Stand der TechnikState of the art
Die Erfindung betrifft ein Brennstoffeinspritzventil, insbesondere einen Injektor für Brennstoffeinspritzanlagen von Brennkraftmaschinen. Speziell betrifft die Erfindung das Gebiet der Injektoren für Brennstoffeinspritzanlagen von luftverdichtenden, selbstzündenden Brennkraftmaschinen.The invention relates to a fuel injection valve, in particular an injector for fuel injection systems of internal combustion engines. Specifically, the invention relates to the field of injectors for fuel injection systems of air compressing, self-igniting internal combustion engines.
Aus der DE 10 2009 046 332 A1 ist eine Steuerventilanordnung für einen Steuerraum eines Kraftstoffinjektors bekannt. Hierbei ist die Steuerventilanordnung durch einen elektromagnetischen Aktor betätigbar. Die Steuerventilanordnung besitzt einen hülsenförmigen Schließkörper, der von einer Schließfeder gegen einen konzentrischen Sitz gespannt wird. Ein Steuerraumdruck des Steuerraums wird mittels einer Führungsstange auf eine Übertragung abgetragen, die elektromagnetische Parameter der Elektromagnetanordnung derart verändert, dass die Schließzeitpunkte einer Düsennadel durch entsprechende Auswertung des elektrischen Strom-Spannungsverlaufs einer Magnetspule erkannt werden können. Damit übernimmt die Elektromagnetanordnung zusätzlich zu ihrer Aktorfunktion auch Sensorfunktionen und die Führungsstange hat zusätzlich zu ihrer Führungsfunktion für den Schließkörper die Aufgabe eines Steuerelements zu Veränderung von Parametern der Elektromagnetanordnung. From the DE 10 2009 046 332 A1 a control valve arrangement for a control chamber of a fuel injector is known. In this case, the control valve arrangement can be actuated by an electromagnetic actuator. The control valve assembly has a sleeve-shaped closing body, which is tensioned by a closing spring against a concentric seat. A control chamber pressure of the control chamber is removed by means of a guide rod to a transmission, the electromagnetic parameters of the solenoid assembly changed such that the closing times of a nozzle needle can be detected by appropriate evaluation of the electric current-voltage curve of a magnetic coil. Thus, in addition to its actuator function, the solenoid assembly also assumes sensor functions, and in addition to its guide function for the closing body, the guide rod has the task of modifying parameters of the electromagnet arrangement.
Durch eine Steuerventilanordnung, wie sie aus der DE 10 2009 046 332 A1 bekannt ist, kann ausgenutzt werden, dass der Steuerraumdruck und somit auch ein Ventilraumdruck zum Zeitpunkt eines Spritzendes einen charakteristischen, schnellen Anstieg erfährt. Hierbei kann die Tatsache genutzt werden, dass die Führungsstange auf ihrer unteren Stirnfläche somit mit dem Ventilraumdruck beaufschlagt wird und oberhalb davon derart geführt ist, dass die Führung gleichzeitig eine Abdichtung darstellt. Folglich wird die Führungsstange mit einer Axialkraft vorgespannt, die proportional zum Ventilraumdruck ist. By a control valve assembly, as is known from the DE 10 2009 046 332 A1 is known, can be exploited that the control chamber pressure and thus also a valve chamber pressure at the time of injection end experiences a characteristic, rapid increase. In this case, the fact can be used that the guide rod is thus acted upon on its lower end face with the valve space pressure and above it is guided such that the guide is simultaneously a seal. Consequently, the guide rod is biased with an axial force that is proportional to the valve chamber pressure.
Diese Axialkraft kann beispielsweise in einen piezoelektrischen Sensor eingeleitet werden, der dann eine Ladung beziehungsweise Spannung abgibt, die proportional zu dieser Vorspannkraft und folglich proportional zum Ventilraumdruck ist. This axial force can be introduced, for example, in a piezoelectric sensor, which then emits a charge or voltage which is proportional to this biasing force and therefore proportional to the valve chamber pressure.
Die aus der DE 10 2009 046 332 A1 bekannte Steuerventilanordnung hat den Nachteil, dass der Einsatzbereich begrenzt ist und für die Funktionsweise gewisse Rahmenbedingungen erfüllt sein müssen. Auch bei einem Servoventil, das von einem piezoelektrischen Aktor betätigt wird, besteht ein Zusammenhang zwischen den zeitlichen Verläufen eines Düsennadelhubs und eines Steuerraumdrucks, wobei die Rückwirkung eines Öffnens und Schließens der Düsennadel auf den Steuerraumdruck deutlich zu erkennen ist. Allerdings wirkt der Ventilraumdruck bei einem nach innen öffnenden Ventil nur auf den Schaltventilsitz und die den Ventilraum anderweitig begrenzenden Oberflächen. Die Anbringung eines Drucksensors in diesem Bereich erfordert somit dessen Abdichtung gegen den Hochdruck und die Einführung zusätzlich elektrischer Kontakte. Deshalb ist es beim piezogesteuerten Servoventil günstiger, das Aktorspannungssignal auf eine typische Resonanzschwingung hin zu analysieren, die unter anderem durch das Schließen der Düsennadel angeregt wird. Die Anregung erfolgt hierbei zum einen über die Schaltkette durch den schnellen Anstieg des Ventilraumdrucks im Moment des Ventilschließens und zum anderen auch durch akustische Übertragung durch den Haltekörper, was durch den schnellen Anstieg der Düsensitzkraft im Moment des Nadelschließens angeregt wird. Im Unterschied zu einer Ausgestaltung, wie sie aus der DE 10 2009 046 332 A1 bekannt ist, ist hierdurch aber keine gezielte Erfassung des Ventilraumdruckverlaufs, sondern nur die Erfassung einer durch das Nadelschließen parasitär angeregten Schwingung möglich. Hierbei ist es denkbar, dass aus den Eingangssignalen nur ein sehr schmales Frequenzsignal entnommen und mit einer Verstärkung von deutlich weniger als 1 der Aktorkraft aufmoduliert wird. Insbesondere werden hierbei die Gleichanteile sowohl des Steuerraumdrucks als auch der Düsensitzkraft bereits in der mechanischen Übertragungskette herausgefiltert, so dass die erheblichen Veränderungen dieser beiden Größen im Moment des Düsennadelschließens nur eine geringe transiente Auswirkung auf das Aktorspannungssignal haben. Speziell besteht dieses Problem, wenn der Aktor, der als Sensor benutzt wird, sehr weit von den eigentlichen Kraftflusslinie eingebaut wird und nur über eine parasitäre Auskopplung aus diesen Kraftflusslinien zum Schwingen angeregt wird. Somit ist die Detektionsmethode für das Spritzende bei einem piezoelektrisch betätigten Servoventil deutlich weniger robust und wesentlich störungsanfälliger als bei einer elektromagnetisch betätigten Steuerventilanordnung, wie sie aus der DE 10 2009 046 332 A1 bekannt ist. In der Folge ergibt sich ein in der Brennstoffdruck-Last-Ebene wesentlich kleinerer Funktionsbereich zur Detektion eines Einspritzendes beim Piezoinjektor im Vergleich zu einem Magnetventilinjektor. The from the DE 10 2009 046 332 A1 known control valve arrangement has the disadvantage that the application is limited and must be met for the operation certain conditions. Even with a servo valve, which is actuated by a piezoelectric actuator, there is a relationship between the time courses of a nozzle needle stroke and a control chamber pressure, wherein the reaction of opening and closing of the nozzle needle is clearly visible on the control chamber pressure. However, with an inwardly opening valve, the valve space pressure acts only on the switching valve seat and the surfaces otherwise bounding the valve space. The attachment of a pressure sensor in this area thus requires its sealing against the high pressure and the introduction of additional electrical contacts. Therefore, it is better for the piezo-controlled servo valve to analyze the actuator voltage signal to a typical resonant vibration, which is stimulated among other things by the closing of the nozzle needle. The excitation takes place here on the one hand via the switching chain by the rapid increase of the valve chamber pressure at the moment of valve closing and on the other hand by acoustic transmission through the holding body, which is stimulated by the rapid increase of the nozzle seat force at the moment of the needle closing. In contrast to a design, as they are from the DE 10 2009 046 332 A1 is known, but this is not a targeted detection of the valve space pressure curve, but only the detection of a parasitic excited by the needle closing vibration possible. It is conceivable that only a very narrow frequency signal is taken from the input signals and modulated with a gain of significantly less than 1 of the actuator force. In particular, in this case the DC components of both the control chamber pressure and the nozzle seating force are already filtered out in the mechanical transmission chain, so that the significant changes of these two variables at the moment of nozzle needle closing have only a small transient effect on the Aktorspannungssignal. Specifically, there is this problem when the actuator, which is used as a sensor, is installed very far from the actual power flow line and is excited only by a parasitic coupling out of these power flow lines to vibrate. Thus, the detection method for the injection end in a piezoelectrically actuated servo valve is much less robust and much more susceptible to interference than in an electromagnetically actuated control valve assembly, as shown in DE 10 2009 046 332 A1 is known. As a result, a functional area that is substantially smaller in the fuel pressure load level results in the detection of an injection end in the piezo injector in comparison to a solenoid valve injector.
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Das erfindungsgemäße Brennstoffeinspritzventil mit den Merkmalen des Anspruchs 1 hat den Vorteil, dass eine verbesserte Ausgestaltung ermöglicht ist. Insbesondere kann bei einer Ausgestaltung, bei der ein piezoelektrischer Aktor vorgesehen ist, in eine Vorspannkraft des piezoelektrischen Aktors ein Anteil eingekoppelt werden, der von dem Druck im Ventilraum abhängt und insbesondere proportional zu dem Druck im Ventilraum ist. The fuel injection valve according to the invention with the features of claim 1 has the advantage that an improved design is possible. In particular, in one embodiment, in which a piezoelectric actuator is provided, a portion can be coupled into a biasing force of the piezoelectric actuator, which depends on the pressure in the valve chamber and in particular is proportional to the pressure in the valve chamber.
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.
Das Kraftübertragungselement ist zumindest abschnittsweise in dem Ventilschließkörper angeordnet. Insbesondere kann das Kraftübertragungselement zumindest abschnittsweise in dem Ventilschließkörper geführt sein. Dies ist speziell bei einer möglichen Ausgestaltung von Vorteil, bei der das Kraftübertragungselement als starres Kraftübertragungselement ausgestaltet ist. Das Kraftübertragungselement kann dann beispielsweise aus einem Metall oder einer metallischen Legierung gebildet sein. Bei einer weiteren möglichen Ausgestaltung kann das Kraftübertragungselement auch aus einem brennstoffbeständigen, elastischen Kunststoff ausgebildet sein oder auf einem brennstoffbeständigen, elastischen Kunststoff basieren.The force transmission element is arranged at least in sections in the valve closing body. In particular, the force transmission element may be guided at least in sections in the valve closing body. This is particularly advantageous in a possible embodiment in which the force transmission element is designed as a rigid force transmission element. The force transmission element can then be formed, for example, from a metal or a metallic alloy. In another possible embodiment, the force transmission element may also be formed of a fuel-resistant, elastic plastic or based on a fuel-resistant, elastic plastic.
Das Kraftübertragungselement überträgt die Kraft, die sich aus der Beaufschlagung der Stirnseite des Kraftübertragungselements mit dem Druck im Ventilraum ergibt, zumindest mittelbar auf den Aktor. Hierbei wird die Übertragung in der Praxis regelmäßig eine verlustbehaftete Übertragung sein. Die Übertragungsverluste werden sich in der Regel auch bei Ausgestaltungen ergeben, bei denen das Kraftübertragungselement aus einem brennstoffbeständigen, elastischen Kunststoff ausgebildet ist. Solchen Übertragungsverlusten kann jedoch durch geeignete Anpassungen Rechnung getragen werden. Insbesondere kann dies durch eine geeignete Anpassung bezüglich der Ausgestaltung, insbesondere der Größe, der Stirnseite, die mit dem Druck im Ventilraum beaufschlagt ist, konstruktiv realisiert werden.The force transmission element transmits the force which results from the application of pressure to the end face of the force transmission element to the pressure in the valve space, at least indirectly to the actuator. In practice, the transmission in practice will regularly be a lossy transmission. The transmission losses will usually arise in embodiments in which the force transmission element is formed of a fuel-resistant, elastic plastic. However, such transmission losses can be accommodated by appropriate adjustments. In particular, this can be realized structurally by means of a suitable adaptation with regard to the configuration, in particular the size, of the end face, which is acted upon by the pressure in the valve chamber.
Das Kraftübertragungselement ist bei einer möglichen Ausgestaltung als starres Kraftübertragungselement ausgestaltet. Beispielsweise kann das Kraftübertragungselement als stiftförmiges Kraftübertragungselement ausgestaltet sein. Hierdurch ist es auch möglich, dass das Kraftübertragungselement die Kraft, die sich aus der Beaufschlagung der Stirnseite des Kraftübertragungselements mit dem Druck im Ventilraum ergibt, zumindest im Wesentlichen ungedämpft auf den Aktor überträgt. The power transmission element is configured in a possible embodiment as a rigid power transmission element. For example, the force transmission element can be configured as a pin-shaped force transmission element. As a result, it is also possible for the force transmission element to transmit the force which results from the application of pressure to the end face of the force transmission element to the pressure in the valve space, at least substantially unattenuated to the actuator.
