DE102014207587A1

DE102014207587A1 - Fuel injection valve for internal combustion engines and a method for operating the same

Info

Publication number: DE102014207587A1
Application number: DE102014207587.4A
Authority: DE
Inventors: Tobias Steffens
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2014-04-22
Filing date: 2014-04-22
Publication date: 2015-10-22
Also published as: EP3134639A1; WO2015161945A1

Abstract

Kraftstoffeinspritzventil für Brennkraftmaschinen mit einem Düsenkörper (14), in dem ein Druckraum (15) ausgebildet ist, der mit Kraftstoff unter hohem Druck befüllbar ist, und mit einer zumindest teilweise im Druckraum (15) angeordneten, kolbenförmigen Düsennadel (23), die mit einem Düsensitz (22) zum Öffnen und Schließen wenigstens einer Einspritzöffnung (20) zusammen wirkt, über die Kraftstoff aus dem Druckraum (15) abfließen kann. Weiter ist ein elektrischer Aktuator (25) vorgesehen, der zumindest mittelbar mit der düsensitzabgewandten Stirnseite der Düsennadel (23) zusammenwirkt und der seine Ausdehnung in Längsrichtung der Düsennadel (23) abhängig von dem elektrischen Steuersignal ändern kann. Der Aktuator (25) ist dabei von einer Spannfeder (30) in Richtung des Düsensitzes (22) beaufschlagt.Fuel injection valve for internal combustion engines having a nozzle body (14) in which a pressure chamber (15) is formed, which can be filled with fuel under high pressure, and with a at least partially in the pressure chamber (15) arranged piston-shaped nozzle needle (23), which with a Nozzle seat (22) for opening and closing at least one injection port (20) cooperates, can flow through the fuel from the pressure chamber (15). Furthermore, an electric actuator (25) is provided, which cooperates at least indirectly with the end face of the nozzle needle (23) facing away from the nozzle seat and which can change its extent in the longitudinal direction of the nozzle needle (23) as a function of the electrical control signal. The actuator (25) is acted upon by a tension spring (30) in the direction of the nozzle seat (22).

Description

Die Erfindung betrifft ein Kraftstoffeinspritzventil für Brennkraftmaschinen, wie es beispielsweise zur Einspritzung von Kraftstoff in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine Verwendung findet, und ein Verfahren zum Betreiben des Kraftstoffeinspritzventils.The invention relates to a fuel injection valve for internal combustion engines, as used for example for the injection of fuel into a combustion chamber of an internal combustion engine, and a method for operating the fuel injection valve.

Stand der TechnikState of the art

Aus dem Stand der Technik sind Kraftstoffeinspritzventile, die zur direkten Einspritzung von Kraftstoff in Brennräume von Brennkraftmaschinen dienen, hinlänglich bekannt, so beispielsweise aus der DE 100 24 703 A1 . Dabei arbeiten die Einspritzsysteme, wie sie insbesondere zur Kraftstoffversorgung von selbstzündenden Brennkraftmaschinen verwendet werden, häufig nach dem sogenannten Common-Rail-Prinzip. Dabei wird Kraftstoff von einer Hochdruckpumpe verdichtet und einem Hochdruckspeicher zugeführt, von dem Leitungen für die jeweiligen Einspritzventile abführen, durch die der Kraftstoff letztlich in die Brennräume eingespritzt wird. Die Einspritzventile weisen dabei Einspritzöffnungen auf, durch die der Kraftstoff mit hohem Druck austritt, wodurch er fein zerstäubt wird und für eine Verbrennung im Brennraum zur Verfügung steht. Zum Öffnen und Schließen der Einspritzöffnungen ist eine Düsennadel vorgesehen, die kolbenförmig ausgebildet ist und längsbeweglich innerhalb des Kraftstoffeinspritzventils angeordnet ist. Diese wirkt mit einem Düsensitz zusammen und öffnet und schließt dadurch eine oder mehrere Einspritzöffnungen. From the prior art fuel injection valves, which are used for direct injection of fuel into combustion chambers of internal combustion engines, well known, such as from DE 100 24 703 A1 , In this case, the injection systems, as used in particular for supplying fuel to self-igniting internal combustion engines, often operate according to the so-called common-rail principle. In this case, fuel is compressed by a high-pressure pump and fed to a high-pressure accumulator, discharged from the lines for the respective injectors, through which the fuel is ultimately injected into the combustion chambers. The injection valves have injection ports through which the fuel exits at high pressure, whereby it is finely atomized and is available for combustion in the combustion chamber. For opening and closing of the injection openings, a nozzle needle is provided, which is designed piston-shaped and is arranged longitudinally movable within the fuel injection valve. This interacts with a nozzle seat and thereby opens and closes one or more injection openings.

