DE102005046949B3 - Fuel dosing valve e.g. piezo-injection valve, for use in motor vehicle, has hydraulic clearance-compensation unit arranged at front side of actuator, which is mounted in area that forms part of installation space filled with gas - Google Patents

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Abstract

The valve has a housing (1), and an actuator (4) attached in the housing. A hydraulic clearance-compensation unit (7) is arranged at a front side of the actuator, where the front side is opposite to a dosing opening (2). The actuator is mounted in an area (5) that forms a part of an installation space (8) filled with gas in pressurized manner. The clearance-compensation unit contains hydraulic fluid that stays under pressure. An axially flexible sealing unit is outwardly provided for hermetic sealing of the clearance-compensation unit.

Description

Die Erfindung betrifft ein Dosierventil zur Dosierung eines unter Druck stehenden Dosierfluids gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Dosierventile dieser Art weisen als Hauptkomponenten einen elektromechanischen Aktor, der direkt oder indirekt eine Ventilnadel antreibt, und einen hydraulischen Längenkompensator auf und werden insbesondere als Einspritzventile für Brennkraftmaschinen verwendet. Als weitere wesentliche Komponente weisen diese Dosierventile ein axial flexibles Dichtelement, beispielsweise eine Trennmembran oder einen Faltenbalg auf, das die mit Hydraulikflüssigkeit gefüllten Arbeitsbereiche im Spielausgleichselement nach außen hin abdichtet.The The invention relates to a metering valve for metering one under pressure standing dosing according to the preamble of claim 1. Metering valves of this type have as main components one electromechanical actuator, directly or indirectly a valve needle drives and a hydraulic length compensator on and off used in particular as injection valves for internal combustion engines. As another essential component, these metering valves axially flexible sealing element, such as a separation membrane or a bellows on which filled with hydraulic fluid work areas seals in the clearance compensation element to the outside.

Ein gattungsgemäßes Dosierventil ist bereits aus der WO 94/19598 A1 bekannt. Bei diesem bekannten Dosierventil ist das Spielausgleichselement an der düsenöffnungsseitigen Stirnseite des Aktors angeordnet. Der Einbauraum grenzt an die düsenöffnungsseitige Stirnseite des Spielausgleichselementes.One generic metering valve is already known from WO 94/19598 A1. In this known Dosing valve is the clearance compensation element at the nozzle opening side Front side of the actuator arranged. The installation space is adjacent to the nozzle opening side Front side of the clearance compensation element.

In der Kraftfahrzeugtechnik werden zunehmend Einspritzsysteme eingesetzt, bei denen Kraftstoff unter hohem Druck an in den Zylindern angeordneten Einspritzventilen angelegt wird. Der Einspritzvorgang direkt in den Brennraum der Zylinder wird durch Öffnen und Schließen der Einspritzventile ausgelöst, wobei die Einspritzventile über moderne Aktoren angesteuert werden, die – um hohe Schaltgeschwindigkeiten und die damit zusammenhängenden bekannten Vorteile hinsichtlich Kraftstoffverbrauch und Abgasen zu erreichen – insbesondere nach dem piezoelektrischen Prinzip arbeiten.In Automotive engineering increasingly uses injection systems, where fuel is arranged under high pressure in the cylinders Injectors is created. The injection process directly into The combustion chamber of the cylinder is opened and closed by the Injectors triggered, where the injectors over modern actuators are driven, which - to high switching speeds and the related known ones To achieve advantages in terms of fuel consumption and exhaust gases - in particular work according to the piezoelectric principle.