Vorteilhaft ist es, dass der Aktor den Ventilschließkörper mittels einer mechanischen Übertragungseinrichtung betätigt und dass das Kraftübertragungselement die Kraft mittels der mechanischen Übertragungseinrichtung auf den Aktor überträgt. Über die mechanische Übertragungseinrichtung kann die Kraft mittelbar vom Kraftübertragungselement auf den Aktor übertragen werden. Hierbei kann die Übertragungseinrichtung auch eine Kraftübersetzung beziehungsweise Wegübersetzung zwischen dem Aktor und dem Ventilschließkörper erzielen. Umgekehrt ergibt sich dann auch eine Kraftübersetzung von dem Kraftübertragungselement auf den Aktor mittels der mechanischen Übertragungseinrichtung. Bei der Ausgestaltung mit der mechanischen Übertragungseinrichtung kann in vorteilhafter Weise eine Vorspannkraft beziehungsweise eine zusätzliche Vorspannkraft auf den Aktor ausgeübt werden, die von dem Druck im Ventilraum abhängt. It is advantageous that the actuator actuates the valve closing body by means of a mechanical transmission device and that the force transmission element transmits the force to the actuator by means of the mechanical transmission device. About the mechanical transmission device, the force can be transmitted indirectly from the power transmission element to the actuator. In this case, the transmission device can also achieve a force transmission or displacement transmission between the actuator and the valve closing body. Conversely, then results in a power transmission from the power transmission element to the actuator by means of the mechanical transmission device. In the embodiment with the mechanical transmission device, a biasing force or an additional biasing force can be exerted on the actuator in an advantageous manner, which depends on the pressure in the valve chamber.
Vorteilhaft ist es ferner, dass der Aktor als piezoelektrischer Aktor ausgebildet ist. Speziell eignet sich die Beaufschlagung des Aktors, die von dem Druck im Ventilraum abhängt, für piezoelektrische Aktoren, um den Aktor auch in diesem Fall als Sensor mit einer guten Auflösung zu nutzen. Dadurch kann insbesondere eine Detektierung von Schwingungen, die bei einem Nadelschließen auftreten, mit verbesserter Auflösung realisiert werden.It is also advantageous that the actuator is designed as a piezoelectric actuator. Specifically, the actuation of the actuator, which depends on the pressure in the valve chamber, for piezoelectric actuators, to use the actuator in this case as a sensor with a good resolution is suitable. As a result, it is possible, in particular, to realize a detection of oscillations that occur in the case of needle closure with improved resolution.
Bei einer entsprechend abgewandelten Ausgestaltung ist es ebenfalls von Vorteil, dass der Aktor den Ventilschließkörper mittels einer hydraulischen Übertragungseinrichtung betätigt und dass die Kraft durch eine mechanische Überbrückung der hydraulischen Übertragungseinrichtung von dem Kraftübertragungselement auf den Aktor übertragbar ist. Bei einer hydraulischen Übertragungseinrichtung kann in vorteilhafter Weise eine Übertragung des dynamischen Aktorhubs auf die Düsennadel erreicht werden. Allerdings besteht im quasi-statischen Fall das Problem, dass eine permanent auf die hydraulische Übertragungseinrichtung einwirkende Kraft aufgrund der vorgesehenen Leckage beziehungsweise einer vorgesehenen Drosselwirkung einen Kolben der hydraulischen Übertragungseinrichtung in eine Endposition verstellen würde, so dass die Übertragung der Kraft, die sich aus der Beaufschlagung der Stirnseite des Kraftübertragungselements mit dem Druck im Ventilraum ergibt, im Bereich der hydraulischen Übertragungseinrichtung enden würde und nicht bis zu dem piezoelektrischen Aktor gelangt. Durch die mechanische Überbrückung der hydraulischen Übertragungseinrichtung kann diese Kraft dennoch von dem Kraftübertragungselement auf den Aktor übertragen werden. Somit kann der Aktor gewissermaßen mit einem Gleichanteil beaufschlagt werden, obwohl die hydraulische Übertragungseinrichtung nur Wechselanteile übertragen kann. Speziell kann die hydraulische Übertragungseinrichtung als hydraulischer Koppler ausgestaltet sein. Hierbei kann in entsprechender Weise der Aktor als piezoelektrischer Aktor ausgebildet sein. In a correspondingly modified embodiment, it is likewise advantageous that the actuator actuates the valve closing body by means of a hydraulic transmission device and that the force can be transmitted to the actuator by a mechanical bridging of the hydraulic transmission device from the force transmission element. In a hydraulic transmission device, a transfer of the dynamic Aktorhubs can be achieved on the nozzle needle in an advantageous manner. However, in the quasi-static case, there is the problem that a force permanently acting on the hydraulic transmission device would displace a piston of the hydraulic transmission device into an end position due to the intended leakage or an intended throttling effect, so that the transmission of the force arising from the application the end face of the force transmission element with the pressure in the valve chamber results, would end in the region of the hydraulic transmission device and does not reach the piezoelectric actuator. Due to the mechanical bridging of the hydraulic transmission device, this force can still be transmitted from the power transmission element to the actuator. Thus, the actuator can be applied to a certain extent with a DC component, although the hydraulic transmission device can only transfer alternating parts. Specifically, the hydraulic transmission device can be designed as a hydraulic coupler. In this case, the actuator can be designed as a piezoelectric actuator in a corresponding manner.
Vorteilhaft ist es hierbei ferner, dass die hydraulische Übertragungseinrichtung einen Kopplerraum und einen Kopplerkörper aufweist, dass ein Niederdruckraum vorgesehen ist, dass zwischen dem Niederdruckraum und dem Ventilraum ein von dem Ventilschließkörper gebildeter Dichtsitz vorgegeben ist, dass eine aktorseitige Stirnseite des Kopplerkörpers den Kopplerraum begrenzt, dass eine ventilschließkörperseitige Stirnseite des Kopplerkörpers an dem Ventilschließkörper anliegt und dass das Kraftübertragungselement und/oder zumindest ein weiteres Kraftübertragungselement durch den Kopplerkörper geführt sind. Auf diese Weise kann eine mechanische Kraftübertragung von dem Kraftübertragungselement zumindest mittelbar auf den Aktor erfolgen, die die hydraulische Übertragungseinrichtung überbrückt. Hierbei ist auf geeignete Weise eine Abdichtung realisiert. Hierbei besteht der Vorteil, dass die dynamische Betätigung durch den Aktor zu einer relativ kurzen Druckerhöhung im Kopplerraum führt, was die Abdichtung erheblich vereinfacht. It is also advantageous here that the hydraulic transmission device has a coupler space and a coupler body, that a low-pressure space is provided, that between the low-pressure space and the valve space, a sealing seat formed by the valve closing body is predetermined, that an actuator-side end of Coupler body limits the coupler space that a valve-closing body side end face of the coupler body bears against the valve closing body and that the force transmission element and / or at least one further force transmission element are guided by the coupler body. In this way, a mechanical power transmission from the power transmission element can be effected at least indirectly on the actuator, which bridges the hydraulic transmission device. Here, a seal is realized in a suitable manner. In this case, there is the advantage that the dynamic actuation by the actuator leads to a relatively short pressure increase in the coupler space, which considerably simplifies the sealing.
Hierbei ist es ferner vorteilhaft, dass der Kopplerkörper eine Durchgangsbohrung aufweist und dass das zumindest eine weitere Kraftübertragungselement zumindest im Wesentlichen durchgehend entlang der Durchgangsbohrung des Kopplerkörpers geführt ist. Bei dieser Ausgestaltung ist zumindest ein weiteres Kraftübertragungselement vorgesehen, wobei eine gewisse Abdichtung zwischen dem zumindest einem weiteren Kraftübertragungselement und der Durchgangsbohrung realisiert ist, um die Druckerhöhung im Kopplerraum zu ermöglichen. Über das zumindest eine weitere Kraftübertragungselement ist hierbei eine Übertragung des Gleichanteils des Drucks im Ventilraum auf den Aktor möglich. Here, it is further advantageous that the coupler body has a through hole and that the at least one further force transmission element is guided at least substantially continuously along the through hole of the coupler body. In this embodiment, at least one further force transmission element is provided, wherein a certain seal between the at least one further force transmission element and the through hole is realized to allow the pressure increase in the coupler space. In this case, a transfer of the DC component of the pressure in the valve chamber to the actuator is possible via the at least one further force transmission element.
Bei einer entsprechend abgewandelten Ausgestaltung ist es ferner vorteilhaft, dass der Kopplerkörper eine Durchgangsbohrung, die sich durch den Kopplerkörper erstreckt, aufweist, dass das zumindest eine weitere Kraftübertragungselement in einem erweiterten Führungsabschnitt der Durchgangsbohrung des Kopplerkörpers geführt ist und dass sich der erweiterte Führungsabschnitt der Durchgangsbohrung zu der aktorseitigen Stirnseite des Kopplerkörpers erstreckt. Somit kann zwischen dem weiteren Kraftübertragungselement und dem Kopplerkörper im Bereich des Führungsabschnitts eine ausreichende Abdichtung gewährleistet werden, um eine dynamische Druckerhöhung im Kopplerraum zu ermöglichen. Dadurch ist eine vorteilhafte Betätigung des Steuerventils von dem Aktor möglich. Ferner kann der Aktor hierbei von dem Gleichanteil des Drucks im Ventilraum beaufschlagt werden. In a correspondingly modified embodiment, it is further advantageous that the coupler body has a through hole extending through the coupler body, that the at least one further force transmission element is guided in an extended guide portion of the through hole of the coupler body and that the extended guide portion of the through hole to the actuator-side end face of the coupler body extends. Thus, sufficient sealing can be ensured between the further force transmission element and the coupler body in the region of the guide section in order to enable a dynamic pressure increase in the coupler space. As a result, an advantageous actuation of the control valve by the actuator is possible. Furthermore, the actuator can be acted upon by the DC component of the pressure in the valve chamber.
Vorteilhaft ist es ferner, dass das Kraftübertragungselement im Bereich der ventilschließkörperseitigen Stirnseite des Kopplerkörpers an dem weiteren Kraftübertragungselement anliegt. Hierdurch kann einerseits das Kraftübertragungselement an dem Ventilschließkörper des Steuerventils geführt sein. Andererseits kann das weitere Kraftübertragungselement unabhängig von dem Kraftübertragungselement in dem Kopplerkörper geführt sein. Hierdurch wird eine Überbestimmung verhindert. It is also advantageous that the force transmission element rests against the further force transmission element in the area of the valve closing body-side end face of the coupler body. As a result, on the one hand, the force transmission element can be guided on the valve closing body of the control valve. On the other hand, the further power transmission element can be guided independently of the force transmission element in the coupler body. This prevents over-determination.
Vorteilhaft ist es, dass der Ventilschließkörper eine durchgehende Bohrung aufweist, in der das Kraftübertragungselement geführt ist. Hierdurch ist zum einen eine einfache Ausgestaltung des Ventilschließkörpers möglich, wobei die Bohrung insbesondere als axiale Bohrung bezüglich des Ventilschließkörpers ausgestaltet sein kann. It is advantageous that the valve closing body has a through hole in which the force transmission element is guided. As a result, on the one hand a simple embodiment of the valve closing body is possible, wherein the bore can be configured in particular as an axial bore with respect to the valve closing body.
Bei einer abgewandelten Ausgestaltung ist es von Vorteil, dass der Ventilschließkörper eine Sacklochbohrung aufweist, in der das Kraftübertragungselement geführt ist, dass eine Stirnseite des Kraftübertragungselements in der Sacklochbohrung einen Druckraum begrenzt und dass der Ventilschließkörper zumindest eine seitliche Verbindungsbohrung aufweist, die den Druckraum mit dem Ventilraum verbindet. Hierdurch kann beispielsweise eine Ausgestaltung des Steuerventils mit einem Bypass oder dergleichen realisiert werden. Insbesondere kann eine von dem druckentlasteten Raum abgewandte Stirnseite des Ventilschließkörpers zumindest zeitweise beziehungsweise in Abhängigkeit von einer Schaltstellung des Steuerventils von einem Druck beaufschlagt werden, der sich von dem Druck im Ventilraum unterscheidet, mit dem die Stirnseite des Kraftübertragungselements beaufschlagt wird. Außerdem können hierdurch gegebenenfalls aufgrund von Drosseln, Bypässen oder dergleichen im Ventilraum auftretende, lokale Druckschwankungen und/oder Druckerhöhungen und/oder Druckverringerungen durch eine geeignete Ausgestaltung der seitlichen Verbindungsbohrungen hinsichtlich ihrer Wirkung auf die Beaufschlagung des Aktors zumindest teilweise eliminiert werden.In a modified embodiment, it is advantageous that the valve closing body has a blind hole in which the force transmission element is guided, that an end face of the force transmission element in the blind hole delimits a pressure chamber and that the valve closing body has at least one lateral connection bore, which the pressure chamber with the valve chamber combines. As a result, for example, an embodiment of the control valve can be realized with a bypass or the like. In particular, a side facing away from the pressure-relieved space end face of the valve closing body can be acted upon at least temporarily or in response to a switching position of the control valve by a pressure which differs from the pressure in the valve chamber, with which the end face of the force transmission element is acted upon. In addition, this may be due to throttles, bypasses or the like occurring in the valve chamber, local pressure fluctuations and / or pressure increases and / or pressure reductions are at least partially eliminated by a suitable design of the lateral connecting holes in terms of their effect on the actuation of the actuator.
Vorteilhaft ist es hierbei auch, dass ein Niederdruckraum vorgesehen ist, dass zwischen dem Niederdruckraum und dem Ventilraum ein von dem Ventilschließkörper gebildeter Dichtsitz vorgesehen ist und dass eine von dem Niederdruckraum abgewandte Stirnseite des Ventilschließkörpers in einer Ventilhülse, in der der Ventilschließkörper geführt ist, einen druckentlasteten Teilraum von dem Ventilraum abtrennt. Dadurch ist eine kraftausgeglichene beziehungsweise druckausgeglichene Ausgestaltung des Steuerventils möglich. Hierdurch kann eine Betätigungskraft, die durch den Aktor zum Verstellen des Ventilschließkörpers aufgebracht werden muss, reduziert werden.It is also advantageous here that a low-pressure chamber is provided, that between the low-pressure chamber and the valve chamber a sealing seat formed by the valve closing body is provided and that a remote from the low pressure chamber end face of the valve closing body in a valve sleeve, in which the valve closing body is guided, a pressure relieved Subspace separated from the valve chamber. As a result, a force-balanced or pressure-balanced design of the control valve is possible. As a result, an actuating force that has to be applied by the actuator for adjusting the valve closing body can be reduced.
