite end face of the piston 17 is greater in the axial direction than the maximum stroke of the piston 17 and is, for example, 0.1 to 1 millimeter, preferably 0.2 millimeter. The seal 25 has a sufficiently high elasticity to an axial movement of the piston 17 in cup-shaped cylinder 16 to enable.
Der
Kolben 17 weist auf der dem Topfboden 18 abgewandten
Stirnfläche
an den Kolbenabsatz 23 anschließend beispielsweise eine muldenförmige Vertiefung 32 auf.The piston 17 points to the bottom of the pot 18 opposite end face to the piston shoulder 23 then, for example, a trough-shaped depression 32 on.
Der
Kolben 17 weist einen Verbindungskanal 33 auf,
der den Ausgleichsraum 29 mit dem Kopplerspalt 22 strömungsverbindet.The piston 17 has a connection channel 33 on top of the equalization room 29 with the coupler gap 22 strömungsverbindet.
In
dem Ausgleichsraum 29 und/oder dem Verbindungskanal 33 ist
zumindest ein Druckhaltemittel 36 vorgesehen, das den Druck
der Flüssigkeit in
dem Ausgleichsraum 29 und dem Verbindungskanal 33 konstant
hält.In the compensation room 29 and / or the connection channel 33 is at least one pressure-retaining agent 36 provided that the pressure of the fluid in the expansion chamber 29 and the connection channel 33 keeps constant.
Erfindungsgemäß ist das
zumindest eine Druckhaltemittel 36 elastisch ausgebildet
und wirkt im wesentlichen über
seine elastische Rückstellkraft auf
die Flüssigkeit
des Ausgleichsraums 29 und des Verbindungskanals 33.
Auf diese Weise wird eine beim Stand der Technik erforderliche zusätzliche
Feder eingespart. Der notwenige Bauraum des Druckhaltemittels 36 wird
im Vergleich zum Stand der Technik deutlich verringert.According to the invention, this is at least one pressure-retaining means 36 formed elastically and acts essentially on its elastic restoring force on the liquid of the expansion chamber 29 and the connection channel 33 , In this way, an additional spring required in the prior art is saved. The necessary space of the pressure-retaining agent 36 is significantly reduced compared to the prior art.
Das
zumindest eine elastische Druckhaltemittel 36 schließt einen
abgeschlossenen Hohlraum 37 ein, der den notwendigen Raum
zur elastischen Einfederung des Druckhaltemittels 36 zur
Verfügung stellt.
Der Hohlraum 37 ist beispielsweise mit Gas gefüllt oder
weist ein Vakuum auf.The at least one elastic pressure-retaining means 36 closes a closed cavity 37 one, the necessary space for elastic deflection of the pressure-retaining means 36 provides. The cavity 37 For example, it is filled with gas or has a vacuum.
Beispielsweise
ist das zumindest eine Druckhaltemittel 36 als eine Membran 38 ausgebildet,
die zusammen mit einer Wandung 39 des Kolbens 17 den
Hohlraum 37 einschliesst. Die Membran 38 ist mit
der Wandung 39 des Kolbens 17 fest und abdichtend
verbunden und im durch die Flüssigkeit
des Kopplers unbelasteten Zustand beispielsweise eben ausgebildet.
Der Hohlraum 37 ist beispielsweise dadurch gebildet, dass
ein Abschnitt 40 der Wandung 39 des Kolbens 17 muldenförmig gewölbt ist
und die Membran 38 über
den muldenförmigen
Abschnitt 40 der Wandung 39 gespannt ist.For example, this is at least one pressure-retaining means 36 as a membrane 38 formed, which together with a wall 39 of the piston 17 the cavity 37 includes. The membrane 38 is with the wall 39 of the piston 17 firmly and sealingly connected and formed in the unloaded by the liquid of the coupler state, for example, flat. The cavity 37 is formed, for example, by a section 40 the wall 39 of the piston 17 is trough-shaped and the membrane 38 over the trough-shaped section 40 the wall 39 is curious.
