DE102012216688A1 - Fuel injector - Google Patents
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Abstract
Ein Brennstoffeinspritzventil (1), das insbesondere als Injektor für Brennstoffeinspritzanlagen von luftverdichtenden, selbstzündenden Brennkraftmaschinen dient, umfasst einen Aktor (10), eine Düsennadel (6) und einen mechanischen Übersetzer (19). Dabei übersetzt der mechanische Übersetzer (19) einen Hub des Aktors (10) in einen Hub der Düsennadel (6). Hierbei ist eine hydraulische Ausgleichseinrichtung (30) vorgesehen. Beim Übersetzen des Hubs des Aktors (10) in den Hub der Düsennadel (6) wirkt der Aktor (10) über den mechanischen Übersetzer (19) auf die Ausgleichseinrichtung (30) ein und der mechanische Übersetzer (19) wirkt über die Ausgleichseinrichtung (30) auf die Düsennadel (6) ein. Dadurch liegt die Ausgleichseinrichtung (30) in der Wirkungskette vom Aktor (10) auf die Düsennadel (6) zwischen dem mechanischen Übersetzer (19) und der Düsennadel (6). A fuel injection valve (1), which serves in particular as an injector for fuel injection systems of air-compressing, self-igniting internal combustion engines, comprises an actuator (10), a nozzle needle (6) and a mechanical translator (19). In this case, the mechanical translator (19) translates a stroke of the actuator (10) into a stroke of the nozzle needle (6). In this case, a hydraulic compensation device (30) is provided. When translating the stroke of the actuator (10) in the stroke of the nozzle needle (6) of the actuator (10) via the mechanical translator (19) acts on the balancing device (30) and the mechanical translator (19) acts via the balancing device (30 ) on the nozzle needle (6). As a result, the compensation device (30) lies in the chain of action from the actuator (10) to the nozzle needle (6) between the mechanical translator (19) and the nozzle needle (6).
Description
Stand der TechnikState of the art
Die Erfindung betrifft ein Brennstoffeinspritzventil, insbesondere einen Injektor für Brennstoffeinspritzanlagen von luftverdichtenden, selbstzündenden Brennkraftmaschinen. Speziell betrifft die Erfindung das Gebiet der Injektoren für Brennstoffeinspritzanlagen mit einer Brennstoffverteilerleiste, die unter hohem Druck stehenden Brennstoff speichert und auf mehrere Brennstoffeinspritzventile verteilt. The invention relates to a fuel injection valve, in particular an injector for fuel injection systems of air-compressing, self-igniting internal combustion engines. Specifically, the invention relates to the field of fuel injector injectors having a fuel rail that stores high pressure fuel and distributes it to a plurality of fuel injectors.
Aus der
Der aus der
Denkbar ist jedoch der Ausgleich von Toleranzen und insbesondere von unterschiedlichen Temperaturdehnungen betreffend einen piezoelektrischen Aktor und ein Gehäuse des Injektors. Dies erfordert allerdings ein teures Material für das Gehäuse mit eingeschränkter Festigkeit, wodurch die Druckfestigkeit des Injektors eingeschränkt wird. Außerdem müssen dennoch hohe Fertigungstoleranzen eingehalten werden, was die Herstellung verteuert. Conceivable, however, is the compensation of tolerances and in particular of different thermal expansions relating to a piezoelectric actuator and a housing of the injector. However, this requires an expensive material for the housing with limited strength, whereby the compressive strength of the injector is limited. In addition, high manufacturing tolerances must still be met, which makes the production more expensive.
Aus der
Ferner ist aus der
Offenbarung der Erfindung Disclosure of the invention
Das erfindungsgemäße Brennstoffeinspritzventil mit den Merkmalen des Anspruchs 1 hat den Vorteil, dass eine verbesserte Ausgestaltung ermöglicht ist. Speziell kann ein Temperatur- und/oder Toleranzausgleich in verbesserter Weise realisiert werden. The fuel injection valve according to the invention with the features of claim 1 has the advantage that an improved design is possible. Specifically, a temperature and / or tolerance compensation can be realized in an improved manner.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen des im Anspruch 1 angegebenen Brennstoffeinspritzventils möglich.The measures listed in the dependent claims advantageous developments of the fuel injection valve specified in claim 1 are possible.