Somit kann das Kraftübertragungselement, das vorzugsweise in dem Ventilschließkörper geführt ist, beispielsweise als starrer Stift ausgestaltet sein, der bei Druckbeaufschlagung die Erzeugung einer Kraft sowie deren Weiterleitung auf einen Piezoaktor ermöglicht. Hierbei kann eine rein mechanische Kopplung oder auch eine hydraulische Kopplung zwischen dem Ventilschließkörper und dem Aktor vorgesehen sein. Die Abdichtung zwischen dem Kraftübertragungselement und dem Ventilschließkörper des Steuerventils kann über ein enges Führungsspiel realisiert werden. Diese Form der Abdichtung bringt es allerdings mit sich, dass in dieser Führung eine Permanentleckage auftritt, die den Niederdruckbereich des Brennstoffeinspritzventils zusätzlich erwärmt und eine entsprechend vergrößerte Dimensionierung der Hochdruckpumpe der Brennstoffeinspritzanlage erfordert.Thus, the power transmission element, which is preferably guided in the valve closing body, for example, be designed as a rigid pin, which enables the generation of a force and their forwarding to a piezoelectric actuator when pressurized. Here, a purely mechanical coupling or a hydraulic coupling between the valve closing body and the actuator can be provided. The seal between the power transmission element and the valve closing body of the Control valve can be realized via a tight leadership game. However, this form of sealing entails that in this guide a permanent leakage occurs, which additionally heats the low-pressure region of the fuel injection valve and requires a correspondingly enlarged dimensioning of the high-pressure pump of the fuel injection system.
Bei einer weiteren möglichen Ausgestaltung kann die Abdichtung zwischen dem Kraftübertragungselement und dem Ventilschließkörper des Steuerventils über Dichtelemente erfolgen, wie sie in entsprechender Weise auch in anderen Komponenten eines Kraftfahrzeugs, beispielsweise bei Antiblockiersystemen (ABS) oder ESP-Systemen, zum Einsatz kommen. Dann kann eine Leckage in der Führung des Kraftübertragungselements vermieden werden. Das Vorhandensein und die Montage der Dichtelemente führt allerdings zu zusätzlichen Kosten.In a further possible embodiment, the sealing between the force transmission element and the valve closing body of the control valve via sealing elements, as they come in a corresponding manner in other components of a motor vehicle, for example in anti-lock braking systems (ABS) or ESP systems used. Then, a leakage in the leadership of the power transmission element can be avoided. However, the presence and the installation of the sealing elements leads to additional costs.
Für die beiden genannten Möglichkeiten der Abdichtung gilt zudem, dass das Kraftübertragungselement in der praktischen Realisierung möglicherweise sehr klein ist und folglich die Bohrung (Führungsbohrung) im Ventilschließkörper, in der das Kraftübertragungselement geführt ist, einen kleinen Durchmesser, beispielsweise von höchstens 1 mm, hat. Bei diesen geringen Dimensionen ist die Realisierung eines definierten Führungsspiels oder die Montage separater Dichtelemente möglicherweise schwierig.For the two above-mentioned possibilities of sealing also applies that the power transmission element in the practical implementation may be very small and consequently the bore (guide bore) in the valve closing body in which the power transmission element is guided, a small diameter, for example of at most 1 mm. With these small dimensions, the realization of a defined guide clearance or the installation of separate sealing elements may be difficult.
Die eben genannten Schwierigkeiten, die mit einem starren Kraftübertragungselement, insbesondere einem metallischen Kraftübertragungselement in Form eines geführten Stiftes, auftreten können, können allerdings, falls diese im jeweiligen Anwendungsfall relevant sind, in vorteilhafter Weise gelöst werden, wie es nachfolgend weiter ausgeführt ist. Dadurch kann das Auftreten einer Permanentleckage an der Führung des Kraftübertragungselements in dem Ventilschließkörper mit einfachen, kostengünstigen Mitteln vermieden werden. Somit kann der Anwendungsbereich vergrößert werden.The difficulties just mentioned, which can occur with a rigid force transmission element, in particular a metallic force transmission element in the form of a guided pin, however, if they are relevant in the particular application, can be solved in an advantageous manner, as further explained below. Thereby, the occurrence of a permanent leakage on the leadership of the power transmission element in the valve closing body can be avoided with simple, inexpensive means. Thus, the scope can be increased.
Eine vorteilhafte Lösung der eben genannten Probleme besteht darin, das Kraftübertragungselement nicht aus einem starren Material, wie beispielsweise einem Metall, sondern aus einem brennstoffbeständigen, elastischen Kunststoff auszuführen. Besonders geeignet ist hierfür ein Silikonmaterial. Wird ein solches Kraftübertragungselement mit einer Axialkraft beaufschlagt, dann verkürzt es sich und dehnt sich gleichzeitig in radialer Richtung aus. Dadurch legt sich das Kraftübertragungselement formschlüssig an eine Innenwand der Führungsbohrung an und dichtet so diese Führung vollständig ab.An advantageous solution of the problems just mentioned is not to carry out the force transmission element of a rigid material, such as a metal, but from a fuel-resistant, elastic plastic. Particularly suitable for this purpose is a silicone material. If such a force transmission element is subjected to an axial force, then it shortens and at the same time expands in the radial direction. As a result, the force transmission element engages positively against an inner wall of the guide bore and thus seals this guide completely.
Somit ergeben sich mehrere Vorteile. Durch die Querdehnung des aus diesem Kunststoff bestehenden Kraftübertragungselements wird eine Permanentleckage in der Führung vollständig unterbunden. Statt das Kraftübertragungselement als separates Bauteil zu fertigen, kann dieses auch direkt in seine Führungsbohrung eingespritzt werden. Zur Vermeidung einer Extrusion des Kraftübertragungselements infolge der gegebenenfalls hohen Axialkraft an seiner Abstützstelle an seiner weiteren Stirnseite, die von der druckbeaufschlagten Stirnseite abgewandt ist, können einfache Maßnahmen ergriffen werden. Diese können aus einer gezielten Verengung des Extrusionsspalts durch ein metallisches Bauteil zwischen dem Kraftübertragungselement und dem nachfolgenden Bauteil bzw. Element und/oder der Verstärkung des Kunststoffmaterials durch höherfeste Materialien, wie Glas- oder Kohlefasern oder Metallpartikel, bestehen.Thus, there are several advantages. Due to the transverse expansion of the existing of this plastic force transmission element a permanent leakage in the guide is completely prevented. Instead of producing the power transmission element as a separate component, this can also be injected directly into its guide bore. To avoid extrusion of the force transmission element due to the optionally high axial force at its support point on its other end face, which faces away from the pressurized end face, simple measures can be taken. These may consist of a targeted narrowing of the extrusion gap by a metallic component between the force transmission element and the subsequent component or element and / or the reinforcement of the plastic material by higher-strength materials such as glass or carbon fibers or metal particles.
Vorteilhaft ist es daher, dass das Kraftübertragungselement zumindest teilweise aus einem Werkstoff gebildet ist, der auf einem brennstoffbeständigen, elastischen Kunststoff basiert. Hierbei ist es ferner von Vorteil, dass der Werkstoff Verstärkungselemente aufweist und dass der Kunststoff durch die Verstärkungselemente verstärkt ist. Somit kann die Permanentleckage an der Führung des Kraftübertragungselements vermieden werden. Hierbei kann in Bezug auf den jeweiligen Anwendungsfall eine ausreichende Haltbarkeit bezüglich der im Betrieb auftretenden Größe der Kraft, die sich aus der Beaufschlagung der Stirnseite des Kraftübertragungselements mit dem Druck im Ventilraum ergibt, durch gegebenenfalls vorgesehene Verstärkungselemente im Kunststoff erreicht werden.It is therefore advantageous that the force transmission element is at least partially formed from a material which is based on a fuel-resistant, elastic plastic. In this case, it is also advantageous that the material has reinforcing elements and that the plastic is reinforced by the reinforcing elements. Thus, the permanent leakage can be avoided on the leadership of the power transmission element. In this case, with respect to the respective application, a sufficient durability with respect to the size of the force occurring during operation, which results from the application of the pressure to the end face of the force transmission element in the valve chamber, can be achieved by optionally provided reinforcing elements in the plastic.
Die Verstärkungselemente können hierbei in vorteilhafter Weise als Glasfasern und/oder Carbonfasern und/oder Metallpartikeln ausgestaltet sein. Durch die Anzahl der Verstärkungselemente je Volumeneinheit und die Auswahl geeigneter Verstärkungselemente ist hierbei eine Anpassung an den jeweiligen Anwendungsfall möglich.The reinforcing elements may in this case be configured advantageously as glass fibers and / or carbon fibers and / or metal particles. By the number of reinforcing elements per unit volume and the selection of suitable reinforcing elements in this case an adaptation to the particular application is possible.
Vorteilhaft ist es auch, dass das Kraftübertragungselement zumindest teilweise in eine Bohrung des Ventilschließkörpers eingeführt ist und dass sich das Kraftübertragungselement bei der Beaufschlagung der Stirnseite des Kraftübertragungselements mit dem Druck im Ventilraum formschlüssig an eine Innenwand der Bohrung des Ventilschließkörpers, in der das Kraftübertragungselement angeordnet ist, anlegt. Somit kann das Kraftübertragungselement bei der Montage zunächst in die Bohrung des Ventilschließkörpers eingebracht werden. Bei Druckbeaufschlagung wird dann durch die erzeugte Axialkraft und die daraus resultierende Querdehnung das formschlüssige Anlegen des Kraftübertragungselements an die Innenwand der Bohrung erzielt. Somit ergibt sich eine einfache Montage und das Kraftübertragungselement kann geometrisch einfach ausgestaltet sein. Speziell kann das Kraftübertragungselement vor der erstmaligen Druckbeaufschlagung zylinderförmig ausgestaltet sein.It is also advantageous that the force transmission element is at least partially inserted into a bore of the valve closing body and that the force transmission element when loading the end face of the force transmission element with the pressure in the valve chamber form fit to an inner wall of the bore of the valve closing body, in which the force transmission element is arranged invests. Thus, the power transmission element during assembly can first be introduced into the bore of the valve closing body. When pressure is then achieved by the generated axial force and the resulting transverse strain, the positive application of the force transmission element to the inner wall of the bore. Thus results a simple assembly and the power transmission element can be configured geometrically simple. Specifically, the force transmission element may be configured cylindrical before the first pressurization.
Bei einer abgewandelten Ausgestaltung kann der brennstoffbeständige, elastische Kunststoff, der gegebenenfalls verstärkt ist, auch in die Bohrung des Ventilschließkörpers eingespritzt werden, um auf diese Weise ein mit dem Ventilschließkörper verbundenes Kraftübertragungselement auszugestalten.In a modified embodiment of the fuel-resistant, elastic plastic, which is optionally reinforced, are also injected into the bore of the valve closing body to design in this way a connected to the valve closing body power transmission element.
Vorteilhaft ist es auch, dass ein formstabiles Dichtelement zumindest teilweise in der Bohrung des Ventilschließkörpers angeordnet ist, dass das Dichtelement an der weiteren Stirnseite des Kraftübertragungselements, die von der Stirnseite des Kraftübertragungselements abgewandt ist, anliegt und dass das Kraftübertragungselement die Kraft über das Dichtelement zumindest mittelbar auf den Aktor überträgt. Das formstabile Dichtelement kann insbesondere als metallisches Dichtelement ausgestaltet sein. Dadurch ist eine gezielte Verengung des Extrusionsspalts möglich, um eine Extrusion des elastisch verformbaren Kraftübertragungselements zu verhindern.It is also advantageous that a dimensionally stable sealing element is at least partially disposed in the bore of the valve closing body, that the sealing element on the further end face of the force transmission element, which faces away from the end face of the force transmission element, and that the force transmission element, the force on the sealing element at least indirectly transfers to the actor. The dimensionally stable sealing element can be configured in particular as a metallic sealing element. As a result, a targeted narrowing of the extrusion gap is possible in order to prevent extrusion of the elastically deformable force transmission element.
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 zeigen: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. Show it:
1 ein Brennstoffeinspritzventil in einer auszugsweisen, schematischen Schnittdarstellung entsprechend einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung; 1 a fuel injection valve in an excerpt, schematic sectional view according to a first embodiment of the invention;
2 den in 1 mit II bezeichneten Ausschnitt des Brennstoffeinspritzventils in einer auszugsweisen, schematischen Schnittdarstellung entsprechend einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung; 2 the in 1 labeled II section of the fuel injection valve in a partial, schematic sectional view according to a second embodiment of the invention;
3 den in 1 mit II bezeichneten Ausschnitt des Brennstoffeinspritzventils in einer auszugsweisen, schematischen Schnittdarstellung entsprechend einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung; 3 the in 1 labeled II section of the fuel injection valve in a partial, schematic sectional view according to a third embodiment of the invention;
4 eine Brennstoffeinspritzventil in einer auszugsweisen, schematischen Schnittdarstellung entsprechend einem vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung; 4 a fuel injection valve in a partial, schematic sectional view according to a fourth embodiment of the invention;
5 ein Brennstoffeinspritzventil in einer auszugsweisen, schematischen Schnittdarstellung entsprechend einem fünften Ausführungsbeispiel der Erfindung; 5 a fuel injection valve in a partial, schematic sectional view according to a fifth embodiment of the invention;
6 ein Diagramm zur Erläuterung der Funktionsweise entsprechend einer möglichen Ausgestaltung der Erfindung; 6 a diagram for explaining the operation according to a possible embodiment of the invention;
7 den in 1 mit II bezeichneten Ausschnitt des Brennstoffeinspritzventils in einer auszugsweisen, schematischen Schnittdarstellung entsprechend einem sechsten Ausführungsbeispiel der Erfindung im Neuzustand vor einer erstmaligen Druckbeaufschlagung; 7 the in 1 with II designated section of the fuel injection valve in a partial, schematic sectional view according to a sixth embodiment of the invention in the new state before a first pressurization;
8 den in 7 dargestellten Ausschnitt des Brennstoffeinspritzventils entsprechend dem sechsten Ausführungsbeispiel der Erfindung nach der erstmaligen Druckbeaufschlagung; 8th the in 7 illustrated section of the fuel injection valve according to the sixth embodiment of the invention after the initial pressurization;
9 den in 1 mit II bezeichneten Ausschnitt des Brennstoffeinspritzventils in einer auszugsweisen, schematischen Schnittdarstellung entsprechend einem siebten Ausführungsbeispiel der Erfindung und 9 the in 1 Designated II section of the fuel injection valve in a partial, schematic sectional view according to a seventh embodiment of the invention and
10 ein Brennstoffeinspritzventil in einer auszugsweisen, schematischen Schnittdarstellung entsprechend einem achten Ausführungsbeispiel der Erfindung. 10 a fuel injection valve in an excerpt, schematic sectional view according to an eighth embodiment of the invention.