Die den Stellweg der Ventilnadel generierenden axialen Längenänderungen der modernen Festkörper-Aktoren werden primär durch die kurze Expansion des Aktor-Körpers bei Anlegen einer Erregerspannung hervorgerufen. Andere Einflüsse, insbesondere Temperaturänderungen, führen jedoch ebenfalls zu Längenänderungen des Aktors bzw. seines Gehäuses, die in der gleichen Größenordnung liegen wie der Aktorweg selbst, allerdings vergleichsweise langsam stattfinden. Um trotz derartiger nichtdynamischer Längenänderungen einen vorgegebenen konstanten Stellweg des Aktors und damit einen gleich bleibenden Ventilnadelhub zu gewährleisten, ist es bekannt, einen hydraulischen Längenkompensator (Spielausgleichselement) in das Einspritzventil zu integrieren. Dieser umfasst üblicherweise eine Hydraulikkammer, die gedrosselt hydraulisch mit einer Ausgleichskammer verbunden ist. Ein expandierender Piezoaktor bewirkt, dass ein Hydraulikkolben Druck auf die mit einer Arbeitsflüssigkeit (typischerweise: Öl) gefüllte Hydraulikkammer ausübt. Bei schneller, dynamischer Expansion erlaubt die Drosselung keinen Druck- bzw. Flüssigkeitsausgleich, so dass sich Hydraulikkolben und Aktor auf dem Flüssigkeitspolster in der Hydraulikkammer abstützen, wodurch der Aktor bei Ventilbetätigung relativ zum Gehäuse festliegt. Bei langsamer Expansion hingegen kommt es zu einem Ausgleichsvorgang zwischen Hydraulikkammer und Ausgleichskammer, bis in den beiden Kammern gleich großer Druck herrscht und der Aktor wiederum – unter Kompensation seiner Längenänderung – gehäuseseitig festgelegt ist. Damit steht für erneute, kurzzeitige Ventilbetätigungen wieder der vollständige, konstante Stellweg zur Verfügung.The the travel of the valve needle generating axial length changes the modern solid-state actuators are primarily through the short expansion of the actuator body caused by application of an excitation voltage. Other influences, in particular Temperature changes, to lead but also to length changes the actuator or its housing, which are of the same order of magnitude like the actor way itself, however, take place comparatively slowly. In spite of such non-dynamic length changes a predetermined constant travel of the actuator and thus a constant To ensure valve needle lift is it is known to provide a hydraulic length compensator (backlash compensation element) to integrate into the injection valve. This usually includes a hydraulic chamber that throttles hydraulically with a compensation chamber connected is. An expanding piezoelectric actuator causes a hydraulic piston pressure on the with a working fluid (typically: oil) filled Hydraulic chamber exercises. With fast, dynamic expansion throttling does not allow Pressure or fluid compensation, so that hydraulic piston and actuator on the fluid cushion supported in the hydraulic chamber, whereby the actuator during valve actuation relative to the housing fixed. At slow expansion, however, it comes to a compensation process between hydraulic chamber and compensation chamber, up to the two Chambers of the same size Pressure prevails and the actuator in turn - compensating for its change in length - on the housing side is fixed. This stands for again, short-term valve actuations again the complete, constant travel available.

Im Zusammenhang mit dem hydraulischen Längenkompensator können Systeme zum Einsatz kommen, die im Hinblick auf das hydraulische Arbeitsmedium (Hydraulikflüssigkeit) hydraulisch offen oder geschlossen sind. Die geschlossenen Systeme müssen eine hermetisch dichte Abdichtung gegen die Umgebung bzw. nach außen aufweisen, wobei die jeweilige Abdichtung, beispielsweise ein Abschnitt des Längenkompensatorgehäuses oder ein separates Dichtelement, zusätzlich mindestens in axialer Richtung weich ausgebildet sein muss, um durch ihre Flexibilität eine zum Ausgleich des Spiels erforderliche Relativbe wegung, beispielsweise zwischen einem Kolben und einem Zylinder des Spielausgleichselements, zu ermöglichen.in the Systems related to the hydraulic length compensator be used, in terms of hydraulic working fluid (Hydraulic fluid) hydraulically open or closed. The closed systems must have one hermetically sealed against the environment or to the outside, wherein the respective seal, for example, a portion of Length compensator housing or a separate sealing element, in addition must be made soft at least in the axial direction to pass through their flexibility a required to compensate for the game Relativbe movement, for example between a piston and a cylinder of the lash adjuster, to enable.

