DE102012207842A1

DE102012207842A1 - Einspritzventil

Info

Publication number: DE102012207842A1
Application number: DE102012207842A
Authority: DE
Inventors: Willibald Schürz; Martin Simmet; Gerd Schmutzler
Original assignee: Continental Automotive GmbH
Current assignee: Vitesco Technologies GmbH
Priority date: 2012-05-10
Filing date: 2012-05-10
Publication date: 2013-11-14
Also published as: US20140000565A1; US9765743B2

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Einspritzventil (10), mit einem Düsenkörper (20), einem Düsenkörper (20) mit einer Längsachse (L), in dem eine Düsenkörperausnehmung (24) und mindestens eine Einspritzöffnung (29) angeordnet sind, wobei die Düsenkörperausnehmung (24) mit einem Hochdruckkreis eines Fluids hydraulisch koppelbar ist, mindestens einer in der Düsenkörperausnehmung (24) axial beweglich angeordneten Düsennadel (22), wobei die Düsennadel (18) in einer Schließposition einen Fluidfluss durch die mindestens eine Einspritzöffnung (29) verhindert und außerhalb der Schließposition den Fluidfluss durch die mindestens eine Einspritzöffnung (29) freigibt, einem Aktuatorgehäuse (15), das zur Aufnahme eines zum Einwirken auf die Düsennadel (20) ausgebildeten Aktuators (18) ausgebildet ist, und mindestens einer zur hydraulischen Kopplung mit dem Hochdruckkreis des Fluids ausgebildeten Fluidleitung (32), die separat von dem Aktuatorgehäuse (15) ausgebildet und angeordnet ist, und mit der Düsenkörperausnehmung (24) hydraulisch direkt gekoppelt ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Einspritzventil.
Immer strengere gesetzliche Vorschriften bezüglich der zulässigen Schadstoffemission von Brennkraftmaschinen, die in Kraftfahrzeugen angeordnet sind, machen es erforderlich, diverse Maßnahmen vorzunehmen, durch welche die Schadstoffemissionen gesenkt werden. Ein Ansatzpunkt hierbei ist, die von der Brennkraftmaschine erzeugten Schadstoffemissionen zu senken.
Eine entsprechend verbesserte Gemischaufbereitung kann erreicht werden, wenn der Kraftstoff unter sehr hohem Druck zugemessen wird. Im Falle von Benzin-Brennkraftmaschinen betragen die Kraftstoffdrücke zirka 200 Bar. Derart hohe Drücke stellen sowohl hohe Anforderungen an das Material des Einspritzventils als auch an dessen Konstruktion. Außerdem müssen große Kräfte von dem Einspritzventil aufgenommen werden.
Die Aufgabe der Erfindung ist es, ein Einspritzventil zu schaffen, das einfach aufgebaut ist und einen zuverlässigen und präzisen Betrieb ermöglicht.
Die Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
Die Erfindung zeichnet sich aus durch ein Einspritzventil, mit einem Düsenkörper mit einer Längsachse, in dem eine Düsenkörperausnehmung und mindestens eine Einspritzöffnung angeordnet sind, wobei die Düsenkörperausnehmung mit einem Hochdruckkreis eines Fluids hydraulisch koppelbar ist, und mindestens einer in der Düsenkörperausnehmung axial beweglich angeordneten Düsennadel mit einer Längsachse, wobei die Düsennadel in einer Schließposition einen Fluidfluss durch die mindestens eine Einspritzöffnung verhindert und außerhalb der Schließposition den Fluidfluss durch die mindestens eine Einspritzöffnung freigibt, einem Aktuatorgehäuse, das zur Aufnahme eines zum Einwirken auf die Düsennadel ausgebildeten Aktuators ausgebildet ist, und mindestens einer zur hydraulischen Kopplung mit dem Hochdruckkreis des Fluids ausgebildeten Fluidleitung, die separat von dem Aktuatorgehäuse ausgebildet und angeordnet ist, und direkt mit der Düsenkörperausnehmung hydraulisch gekoppelt ist.