Ausführungsformen der ErfindungEmbodiments of the invention
1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel eines Brennstoffeinspritzventils 1 in einer auszugsweisen, schematischen Schnittdarstellung. Das Brennstoffeinspritzventil 1 kann insbesondere als Injektor für Brennstoffeinspritzanlagen von luftverdichtenden, selbstzündenden Brennkraftmaschinen dienen. Ein bevorzugter Einsatz des Brennstoffeinspritzventils 1 besteht für eine Brennstoffeinspritzanlage mit einem Common-Rail, das Dieselbrennstoff unter hohem Druck zu mehreren Brennstoffeinspritzventilen 1 führt. Das erfindungsgemäße Brennstoffeinspritzventil 1 eignet sich jedoch auch für andere Anwendungsfälle. 1 shows a first embodiment of a fuel injection valve 1 in a partial, schematic sectional view. The fuel injector 1 can be used in particular as an injector for fuel injection systems of air-compressing, self-igniting internal combustion engines. A preferred use of the fuel injection valve 1 consists of a fuel injection system with a common rail, the diesel fuel under high pressure to several fuel injection valves 1 leads. The fuel injection valve according to the invention 1 However, it is also suitable for other applications.
Das Brennstoffeinspritzventil 1 weist ein auszugsweise dargestelltes Gehäuse 2, eine Drosselplatte 3 und ein Ventilstück 4 auf. Ferner ist ein Düsenkörper 5 vorgesehen, der auf geeignete Weise, insbesondere über eine Düsenspannmutter, mit dem Gehäuse 2 verbunden ist. Die Drosselplatte 3 und das Ventilstück 4 sind innerhalb des Gehäuses 2 und des Düsenkörpers 5 angeordnet. The fuel injector 1 has a partially illustrated housing 2 , a throttle plate 3 and a valve piece 4 on. Further, a nozzle body 5 provided, in a suitable manner, in particular via a nozzle retaining nut, with the housing 2 connected is. The throttle plate 3 and the valve piece 4 are inside the case 2 and the nozzle body 5 arranged.
In dem Gehäuse 2 ist ein piezoelektrischer Aktor 6 mit einer Schutzhülse 7 angeordnet. Ein an den piezoelektrischer Aktor 6 angefügter Aktorkopf ist über eine verformbare Membran 9 mit der Schutzhülse 7 verbunden. Dadurch ist der piezoelektrische Aktor 6 gegenüber einem druckentlasteten Raum (Niederdruckraum) 10 abgedichtet, über den im Betrieb ein Rückfluss von Brennstoff erfolgt. Ferner ist eine Steuereinheit 11 vorgesehen, die mit dem piezoelektrischen Aktor 6 verbunden ist. In the case 2 is a piezoelectric actuator 6 with a protective sleeve 7 arranged. On to the piezoelectric actuator 6 attached actuator head is via a deformable membrane 9 with the protective sleeve 7 connected. As a result, the piezoelectric actuator 6 opposite a pressure-relieved room (low-pressure room) 10 sealed, over which the operation of a backflow of fuel. Further, a control unit 11 provided with the piezoelectric actuator 6 connected is.
Zwischen der Drosselplatte 3 und dem Düsenkörper 5 ist ein Brennstoffraum 12 ausgebildet, der über eine Brennstoffleitung 13, die abschnittsweise durch die Drosselplatte 3 geführt ist, im Betrieb mit Brennstoff gefüllt wird. In dem Brennstoffraum 12 ist eine Düsennadel 14 angeordnet, die mit einer Ventilsitzfläche 15 zu einem Dichtsitz zusammenwirkt. Eine Stirnseite 16 der Düsennadel 14, die der Drosselplatte 3 zugewandt ist, begrenzt einen Steuerraum 17, der innerhalb einer Hülse 18 ausgebildet ist. Die Düsennadel 14 ist hierbei in der Hülse 18 geführt. Die Hülse 18 wird von einer Feder 19 gegen die Drosselplatte 3 beaufschlagt, so dass der Steuerraum 17 von dem Brennstoffraum 12 abgetrennt ist. Between the throttle plate 3 and the nozzle body 5 is a fuel room 12 formed by a fuel line 13 , the sections through the throttle plate 3 is guided, is filled with fuel during operation. In the fuel room 12 is a nozzle needle 14 arranged with a valve seat surface 15 cooperates to a sealing seat. A front page 16 the nozzle needle 14 that the throttle plate 3 facing, limits a control room 17 that inside a sleeve 18 is trained. The nozzle needle 14 is here in the sleeve 18 guided. The sleeve 18 is from a spring 19 against the throttle plate 3 acted upon, leaving the control room 17 from the fuel room 12 is separated.
Im Betrieb wird der Steuerraum 17 über eine in der Drosselplatte 3 ausgestaltete Zulaufdrossel 20 mit Brennstoff gefüllt. In operation, the control room 17 about one in the throttle plate 3 configured inlet throttle 20 filled with fuel.
Die Betätigung der Düsennadel 14 erfolgt über den Druck im Steuerraum 17. Wenn der Druck im Steuerraum 17 unter einen gewissen Wert fällt, dann kommt es zu einer Betätigung der Düsennadel 14, wobei der zwischen der Ventilsitzfläche 15 und der Düsennadel 14 gebildete Dichtsitz geöffnet wird und Brennstoff über Spritzlöcher 21, 22, die in dem Düsenkörper 5 ausgestaltet sind, in den Brennraum einer Brennkraftmaschine eingespritzt wird. Wenn anschließend der Druck im Steuerraum 17 über einen gewissen Wert erhöht wird, dann wird die Düsennadel 14 wieder in die in der 1 dargestellte geschlossene Stellung zurückgestellt. The actuation of the nozzle needle 14 via the pressure in the control room 17 , When the pressure in the control room 17 falls below a certain value, then there is an actuation of the nozzle needle 14 wherein the between the valve seat surface 15 and the nozzle needle 14 formed sealing seat is opened and fuel via spray holes 21 . 22 in the nozzle body 5 are configured, is injected into the combustion chamber of an internal combustion engine. When subsequently the pressure in the control room 17 is increased above a certain value, then the nozzle needle 14 again in the in the 1 shown reset closed position.
Der Druck im Steuerraum 17 wird über ein Steuerventil 30 gesteuert. Die Betätigung des Steuerventils 30 erfolgt hierbei durch den piezoelektrischen Aktor 6. Das Steuerventil 30 weist einen Ventilschließkörper 31 auf, der zumindest teilweise in einem Ventilraum 32 angeordnet ist. In diesem Ausführungsbeispiel ist an dem Ventilstück 4 eine Ventilsitzfläche 33 ausgebildet. Der Ventilschließkörper 31 wirkt mit der Ventilsitzfläche 33 zu einem Dichtsitz zusammen. Hierbei wird der Ventilschließkörper 31 von einer Ventilfeder 34 gegen die Ventilsitzfläche 33 beaufschlagt. Bei geschlossenem Dichtsitz ist der Ventilraum 32 des Steuerventils 30 von dem druckentlasteten Raum 10 getrennt. Bei geöffnetem Dichtsitz wird eine Verbindung zwischen dem Ventilraum 32 und dem druckentlasteten Raum 10 hergestellt, so dass ein Druck pV im Ventilraum 32 absinkt. Hierdurch fließt Brennstoff über eine Ablaufdrossel 35, die in der Drosselplatte 3 ausgestaltet ist, aus dem Steuerraum 17 in den Ventilraum 32. Dies bewirkt eine Druckabsenkung im Steuerraum 17, was eine Betätigung der Düsennadel 14 ermöglicht. The pressure in the control room 17 is via a control valve 30 controlled. The actuation of the control valve 30 takes place here by the piezoelectric actuator 6 , The control valve 30 has a valve closing body 31 at least partially in a valve room 32 is arranged. In this embodiment is on the valve piece 4 a valve seat surface 33 educated. The valve closing body 31 acts with the valve seat surface 33 to a sealing seat together. Here, the valve closing body 31 from a valve spring 34 against the valve seat surface 33 applied. When the sealing seat is closed, the valve chamber is 32 of the control valve 30 from the pressure-relieved room 10 separated. When the seal seat is open, a connection between the valve chamber 32 and the pressure-relieved room 10 manufactured, so that a pressure p V in the valve space 32 decreases. As a result, fuel flows through an outlet throttle 35 that in the throttle plate 3 is designed, from the control room 17 in the valve room 32 , This causes a pressure drop in the control room 17 What an actuation of the nozzle needle 14 allows.
Der Ventilschließkörper 31 des Steuerventils 30 ist in diesem Ausführungsbeispiel mittelbar von dem Aktor 6 betätigbar. Hierbei betätigt der Aktor 6 den Ventilschließkörper 31 mittels einer Übertragungseinrichtung 36. In diesem Ausführungsbeispiel ist die Übertragungseinrichtung 36 als mechanische Übertragungseinrichtung 36 ausgestaltet, die den Hub des piezoelektrischen Aktors 6 in einen entsprechenden Hub des Ventilschließkörpers 31 umsetzt. Je nach Ausgestaltung der mechanischen Übertragungseinrichtung 36 kann hierbei auch eine Wegübersetzung beziehungsweise Kraftübersetzung erfolgen. The valve closing body 31 of the control valve 30 is in this embodiment indirectly by the actuator 6 actuated. In this case, the actuator operates 6 the valve closing body 31 by means of a transmission device 36 , In this embodiment, the transmission device 36 as a mechanical transmission device 36 configured, which is the stroke of the piezoelectric actuator 6 in a corresponding stroke of the valve closing body 31 implements. Depending on the design of the mechanical transmission device 36 This can also be a Wegübersetzung or force transmission.
Außerdem ist ein Kraftübertragungselement 37 vorgesehen. Der Ventilschließkörper 31 weist eine durchgehende Bohrung 38 auf, in der das Kraftübertragungselement 37 geführt ist. Das Kraftübertragungselement 37 weist eine Stirnseite 39 mit einer wirksamen Fläche A auf. Das Kraftübertragungselement 37 ist entlang einer Achse 40 des Ventilschließkörpers 31, die in diesem Ausführungsbeispiel auch die Achse 40 der durchgehenden Bohrung 38 ist, geführt. Die Stirnseite 39 liegt in diesem Ausführungsbeispiel in einer Ebene, die senkrecht zu der Achse 40 orientiert ist. Dadurch ist die Fläche der Stirnseite 39 gleich der wirksamen Fläche 39A. Bei einer abgewandelten Ausgestaltung ergibt sich die wirksame Fläche A als Projektion der Stirnseite 39 in solch eine Ebene, die senkrecht zu der Achse 40 orientiert ist. In addition, a power transmission element 37 intended. The valve closing body 31 has a through hole 38 on, in which the power transmission element 37 is guided. The power transmission element 37 has an end face 39 with an effective area A on. The power transmission element 37 is along an axis 40 of the valve closing body 31 , which in this embodiment also the axis 40 the through hole 38 is, guided. The front side 39 lies in this embodiment in a plane perpendicular to the axis 40 is oriented. This is the area of the front side 39 equal to the effective area 39A , In a modified embodiment, the effective area A results as a projection of the front side 39 in such a plane perpendicular to the axis 40 is oriented.
In dem Ventilraum 32 herrscht ein Druck pV. Dieser Druck pV wirkt auf die Stirnseite 39 ein. Aufgrund der durchgehenden Bohrung 38 ist der Ventilschließkörper 31 so ausgestaltet, dass die Stirnseite 39 des Kraftübertragungselements 37 von dem Druck pV im Ventilraum 32 beaufschlagt ist, so dass auf das Kraftübertragungselement 37 eine Kraft F wirkt. Die Kraft F ergibt sich hierbei aus der Beaufschlagung der Stirnseite 39 mit dem Druck pV im Ventilraum 32. Die Kraft F ergibt sich hierbei als Produkt aus der wirksamen Fläche A und dem Druck pV. Insbesondere ist die Kraft F somit proportional zu dem Druck pV im Ventilraum 32.In the valve room 32 there is a pressure p V. This pressure p V acts on the front side 39 one. Due to the through hole 38 is the valve closing body 31 designed so that the front side 39 of the power transmission element 37 from the pressure p V in the valve chamber 32 is applied, so that on the power transmission element 37 a force F acts. The force F results from the application of the front side 39 with the pressure p V in the valve chamber 32 , The force F results here as a product of the effective area A and the pressure p V. In particular, the force F is thus proportional to the pressure p V in the valve chamber 32 ,
Der Ventilschließkörper 31 weist einen hülsenförmigen Fortsatz 41 auf, der sich durch den druckentlasteten Raum 10 zu der Übertragungseinrichtung 36 erstreckt. In einer Ausgangsstellung kann hierbei ein kleiner Abstand zwischen dem hülsenförmigen Fortsatz 41 und einer Anlagefläche 42 der Übertragungseinrichtung 36 vorgesehen sein, um in Bezug auf mögliche Toleranzen, temperaturbedingte Ausdehnungen und dergleichen ein zuverlässiges Schließen des Ventilschließkörpers 31 zu ermöglichen. Ab einem vorzugsweise kleinen Hub des Aktors 6 kommt es dann zur Betätigung des Ventilschließkörpers 31, bei der der hülsenförmige Fortsatz 41 dann in Kontakt mit der Anlagefläche 42 der Übertragungseinrichtung 36 ist. The valve closing body 31 has a sleeve-shaped extension 41 on, passing through the pressure-relieved room 10 to the transmission device 36 extends. In a starting position, in this case, a small distance between the sleeve-shaped extension 41 and a contact surface 42 the transmission device 36 be provided to a reliable closing of the valve closing body in terms of possible tolerances, temperature-related expansions and the like 31 to enable. From a preferably small stroke of the actuator 6 Then it comes to the operation of the valve closing body 31 in which the sleeve-shaped extension 41 then in contact with the contact surface 42 the transmission device 36 is.