In der DE 199 40 055 C1 ist ein Dosierventil beschrieben, dessen Besonderheit zum einen darin besteht, Hydraulikkolben und Hydraulikkammer des Längenkompensators hintereinander, an der der Ventilnadel gegenüberliegenden Stirnseite des Aktors, anzuordnen. Der Aktor ist innerhalb einer Arbeitskammer angebracht, die über ihre ganze (axiale) Länge als Ausgleichskammer dient und mit Hydraulikflüssigkeit befüllbar ist. Zum anderen ist das Längenkompensationssystem dieses bekannten Dosierventils hydraulisch abgeschlossen, wobei der Aktorraum, die Hydraulikkammer und der Ausgleichsraum mit einer kontinuierlich unter Druck stehenden speziellen Hydraulikflüssigkeit als Arbeitsflüssigkeit befüllt sind. Die Hydraulikflüssigkeit wird unter einen relativ hohen Grunddruck von etwa 10 bar bis 20 bar gesetzt, da während des Einspritztaktes beim Schließen des Ventils hohe Zugkräfte auf den Dämpferkolben wirken. Um Kavitation zu vermeiden, ist es deshalb erforderlich, das Silikonöl im Dämpfer mit erhöhtem Druck zu beaufschlagen, da für eine größere Kolbenfläche der Bauraum bei Weitem nicht ausreicht. Die Hydraulikkammer wird durch den Grunddruck kavitationsfrei befüllbar und kann außerdem kurzfristig sehr hohe Zugkräfte aufnehmen, wie sie zum schnelleren Schließen der Dosieröffnung des Einspritzventils benötigt werden.In the DE 199 40 055 C1 a metering valve is described, the peculiarity of which is firstly to arrange the hydraulic piston and hydraulic chamber of the length compensator one behind the other, at the opposite end of the valve needle of the actuator. The actuator is mounted within a working chamber which serves as a compensation chamber over its entire (axial) length and can be filled with hydraulic fluid. On the other hand, the length compensation system of this known metering valve is hydraulically sealed, wherein the actuator chamber, the hydraulic chamber and the expansion chamber are filled with a continuously pressurized special hydraulic fluid as the working fluid. The hydraulic fluid is placed under a relatively high base pressure of about 10 bar to 20 bar, since high tensile forces act on the damper piston during the injection stroke when closing the valve. To avoid cavitation, it is therefore necessary to pressurize the silicone oil in the damper with increased pressure, as for a larger piston area of the installation space is far from sufficient. The hydraulic chamber can be filled by the basic pressure without cavitation and can also absorb in the short term very high tensile forces, as they are needed for faster closing of the metering of the injector.

Der gewünschte, relativ hohe Öldruck kann beispielsweise durch ein Druckerzeugungsmittel, etwa eine Druckfeder, oder aber durch die Federwirkung der flexiblen Abdichtungen selbst erzeugt werden und setzt natürlich eine druckfeste Ausführung der Kompensatoreinheit voraus. Der hydraulische Kompensator wird beispielsweise mit Druck befüllt und dann verschlossen. Der druckfesten Ausführung sind jedoch Grenzen gesetzt, da die Abdichtung des Dämpfers neben der Abdichtung auch den Druck im Spielausgleichselement auf Dauer aufrechterhalten muss. Gleichzeitig darf die Beweglichkeit des Kolbens im Kompensator nicht eingeschränkt sein. Derzeit werden vor allem Metallmembranen bzw. – wie in der genannten Patentschrift be schrieben –, Metallbälge zu Abdichtung eingesetzt. Die Metallbälge des bekannten Einspritzventils sollen außerdem so flexibel sein, dass die unvermeidlichen, thermisch bedingten Volumenänderungen des Silikonöls über den typischen Temperaturbereich von –40 bis +150°C im geschlossenen hydraulischen System von den flexiblen Dichtelementen ohne nennenswerte Druckänderung in der Hydraulikflüssigkeit abgefangen werden, die Volumenänderungen andererseits aber nicht zur dauerhaften Verformung der Dichtelemente führen. Silikonöl reagiert jedoch auf eine Temperaturänderung von hundert Grad Celsius mit einer erheblichen, etwa zehnprozentigen Volumenvergrößerung, die sich insbesondere auch in den Wellen des nur in einer Richtung flexiblen Metallbalges auswirkt und den Metallbalg stark beansprucht. Die Summe aller Anforderungen führt derzeit zur Auslegung der metallischen Dichtelemente an den Materialgrenzen.Of the desired, relatively high oil pressure For example, by a pressure generating means, such as a compression spring, or by the spring action of the flexible seals themselves be generated and set course a flameproof version of Compensator advance. The hydraulic compensator becomes, for example filled with pressure and then closed. The pressure-resistant design, however, have limits since the seal of the damper in addition to the seal on the pressure in the clearance compensation element Duration must be maintained. At the same time allowed the flexibility of the piston in the compensator should not be restricted. Currently being present all metal membranes or - like be written in the cited patent be -, metal bellows used for sealing. The metal bellows the known injector should also be so flexible that the inevitable thermally induced volume changes of the silicone oil over the typical Temperature range of -40 up to + 150 ° C in the closed hydraulic system of the flexible sealing elements without appreciable pressure change in the hydraulic fluid be caught, the volume changes on the other hand, but not for permanent deformation of the sealing elements to lead. Silicone oil reacts however, on a temperature change of one hundred degrees Celsius with a significant, about ten percent Increase in volume, especially in the waves of only in one direction flexible metal bellows and the metal bellows heavily stressed. The sum of all requirements leads currently for the design of metallic sealing elements at the material boundaries.