In vorteilhafter Weise kann die hydraulische Ausgleichseinrichtung zwischen dem mechanischen Übersetzer und der Düsennadel angeordnet werden. Hierbei muss lediglich die vorzugsweise bereits durch die Übersetzung reduzierten Aktorkraft übertragen werden. Bei einer vorteilhaften Übersetzung von beispielsweise zwei bis fünf können hierdurch die Übertragungsverluste und die Spaltverluste gegenüber einer Ausgestaltung, bei der die gesamte Aktorkraft durch die hydraulische Einrichtung übertragen werden muss, deutlich verringert werden. Advantageously, the hydraulic balancing device can be arranged between the mechanical translator and the nozzle needle. Here, only the preferably already reduced by the translation actuator power must be transmitted. With an advantageous ratio of, for example, two to five, the transmission losses and the gap losses compared to a configuration in which the entire actuator force must be transmitted through the hydraulic device, thereby significantly reduced.
Somit ist es vorteilhaft, dass in der Wirkungskette vom Aktor auf die Düsennadel die Ausgleichseinrichtung zwischen dem mechanischen Übersetzer und der Düsennadel liegt. Thus, it is advantageous that in the chain of effects from the actuator to the nozzle needle, the compensation device between the mechanical translator and the nozzle needle is located.
Vorteilhaft ist es, dass der mechanische Übersetzer zumindest ein Hebelelement aufweist, dass die Ausgleichseinrichtung einen Grundkörper aufweist und dass beim Übersetzen des Hubs des Aktors in den Hub der Düsennadel das zumindest eine Hebelelement auf den Grundkörper einwirkt. Hierbei ist es ferner vorteilhaft, dass der Grundkörper der Ausgleichseinrichtung ein Übertragungsteil und ein plattenförmiges Hubteil aufweist, auf das beim Übersetzen des Hubs des Aktors in den Hub der Düsennadel das zumindest eine Hebelelement einwirkt. Außerdem ist es vorteilhaft, dass eine ortsfest zu einem Gehäuse angeordnete Platte vorgesehen ist und dass sich das Übertragungsteil der Ausgleichseinrichtung durch die Platte erstreckt. Die Platte kann hierbei eine gewisse räumliche Trennung zwischen einem Brennstoffraum, in dem der mechanische Übersetzer angeordnet ist, und einem Brennstoffraum, in dem die Ausgleichseinrichtung sowie gegebenenfalls die Düsennadel angeordnet sind, schaffen. Ferner kann die Platte in vorteilhafter Weise eine Führungsbohrung aufweisen, in der das Übertragungsteil der Ausgleichseinrichtung axial geführt ist. Hierdurch ist je nach Ausgestaltung der Ausgleichseinrichtung auch eine Führung der Düsennadel realisierbar. It is advantageous that the mechanical translator has at least one lever element, that the compensation device has a main body and that when translating the stroke of the actuator into the stroke of the nozzle needle, the at least one lever element acts on the main body. In this case, it is further advantageous that the base body of the compensation device has a transmission part and a plate-shaped lifting part, which acts upon the translation of the stroke of the actuator in the stroke of the nozzle needle, the at least one lever element. Moreover, it is advantageous that a plate arranged fixedly to a housing is provided and that the transmission part of the compensation device extends through the plate. In this case, the plate can create a certain spatial separation between a fuel space in which the mechanical translator is arranged and a fuel space in which the compensation device and, if appropriate, the nozzle needle are arranged. Furthermore, the plate can advantageously have a guide bore in which the transmission part of the compensating device is axially guided. As a result, depending on the design of the compensating device, it is also possible to realize a guidance of the nozzle needle.
Je nach Ausgestaltung des Brennstoffeinspritzventils ist es allerdings auch möglich, dass die Platte eine Durchgangsöffnung aufweist, durch die sich das Übertragungsteil mit radialem Spiel erstreckt. Hierdurch kann eine Führung an der Platte vermieden werden. Dadurch kann insbesondere eine Überbestimmung vermieden werden. Depending on the configuration of the fuel injection valve, however, it is also possible for the plate to have a passage opening through which the transmission part extends with radial play. As a result, a guide on the plate can be avoided. As a result, an overdetermination can be avoided in particular.