Das Kraftübertragungselement 37 ist in der durchgehenden Bohrung 38 axial bewegbar und liegt stets an der Anlagefläche 42 der Übertragungseinrichtung 36 an. Hierbei überträgt das Kraftübertragungselement 37 die vom Druck pV im Ventilraum 32 abhängige Kraft F mittels der mechanischen Übertragungseinrichtung 36 auf den piezoelektrischen Aktor 6. The power transmission element 37 is in the through hole 38 axially movable and always lies on the contact surface 42 the transmission device 36 at. This transmits the power transmission element 37 that of the pressure p V in the valve chamber 32 dependent force F by means of the mechanical transmission device 36 on the piezoelectric actuator 6 ,
Die mechanische Übertragungseinrichtung 36 kann als starre Übertragungseinrichtung 36 ausgeführt sein. Die Übertragungseinrichtung 36 kann allerdings auch als mechanische Schaltkette zur Kraft- und Wegübertragung zwischen dem Aktor 6 und dem Ventilschließkörper 31 ausgeführt sein. Die mechanische Übertragungseinrichtung 36 überträgt den Gleichanteil einer Kraft, so dass sich das Kraftübertragungselement 37 unmittelbar an der Übertragungseinrichtung 36 abstützen kann, um die axiale Kraft F zu übertragen. Die durchgehende Bohrung 38 verläuft axial und zentrisch im Ventilschließkörper 31. Hierbei hat die durchgehende Bohrung 38 vorzugsweise einen kleinen Durchmesser. Bei einer abgewandelten Ausgestaltung ist auch eine Ausgestaltung der durchgehenden Bohrung 38 mit einem Mittenversatz möglich. Ferner kann auch eine nur näherungsweise axiale Führung des Kraftübertragungselements 37 ausreichen. Die Abdichtung zwischen dem Kraftübertragungselement 37 und der durchgehenden Bohrung 38 kann durch ein geringes Führungsspiel und/oder durch geeignete Dichtelemente erfolgen, wie sie für Hochdrucksysteme, insbesondere Hochdruckpumpen oder dergleichen, zum Einsatz kommen. The mechanical transmission device 36 can be used as a rigid transmission device 36 be executed. The transmission device 36 However, it can also be used as a mechanical switching chain for transmitting force and distance between the actuator 6 and the valve closing body 31 be executed. The mechanical transmission device 36 transmits the DC component of a force, so that the force transmission element 37 directly on the transmission device 36 can support to transmit the axial force F. The through hole 38 runs axially and centrally in the valve closing body 31 , Here has the through hole 38 preferably a small diameter. In a modified embodiment is also an embodiment of the through hole 38 possible with a center offset. Furthermore, an only approximately axial guidance of the force transmission element 37 suffice. The seal between the power transmission element 37 and the through hole 38 can be done by a small guide clearance and / or by suitable sealing elements, as they come for high pressure systems, especially high pressure pumps or the like, are used.
Somit kann permanent eine zum Druck pV im Ventilraum 32 proportionale Kraft F in die Übertragungseinrichtung 36 eingeleitet und somit auf den Aktor 6 übertragen werden.Thus, one can permanently to the pressure p V in the valve chamber 32 proportional force F in the transmission device 36 initiated and thus on the actuator 6 be transmitted.
Die Steuereinheit 11 kann den piezoelektrischen Aktor 6 als Sensor nutzen, um von der Düsennadel 14 ausgehenden Schwingungen zu detektieren. Hierbei ergibt sich der Vorteil, dass ein breites Frequenzband des Drucks pV im Ventilraum 32 einschließlich seines Gleichanteils auf die Vorspannkraft des piezoelektrischen Aktors 6 übertragen wird. Dies wird durch das Kraftübertragungselement 37 ermöglicht. Beispielsweise führt der Anstiegs des Drucks im Steuerraum 17 und somit auch der Anstieg des Drucks pV im Ventilraum 32 am Ende einer Einspritzung zu einem entsprechend bleibenden Anstieg der Aktorspannung und einer nahezu exakten Abbildung des Drucks pV in der Aktorspannung. Dies ermöglicht eine wesentlich genauere Erkennung eines Endes eines Einspritzvorgangs, was zusätzlich zu einem deutlich größeren Bereich eines Brennstoffdruck-Last-Bereichs ermöglicht ist. Da durch die Übertragung der zum Druck pV im Ventilraum 32 proportionalen Kraft F auf den Aktor 6 die Aktorvorspannung insbesondere bei hohen Drücken deutlich erhöht wird, kann auch die als Federhülse 7 dienende Schutzhülse 7 geringer vorgespannt werden. Eine schwächere und kostengünstigere Auslegung der Schutzhülle (Federhülse) 7 wird dadurch ermöglicht. Da die durch den Druck pV hervorgerufene Kraft F ständig am Aktor anliegt, also auch in seinem noch nicht angesteuerten Zustand, und beim Öffnen des Steuerventils 13 zum Betätigen der Düsennadel 14 stark zurückgeht, trägt diese Lösung zusätzlich zur Kraftentlastung des Steuerventils 13 und einer Reduktion des Spannungsbedarfs des Aktors 6 bei. The control unit 11 can be the piezoelectric actuator 6 as a sensor to use from the nozzle needle 14 to detect outgoing vibrations. Here, there is the advantage that a wide frequency band of the pressure p V in the valve chamber 32 including its DC component on the biasing force of the piezoelectric actuator 6 is transmitted. This is done by the power transmission element 37 allows. For example, the increase in pressure in the control room 17 and thus also the increase of the pressure p V in the valve chamber 32 at the end of an injection to a corresponding increase in the actuator voltage and a nearly exact mapping of the pressure p V in the actuator voltage. This allows a much more accurate detection of an end of an injection event, which in addition to a much larger area of a fuel pressure-load range is possible. Because by the transfer to the pressure p V in the valve chamber 32 proportional force F on the actuator 6 the Aktorvorspannung is significantly increased, especially at high pressures, can also be used as a spring sleeve 7 serving protective sleeve 7 be less biased. A weaker and more cost-effective design of the protective cover (spring sleeve) 7 This is made possible. Since caused by the pressure p V force F is constantly applied to the actuator, including in its not yet driven state, and when opening the control valve 13 for actuating the nozzle needle 14 decreases sharply, this solution also contributes to the power relief of the control valve 13 and a reduction of the voltage requirement of the actuator 6 at.
2 zeigt den in 1 mit II bezeichneten Ausschnitt des Brennstoffeinspritzventils 1 in einer auszugsweisen, schematischen Schnittdarstellung entsprechend einem zweiten Ausführungsbeispiel. In diesem Ausführungsbeispiel weist der Ventilschließkörper 31 eine Sacklochbohrung 43 auf, in der das Kraftübertragungselement 37 axial geführt ist. Die Stirnseite 39 des Kraftübertragungselement 37 begrenzt hierbei in der Sacklochbohrung 43 einen Druckraum 44. Außerdem weist der Ventilschließkörper 31 seitliche Verbindungsbohrungen 45, 46 auf, die den Druckraum 44 mit dem Ventilraum 32 verbinden. 2 shows the in 1 labeled II section of the fuel injector 1 in a partial, schematic sectional view according to a second embodiment. In this embodiment, the valve closing body 31 a blind hole 43 on, in which the power transmission element 37 is guided axially. The front side 39 of the power transmission element 37 limited here in the blind hole 43 a pressure room 44 , In addition, the valve closing body 31 lateral connection holes 45 . 46 on that the pressure room 44 with the valve room 32 connect.
Bei dieser Ausgestaltung erfolgt die Beaufschlagung der Stirnseite 39 des Kraftübertragungselements 37 mit seiner wirksamen Fläche A somit nicht von einer Unterseite 47 des Ventilschließkörpers 31 her, wie es bei dem anhand der 1 beschriebenen Ausführungsbeispiel der Fall ist, sondern von einem seitlichen Umgebungsbereich des Ventilschließkörpers 31 im Ventilraum 32. Der seitliche Umgebungsbereich 48 umschließt den Ventilschließkörper 31 hierbei umfänglich. Diese Ausgestaltung ist unter anderem dann von Vorteil, wenn die Unterseite 47 des Ventilschließkörpers 31 durch eine Bypassbohrung angeströmt wird und selbst Bestandteil einer Drosselanordnung ist, so dass zumindest zeitweise unter dem Ventilschließkörper 31 ein vom eigentlichen Druck pV im Ventilraum 32 abweichender, lokal anderer Druck ansteht. Somit kann das Steuerventil 30 robust gegenüber solchen Einflüssen ausgestaltet werden. In this embodiment, the application of the front side takes place 39 of the power transmission element 37 with its effective area A thus not from a bottom 47 of the valve closing body 31 as is the case with the 1 described embodiment is the case, but from a lateral surrounding area of the valve closing body 31 in the valve room 32 , The side surrounding area 48 encloses the valve closing body 31 in this case. This embodiment is advantageous, inter alia, if the underside 47 of the valve closing body 31 is flowed through a bypass bore and is itself part of a throttle arrangement, so that at least temporarily under the valve closing body 31 one of the actual pressure p V in the valve chamber 32 deviating, local other pressure is present. Thus, the control valve 30 be designed robust against such influences.
In diesem Ausführungsbeispiel ist die Unterseite 47 als geschlossene Stirnseite 47 ausgestaltet. In this embodiment, the bottom is 47 as a closed front 47 designed.
3 zeigt den in 1 mit II bezeichneten Ausschnitt des Brennstoffeinspritzventils 1 in einer auszugsweisen, schematischen Schnittdarstellung entsprechend einem dritten Ausführungsbeispiel. In diesem Ausführungsbeispiel ist das Steuerventil 30 als druckentlastetes Steuerventil 30 ausgestaltet. Hierbei ist das Kraftübertragungselement 37 in der Sacklochbohrung 43 geführt. Der in der Sacklochbohrung 43 ausgestaltete Druckraum 44 ist über die seitlichen Verbindungsbohrungen 45, 46 mit dem Ventilraum 32 verbunden, so dass im Druckraum 44 der Druck pV wie im Ventilraum 32 wirkt. 3 shows the in 1 labeled II section of the fuel injector 1 in an excerpt, schematic sectional view according to a third embodiment. This is in this embodiment control valve 30 as a pressure relieved control valve 30 designed. Here is the power transmission element 37 in the blind hole 43 guided. The one in the blind hole 43 designed pressure room 44 is over the side connection holes 45 . 46 with the valve room 32 connected, so in the pressure room 44 the pressure p V as in the valve chamber 32 acts.
Außerdem weist der Ventilschließkörper 31 in diesem Ausführungsbeispiel einen Führungsabschnitt 49 auf, der sich von der Unterseite (Stirnseite) 47 aus in axialer Richtung erstreckt. Ferner weist das Steuerventil 30 eine Ventilhülse 50 auf, in der der Ventilschließkörper 31 mit seinem Führungsabschnitt 49 axial geführt ist. An die Unterseite 47 des Ventilschließkörpers 31 grenzt ein Teilraum 51 an, der von dem Ventilraum 32, in dem der Druck pV herrscht, durch die Ventilhülse 50 abgetrennt ist. Der Teilraum 51 ist über eine Verbindung 52 mit dem druckentlasteten Raum 10 verbunden. Der druckentlastete Raum 10 ist ein Niederdruckraum 10, in dem ein deutlich niedrigerer Druck als im Ventilraum 32 herrscht, wenn der Dichtsitz zwischen dem Ventilschließkörper 31 und der Ventilsitzfläche 33 geschlossen ist. In addition, the valve closing body 31 in this embodiment, a guide portion 49 on, extending from the bottom (front) 47 extends in the axial direction. Furthermore, the control valve 30 a valve sleeve 50 on, in which the valve closing body 31 with his leadership section 49 is guided axially. To the bottom 47 of the valve closing body 31 borders a subspace 51 on, from the valve room 32 , in which the pressure p V prevails, through the valve sleeve 50 is separated. The subspace 51 is about a connection 52 with the pressure-relieved room 10 connected. The pressure relieved room 10 is a low pressure room 10 , in which a much lower pressure than in the valve chamber 32 prevails when the sealing seat between the valve closing body 31 and the valve seat surface 33 closed is.
Diese Ausgestaltung hat den Vorteil, dass die Betätigungskraft zum Öffnen des zwischen dem Ventilschließkörper 31 und der Ventilsitzfläche 33 gebildeten Dichtsitzes reduziert ist. This embodiment has the advantage that the actuating force for opening the between the valve closing body 31 and the valve seat surface 33 formed sealing seat is reduced.
Je nach Ausgestaltung des Steuerventils 30 kann außerdem eine Fülldrossel 53 vorgesehen sein, die beispielsweise als Bypass dient, um ein schnelleres Schließen der Düsennadel 14 zu ermöglichen. Hierbei kann über die Fülldrossel 43 der Druck vom Ventilraum 32 schneller erhöht werden. Gegebenenfalls kann es auch zu einer gegenläufigen Durchströmung der Ablaufdrossel 35 kommen, bei der der Steuerraum 17 zumindest zeitweise nicht nur über die Zulaufdrossel 20, sondern auch über die Ablaufdrossel 35 gefüllt wird, was durch das Füllen des Steuerraums 32 über die Fülldrossel 53 ermöglicht ist. Depending on the design of the control valve 30 can also have a filler throttle 53 be provided, which serves as a bypass, for example, a faster closing of the nozzle needle 14 to enable. This can be done via the filling throttle 43 the pressure from the valve chamber 32 be increased faster. Optionally, it can also lead to an opposite flow through the outlet throttle 35 come, at the control room 17 at least temporarily not only via the inlet throttle 20 , but also about the outlet throttle 35 what is filled by filling the control room 32 over the filling throttle 53 is possible.