Im Übrigen ist aus der DE 103 43 488 A1 ein sehr kompaktes Hydrauliksystem mit einem Ausgleichsspeicher bekannt, das vorzugsweise zur hydraulischen Kompensation in einer Dosiervorrichtung einsetzbar ist. Eine zusätzliche elastische Hülse dichtet, zusammen mit einer flexiblen aber druckfesten vorderen und hinteren Membrane, das Hydrauliksystem, welches ein Hydraulikfluid enthält, nach außen ab. Der Ausgleichsspeicher umfasst die elastische Hülse und ein darunter eingeschlossenes Speichervolumen. Durch Dehnung der elastischen Hülse kann ein durch die thermische Volumenausdehnung der Hydraulikflüssigkeit bedingter Druckanstieg im Hydrauliksystem mindestens teilweise abgefangen bzw. kompensiert werden, wenn die Größe bzw. Konzentration der Metall- und/oder Kunststoffanteile des Materials der Hülse auf die gewünschte Elastizität der Hülse abgestimmt wird.Incidentally, from the DE 103 43 488 A1 a very compact hydraulic system with a balance memory known, which is preferably used for hydraulic compensation in a metering device. An additional elastic sleeve seals, together with a flexible but pressure-resistant front and rear diaphragm, the hydraulic system containing a hydraulic fluid to the outside. The balance reservoir comprises the elastic sleeve and a storage volume enclosed below. By stretching the elastic sleeve, a pressure increase in the hydraulic system caused by the thermal volume expansion of the hydraulic fluid can be at least partially compensated or compensated if the size or concentration of the metal and / or plastic components of the material of the sleeve is matched to the desired elasticity of the sleeve ,

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Dosierventil bereitzustellen, welches das beschriebene Anforderungsprofil möglichst weitgehend erfüllt und vor allem eine Verringerung der Belastung der Abdichtelemente erlaubt. Die Vorteile einer relativ hohen hydraulischen Druckvorspannung sollen bestehen bleiben.task the present invention is to provide a metering valve, which fulfills the described requirement profile as far as possible and especially a reduction in the load on the sealing elements allowed. The advantages of a relatively high hydraulic pressure prestress should persist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Dosierventil gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind den Unteransprüchen entnehmbar.These The object is achieved by a Dosing valve according to claim 1 solved. advantageous Embodiments are the dependent claims.