Gemäss einer
ersten Ausführung
weist der Kolben 17 einen dem Kopplerspalt 22 zugewandten ersten
Kolbenabschnitt 17.1 und einen dem Kopplerspalt 22 abgewandten
zweiten Kolbenabschnitt 17.2 auf, die fest miteinander
verbunden sind. Zwischen dem ersten Kolbenabschnitt 17.1 und
dem zweiten Kolbenabschnitt 17.2 ist ein Zwischenraum 47 vorgesehen,
der Teil des Verbindungskanals 33 ist. Die Wandung 39 ist
an einer Wandung dieses Zwischenraums 47 vorgesehen, beispielsweise
an einer Wandung des zweiten Kolbenabschnitts 17.2.According to a first embodiment, the piston 17 one the coupler gap 22 facing first piston portion 17.1 and one the coupler gap 22 remote second piston section 17.2 on, which are firmly connected. Between the first piston portion 17.1 and the second piston portion 17.2 is a gap 47 provided, the part of the connection channel 33 is. The wall 39 is on a wall of this space 47 provided, for example on a wall of the second piston portion 17.2 ,
Beispielsweise
weist der erste Kolbenabschnitt 17.1 auf der dem Kopplerspalt 22 abgewandten
Stirnseite eine Ausnehmung 50 auf, in die der zweite Kolbenabschnitt 17.2 mit
einem zweiten Absatz 17.3 hineinragt. Die Wandung 39 ist
beispielsweise an einer dem Kopplerspalt 22 zugewandten Stirnseite
des zweiten Absatzes 17.3 vorgesehen.For example, the first piston section 17.1 on the coupler gap 22 facing away from a recess 50 into which the second piston section 17.2 with a second paragraph 17.3 protrudes. The wall 39 is for example at one of the coupler gap 22 facing end side of the second paragraph 17.3 intended.
An
einem äußeren Rand 43 des
muldenförmigen
Abschnitts 40 der Wandung 39 ist ein stufenförmiger Absatz 44 mit
abgerundeten Kanten vorgesehen. Die Membran 38 überdeckt
den muldenförmigen
Abschnitt 40 der Wandung 39 mit einem Radialabschnitt 45 und
umschliesst den Absatz 44 kragenförmig mit einem Axialabschnitt 46.
Die Membran 38 ist beispielsweise im Bereich des Axialabschnitts 46 mit
dem Absatz 44 des Kolbens 17 fest und abdichtend
verbunden, beispielsweise verschweisst.At an outer edge 43 the trough-shaped section 40 the wall 39 is a stepped step 44 provided with rounded edges. The membrane 38 covers the trough-shaped section 40 the wall 39 with a radial section 45 and encloses the paragraph 44 collar-shaped with an axial section 46 , The membrane 38 is for example in the area of the axial section 46 with the paragraph 44 of the piston 17 firmly and sealingly connected, for example, welded.
Von
dem Ausgleichsraum 29 verläuft ein erster Abschnitt 33.1 der
Verbindungsleitung 33 bis in den einen zweiten Abschnitt 33.2 bildenden
Zwischenraum 47 und von dort aus über einen dritten Abschnitt 33.3 der
Verbindungsleitung 33 und ein Drosselelement 51 in
den Kopplerspalt 22.From the compensation room 29 runs a first section 33.1 the connection line 33 until the second section 33.2 forming gap 47 and from there via a third section 33.3 the connection line 33 and a throttle element 51 in the coupler gap 22 ,
Der
hydraulische Koppler 9 weist einen Innenraum 49 auf,
der mittels der Dichtung 25 hermetisch gegenüber dem
Kraftstoff im Brennstoffeinspritzventil abgedichtet ist. Zu dem
Innenraum 49 gehören
beispielsweise der Kopplerspalt 22, der Ausgleichsraum 29,
der Zwischenraum 47 und der übrige Verbindungskanal 33.
Der Innenraum 49 des hydraulischen Kopplers 9 ist
mit einer Flüssigkeit,
beispielsweise Kraftstoff oder einem Zweitmedium wie etwa Silikonöl, gefüllt.The hydraulic coupler 9 has an interior 49 on, by means of the seal 25 hermetically sealed from the fuel in the fuel injector. To the interior 49 include, for example, the coupler gap 22 , the compensation room 29 , The gap 47 and the remaining connection channel 33 , The interior 49 of the hydraulic coupler 9 is filled with a liquid, for example fuel or a secondary medium such as silicone oil.