4 zeigt ein Brennstoffeinspritzventil 1 in einer auszugsweisen, schematischen Schnittdarstellung entsprechend einem vierten Ausführungsbeispiel. In diesem Ausführungsbeispiel weist der Ventilschließkörper 31 die durchgehende Bohrung 38 auf, in der das Kraftübertragungselement 37 axial geführt ist. Ferner ist die Übertragungseinrichtung 36 in diesem Ausführungsbeispiel als hydraulische Übertragungseinrichtung 36 ausgestaltet. Der Aktor 6 betätigt den Ventilschließkörper 31 zum Öffnen der Düsennadel 14 in diesem Ausführungsbeispiel mittels der hydraulischen Übertragungseinrichtung 36. Hierbei kann eine Hubübersetzung beziehungsweise Kraftübersetzung erfolgen. 4 shows a fuel injector 1 in a partial, schematic sectional view corresponding to a fourth embodiment. In this embodiment, the valve closing body 31 the through hole 38 on, in which the power transmission element 37 is guided axially. Furthermore, the transmission device 36 in this embodiment as a hydraulic transmission device 36 designed. The actor 6 actuates the valve closing body 31 to open the nozzle needle 14 in this embodiment by means of the hydraulic transmission device 36 , This can be done Hubübersetzung or force transmission.
Die hydraulische Übertragungseinrichtung 36 weist einen Kopplerraum 60, einen Kopplerkörper 61 und einen weiteren Kopplerkörper 62 auf, wobei die Kopplerkörper 61, 62 in einem Kopplergehäuse 59 geführt sind. Hierbei betätigt der piezoelektrische Aktor 6 mechanisch den weiteren Kopplerkörper 62. Der Hub des Aktors 6 bewirkt somit direkt einen Hub des weiteren Kopplerkörpers 62. Die durch den Hub des weiteren Kopplerkörpers 62 erfolgende Verdrängung des Brennstoffs im Kopplerraum 60 führt dann zu einer hydraulisch übertragenen Bewegung des Kopplerkörpers 61. Hierbei begrenzt eine aktorseitige Stirnseite 77 des Kopplerkörpers 61 den Kopplerraum 60. Der Kopplerkörper 61 wirkt wiederum auf den Ventilschließkörper 31 ein. The hydraulic transmission device 36 has a coupler space 60 , a coupler body 61 and another coupler body 62 on, with the coupler bodies 61 . 62 in a coupler housing 59 are guided. In this case, actuates the piezoelectric actuator 6 mechanically the other coupler body 62 , The stroke of the actuator 6 thus directly causes a stroke of the other Kopplerkörpers 62 , The through the hub of the other Kopplerkörpers 62 Successful displacement of the fuel in the coupler space 60 then leads to a hydraulically transmitted movement of the coupler body 61 , This limits an actuator-side end face 77 of the coupler body 61 the coupler room 60 , The coupler body 61 in turn acts on the valve closing body 31 one.
Um die vom Druck pV abhängige Kraft F auf den Aktor 6 zu übertragen, kann in diesem Fall nicht einfach der Kopplerkörper 61 beaufschlagt werden, denn eine Beaufschlagung des Kopplerkörpers 61 mit dem Gleichanteil der Kraft F führt aufgrund einer funktionsmäßig erforderlichen gedrosselten Leckage zu einem Leerdrücken des Kopplerraums 60, bis der Kopplerkörper 61 am weiteren Kopplerkörper 62 anliegt. Hierdurch wäre die Funktionsweise der hydraulischen Übertragungseinrichtung 36 nicht mehr gewährleistet, da bei dieser Bewegung des Kopplerkörpers 61 auch der Kontakt zwischen der Anlagefläche 42 am Kopplerkörper 61 und dem hülsenförmigen Fortsatz 41 des Ventilschließkörpers 31 gelöst wird. Für die Funktionsweise der Übertragungseinrichtung 36 ist es hingegen erforderlich, dass durch einen gewissen Druck des Brennstoffs im Niederdruckraum 10 der Kopplerraum 60 mit Brennstoff gefüllt wird, bis der Kopplerkörper 61 an dem hülsenförmigen Fortsatz 41 des Ventilschließkörpers 31 anliegt, ohne jedoch den Dichtsitz zwischen dem Ventilschließkörper 31 und der Ventilsitzfläche 33 zu öffnen. Denn dann führt die Betätigung des Aktors 6 bereits am Hubanfang zum Öffnen des Dichtsitzes. Ein Ausgleich von Toleranzen, temperaturbedingten Längenänderungen oder dergleichen ist somit durch die Funktionsweise der hydraulischen Übertragungseinrichtung 36 gewährleistet. To the dependent of the pressure p V force F on the actuator 6 In this case, it is not easy to transfer the coupler body 61 be acted upon, because a loading of the Kopplerkörpers 61 with the DC component of the force F due to a functionally required throttled leakage leads to a blanking of the coupler space 60 until the coupler body 61 on the other coupler body 62 is applied. As a result, the operation of the hydraulic transmission device would be 36 no longer guaranteed because in this movement of the coupler body 61 also the contact between the contact surface 42 at the coupler body 61 and the sleeve-shaped extension 41 of the valve closing body 31 is solved. For the operation of the transmission device 36 On the other hand, it is necessary that by a certain pressure of the fuel in the low-pressure space 10 the coupler room 60 is filled with fuel until the coupler body 61 on the sleeve-shaped extension 41 of the valve closing body 31 rests, but without the sealing seat between the valve closing body 31 and the valve seat surface 33 to open. Because then the operation of the actuator leads 6 already at the beginning of the stroke to open the sealing seat. A compensation of tolerances, temperature-induced changes in length or the like is thus by the operation of the hydraulic transmission device 36 guaranteed.
In diesem Ausführungsbeispiel ist ein weiteres Kraftübertragungselement 63 vorgesehen, das sich durch eine Durchgangsbohrung des Kopplerkörpers 61 erstreckt. In diesem Ausführungsbeispiel ist die Durchgangsbohrung 64 als axiale Durchgangsbohrung 64 ausgestaltet. Ferner verläuft die Durchgangsbohrung 64 zentriert durch den Kopplerkörper 61. Das weitere Kraftübertragungselement 63 ist durchgehend entlang der Durchgangsbohrung 64 des Kopplerkörpers 61 geführt. Der Kopplerkörper 61 ist zwischen dem Kopplerraum 60 und dem Niederdruckraum 10 angeordnet. Somit erstreckt sich das weitere Kraftübertragungselement 63 einerseits durch den Kopplerraum 60 und andererseits ist es bis zu dem Niederdruckraum 10 geführt. Der weitere Kopplerkörper 62 weist eine an den Kopplerraum 60 angrenzende Seite 65 auf. Das weitere Kraftübertragungselement 63 weist eine Stirnseite 66 auf. Mit der Stirnseite 66 liegt das weitere Kraftübertragungselement 63 an der Seite 65 des weiteren Kopplerkörpers 62 an. In this embodiment, another power transmission element 63 provided, which extends through a through hole of the coupler body 61 extends. In this embodiment, the through hole is 64 as axial through hole 64 designed. Furthermore, the through hole runs 64 centered by the coupler body 61 , The further power transmission element 63 is continuous along the through hole 64 of the coupler body 61 guided. The coupler body 61 is between the coupler room 60 and the low-pressure room 10 arranged. Thus, the further power transmission element extends 63 on the one hand through the coupler room 60 and on the other hand it is up to the low pressure room 10 guided. The other coupler body 62 has one to the coupler room 60 adjacent side 65 on. The further Power transmission element 63 has an end face 66 on. With the front side 66 is the other power transmission element 63 on the side 65 the further Kopplerkörpers 62 at.
In diesem Ausführungsbeispiel ist die Anlagefläche 42 als ventilschließkörperseitige Stirnseite 42 des Kopplerkörpers 61 ausgestaltet. Im Bereich der ventilschließkörperseitigen Stirnseite 42 des Kopplerkörpers 61 liegt das Kraftübertragungselement 37 mit seiner Stirnseite 67 an einer Stirnseite 68 des weiteren Kraftübertragungselements 63 an. Die Stirnseite 68 des weiteren Kraftübertragungselements 63 ist hierbei von der Stirnseite 66 abgewandt. Durch diese Ausgestaltung ist ein Toleranzausgleich, insbesondere ein radialer Toleranzausgleich, ermöglicht. Dadurch wird eine Überbestimmung vermieden.In this embodiment, the contact surface 42 as valve-closing body-side end face 42 of the coupler body 61 designed. In the area of the valve-closing body-side end face 42 of the coupler body 61 lies the power transmission element 37 with his front side 67 on a front side 68 the further force transmission element 63 at. The front side 68 the further force transmission element 63 is here from the front side 66 away. By this embodiment, a tolerance compensation, in particular a radial tolerance compensation, allows. This avoids over-determination.
Aufgrund des Drucks pV im Ventilraum 32 entsteht die Kraft F, die das Kraftübertragungselement 37 gegen das weitere Kraftübertragungselement 63 beaufschlagt. Die Kraft F wird somit von dem weiteren Kraftübertragungselement 63 an den weiteren Kopplerkörper 62 weitergeleitet. Über den weiteren Kopplerkörper 62 wird die Kraft in den piezoelektrischen Aktor 6 eingeleitet. Somit kommt es auch in diesem Ausführungsbeispiel zu einer Vorspannung des Aktors 6 mit der Kraft F. Somit ist die Kraft F, die von dem Druck pV im Ventilraum 32 abhängt, durch eine mechanische Überbrückung der hydraulischen Übertragungseinrichtung 36 von dem Kraftübertragungselement 37 und dem weiteren Kraftübertragungselement 63 auf den Aktor 6 übertragbar. Due to the pressure p V in the valve chamber 32 arises the force F, which is the force transmission element 37 against the further power transmission element 63 applied. The force F is thus of the other power transmission element 63 to the other coupler body 62 forwarded. About the other Kopplerkörper 62 becomes the force in the piezoelectric actuator 6 initiated. Thus, it comes in this embodiment, a bias of the actuator 6 with the force F. Thus, the force F is that of the pressure p V in the valve space 32 depends, by a mechanical bridging of the hydraulic transmission device 36 from the power transmission element 37 and the other power transmission element 63 on the actor 6 transferable.
Bei einer entsprechend abgewandelten Ausbildung des Brennstoffeinspritzventils 1 kann die Durchgangsbohrung 64 auch auf andere Weise ausgestaltet sein. Insbesondere kann die Durchgangsbohrung 64 auch außermittig durch den Kopplerkörper 61 verlaufen. Ferner kann die Durchgangsbohrung 64 auch nur auf einem Teil ihrer Länge als Führungsbohrung ausgeführt sein. Hierbei wird auf geeignete Weise eine Abdichtung oder eine ausreichend große Drosselwirkung gewährleistet, um den für die Funktionsweise der hydraulischen Übertragungseinrichtung 36 erforderlichen Druckaufbau im Kopplerraum 60 zu ermöglichen. Die Abdichtung entlang der Führung des weiteren Kraftübertragungselements 63 in der Durchgangsbohrung 64 kann durch ein geringes Führungsspiel oder durch Dichtelemente erfolgen. In a correspondingly modified embodiment of the fuel injection valve 1 can the through hole 64 be designed in other ways. In particular, the through hole 64 also off-center through the Kopplerkörper 61 run. Furthermore, the through hole 64 be executed as a guide bore only on a part of its length. In this case, a seal or a sufficiently large throttle effect is ensured in a suitable manner to the for the operation of the hydraulic transmission device 36 required pressure build-up in the coupler compartment 60 to enable. The seal along the guide of the further force transmission element 63 in the through hole 64 can be done by a small guide play or by sealing elements.
Ferner sind die Stirnseiten 67, 68 des Kraftübertragungselements 37 und des weiteren Kraftübertragungselements 63 so ausgestaltet, dass eine vorteilhafte Kraftübertragung ermöglicht ist und zugleich ein gewisser Abstand zu der Anlagefläche 42 des Kopplerkörpers 61 beziehungsweise zu dem hülsenförmigen Fortsatz 41 gewährleistet ist, um ein Hängenbleiben an dem Kopplerkörper 61 oder dem hülsenförmigen Fortsatz 41 zu verhindern. Somit wird bei einer Axialbewegung die Kraft F vorteilhaft weitergeleitet, indem ein Kontakt mit dem Kopplerkörper 61 oder dem hülsenförmigen Fortsatz 41 im Bereich der Stirnseiten 67, 68 vermieden ist. Somit wird eine gegenseitige Beeinflussung der hydraulischen Übertragungseinrichtung 36 sowie der Überbrückung der hydraulischen Übertragungseinrichtung 36, die durch die Kraftübertragungselemente 37, 63 vermittelt ist, verhindert. Furthermore, the front sides 67 . 68 of the power transmission element 37 and the other power transmission element 63 designed so that an advantageous power transmission is possible and at the same time a certain distance from the contact surface 42 of the coupler body 61 or to the sleeve-shaped extension 41 is guaranteed to catch on the coupler body 61 or the sleeve-shaped extension 41 to prevent. Thus, in an axial movement, the force F is advantageously forwarded by a contact with the coupler body 61 or the sleeve-shaped extension 41 in the area of the front sides 67 . 68 is avoided. Thus, a mutual influence of the hydraulic transmission device 36 as well as the bridging of the hydraulic transmission device 36 passing through the power transmission elements 37 . 63 is mediated, prevented.