Außerdem ist es vorteilhaft, dass der Grundkörper der Ausgleichseinrichtung einen Führungsteil aufweist, dass das Übertragungsteil das Hubteil mit dem Führungsteil verbindet, dass das Führungsteil eine sacklochförmige Führungsbohrung aufweist, in der ein düsenfernes Ende der Düsennadel geführt ist, und dass das düsenferne Ende der Düsennadel in der Führungsbohrung einen Ausgleichsraum der Ausgleichseinrichtung begrenzt. Hierdurch ist eine relative Führung zwischen dem Führungsteil und der Düsennadel realisiert. Speziell kann bei einem geführten Führungsteil, was über die Führung des Übertragungsteils an der Platte realisierbar ist, zugleich eine Führung der Düsennadel realisiert werden. Außerdem ist eine kompakte Ausgestaltung ermöglicht, bei der die Anzahl der benötigten Bauteile gering ist. Moreover, it is advantageous that the base body of the compensating device has a guide part, that the transmission part connects the lifting part with the guide part, that the guide part has a blind hole-shaped guide bore, in which a nozzle distal end of the nozzle needle is guided, and that the nozzle-distal end of the nozzle needle in the guide bore limits a compensation chamber of the compensation device. As a result, a relative guidance between the guide member and the nozzle needle is realized. Specifically, at a guided guide part, which can be realized on the leadership of the transmission part on the plate, at the same time a guide of the nozzle needle can be realized. In addition, a compact design is possible, in which the number of components required is low.
Alternativ ist es auch von Vorteil, dass eine Dichthülse vorgesehen ist, die von einem Federelement gegen eine einem düsenfernen Ende der Düsennadel zugewandte Seite der Platte beaufschlagt ist, dass innerhalb der Dichthülse ein Ausgleichsraum der Ausgleichseinrichtung gebildet ist und dass das düsenferne Ende der Düsennadel und eine dem düsenfernen Ende der Düsennadel zugewandte Stirnseite des Übertragungsteils den Ausgleichsraum begrenzen. Bei dieser Ausgestaltung können insbesondere radiale Toleranzen zwischen den Bauteilen der hydraulischen Ausgleichseinrichtung und der Düsennadel ausgeglichen werden. Außerdem vereinfacht sich die Ausgestaltung des Übertragungsteils. Alternatively, it is also advantageous that a sealing sleeve is provided, which is acted upon by a spring element against a nozzle distal end of the nozzle needle side facing the plate, that within the sealing sleeve a compensation chamber of the compensating device is formed and that the nozzle-distal end of the nozzle needle and a the nozzle end facing the nozzle needle facing end face of the transmission part limit the expansion chamber. In this embodiment, in particular radial tolerances between the components of the hydraulic compensation device and the nozzle needle can be compensated. In addition, simplifies the design of the transmission part.
Hierbei ist es ferner von Vorteil, dass der mechanische Übersetzer ein Betätigungsteil aufweist, über das der Aktor beim Übersetzen des Hubs des Aktors in den Hub der Düsennadel das zumindest eine Hebelelement betätigt, und dass ein vorgespanntes Ruhelage-Federelement vorgesehen ist, das sich einerseits an dem Betätigungsteil des mechanischen Übersetzers und andererseits an dem Hubteil des Grundkörpers der Ausgleichseinrichtung abstützt. Dadurch kann in vorteilhafter Weise ermöglicht werden, dass das vorgespannte Ruhelage-Federelement eine spielfreie Ruhelage der Übertragungsbauteile, insbesondere des Betätigungsteils des mechanischen Übersetzers, des zumindest einen Hebelelements des mechanischen Übersetzers und des Grundkörpers der Ausgleichseinrichtung, bewirkt. In this case, it is also advantageous that the mechanical translator has an actuating part, by means of which the actuator actuates the at least one lever element when translating the stroke of the actuator into the stroke of the nozzle needle, and that a prestressed rest position spring element is provided, on the one hand the actuating part of the mechanical translator and on the other hand supported on the lifting part of the base body of the compensating device. This can be advantageously made possible that the prestressed rest position spring element causes a play-free rest position of the transmission components, in particular of the actuating part of the mechanical translator, the at least one lever element of the mechanical translator and the base body of the compensating device.