Erfindungsgemäß ist im Gehäuse des Dosierventils ein druckdichter, mit einem Gas druckbefüllbarer Einbauraum vorgesehen, der das mindestens eine Dichtelement so umschließt, dass das Dichtelement durch den anliegenden Gasdruck von außen gestützt ist. Die Idee der Erfindung basiert darauf, dass es auf Grund des erhöhten Umgebungdruckes zu einer Stabilisierung der flexiblen Dichtelemente des Spielausgleichselements kommt. Da das jeweilige Dichtelement von außen gestützt wird, entfällt die bisher zwingende Anforderung, dass das Dichtelement in der Lage ist, den notwendigen Druck im geschlossenen Hydrauliksystem vor allem durch elastische Verformung seiner selbst aufzubauen. Auch hinsichtlich der thermisch bedingten Volumenänderungen des Silikonöls, die ohne äußeren, an den Dichtelementen anliegenden Gasgegendruck durch druckweiche elastische Anpassung der Form der Dichtelemente abgefangen werden müssten, entfällt die Anforderung der Druckfestigkeit der Dichtelemente, so dass diese insbesondere hinsichtlich des Materials viel besser mit Blick auf die weiterhin erforderlichen Eigenschaften Abdichtung und Flexibilität bezüglich Relativbewegungen ausgelegt werden können.According to the invention is in casing the metering valve is a pressure-tight, druckbefüllbarer with a gas Installation space provided which surrounds the at least one sealing element so that the sealing element is supported by the applied gas pressure from the outside. The idea of the invention is based on the fact that it is due to the increased environmental pressure to stabilize the flexible sealing elements of the play compensation element comes. Since the respective sealing element is supported from the outside, eliminates the previously mandatory requirement that the sealing element in the position is the necessary pressure in the closed hydraulic system to build everything by elastic deformation of itself. Also with regard to the thermally induced volume changes of the silicone oil, the without outer, on The gas pressure applied to the sealing elements by pressure-elastic Adjustment of the shape of the sealing elements would have to be intercepted, eliminates the Requirement of compressive strength of the sealing elements, so that these especially with regard to looking at the material much better the further required properties sealing and flexibility with respect to relative movements can be interpreted.

Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass der Aktor in einem Aktorraum angebracht ist, und dass der Aktorraum einen Teil des mit dem Gas druckbefüllbaren Einbauraumes bildet, so dass ein ausreichendes Gasdruckreservoir zur Verfügung steht. Dabei ist es gemäß einer Ausführungsform der Erfindung vorteilhaft, wenn das Spielausgleichselement im Wesentlichen vollständig vom Einbauraum umschlossen ist. Dadurch resultiert eine weitgehende Freiheit in der Anordnung der Dichtelemente am Spielausgleichselement.The Invention is characterized in that the actuator in an actuator space is attached, and that the actuator space a part of the pressure-filled with the gas Installation space forms, so that a sufficient gas pressure reservoir is available. It is according to one embodiment the invention advantageous if the clearance compensation element substantially Completely enclosed by the installation space. This results in a large extent Freedom in the arrangement of the sealing elements on the clearance compensation element.

Die Entlastung der Dichtelemente kann je nach Höhe des im Einbauraum aufgebauten Gasdrucks teilweise oder, wenn der Gasdruck und der Druck der Hydraulikflüssigkeit im Spielausgleichselement annähernd übereinstimmen, im Wesentlichen vollständig sein. Im letzteren Fall befinden sich die Dichtelemente senkrecht zu ihrer Oberfläche annähernd im Kräftegleichgewicht. In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist es jedoch auch möglich, dass das Dichtelement als Trennmembran ausgebildet ist, dass ein Gasdruck vorgesehen ist, der größer als ein in der Hydraulikflüssigkeit gegebener Grunddruck ist, und dass der Druck in der Hydraulikflüssigkeit durch den sich durch die Trennmembran hindurch übertragenden Druck des Gases erhöhbar ist.The discharge of the sealing elements can be partially complete depending on the height of the gas pressure built up in the installation space or, if the gas pressure and the pressure of the hydraulic fluid in the clearance compensation element approximately match. In the latter case, the sealing elements are approximately perpendicular to their surface in the equilibrium of forces. In a preferred embodiment of the invention, however, it is also possible that the sealing element is designed as a separation membrane, that a gas pressure is provided which is greater than a given in the hydraulic fluid base pressure, and that the pressure in the hydraulic fluid through which through the separation membrane is transferable through pressure of the gas can be increased.

Bei allen Varianten der Erfindung ist es vorteilhaft, wenn der Druck des Gases im Einbauraum, entsprechend dem typischerweise für die Hydraulikflüssigkeit vorgegebenen Druckbereich von 1 bar bis 20 bar, im Bereich von 5 bar bis 15 bar liegt. In den meisten Anwendungsfällen wird es am einfachsten sein, den Einbauraum mit Luft druckzubefüllen.at In all variants of the invention, it is advantageous if the pressure of the gas in the installation space, corresponding to the typical for the hydraulic fluid predetermined pressure range of 1 bar to 20 bar, in the range of 5 bar is up to 15 bar. In most cases it will be the easiest pressure-fill the installation space with air.