5 zeigt das Brennstoffeinspritzventil 1 in einer auszugsweisen, schematischen Schnittdarstellung entsprechend einem fünften Ausführungsbeispiel. In diesem Ausführungsbeispiel weist das weitere Kraftübertragungselement 63 einen Abschnitt 69 mit größerem Durchmesser und einem Abschnitt 70 mit kleinerem Durchmesser auf. Ferner ist die Durchgangsbohrung 64 als Stufenbohrung 64 ausgestaltet. Hierbei weist die Durchgangsbohrung 64 einen erweiterten Führungsabschnitt 71, der sich zu der aktorseitigen Stirnseite 77 des Kopplerkörpers 61 erstreckt, und einen Abschnitt 72 mit einem Durchmesser, der kleiner als ein Durchmesser des erweiterten Führungsabschnitts 71 ist, auf. Im erweiterten Führungsabschnitt 71 ist das weitere Kraftübertragungselement 63 an seinem Abschnitt 69 dichtend geführt. Im Abschnitt 72 der Durchgangsbohrung 64 ist ein Ringspalt 73 zwischen dem Abschnitt 70 des weiteren Kraftübertragungselements 63 und dem Abschnitt 72 der Durchgangsbohrung 64 gebildet. Die Abdichtung des Kopplerraums 60 gegenüber dem Niederdruckraum 10 erfolgt somit im Bereich des erweiterten Führungsabschnitts 71 der Durchgangsbohrung 64. Die Durchgangsbohrung 64 fungiert somit in diesem Ausführungsbeispiel nur im Führungsabschnitt 71 als Führung. 5 shows the fuel injector 1 in a partial, schematic sectional view corresponding to a fifth embodiment. In this embodiment, the further power transmission element 63 a section 69 with a larger diameter and a section 70 with a smaller diameter. Furthermore, the through hole 64 as a stepped bore 64 designed. Here, the through hole 64 an extended guidance section 71 that goes to the actor-side front 77 of the coupler body 61 extends, and a section 72 with a diameter smaller than a diameter of the extended guide portion 71 is on. In the extended management section 71 is the other power transmission element 63 at his section 69 sealingly guided. In the section 72 the through hole 64 is an annular gap 73 between the section 70 the further force transmission element 63 and the section 72 the through hole 64 educated. The sealing of the coupler space 60 opposite the low pressure space 10 takes place in the area of the extended guidance section 71 the through hole 64 , The through hole 64 thus acts only in the guide section in this embodiment 71 as a guide.
Bei einer abgewandelten Ausgestaltung ist es auch denkbar, dass das weitere Kraftübertragungselement 63 auf einem oder mehreren Abschnitten der durchgehenden Bohrung 38 des Ventilschließkörpers 31 geführt ist.In a modified embodiment, it is also conceivable that the further force transmission element 63 on one or more sections of the through hole 38 of the valve closing body 31 is guided.
6 zeigt ein Diagramm zur Erläuterung der Funktionsweise des Brennstoffeinspritzventils 1 entsprechend einer möglichen Ausgestaltung der Erfindung. Hierbei ist an der Ordinate ein Signal, insbesondere ein Spannungssignal U, angetragen, das eine Aktorspannung am piezoelektrischen Aktor 6 beschreibt. An der Abszisse ist die Zeit angetragen. Die Steuereinheit 11 kann die Aktorspannung 6 erfassen. Ferner kann zur Betätigung des Brennstoffeinspritzventils 1 eine geeignete Spannung an den piezoelektrischen Aktor 6 angelegt werden. Zum Zeitpunkt t1 wird der Aktor 6 mit einer Betätigungsspannung beaufschlagt. Diese Beaufschlagung endet zum Zeitpunkt t2. Das Signal ist hierbei sehr groß, was durch Pfeile 74, 75 veranschaulicht ist. Der zwischen den Zeitpunkten t1 und t2 erfolgende Spannungsausschlag ist daher nur andeutungsweise dargestellt. Nach dem Zeitpunkt t2 kommt es zum Schließen der Düsennadel 14. Im Verlauf dieses Schließens tritt ein charakteristisches Muster 76 im Signalverlauf U(t) auf. Denn beim Schließen der Düsennadel 14 kommt es zu einer typischen, durch das Düsennadelschließen angeregten Schwingung 76. Diese Schwingung 76 folgt auf das Schließen der Düsennadel 14, so dass das Ende der Einspritzung auf den Zeitpunkt t3 bestimmt werden kann. Denn ab dem Zeitpunkt t3 tritt die Schwingung in Form des charakteristischen Musters 76 auf. Zwischen den Zeitpunkten t2 und t3 nimmt die Schwingung zunächst ab, wie es beispielsweise einer typischen Dämpfung entspricht, während nach dem Zeitpunkt t3 erneut eine Schwingung mit nun größerer Amplitude auftritt. Somit handelt es sich bei der durch das Muster 76 charakterisierten Schwingung um eine zusätzliche, angeregte Schwingung, deren Ursache das Nadelschließen ist. 6 shows a diagram for explaining the operation of the fuel injection valve 1 according to a possible embodiment of the invention. In this case, a signal, in particular a voltage signal U, is plotted on the ordinate, which represents an actuator voltage on the piezoelectric actuator 6 describes. The abscissa shows the time. The control unit 11 can be the actuator voltage 6 to capture. Further, for actuating the fuel injection valve 1 a suitable voltage to the piezoelectric actuator 6 be created. At time t 1 , the actuator 6 subjected to an actuating voltage. This admission ends at time t 2 . The signal is very large, which is indicated by arrows 74 . 75 is illustrated. The taking place between the times t 1 and t 2 Voltage excursion is therefore only hinted at. After the time t 2 , it comes to closing the nozzle needle 14 , In the course of this closing, a characteristic pattern occurs 76 in the waveform U (t) on. Because when closing the nozzle needle 14 it comes to a typical, excited by the nozzle needle closing vibration 76 , This vibration 76 follows the closing of the nozzle needle 14 , so that the end of the injection can be determined at the time t 3 . Because from the time t 3 the oscillation occurs in the form of the characteristic pattern 76 on. Between the times t 2 and t 3 , the oscillation initially decreases, as it corresponds, for example, to a typical attenuation, while after the time t 3 an oscillation with now greater amplitude occurs again. Thus, it is by the pattern 76 characterized vibration by an additional, excited vibration, the cause of which is needle closing.
Durch die Beaufschlagung des Aktors 6 mit der Kraft F wird eine Abschwächung der Schwingung 76 im Übertragungsweg vom Dichtsitz zwischen der Düsennadel 14 und der Ventilsitzfläche 15 zum Aktor 6 verringert. Insbesondere wird nicht nur ein schmales Frequenzband aus dem Ventilraumdrucksignal ausgekoppelt und auf den Aktor übertragen, sondern es wird ein breites Frequenzband inklusive des Gleichanteils des Ventilraumdrucks in eine auf den Aktor wirkende Vorspannkraft umgesetzt. Der Zeitpunkt t3, der das Ende der Einspritzung angibt, kann somit aus dem Signal U(t) der Aktorspannung des piezoelektrischen Aktors 6 deutlich erkannt werden. By the action of the actor 6 with the force F is a weakening of the vibration 76 in the transmission path from the sealing seat between the nozzle needle 14 and the valve seat surface 15 to the actor 6 reduced. In particular, not only a narrow frequency band from the valve chamber pressure signal is coupled out and transmitted to the actuator, but it is implemented a wide frequency band including the DC component of the valve chamber pressure in a force acting on the actuator biasing force. The time t 3 , which indicates the end of the injection, can thus from the signal U (t) of the actuator voltage of the piezoelectric actuator 6 be clearly recognized.
Somit kann bei den Brennstoffeinspritzventilen 1 entsprechend den beschriebenen Ausführungsbeispielen in vorteilhafter Weise eine Spritzendeerkennung realisiert werden. Das Brennstoffeinspritzventil 1 kann somit insbesondere beim Einsatz eines piezoelektrischen Aktors 6 so ausgestaltet werden, dass eine gezielte Eignung zur Erkennung eines Endes eines Einspritzvorgangs, wie es in der 6 durch den Zeitpunkt t3 veranschaulicht ist, besteht. Thus, in the fuel injection valves 1 According to the described embodiments, a Spritzendeerkennung be realized in an advantageous manner. The fuel injector 1 can thus in particular when using a piezoelectric actuator 6 be designed so that a specific suitability for detecting an end of an injection process, as in the 6 is illustrated by the time t 3 exists.
7 zeigt den in 1 mit II bezeichneten Ausschnitt des Brennstoffeinspritzventils 1 in einer auszugsweisen, schematischen Schnittdarstellung entsprechend einem sechsten Ausführungsbeispiel im Neuzustand vor einer erstmaligen Druckbeaufschlagung. In diesem Ausführungsbeispiel weist das Steuerventil 30 einen Ventilschließkörper 31 mit einer axialen, durchgehenden Bohrung 38 auf. In die durchgehende Bohrung 38 ist das Kraftübertragungselement 37 eingebracht. Das Kraftübertragungselement 37 ist in diesem Ausführungsbeispiel aus einem Werkstoff gebildet, der auf einem brennstoffbeständigen, elastischen Kunststoff basiert. Das Kraftübertragungselement 37 ist hierbei im Neuzustand zylinderförmig ausgestaltet. Die durchgehende Bohrung 38 ist in diesem Ausführungsbeispiel hingegen nicht exakt zylinderförmig ausgestaltet. Denn im Bereich der Kraftübertragung auf die Anlagefläche 42 der Übertragungseinrichtung 36 ist zwischen einer Innenwand 80 der durchgehenden Bohrung 43 und dem zylinderförmigen Kraftübertragungselement 37 ein Ringspalt 81 gebildet. Ferner kann auch eine weitere Stirnseite 67 des Kraftübertragungselements 37, die von der im Betrieb druckbeaufschlagten Stirnseite 39 des Kraftübertragungselements 37 abgewandt ist, im Neuzustand ein geringfügiger Abstand des Kraftübertragungselements 37 zu der Anlagefläche 42 der Übertragungseinrichtung 36 bestehen und/oder die weitere Stirnseite 82 nicht exakt plan ausgestaltet sein. 7 shows the in 1 labeled II section of the fuel injector 1 in an excerpt, schematic sectional view according to a sixth embodiment in the new state before a first pressurization. In this embodiment, the control valve 30 a valve closing body 31 with an axial, continuous bore 38 on. In the through hole 38 is the power transmission element 37 brought in. The power transmission element 37 is formed in this embodiment of a material based on a fuel-resistant, elastic plastic. The power transmission element 37 is designed cylindrically in new condition here. The through hole 38 In contrast, in this embodiment, it is not exactly cylindrical. Because in the field of power transmission to the contact surface 42 the transmission device 36 is between an inner wall 80 the through hole 43 and the cylindrical power transmission element 37 an annular gap 81 educated. Furthermore, also another end face 67 of the power transmission element 37 , that of the pressurized in operation face 39 of the power transmission element 37 turned away, in the new state, a slight distance of the power transmission element 37 to the contact surface 42 the transmission device 36 exist and / or the other end face 82 not exactly plan designed.
Dann wird der Druck pV im Ventilraum 32 bei der Inbetriebnahme aufgebaut, so dass das Steuerventil 30 zum ersten Mal mit dem Druck pV beaufschlagt wird. Der sich dadurch ergebende Einfluss auf das Kraftübertragungselement 37, insbesondere den elastischen Kunststoff des Kraftübertragungselements 37, ist anhand der 8 nachfolgend näher beschrieben.Then the pressure p V in the valve chamber 32 set up during commissioning, allowing the control valve 30 for the first time with the pressure p V is applied. The resulting influence on the power transmission element 37 , in particular the elastic plastic of the force transmission element 37 , is based on the 8th described in more detail below.
8 zeigt den in 7 dargestellten Ausschnitt des Brennstoffeinspritzventils 1 entsprechend dem sechsten Ausführungsbeispiel im Zustand mit Druckbeaufschlagung. Durch die Druckbeaufschlagung der Stirnseite 39 des Kraftübertragungselements 37 wird die axiale Kraft F erzeugt. Durch die entstehende axiale Kraft F auf das Kraftübertragungselement 37 verformt sich dieses elastisch, wobei es sich in Längsrichtung verkürzt und in radialer Richtung ausdehnt. Bei hoher Druckbeaufschlagung ist auch eine teilweise plastische Deformation des Kraftübertragungselements 37 möglich und zulässig. Dadurch werden bestehende Hohlräume zwischen dem Kraftübertragungselement 37 und der Innenwand 80 der Bohrung 38 und zwischen dem Kraftübertragungselement 37 und der Anlagefläche 42 der Übertragungseinrichtung 36 vollständig ausgefüllt. Beispielsweise wird der Ringspalt 81 durch die Verformung des Kraftübertragungselements 37 aufgefüllt, so dass dieser zumindest für die Dauer der Druckbeaufschlagung verschwindet. Somit legt sich das Kraftübertragungselement 37 gleichmäßig an die Innenwand 80 der durchgehenden Bohrung 38 an. 8th shows the in 7 shown section of the fuel injection valve 1 according to the sixth embodiment in the pressurized state. By the pressurization of the front side 39 of the power transmission element 37 the axial force F is generated. Due to the resulting axial force F on the power transmission element 37 this deforms elastically, whereby it shortens in the longitudinal direction and expands in the radial direction. At high pressure is also a partial plastic deformation of the power transmission element 37 possible and permissible. As a result, existing cavities between the power transmission element 37 and the inner wall 80 the bore 38 and between the power transmission element 37 and the contact surface 42 the transmission device 36 completed. For example, the annular gap 81 by the deformation of the power transmission element 37 filled so that it disappears, at least for the duration of the pressurization. Thus, the force transmission element settles 37 evenly to the inner wall 80 the through hole 38 at.
Bei der Beaufschlagung des Kraftübertragungselements 37 mit der axialen Kraft F legt sich dieses somit aufgrund seiner Querdehnung formschlüssig an die Innenwand 80 der Bohrung 38 des Ventilschließkörpers 31 an und dichtet diese vollständig ab. Dadurch sinken auch die Anforderungen an die Genauigkeit der Ausgestaltung der Bohrung 38 des Ventilschließkörpers 31 des Steuerventils 30 sowie an die Genauigkeit der Außenkontur des Kraftübertragungselements 37 erheblich. Somit kann auf diese Weise eine besonders einfache Ausführungsform mit dem Kraftübertragungselement 37 aus dem brennstoffbeständigen, elastischen Kunststoff realisiert werden.When loading the power transmission element 37 with the axial force F, this is thus due to its transverse expansion form-fitting manner to the inner wall 80 the bore 38 of the valve closing body 31 and seals them off completely. This also reduces the requirements for the accuracy of the design of the bore 38 of the valve closing body 31 of the control valve 30 as well as the accuracy of the outer contour of the power transmission element 37 considerably. Thus, can up This way, a particularly simple embodiment with the power transmission element 37 be realized from the fuel-resistant, elastic plastic.