Vorteilhaft ist es auch, dass der mechanische Übersetzer eine feste oder variable Hubübersetzung des Hubs des Aktors in einen x-fachen Hub der Düsennadel ermöglicht, wobei x größer als eins oder nicht kleiner als zwei oder aus einem Bereich von etwa zwei bis etwa fünf ist. Durch die feste oder variable Hubübersetzung kann somit eine auf den mechanischen Übersetzer wirkende Kraft in Bezug auf die Kraft des Aktors reduziert werden. Verluste der Aktorkraft auf Grund einer gegebenenfalls begrenzten hydraulischen Steifigkeit der hydraulischen Ausgleichseinrichtung können somit verringert werden. Außerdem können Spaltverluste in der hydraulischen Ausgleichseinrichtung, die eine Wiederbefüllung erforderlich machen, auf Grund der in Bezug auf die Kraft des Aktors reduzierten Kräfte verringert werden. Somit können durch die bevorzugte Hubübersetzung, die insbesondere im Bereich von etwa zwei bis etwa fünf liegen kann, die Übertragungsverluste und die Spaltverluste der hydraulischen Ausgleichseinrichtung deutlich verringert werden.It is also advantageous that the mechanical translator a fixed or variable stroke ratio of the stroke of the actuator in an x-fold stroke of Nozzle needle allows, where x is greater than one or not less than two, or from a range of about two to about five. As a result of the fixed or variable stroke ratio, a force acting on the mechanical translator with respect to the force of the actuator can thus be reduced. Losses of the actuator force due to an optionally limited hydraulic stiffness of the hydraulic compensation device can thus be reduced. In addition, clearance losses in the hydraulic balancer that require refilling may be reduced due to reduced forces relative to the force of the actuator. Thus, by the preferred stroke ratio, which can be in particular in the range of about two to about five, the transmission losses and the gap losses of the hydraulic balancer can be significantly reduced.
Außerdem ist es vorteilhaft, dass ein Körperbauteil vorgesehen ist, das einen Aktorraum, in dem der Aktor angeordnet ist, von einem Brennstoffraum, in dem der mechanische Übersetzer angeordnet ist, trennt, dass das Körperbauteil eine Durchgangsbohrung aufweist, in der ein Übertragungsstift geführt ist, und dass der Aktor mittels des Übertragungsstiftes auf ein Betätigungsteil des mechanischen Übersetzers einwirkt. Speziell kann hierbei eine hochdruckdichte Führung des Übertragungsstiftes in dem Körperbauteil vorgesehen sein, so dass der Aktor im Niederdruckbereich liegt. Der Aktor kann gegenüber dem Brennstoff geeignet geschützt werden. Hierbei kann der Aktor als nasser Aktor im Niederdruckbereich oder als trockner Aktor durch eine entsprechende Abdichtung, beispielsweise mittels Metallhülse und Membran, ausgebildet sein. In vorteilhafter Weise ist ein Vorspannfeder für den Aktor vorgesehen, die zum Beispiel als den Aktor umgebende Rohrfeder ausgebildet sein kann. Moreover, it is advantageous that a body component is provided, which separates an actuator space in which the actuator is arranged from a fuel space in which the mechanical translator is arranged, that the body component has a through hole in which a transmission pin is guided, and that the actuator acts by means of the transmission pin on an actuating part of the mechanical translator. In particular, a high-pressure-tight guide of the transmission pin can be provided in the body component, so that the actuator lies in the low-pressure region. The actuator can be suitably protected against the fuel. In this case, the actuator can be designed as a wet actuator in the low-pressure region or as a dry actuator by means of a corresponding seal, for example by means of a metal sleeve and membrane. Advantageously, a biasing spring is provided for the actuator, which may be formed, for example, as the actuator surrounding pipe spring.
Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der nachfolgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen, in denen sich entsprechende Elemente mit übereinstimmenden Bezugszeichen versehen sind, näher erläutert. Es zeigt: Preferred embodiments of the invention are explained in more detail in the following description with reference to the accompanying drawings, in which corresponding elements are provided with identical reference numerals. It shows:
Ausführungsformen der ErfindungEmbodiments of the invention
Das Brennstoffeinspritzventil
Innerhalb des Haltekörpers
Innerhalb des Haltekörpers
Das Körperbauteil
In dem Brennstoffraum
Ferner ist eine Ausgleichseinrichtung
Der mechanische Übersetzer
Das Brennstoffeinspritzventil
Innerhalb des Gehäuses
Somit kann die Düsennadel
Die Hebelelemente
Um eine Leckage von dem Brennstoffraum
Zum Öffnen der Düsennadel
Der mechanische Übersetzer
Zum Beenden der Einspritzung wird der Aktor
Das Übertragungsteil
In diesem Ausführungsbeispiel besteht ein radialer Toleranzausgleich zwischen der Düsennadel
Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt.The invention is not limited to the described embodiments.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R005 | Application deemed withdrawn due to failure to request examination |