Die Bewegung der Düsennadel geschieht meist nach dem servo-hydraulischen Prinzip. Dabei ist die Stirnseite der Düsennadel, die dem Düsensitz abgewandt ist, vom Kraftstoffdruck in einem Steuerraum beaufschlagt und wird durch diese hydraulische Kraft in ihre Schließstellung gedrückt. Wird der Druck innerhalb des Steuerraums abgesenkt, beispielsweise durch Verbindung des Steuerraums mit einem Niederdruckraum, so bewegt sich die Düsennadel in Längsrichtung und gibt die Einspritzöffnungen frei. Zur Absenkung des Drucks im Steuerraum dient ein Steuerventil, das mit einem elektrischen Aktuator geöffnet und geschlossen wird. Dabei kommen Magnetaktoren oder auch Piezoaktoren zum Einsatz, die entsprechend schnell schalten. The movement of the nozzle needle usually happens according to the servo-hydraulic principle. In this case, the end face of the nozzle needle, which is remote from the nozzle seat, acted upon by the fuel pressure in a control chamber and is pressed by this hydraulic force in its closed position. If the pressure within the control chamber is lowered, for example by connecting the control chamber to a low-pressure chamber, then the nozzle needle moves in the longitudinal direction and releases the injection openings. To lower the pressure in the control chamber is a control valve, which is opened and closed with an electric actuator. This magnetic actuators or piezo actuators are used, which switch accordingly fast.

Die bekannten Kraftstoffeinspritzventile sind dabei relativ kompliziert aufgebaut, da einerseits die Düse selbst mit der Düsennadel, den Einspritzöffnungen und der Kraftstoffzuführung mit hoher Präzision gefertigt werden muss und andererseits ein Steuerventil, das den Druck im Steuerraum kontrolliert und dadurch die eigentliche Bewegung der Düsennadel steuert. Dadurch benötigt das Kraftstoffeinspritzventil vergleichsweise viele Bauteile, wovon viele hoch präzise gefertigt werden müssen, um die Funktionalität in ausreichendem Maße zu gewährleisten. The known fuel injection valves are relatively complicated, since on the one hand the nozzle itself with the nozzle needle, the injection ports and the fuel supply must be made with high precision and on the other hand, a control valve that controls the pressure in the control room and thereby controls the actual movement of the nozzle needle. As a result, the fuel injection valve requires comparatively many components, many of which must be manufactured with high precision in order to ensure sufficient functionality.

Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention

Das erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritzventil weist demgegenüber den Vorteil auf, dass nur wenige Bauteile benötigt werden und dadurch ein sehr einfacher, aber dennoch effektiver Aufbau des Kraftstoffeinspritzventils ermöglicht wird. Dazu weist das Kraftstoffeinspritzventil einen Düsenkörper auf, in dem ein Druckraum ausgebildet ist, der mit Kraftstoff unter hohem Druck befüllbar ist. Im Druckraum ist eine kolbenförmige Düsennadel angeordnet, die mit einem Düsensitz zum Öffnen und Schließen wenigstens einer Einspritzöffnung zusammenwirkt, über welche Kraftstoff aus dem Druckraum abfließen kann. Darüber hinaus ist ein elektrischer Aktuator vorhanden, der zumindest mittelbar mit der düsensitzabgewandten Stirnseite der Düsennadel zusammenwirkt und der seine Ausdehnung in Längsrichtung der Düsennadel abhängig von dem elektrischen Steuersignal ändern kann. Der Aktuator wird mit einer Spannfeder in Richtung des Düsensitzes beaufschlagt, sodass er unter Druckspannung zwischen der Spannfeder und der Düsennadel angeordnet ist. In contrast, the fuel injection valve according to the invention has the advantage that only a few components are needed and thereby a very simple, yet effective construction of the fuel injection valve is made possible. For this purpose, the fuel injection valve on a nozzle body, in which a pressure chamber is formed, which can be filled with fuel under high pressure. In the pressure chamber, a piston-shaped nozzle needle is arranged, which cooperates with a nozzle seat for opening and closing at least one injection opening, via which fuel can flow out of the pressure chamber. In addition, an electrical actuator is present, which interacts at least indirectly with the nozzle seat facing away from the front side of the nozzle needle and can change its extension in the longitudinal direction of the nozzle needle depending on the electrical control signal. The actuator is acted upon by a tension spring in the direction of the nozzle seat, so that it is arranged under compressive stress between the tension spring and the nozzle needle.