Zur
Befüllung
des hydraulischen Kopplers 9 weist beispielsweise der Kolbenabsatz 23 des
Kolbens 17 einen Befüllkanal 52 auf,
der in den Innenraum 49 des hydraulischen Kopplers 9,
beispielsweise in den Ausgleichsraum 29, mündet. Der
Befüllkanal 52 wird
nach dem Befüllen
des hydraulischen Kopplers 9 mit Flüssigkeit mittels eines Verschlusskörpers 53,
beispielsweise einer Kugel, gegenüber dem Kraftstoff im Brennstoffeinspritzventil
abgedichtet. Das Flüssigkeitsvolumen,
mit dem der hydraulische Koppler 9 befüllt wird, ist erfindungsgemäß sehr gering,
da die Dichtung 25 sehr nah am Kolben 17 angeordnet
ist, so daß ein
kleiner Ausgleichsraum 29 gebildet ist.For filling the hydraulic coupler 9 has, for example, the piston shoulder 23 of the piston 17 a filling channel 52 on that in the interior 49 of the hydraulic coupler 9 , for example in the equalization room 29 , flows. The filling channel 52 is after filling the hydraulic coupler 9 with liquid by means of a closure body 53 , For example, a ball, sealed against the fuel in the fuel injection valve. The volume of fluid with which the hydraulic coupler 9 is filled, according to the invention is very low, since the seal 25 very close to the piston 17 is arranged so that a small compensation space 29 is formed.
Wenn
sich Komponenten des Brennstoffeinspritzventils, beispielsweise
das Ventilgehäuse 1 oder
die Ventilnadel 4, bedingt durch Temperaturänderung
stärker
ausdehnen als der Aktor 3, gleicht der hydraulische Koppler 9 die
aus der unterschiedlichen Dehnung resultierende Längendifferenz
aus, indem er seine axiale Länge
derart ändert,
daß der
hydraulische Koppler 9 beispielsweise mit dem Topfboden 18 immer
an dem Aktor 3 und beispielsweise mit dem Kolbenabsatz 23 des
Gehäuseabschnitts 49 immer an
der Ventilnadel 4 anliegt. Auf diese Weise wird erreicht,
daß sich
kein Spalt zwischen dem Aktor 3 und der Ventilnadel 4 bilden
kann, so daß immer
gewährleistet
ist, daß der
Hub des Aktors 3 vollständig
auf die Ventilnadel 4 übertragen
wird und keine Hubverluste auftreten.When components of the fuel injector, such as the valve housing 1 or the valve needle 4 , due to temperature change expand more than the actuator 3 , like the hydraulic coupler 9 the length difference resulting from the difference in elongation by changing its axial length such that the hydraulic coupler 9 for example with the bottom of the pot 18 always on the actuator 3 and for example with the piston shoulder 23 of the housing section 49 always on the valve needle 4 is applied. In this way it is achieved that there is no gap between the actuator 3 and the valve needle 4 can form, so that it is always ensured that the stroke of the actuator 3 completely on the valve needle 4 is transmitted and no lifting losses occur.
Die
Ausdehnung des Aktors 3 wird über den topfförmigen Zylinder 16,
den Kopplerspalt 22 und den Kolben 17 auf die
Ventilnadel 4 übertragen.
Bei zeitlich schnellen auf den hydraulischen Koppler 9 wirkenden
Bewegungsvorgängen,
wie beispielsweise der Ausdehung des Aktors 3 bei Anlegen
einer elektrischen Spannung, verhält sich der hydraulische Koppler 9 als
extrem steifes Bauteil, da in der kurzen Zeit fast keine Flüssigkeit
aus dem Kopplerspalt 22 durch das Drosselelement 51 fließen kann.
Da also der Kopplerspalt 22 konstant bleibt, wird der Hub
des Aktors 3 vollständig
auf die Ventilnadel 4 übertragen. Bei
zeitlich langsamen auf den hydraulischen Koppler 9 wirkenden
Bewegungsvorgängen,
wie beispielsweise der Dehnung aufgrund von Temperaturänderungen,
verkleinert oder vergrößert sich
der Kopplerspalt 22, da die Flüssigkeit genügend Zeit
hat, über das
Drosselelement 51 aus dem Kopplerspalt 22 heraus- oder in den Kopplerspalt 22 hineinzuströmen.The extent of the actuator 3 is over the pot-shaped cylinder 16 , the coupler gap 22 and the piston 17 on the valve needle 4 transfer. When fast on the hydraulic coupler 9 acting movement processes, such as the extent of the actuator 3 When an electrical voltage is applied, the hydraulic coupler behaves 9 as an extremely rigid component, since in the short time almost no liquid from the coupler gap 22 through the throttle element 51 can flow. So because the coupler gap 22 remains constant, becomes the stroke of the actuator 3 completely on the valve needle 4 transfer. At slow time on the hydraulic coupler 9 acting movement processes, such as the elongation due to temperature changes, reduces or increases the coupler gap 22 because the liquid has enough time, via the throttle element 51 from the coupler gap 22 out or in the coupler gap 22 thereinto.