Als brennstoffbeständiger, elastischer Kunststoff kann in vorteilhafter Weise ein Thermoplast oder ein Elastomer zum Einsatz kommen. Besonders vorteilhaft ist es, wenn als elastischer Kunststoff ein Silikon zum Einsatz kommt. Das Kraftübertragungselement 37 ist ganz oder teilweise aus dem Werkstoff gebildet, der auf dem brennstoffbeständigen, elastischen Kunststoff basiert.As a fuel-resistant, elastic plastic advantageously a thermoplastic or an elastomer can be used. It is particularly advantageous if a silicone is used as the elastic plastic. The power transmission element 37 is formed entirely or partially of the material based on the fuel-resistant, elastic plastic.
Um das Entstehen eines abgeschlossenen Druckraums zwischen dem Kraftübertragungselement 37 und der Anlagefläche 42 der Übertragungseinrichtung 36 zum Aktor 6 zu vermeiden, ist die Kontaktfläche bzw. Kontaktlinie zwischen der weiteren Stirnseite 67 des Kraftübertragungselements 37 und der Anlagefläche 42 vorzugsweise nicht geschlossen umlaufend, sondern unterbrochen ausgeführt. Dies kann zum Beispiel durch kleine Nuten oder Kerben in zumindest einer der beiden Flächen, das heißt an der Stirnseite 39 und/oder an der Anlagefläche 42, realisiert sein. Dies birgt im konkreten Anwendungsfall aber gegebenenfalls die Gefahr, dass das Kraftübertragungselement 37 bei hoher Belastung durch solche Nuten oder Kerben extrudiert und so letztendlich beschädigt oder zerstört werden kann. Um dies zu vermeiden, kann ein formstabiles Dichtelement 83 oberhalb des Kraftübertragungselements 37 in die Bohrung 38 eingebracht werden, wie es anhand der 9 und 10 näher beschrieben ist. Zusätzlich oder alternativ kann zur Vermeidung einer Extrusion des Kraftübertragungselements 37 infolge der hohen axialen Kraft an seiner Abstützstelle an seiner weiteren Stirnseite 67 auch eine Verstärkung des Werkstoffs, der auf dem elastischen Kunststoff basiert, durch Verstärkungselemente aus höherfesten Materialien vorgesehen sein. Hierfür weist der Werkstoff, der auf dem brennstoffbeständigen, elastischen Kunststoff basiert, Verstärkungselemente auf, wobei der Kunststoff durch die Verstärkungselemente verstärkt ist. Für die Verstärkungselemente können Glasfasern, Carbonfasern oder Metallpartikel sowie geeignete Mischungen aus solchen Fasern und/oder Partikeln zum Einsatz kommen.To the emergence of a closed pressure chamber between the power transmission element 37 and the contact surface 42 the transmission device 36 to the actor 6 To avoid is the contact surface or contact line between the other end face 67 of the power transmission element 37 and the contact surface 42 preferably not closed circumferentially, but executed interrupted. This can, for example, by small grooves or notches in at least one of the two surfaces, that is on the front side 39 and / or on the contact surface 42 , be realized. In the case of actual use, however, this may possibly involve the risk that the force transmission element 37 extruded at high stress by such grooves or notches and thus ultimately damaged or destroyed. To avoid this, a dimensionally stable sealing element 83 above the power transmission element 37 into the hole 38 be introduced as it is based on the 9 and 10 is described in more detail. Additionally or alternatively, to avoid extrusion of the force transmission element 37 due to the high axial force at its support point on its other end face 67 Also, a reinforcement of the material, which is based on the elastic plastic, be provided by reinforcing elements of higher-strength materials. For this purpose, the material which is based on the fuel-resistant, elastic plastic, reinforcing elements, wherein the plastic is reinforced by the reinforcing elements. For the reinforcing elements glass fibers, carbon fibers or metal particles and suitable mixtures of such fibers and / or particles can be used.
9 zeigt den in 1 mit II bezeichneten Ausschnitt des Brennstoffeinspritzventils 1 in einer auszugsweisen, schematischen Schnittdarstellung entsprechend einem siebten Ausführungsbeispiel der Erfindung. In diesem Ausführungsbeispiel ist zwischen der weiteren Stirnseite 67 des Kraftübertragungselements 37 und der Anlagefläche 42 der Übertragungseinrichtung 36 das formstabile Dichtelement 83 angeordnet. Hierbei weist die weitere Stirnseite 67 eine an die Oberfläche 84 des Dichtelements 83 angepasste Ausgestaltung auf. In diesem Ausführungsbeispiel ist die weitere Stirnseite 67 teilkugelförmig und konkav ausgestaltet. Hierdurch kann das Dichtelement 83 teilweise in das Kraftübertragungselement 37 eingesetzt werden, wobei es an der weiteren Stirnseite 67 anliegt. 9 shows the in 1 labeled II section of the fuel injector 1 in an excerpt, schematic sectional view according to a seventh embodiment of the invention. In this embodiment is between the other end face 67 of the power transmission element 37 and the contact surface 42 the transmission device 36 the dimensionally stable sealing element 83 arranged. Here, the other end face 67 one to the surface 84 of the sealing element 83 adapted configuration. In this embodiment, the other end face 67 partly spherical and concave. As a result, the sealing element 83 partially in the power transmission element 37 be used, where it is on the other end face 67 is applied.
Das formstabile Dichtelement 83 ist vorzugsweise aus Metall hergestellt und weist zu der Innenwand 80 der Bohrung 38, in die es zumindest teilweise eingesetzt ist, ein Führungsspiel auf. Das Führungsspiel ist einerseits groß genug, um eine einfache Fertigung der durchgehenden Bohrung 38 des Ventilschließkörpers 31 sowie des formstabilen Dichtelements 83 zu gewährleisten, und ist andererseits klein genug, um ein Extrudieren des Kraftübertragungselements 37 durch den Führungsspalt sicher zu verhindern. Beispielsweise kann das Führungsspiel des Dichtelements 83 in der Bohrung 38 in der Größenordnung von 10 µm liegen. Um die Obergrenze für dieses Führungsspiel zu erhöhen und um die Robustheit des Steuerventils 30 zu verbessern, kann der Werkstoff für das Kraftübertragungselement 37, der auf dem elastischen Kunststoff basiert, durch die genannten Verstärkungselemente stabilisiert werden. Hierfür kommen beispielsweise Glasfasern, Carbonfasern oder Metallpartikel infrage.The dimensionally stable sealing element 83 is preferably made of metal and faces the inner wall 80 the bore 38 into which it is at least partially inserted, a leadership game on. On the one hand, the guide play is large enough to make it easy to manufacture the through hole 38 of the valve closing body 31 and the dimensionally stable sealing element 83 on the other hand, is small enough to extrude the power transmission element 37 safely prevented by the guide gap. For example, the guide clearance of the sealing element 83 in the hole 38 in the order of 10 μm lie. To increase the upper limit for this guide play and the robustness of the control valve 30 To improve, the material for the power transmission element 37 which is based on the elastic plastic, are stabilized by said reinforcing elements. For this purpose, for example, glass fibers, carbon fibers or metal particles in question.
Das formstabile Dichtelement 83 ist in diesem Ausführungsbeispiel als kugelförmiges Dichtelement ausgeführt. Bei einer abgewandelten Ausgestaltung kann das formstabile Dichtelement 83 auch als zylindrisches Dichtelement 83 ausgeführt sein. Ferner sind auch andere Abwandlungen bezüglich der Ausgestaltung des Dichtelements 83 möglich. Die weitere Stirnseite 67 des Kraftübertragungselements 37 kann hierbei an die Oberfläche 84 des Dichtelements 83 in seiner jeweiligen Ausgestaltung angepasst sein.The dimensionally stable sealing element 83 is executed in this embodiment as a spherical sealing element. In a modified embodiment, the dimensionally stable sealing element 83 also as a cylindrical sealing element 83 be executed. Furthermore, other modifications with respect to the design of the sealing element 83 possible. The further front side 67 of the power transmission element 37 can reach the surface 84 of the sealing element 83 be adapted in its particular configuration.
10 zeigt ein Brennstoffeinspritzventil 1 in einer auszugsweisen, schematischen Schnittdarstellung entsprechend einem achten Ausführungsbeispiel der Erfindung. In diesem Ausführungsbeispiel ist das Steuerventil 30 über eine als hydraulischer Koppler 36 ausgestaltete Übertragungseinrichtung 36 mit dem piezoelektrischen Aktor 6 verbunden. Der hydraulische Koppler 36 wirkt hierbei als Hochpass und kann somit keine stationären Kräfte übertragen. Daher wird die Kraft F in diesem Ausführungsbeispiel über das weitere Kraftübertragungselement 63 auf den weiteren Kopplerkörper 62 übertragen. Das Grundprinzip entspricht hierbei dem vierten Ausführungsbeispiel, das anhand der 4 beschrieben ist, beziehungsweise dem fünften Ausführungsbeispiel, das anhand der 5 beschrieben ist. Da das Kraftübertragungselement 37 in dem nun anhand der 10 beschriebenen achten Ausführungsbeispiel zumindest teilweise aus dem Werkstoff gebildet ist, der auf dem brennstoffbeständigen, elastischen Kunststoff basiert, kann es bei einer prinzipiell möglichen Ausgestaltung, bei der das Kraftübertragungselement 37 direkt auf das weitere Kraftübertragungselement 63 einwirkt, an der Kontaktstelle zwischen dem Kraftübertragungselement 37 und dem weiteren Kraftübertragungselement 63 im jeweiligen Anwendungsfall zu einem Extrudieren des Kraftübertragungselements 37 kommen. In solchen Anwendungsfällen, in denen eine Gefahr besteht, dass das Kraftübertragungselement 37 bei direkter Übertragung auf das weitere Kraftübertragungselement 63 extrudiert, ist zusätzlich das formstabile Dichtelement 83 vorgesehen, wie es in der 10 dargestellt ist. 10 shows a fuel injector 1 in an excerpt, schematic sectional view according to an eighth embodiment of the invention. In this embodiment, the control valve 30 via a hydraulic coupler 36 configured transmission device 36 with the piezoelectric actuator 6 connected. The hydraulic coupler 36 acts as a high pass and thus can not transmit stationary forces. Therefore, the force F in this embodiment, the other power transmission element 63 on the other Kopplerkörper 62 transfer. The basic principle corresponds to the fourth embodiment, which is based on the 4 is described, or the fifth embodiment, based on the 5 is described. As the power transmission element 37 in the now using the 10 eighth embodiment described is at least partially formed from the material, which is based on the fuel-resistant, elastic plastic, it may in a possible embodiment in which the Power transmission element 37 directly to the further power transmission element 63 acts, at the contact point between the power transmission element 37 and the other power transmission element 63 in the particular application to an extrusion of the force transmission element 37 come. In those applications where there is a risk that the power transmission element 37 in direct transmission to the further power transmission element 63 extruded, is additionally the dimensionally stable sealing element 83 as provided in the 10 is shown.
Das formstabile Dichtelement 83 ist hierbei zwischen dem Kraftübertragungselement 37 und dem weiteren Kraftübertragungselement 63 angeordnet. Somit wird verhindert, dass das Kraftübertragungselement 37 an der Kontaktstelle zu dem weiteren Kraftübertragungselement 63 extrudiert. Somit kann der mögliche Anwendungsbereich vergrößert werden.The dimensionally stable sealing element 83 is here between the power transmission element 37 and the other power transmission element 63 arranged. Thus, it is prevented that the power transmission element 37 at the contact point to the further force transmission element 63 extruded. Thus, the potential scope can be increased.
Somit kann das Kraftübertragungselement 37 in vorteilhafter Weise zumindest teilweise aus einem Werkstoff gebildet sein, der auf einem brennstoffbeständigen, elastischen Kunststoff basiert. Bei einer abgewandelten Ausgestaltung kann es hierbei auch besonders vorteilhaft sein, das Kraftübertragungselement 37 nicht separat zu fertigen und in die Bohrung 38 des Ventilschließkörpers 31 einzufügen, sondern direkt in die durchgehende Bohrung 38 des Ventilschließkörpers 31 einzuspritzen. Bei einer Ausgestaltung, bei der ein formstabiles Dichtelement 83 vorgesehen ist, kann das formstabile Dichtelement 83 bereits in die Bohrung 38 eingelegt werden, bevor der Werkstoff für das Kraftübertragungselement 37 in die Bohrung 38 eingespritzt wird. Auf diese Weise kann sehr einfach der fertige Ventilschließkörper 31 mit dem Kraftübertragungselement 37 und dem formstabilen Dichtelement 83 hergestellt werden.Thus, the power transmission element 37 advantageously be formed at least partially of a material based on a fuel-resistant, elastic plastic. In a modified embodiment, it may also be particularly advantageous in this case, the force transmission element 37 not to be manufactured separately and into the hole 38 of the valve closing body 31 but directly into the through hole 38 of the valve closing body 31 inject. In one embodiment, in which a dimensionally stable sealing element 83 is provided, the dimensionally stable sealing element 83 already in the hole 38 are inserted before the material for the power transmission element 37 into the hole 38 is injected. In this way, very easily the finished valve closing body 31 with the power transmission element 37 and the dimensionally stable sealing element 83 getting produced.
Somit sind vorteilhafte Ausgestaltungen des Steuerventils 30 möglich, bei denen das formstabile Dichtelement 83 an der weiteren Stirnseite 67 des Kraftübertragungselements 37 anliegt, wobei das Kraftübertragungselement 37 die Kraft F über das Dichtelement 83 zumindest mittelbar auf den Aktor 6 überträgt.Thus, advantageous embodiments of the control valve 30 possible, in which the dimensionally stable sealing element 83 on the other front side 67 of the power transmission element 37 is applied, wherein the force transmission element 37 the force F on the sealing element 83 at least indirectly to the actor 6 transfers.
Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt.The invention is not limited to the described embodiments.
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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DE 102009046332 A1 [0002, 0003, 0005, 0005] DE 102009046332 A1 [0002, 0003, 0005, 0005]
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DE 102009046332 [0005] DE 102009046332 [0005]