Im folgenden Ausführungsbeispiel wird das Dosierventil anhand der einzigen Figur der Zeichnung näher erläutert.in the following embodiment the metering valve will be explained in more detail with reference to the single figure of the drawing.

Die Figur zeigt, stark schematisiert, ein direkt angetriebenes, nach außen öffnendes Einspritzventil.The Figure shows, highly schematic, a directly driven, after outside opening Injector.

Die Figur zeigt als Seitenansicht in geschnittener Darstellung ein Gehäuse 1 eines Einspritzventils mit einem Zulauf 9 für Kraftstoff. Die Dosieröffnung 2 ist durch die Ventilnadel 3 verschlossen; die Ventilnadel 3 und der sie antreibender Aktor 4 befinden sich in Ruhestellung. Der Aktor 4 ist in einem Aktorraum 5 des Gehäuses 1 angeordnet, der durch eine Hochdruckabdichtung 6 gegenüber dem Ventilbereich des Einspritzventils abgedichtet ist. Der unter hohem Druck, z. B. 300 bar, stehende Kraftstoff wird dem Ventilbereich zugeführt und über die Dosieröffnung 2 gesteuert abgegeben.The figure shows a side view in a sectional view of a housing 1 an injection valve with an inlet 9 for fuel. The metering opening 2 is through the valve needle 3 locked; the valve needle 3 and the driving actor 4 are at rest. The actor 4 is in an actor room 5 of the housing 1 arranged by a high pressure seal 6 is sealed relative to the valve region of the injection valve. The under high pressure, z. B. 300 bar, standing fuel is supplied to the valve area and the metering port 2 delivered controlled.

Oberhalb des Aktors 4 ist ein hydraulisches Spielausgleichselement (auch hydraulischer Kompensator bzw. Dämpfer genannt) 7 im Gehäuse 1 angeordnet. Das Spielausgleichselement 7, hier als Black Box dargestellt, kann einen Kolben und mindestens eine Hydraulikkammer aufweisen. In der Hydraulikkammer und gegebenenfalls in weiteren Innenräumen des Spielausgleichselements 7 befindet sich als Hydraulikflüssigkeit auswählbarer Viskosität beispielsweise Silikonöl, das blasenfrei unter einem Druck von beispielsweise 10 bar eingefüllt wurde. Die Umgebung des Spielausgleichselements 7, insbesondere an seiner aktorseitigen Stirnfläche, ist Teil des mit Luft druckbefüllten Einbauraums 8.Above the actuator 4 is a hydraulic clearance compensation element (also called hydraulic compensator or damper) 7 in the case 1 arranged. The clearance compensation element 7 , shown here as a black box, may have a piston and at least one hydraulic chamber. In the hydraulic chamber and possibly in other interiors of the lash adjuster 7 is as hydraulic fluid selectable viscosity, for example, silicone oil, which was filled bubble-free under a pressure of for example 10 bar. The environment of the clearance compensation element 7 , in particular on its actuator-side end face, is part of the air pressure-filled installation space 8th ,