Um
den Kopplerspalt 22 jeweils schnellstmöglich vollständig mit
Flüssigkeit
zu befüllen,
damit keine Hubverluste eintreten können und das Brennstoffeinspritzventil
mit hoher Frequenz geschaltet werden kann, ist ein möglichst
hoher Druck der Flüssigkeit
in dem hydraulischen Koppler 9 erforderlich. Der Überdruck
der Flüssigkeit
im hydraulischen Koppler 9 beträgt beispielsweise 5 bis 20
bar.Around the coupler gap 22 fill as quickly as possible with liquid so that no stroke losses can occur and the fuel injector can be switched at a high frequency, the highest possible pressure of the liquid in the hydraulic coupler 9 required. The overpressure of the liquid in the hydraulic coupler 9 is for example 5 to 20 bar.
Der
Innenraum 49 wird über
den Befüllkanal 52 mit
der unter Druck stehenden Flüssigkeit
gefüllt. Der
Druck der Flüssigkeit
in dem Innenraum 49 wirkt auf das Druckhaltemittel 36,
beispielsweise die Membran 38, und drückt dieses in Richtung der
Wandung 39 des Kolbens 17, wobei das Druckhaltemittel 36 wie
eine Feder elastisch verformt wird. Die Membran 38 wird
dabei überwiegend
auf Zug belastet. Als Reaktion übt
das Druckhaltemittel 36 eine Rückstellkraft entgegen der Druckkraft
der Flüssigkeit
auf die Flüssigkeit
aus.The interior 49 is via the filling channel 52 filled with the pressurized fluid. The pressure of the liquid in the interior 49 acts on the pressure holding agent 36 For example, the membrane 38 , and push it towards the wall 39 of the piston 17 , wherein the pressure-retaining means 36 how a spring is elastically deformed. The membrane 38 is mainly charged with train. In response, the pressure holding agent exercises 36 a restoring force against the pressure force of the liquid on the liquid.
Das
Druckhaltemittel 36 dient dazu, den Druck im Innenraum 49 nahezu
konstant zu halten, insbesondere bei einer Volumenänderung
im Innenraum 49 durch Verschiebung des Kolbens 17 im
Zylinder 16 oder durch Temperaturänderung. Auf diese Weise erfolgt
die Wiederbefüllung
des Kopplerspaltes 22 immer gleich schnell.The pressure holding agent 36 serves the pressure in the interior 49 To keep almost constant, especially in a volume change in the interior room 49 by displacement of the piston 17 in the cylinder 16 or by temperature change. In this way, the refilling of the coupler gap takes place 22 always the same fast.
Wenn
der hydraulische Koppler 9 seine axiale Länge langsam
vergrößert, bewegt
sich der Kolben 17 mit dem Kolbenabsatz 23 und
dem Stellring 24 in vom Topfboden 18 abgewandter
Richtung und vergrößert dabei
den Kopplerspalt 22. Dabei muß Flüssigkeit aus dem Ausgleichsraum 29 und/oder
dem Verbindungskanal 33 über das Drosselelement 51 in den
Kopplerspalt 22 strömen.