Durch diese Anordnung ist es möglich, dass der Aktuator durch seine Längenänderung den Abstand zwischen der Spannfeder und der Düsennadel verkürzt. Unter Ausnutzung der Massenträgheit des Aktuator und eventuell weiterer Körper kann so die Düsennadel von Düsensitz wegbewegt werden, bevor diese durch die Kraft der Spannfeder wieder geschlossen wird. Dadurch können die Einspritzöffnungen für einen kurzen, aber dennoch ausreichend langen Zeitraum geöffnet werden, um die benötigte Kraftstoffmenge in den Brennraum einzubringen. By this arrangement, it is possible that the actuator shortened by its change in length, the distance between the tension spring and the nozzle needle. By taking advantage of the inertia of the actuator and possibly other body so the nozzle needle can be moved away from the nozzle seat before it is closed again by the force of the tension spring. As a result, the injection openings can be opened for a short, but nevertheless sufficiently long period in order to introduce the required amount of fuel into the combustion chamber.

In einer ersten vorteilhaften Ausgestaltung ist der Aktuator als Piezoaktor ausgebildet. Dadurch kann seine Ausdehnung in Längsrichtung der Düsennadel sehr rasch durch eine entsprechende elektrische Spannung am Piezoaktor geändert werden und Einspritzungen so in rascher Folge stattfinden.In a first advantageous embodiment, the actuator is designed as a piezoelectric actuator. As a result, its extension in the longitudinal direction of the nozzle needle can be changed very quickly by a corresponding electrical voltage on the piezoelectric actuator and injections thus take place in rapid succession.

In vorteilhafter Weise kann der Aktuator so bestromt werden, dass sich seine Länge in Längsrichtung der Düsennadel durch die Abschaltung der am Aktuator anliegenden elektrischen Spannung verkürzt. Dies kann in vorteilhafter Weise auch unter Zwischenlage eines Ausgleichskörpers zwischen dem Aktuator und der düsensitzabgewandten Stirnfläche der Düsennadel geschehen, was dazu benutzt werden kann, die Vorspannung der Spannfeder zu verändern, indem Ausgleichskörper mit unterschiedlicher Dicke Verwendung finden. Advantageously, the actuator can be energized so that its length in the longitudinal direction of the nozzle needle is shortened by switching off the electrical voltage applied to the actuator. This can also be done in an advantageous manner with the interposition of a compensating body between the actuator and the nozzle seat facing away from the end face of the nozzle needle, which can be used to change the bias of the tension spring by using compensation body with different thicknesses.

Der Aktuator wird in vorteilhafter Weise direkt durch die Spannfeder zumindest mittelbar gegen die düsensitzabgewandte Stirnfläche der Düsennadel vorgespannt, damit sich die Verkürzung des Aktuator unmittelbar auf die Düsennadel auswirkt. In vorteilhafter Weise kann darüber hinaus zwischen der Spannfeder und dem Aktuator eine Impulsmasse vorgesehen sein, die durch ihre Trägheit die Zeitdauer, die die Düsennadel geöffnet bleibt, beeinflusst. Je nach Masse dieser Impulsmasse ändert sich die Charakteristik beim Öffnen und Schließen des Einspritzventils. The actuator is biased in an advantageous manner directly by the tension spring at least indirectly against the nozzle seat facing away from the end face of the nozzle needle, so that the shortening of the actuator directly affects the nozzle needle. Advantageously, moreover, between the tension spring and the actuator, an impulse mass may be provided which, by its inertia, influences the time duration which the nozzle needle remains open. Depending on the mass of this pulse mass, the characteristic changes when opening and closing the injector.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist der Druckraum von einem Niederdruckraum durch eine Trennscheibe hydraulisch getrennt, wobei die Düsennadel durch eine Öffnung in der Trennscheibe ragt. Dadurch ist es möglich, dass nicht alle Teile des Kraftstoffeinspritzventils direkt vom Hochdruck beaufschlagt werden, sondern dass der Aktuator in einem Niederdruckraum angeordnet ist. Insbesondere, wenn der Aktuator als Piezoaktor ausgebildet ist, wird dessen Abdichtung gegenüber dem den Piezoaktor umgebenden Kraftstoff dadurch weniger aufwendig. In vorteilhafter Weise ist dabei der Niederdruckraum mit einer Niederdruckleitung verbunden, wobei im Niederdruckraum stets ein Druck von unter 15 bar, bevorzugt unter 10 bar, herrscht. In a further advantageous embodiment, the pressure chamber is hydraulically separated from a low-pressure chamber by a cutting disk, wherein the nozzle needle protrudes through an opening in the cutting disk. This makes it possible that not all parts of the fuel injection valve are acted upon directly by the high pressure, but that the actuator is arranged in a low-pressure chamber. In particular, if the actuator is designed as a piezoelectric actuator, its sealing against the surrounding the piezoelectric actuator fuel is less expensive. Advantageously, while the low-pressure space is connected to a low-pressure line, wherein in the low-pressure space always a pressure of less than 15 bar, preferably less than 10 bar, prevails.