Diese Anordnung hat den Vorteil, dass die mindestens eine Fluidleitung direkt mit dem Düsenkörper gekoppelt und unabhängig von weiteren Gehäuseteilen des Einspritzventils, insbesondere des Aktuatorgehäuses, ausgebildet werden kann. Des Weiteren kann ein besonders geringer Platzbedarf und ein kompakter Aufbau des Einspritzventils erreicht werden. Darüber hinaus können Gehäuseteile des Einspritzventils eingespart werden. Das Einspritzventil kann insbesondere sehr kostengünstig ausgebildet sein.
In einer vorteilhaften Ausführungsform weist das Einspritzventil mindestens zwei Fluidleitungen auf, die separat von dem Aktuatorgehäuse angeordnet und direkt mit der Düsenkörperausnehmung hydraulisch gekoppelt sind. Die mindestens zwei Fluidleitungen sind mit einem gemeinsamen hydraulischen Anschlusselement hydraulisch gekoppelt, das zur hydraulischen Kopplung mit dem Hochdruckkreis des Fluids ausgebildet ist. Eine derartige Anordnung hat den Vorteil, dass das Fluid in einfacher Weise auf mehrere Fluidleitungen verteilt werden kann. Damit kann ein hoher Durchsatz durch die Fluidleitungen erreicht werden. Des Weiteren ist mit mindestens zwei Fluidleitungen eine besonders gute Anpassung der Fluidleitungen an die bestehenden Platzverhältnisse möglich.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist das hydraulische Anschlusselement im Wesentlichen koaxial mit dem Aktuatorgehäuse und dem Düsenkörper angeordnet. Dies ermöglicht eine Platz sparende Ausbildung des Einspritzventils, sowie eine besonders gute und einfache mechanische Kopplung des Einspritzventils.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist in mindestens einer der Fluidleitungen und/oder dem hydraulischen Anschlusselement ein Fluidspeicher ausgebildet. Dies hat den Vorteil, dass kein als Common-Rail ausgebildeter gemeinsamer Fluidspeicher für mehrere Einspritzventile erforderlich ist. Leitungen zu den Einspritzventilen können einfach angeordnet werden und kurz ausgebildet sein. Des Weiteren kann die Anzahl der hydraulischen Verbindungsstellen klein gehalten werden.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind im Folgenden anhand der schematischen Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigen:
1 ein Einspritzventil im Längsschnitt,
2 eine perspektivische Ansicht einer ersten Ausführungsform des Einspritzventils,
3 eine perspektivische Ansicht einer weiteren Ausführungsform des Einspritzventils,
4 eine Ansicht einer weiteren Ausführungsform des Einspritzventils, und
5 eine perspektivische Ansicht einer weiteren Ausführungsform des Einspritzventils.
Elemente gleicher Konstruktion oder Funktion sind figurenübergreifend mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
Die Figuren zeigen ein Einspritzventil 10, das vorzugsweise zum Einsatz als Kraftstoffeinspritzventil für eine Brennkraftmaschine eines Fahrzeugs genutzt wird. Das Einspritzventil 10 ist in der hier gezeigten Ausführungsform als ein nach außen öffnendes Ventil ausgebildet. In alternativen Ausführungsformen kann das Einspritzventil auch als nach innen öffnendes Ventil ausgebildet sein.
Das Einspritzventil 10 hat eine Aktuatoreinheit 12 und eine Düsenbaugruppe 14. Die Aktuatoreinheit 12 hat ein Aktuatorgehäuse 15 mit einer Gehäuseausnehmung 16, in der ein Aktuator 18 angeordnet ist.
Der Aktuator 18 ist als Hubstellantrieb ausgebildet und ist vorzugsweise ein Piezoaktuator, der einen Stapel piezoelektrischer Elemente umfasst. Der Piezoaktuator ändert seine axiale Ausdehnung abhängig von einem angelegten Spannungssignal. Der Aktuator kann jedoch auch als ein anderer dem Fachmann für diesen Zweck bekannter und als geeignet bekannter Aktuator ausgebildet sein.