Das hydraulische System 7, welches insbesondere in an sich bekannter Weise eine Längenkompensationsfunktion erfüllt, kann z. B. an den Stirnseiten durch jeweils eine Membrane (hier nicht dargestellt) axial flexibel abgedichtet sein. Die Membranen sind also im Sinne einer auf das Spielausgleichselement 7 angelegten Kraft elastisch. Stünde der Einbauraum 8, der hier in der Weise eine Einheit mit dem Aktorraum 5 bildet, dass das Spielausgleichselement 7 vom druckdichten Einbauraum 8 umschlossen ist, wie im Stand der Technik üblich, nur unter Atmosphärendruck, so würden die Membranen dem erheblich größeren Innendruck ausgesetzt sein und müssten ihm auf die Dauer, ohne Verlust der Elastizität, standhalten. Eine zusätzliche Belastung würde von den thermisch bedingten Volumenänderungen des als Arbeitsmedium im Spielausgleichselement 7 verwendeten Silikonöls ausgehen. Da der Einbauraum 8 mit Luft auf etwa 10 bar druckgefüllt wird, entfällt in diesem Umfang eine Belastung der Dichtelemente durch den anliegenden Innendruck. Voraussetzung ist lediglich, dass der Einbauraum 8 so ausgeführt ist, dass eine Erhöhung des Gasdrucks realisiert werden kann, und dass wenigstens die Außenseiten der Dichtelemente vom Einbauraum 8 in der Weise umschlossen sind, dass dort der im Einbauraum 8 gegebene Gasdruck anliegt. Die Dichtelemente können beispielsweise in die Gehäusewand einer kompakten Dämpfereinheit 7 integriert sein oder sich bis in den Aktorraum 5 erstrecken, so dass ein Teil des Aktorraums 5 das Gasdruckreservoir bildet, während der andere Teil mit dem hydraulischen Kompensator 7 hydraulisch verbunden ist.The hydraulic system 7 which fulfills a length compensation function, in particular in a manner known per se, z. B. at the end faces by a respective membrane (not shown here) be axially flexible sealed. The membranes are thus in the sense of a on the clearance compensation element 7 applied force elastic. Would the installation space 8th , which here in the way a unit with the actor space 5 forms that the clearance compensation element 7 from the pressure-tight installation space 8th is enclosed, as usual in the art, only at atmospheric pressure, the membranes would be exposed to the much greater internal pressure and would have to withstand it in the long term, without loss of elasticity. An additional burden would be the thermally induced volume changes of the working medium in the lash adjuster 7 used silicone oil go out. As the installation space 8th is filled with air to about 10 bar, eliminating to this extent a load on the sealing elements by the applied internal pressure. The only requirement is that the installation space 8th is designed so that an increase in the gas pressure can be realized, and that at least the outer sides of the sealing elements from the installation space 8th are enclosed in the way that there in the installation space 8th given gas pressure is applied. The sealing elements can, for example, in the housing wall of a compact damper unit 7 be integrated or into the actuator room 5 extend so that part of the actuator space 5 the gas pressure reservoir forms, while the other part with the hydraulic compensator 7 hydraulically connected.

Der relativ hohe, aber die Dichtelemente erfindungsgemäß im Wesentlichen nicht belastende Grunddruck im Längenkompensationssystem 7 wirkt sich in bekannter Weise in mehrerer Hinsicht vorteilhaft aus. Insbesondere wird ein kavitationsfreier Betrieb ermöglicht, gegebenenfalls auch eine Verkleinerung des Kolbens und damit eine Miniaturisierung des gesamten Spielausgleichselements 7.The relatively high, but the sealing elements according to the invention substantially non-loading basic pressure in the length compensation system 7 affects in a known manner in several ways advantageous. In particular, a cavitation-free operation is made possible, possibly also a reduction of the piston and thus a miniaturization of the entire play compensation element 7 ,

Die Aktoreinheit 4 besteht beispielsweise aus einem piezoelektrischen Multilayer Aktuator (PMA), der gegebenenfalls zwischen einer oberen und unteren Endkappe in eine ihn umfassende Rohrfeder unter mechanischer Druckvorspannung eingeschweißt ist (Endkappen und Rohrfeder sind hier nicht dargestellt). Außer einem Vielschicht-Piezoaktor kann grundsätzlich auch jede andere Art von Festkörperaktuator, z. B. ein magnetostriktiver Aktor oder ein elektrostriktiver Aktor vorteilhaft als Ventilantrieb eingesetzt werden. Das an sich bekannte Verfahren zum Betreiben der erfindungsgemäßen Dosiervorrichtung beruht darauf, dass durch Anlegen eines elektrischen Signals der Aktor 4 in axialer Richtung so schnell gedehnt wird, dass er von der Hydraulikkammer im Spielausgleichselement 7 abgestützt wird und durch die Dehnung des Aktors 4 die Ventilnadel 3 von der Dosieröffnung 2 abgehoben wird, so dass Fluid aus der Dosieröffnung 2 gesteuert abgebbar ist. Zur Beendigung des Dosiervorgangs wird der Aktor 4 entladen und mindestens durch die Zugspannung der Rohrfeder (auch durch den Gasdruck im Aktorraum 5 ist eine gewisse weitere Druckvorspannung gegeben) kontrahiert, wodurch die Ventilnadel 3 wieder dichtend von außen auf die Dosieröffnung 2 aufsetzt und die Abgabe von Fluid beendet wird.The actuator unit 4 For example, consists of a piezoelectric multilayer actuator (PMA), which is optionally welded between an upper and lower end cap in a tubular spring comprising it under mechanical compression bias (end caps and Bourdon tube are not shown here). In addition to a multilayer piezoelectric actuator can in principle any other type of solid state actuator, for. As a magnetostrictive actuator or an electrostrictive actuator can be used advantageously as a valve drive. The known per se method for operating the metering device according to the invention is based on that by applying an electrical signal, the actuator 4 in the axial direction is stretched so fast that it from the hydraulic chamber in the lash adjuster 7 is supported and by the elongation of the actuator 4 the valve needle 3 from the dosing opening 2 is lifted off, leaving fluid from the dosing 2 controlled is deliverable. To complete the dosing process, the actuator 4 unloaded and at least by the tension of the Bourdon tube (also by the gas pressure in Aktorraum 5 is given some additional pressure bias) contracts, causing the valve needle 3 again sealing from the outside on the dosing 2 touches and the delivery of fluid is stopped.