Wenn der hydraulische Koppler 9 seine axiale Länge langsam
verkleinert, bewegt sich der Kolben 17 mit dem Kolbenabsatz 23 und
dem Stellring 24 in dem Topfboden 18 zugewandter
Richtung und verkleinert dabei den Kopplerspalt 22. Dabei
muß Flüssigkeit
aus dem Kopplerspalt 22 durch das Drosselelement 51 in
den Ausgleichsraum 29 und/oder den Verbindungskanal 33 strömen.When the hydraulic coupler 9 its axial length increases slowly, the piston moves 17 with the piston shoulder 23 and the collar 24 in from the bottom of the pot 18 turned away direction and thereby increases the coupler gap 22 , It must be liquid from the compensation chamber 29 and / or the connection channel 33 over the throttle element 51 in the coupler gap 22 stream. When the hydraulic coupler 9 slowly shrinking its axial length, the piston moves 17 with the piston shoulder 23 and the collar 24 in the bottom of the pot 18 facing direction and reduces the coupler gap 22 , It must be liquid from the coupler gap 22 through the throttle element 51 in the compensation room 29 and / or the connection channel 33 stream.
Wenn
der Kolben 17 in vom Topfboden 18 abgewandter
Richtung verschoben wird oder sich das Volumen der Flüssigkeit
im Innenraum 49 verringert, wird das Druckhaltemittel 36,
beispielsweise die Membran 38, entlastet und federt in
von der Wandung 39 abgewandter Richtung zurück, so dass
der Druck im Innenraum 49 nicht absinkt. Wenn der Kolben 17 zum
Topfboden 18 hin verschoben wird oder sich das Volumen
der Flüssigkeit
im Innenraum 49 vergrößert, wird
das Druckhaltemittel 36, beispielsweise die Membran 38,
stärker
belastet und legt einen zusätzlichen
Federweg durch weitere Durchbiegung zur Wandung 39 hin
zurück.
Dabei wird der eingeschlossene Hohlraum 37 verkleinert.
Auf diese Weise kommt es zu keinem Druckanstieg im Innenraum 49,
so dass auch die Dichtung 25 nicht stärker belastet wird. Die Dichtung 25 ist
daher gegenüber dem
Stand der Technik mechanisch entlastet.When the piston 17 in from the bottom of the pot 18 is shifted away from the direction or the volume of liquid in the interior 49 decreases, the pressure-holding agent becomes 36 For example, the membrane 38 , relieves and springs in from the wall 39 back away, leaving the pressure in the interior 49 does not decrease. When the piston 17 to the bottom of the pot 18 is shifted or the volume of liquid in the interior 49 increases, becomes the pressure-holding means 36 For example, the membrane 38 , more heavily loaded and creates an additional spring travel through further deflection to the wall 39 back and forth. This is the enclosed cavity 37 reduced. In this way, there is no pressure increase in the interior 49 so that too the seal 25 is not burdened more. The seal 25 is therefore mechanically relieved compared to the prior art.
3 zeigt
eine Schnittansicht eines erfindungsgemäßen hydraulischen Kopplers
gemäss
einem zweiten Ausführungsbeispiel. 3 shows a sectional view of a hydraulic coupler according to the invention according to a second embodiment.
Bei
dem hydraulischen Koppler nach 3 sind die
gegenüber
dem hydraulischen Koppler nach 2 gleichbleibenden
oder gleichwirkenden Teile durch die gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.At the hydraulic coupler after 3 are the opposite to the hydraulic coupler after 2 Constant or equivalent parts by the same reference numerals.
Der
hydraulische Koppler nach 3 unterscheidet
sich von dem hydraulischen Koppler nach 2 darin,
dass das zumindest eine elastische Druckhaltemittel 36 durch
zwei Membranen 38 gebildet ist, die dicht miteinander verbunden
sind und zwischen sich den Hohlraum 37 einschliessen. Beispielsweise
sind zwei Membranen 38 miteinander verschweisst und bilden
ein polsterförmiges
Druckhaltemittel 36. Das zumindest eine elastische Druckhaltemittel 36 ist
beispielsweise lose in dem Zwischenraum 49 oder in dem übrigen Verbindungskanal 33 eingelegt,
kann aber auch an einer Wandung des Zwischenraums 49 oder
des Vefbindungskanals 33 befestigt sein.The hydraulic coupler after 3 differs from the hydraulic coupler 2 in that the at least one elastic pressure-retaining means 36 through two membranes 38 is formed, which are tightly interconnected and between them the cavity 37 lock in. For example, two membranes 38 welded together and form a cushion-shaped pressure-retaining means 36 , The at least one elastic pressure-retaining means 36 is, for example, loose in the gap 49 or in the remaining connection channel 33 inserted, but can also be on a wall of the gap 49 or the communication channel 33 be attached.