Die Düsenbaugruppe 14 umfasst einen Düsenkörper 20, eine Düsennadel 22 mit einer Längsachse L und eine Düsenkörperausnehmung 24. Die Düsenkörperausnehmung 24 erstreckt sich in dem Düsenkörper 20. Die Düsennadel 22 ist in der Düsenkörperausnehmung 24 angeordnet und bevorzugt in dieser geführt. Die Düsennadel 22 ist durch den Aktuator 18 ansteuerbar.
Das Einspritzventil 10 umfasst einen Fluideintritt 26, der hydraulisch mit der Düsenkörperausnehmung 24 gekoppelt ist. Der Fluideintritt 26 ist vorzugsweise mit einem Hochdruckkreis einer Brennkraftmaschine gekoppelt, in der in einer Hochdruckkammer Kraftstoff gespeichert ist. An einem freien Ende der Düsenkörperausnehmung 24 ist ein Fluidaustritt 28 mit einer Einspritzöffnung 29 ausgebildet.
Der Düsenkörper 20 und die Düsennadel 22 dienen als Auflage für eine Feder 30, die zwischen dem Düsenkörper 20 und der Düsennadel 22 angeordnet ist. Die Düsennadel 22 ist mittels der Feder 30 vorgespannt. Die Feder 30 übt auf die Düsennadel 22 eine solche Kraft aus, dass ein Fluidfluss durch die Einspritzöffnung 29 verhindert ist, wenn keine weiteren Kräfte auf die Düsennadel 22 einwirken.
Bei Betätigung des Aktuators 18 wird mit fortgesetzter axialer Ausdehnung des Aktuators 18 die Düsennadel 22 von ihrer Schließposition in eine Offenposition bewegt, in der sie den Fluidfluss durch die Einspritzöffnung 29 mindestens teilweise freigibt.
Die Düsennadel 22 wirkt mit dem Düsenkörper 20 so zusammen, dass die Düsennadel 22 in einer Schließposition einen Fluidfluss durch die mindestens eine Einspritzdüse 29 verhindert und außerhalb der Schließposition einen Fluidfluss durch die mindestens eine Einspritzöffnung 29 freigibt. In der Schließposition der Düsennadel 22 ist mindestens eine Kontaktlinie zwischen dem Düsenkörper 20 und der Düsennadel 22 ausgebildet, die einen Durchfluss durch die Einspritzöffnung 29 verhindert.
Das Einspritzventil 10 hat mindestens eine Fluidleitung 32, die zur hydraulischen Kopplung mit dem Hochdruckkreis des Fluids ausgebildet ist. In der Ausführungsform der 2 hat das Einspritzventil eine Fluidleitung 32, während die Ausführungsformen der 1, 3 und 4 zwei Fluidleitungen 32 zeigen. In weiteren Ausführungsformen kann das Einspritzventil 10 auch mehr als zwei Fluidleitungen aufweisen.
Die mindestens eine Fluidleitung 32 ist direkt mit der Düsenkörperausnehmung 24 hydraulisch gekoppelt. Die Fluidleitung 32 ist dazu direkt an den Düsenkörper 20 angeschlossen. Des Weiteren ist die mindestens eine Fluidleitung 32 separat von dem Aktuatorgehäuse 15 ausgebildet. Damit ist das Aktuatorgehäuse 15 von der hydraulischen Schnittstelle des Einspritzventils 10 getrennt. Das Aktuatorgehäuse 15 kann so auf die Aufnahme des Aktuators 18 und die Kopplung mit einer elektrischen Schnittstelle 34 beschränkt werden. Des Weiteren kann ein Injektorgehäuse, welches zur Aufnahme der Aktuatoreinheit 12 und der elektrischen Schnittstelle 34 sowie einer hydraulischen Schnittstelle ausgebildet ist, eingespart werden. Damit kann ein sehr kompakter Aufbau des Einspritzventils 10 und ein geringer Platzbedarf für das Einspritzventil 10 erreicht werden. Des Weiteren kann das Einspritzventil 10 kostengünstig ausgebildet sein.