Claims (5)

Dosierventil, insbesondere Piezoeinspritzventil, mit einem Gehäuse (1), in dem ein Aktor (4) angebracht ist, der an seiner einen Stirnseite mit einem hydraulischen Spielausgleichselement (7) verbunden ist, welches eine unter Druck stehende Hydraulikflüssigkeit enthält, wobei mindestens ein axial flexibles Dichtelement zur hermetischen Abdichtung des Spielausgleichselements (7) nach außen vorgesehen ist, und wobei im Gehäuse (1) ein druckdichter, mit einem Gas druckbefüllbarer Einbauraum (8) vorgesehen ist, der das mindestens eine Dichtelement so umschließt, dass das Dichtelement durch den anliegenden Gasdruck von außen gestützt ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Spielausgleichselement (7) an der der Dosieröffnung (2) gegenüberliegenden Stirnseite des Aktors (4) angeordnet ist, dass der Aktor (4) in einem Aktorraum (5) angebracht ist, und dass der Aktorraum (5) einen Teil des mit dem Gas druckbefüllbaren Einbauraumes (8) bildet.Dosing valve, in particular piezoelectric injector, with a housing ( 1 ), in which an actor ( 4 ) is attached, which at its one end face with a hydraulic clearance compensation element ( 7 ), which contains a pressurized hydraulic fluid, wherein at least one axially flexible sealing element for hermetically sealing the clearance compensation element ( 7 ) is provided to the outside, and wherein in the housing ( 1 ) a pressure-tight, with a gas druckbefüllbarer installation space ( 8th ) is provided, which surrounds the at least one sealing element so that the sealing element is supported by the applied gas pressure from the outside, characterized in that the clearance compensation element ( 7 ) at the dosing opening ( 2 ) opposite end face of the actuator ( 4 ) is arranged that the actuator ( 4 ) in an actuator room ( 5 ) and that the actuator room ( 5 ) a part of the pressure-filled with the gas installation space ( 8th ). Dosierventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtelement als Trennmembran ausgebildet ist, dass ein Gasdruck vorgesehen ist, der größer als ein in der Hydraulikflüssigkeit gegebener Grunddruck ist, und dass der Druck in der Hydraulikflüssigkeit durch den sich durch die Trennmembran hindurch übertragenden Druck des Gases erhöhbar ist.Dosing valve according to claim 1, characterized that the sealing element is designed as a separating membrane that a Gas pressure is provided, which is greater than one in the hydraulic fluid given basic pressure, and that the pressure in the hydraulic fluid through which pressure of the gas transmitted through the separation membrane can be increased. Dosierventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Spielausgleichselement (7) im Wesentlichen vollständig vom Einbauraum (8) umschlossen ist.Dosing valve according to claim 1 or 2, characterized in that the clearance compensation element ( 7 ) substantially completely from the installation space ( 8th ) is enclosed. Dosierventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Druck des Gases im Einbauraum (8) im Bereich von 5 bar bis 15 bar liegt.Dosing valve according to one of claims 1 to 3, characterized in that the pressure of the gas in the installation space ( 8th ) is in the range of 5 bar to 15 bar. Dosierventil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Einbauraum (8) mit Luft druckbefüllt ist.Dosing valve according to one of claims 1 to 4, characterized in that the installation space ( 8th ) is filled with air pressure.
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