Die 3, 4 und 5 zeigen eine Ausführungsform des Einspritzventils 10 mit zwei Fluidleitungen 32, die mit einem gemeinsamen hydraulischen Anschlusselement 36 hydraulisch gekoppelt sind. Das gemeinsame hydraulische Anschlusselement 36 ist zur hydraulischen Kopplung des Einspritzventils 10 mit dem Hochdruckkreis des Fluids ausgebildet. Damit kann das Einspritzventil 10 besonders platzsparend ausgebildet werden.
In dein 4 gezeigten Ausführungsform des Einspritzventils 10 ist das gemeinsame hydraulische Anschlusselement 36 koaxial bezüglich der Längsachse L mit dem Aktuatorgehäuse 15 und dem Düsenkörper 20 angeordnet. Eine derartige Ausführung des Einspritzventils 10 kann besonders platzsparend sein. Des Weiteren ist es möglich, mittels des über das gemeinsame hydraulische Anschlusselement 36 auf das Einspritzventil 10 wirkenden Druck des Fluids zu einer zuverlässigen Halterung des Einspritzventils 10 in der Brennkraftmaschine beizutragen.
In einer in 5 gezeigten Ausführungsform des Einspritzventils 10 sind die Fluidleitungen 32 und/oder das gemeinsame hydraulische Anschlusselement 36 derart ausgebildet, dass sie einen zusätzlichen Fluidspeicher 38 bilden. Damit kann das Einspritzventil 10 selbst zu einer Speicherung von Fluid, insbesondere Kraftstoff, beitragen, und gegebenenfalls auf ein gemeinsames Common Rail für die Einspritzventile einer Brennkraftmaschine verzichtet werden.

Claims

Einspritzventil (10), mit – einem Düsenkörper (20) mit einer Längsachse (L), in dem eine Düsenkörperausnehmung (24) und mindestens eine Einspritzöffnung (29) angeordnet sind, wobei die Düsenkörperausnehmung (24) mit einem Hochdruckkreis eines Fluids hydraulisch koppelbar ist, – mindestens einer in der Düsenkörperausnehmung (24) axial beweglich angeordneten Düsennadel (22), wobei die Düsennadel (22) in einer Schließposition einen Fluidfluss durch die mindestens eine Einspritzöffnung (29) verhindert und außerhalb der Schließposition den Fluidfluss durch die mindestens eine Einspritzöffnung (29) freigibt, – einem Aktuatorgehäuse (15), das zur Aufnahme eines zum Einwirken auf die Düsennadel (20) ausgebildeten Aktuators (18) ausgebildet ist, und mindestens einer zur hydraulischen Kopplung mit dem Hochdruckkreis des Fluids ausgebildeten Fluidleitung (32), die separat von dem Aktuatorgehäuse (15) ausgebildet und angeordnet ist, und mit der Düsenkörperausnehmung (24) hydraulisch direkt gekoppelt ist.
Einspritzventil (10) nach Anspruch 1, das mindestens zwei Fluidleitungen (32) aufweist, die separat von dem Aktuatorgehäuse (15) angeordnet und direkt mit der Düsenkörperausnehmung (24) hydraulisch gekoppelt sind, und die mit einem gemeinsamen hydraulischen Anschlusselement (36) hydraulisch gekoppelt sind, der zur hydraulischen Kopplung mit dem Hochdruckkreis des Fluids ausgebildet ist.
Einspritzventil (10) nach Anspruch 2, wobei das hydraulische Anschlusselement (36) im Wesentlichen koaxial mit dem Aktuatorgehäuse (15) und dem Düsenkörper (20) angeordnet ist.
Einspritzventil (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei in mindestens einer der Fluidleitungen (32) und/oder dem hydraulischen Anschlusselement (36) ein Fluidspeicher (38) ausgebildet ist.