Zeichnungdrawing

In der Zeichnung ist ein erfindungsgemäßes Kraftstoffeinspritzventil schematisch im Längsschnitt dargestellt. In the drawing, an inventive fuel injection valve is shown schematically in longitudinal section.

Beschreibung des AusführungsbeispielsDescription of the embodiment

In der einzigen Figur der Zeichnung ist ein erfindungsgemäßes Kraftstoffeinspritzventil samt dazugehöriger Kraftstoffversorgung schematisch dargestellt, wobei das Kraftstoffeinspritzventil im Längsschnitt dargestellt ist. Das Kraftstoffeinspritzsystem umfasst einen Tank 1, in dem Kraftstoff unter Umgebungsdruck vorgehalten wird. Vom Tank 1 gelangt der Kraftstoff zu einer Hochdruckpumpe 3, die den Kraftstoff verdichtet und über eine Hochdruckleitung 2 in einen Hochdruckspeicher 5 fördert, in dem Kraftstoff unter hohem Druck vorgehalten wird. Vom Hochdruckspeicher 5 führen Druckleitungen 6 zu den einzelnen Kraftstoffeinspritzventilen, wobei in der vorliegenden Zeichnung nur ein Kraftstoffeinspritzventil 10 gezeigt ist, das über die Druckleitung 6 mit dem Hochdruckspeicher 5 verbunden ist. In the single FIGURE of the drawing, an inventive fuel injection valve including associated fuel supply is shown schematically, wherein the fuel injection valve is shown in longitudinal section. The fuel injection system includes a tank 1 , in which fuel is kept under ambient pressure. From the tank 1 the fuel reaches a high-pressure pump 3 that compresses the fuel and a high pressure line 2 in a high-pressure accumulator 5 promotes, is kept in the fuel under high pressure. From the high-pressure accumulator 5 lead pressure lines 6 to the individual fuel injection valves, wherein in the present drawing, only one fuel injection valve 10 shown is the via the pressure line 6 with the high-pressure accumulator 5 connected is.

Das Kraftstoffeinspritzventil 10 weist einen Haltekörper 12 auf und einen Düsenkörper 14, wobei im Düsenkörper 14 ein Druckraum 15 ausgebildet ist, der über die Druckleitung 6 mit Kraftstoff unter hohem Druck befüllt werden kann. Am brennraumseitigen Ende des Düsenkörpers 14 ist ein Ventilsitz 22 ausgebildet, von dem eine Einspritzöffnung 20 ausgeht, durch die Kraftstoff aus dem Druckraum 15 in einen Brennraum eingebracht werden kann. Ein Niederdruckraum 16 ist vom Hochdruckraum 15 durch eine Trennscheibe 27 getrennt, wobei die Trennscheibe 27 eine Öffnung 28 aufweist, die von einer kolbenförmigen und längsbeweglich angeordneten Düsennadel 23 durchsetzt wird. Die Düsennadel 23 wirkt mit dem Düsensitz 22 zusammen und öffnet und schließt durch ihre Längsbewegung die Einspritzöffnung 20. The fuel injector 10 has a holding body 12 on and a nozzle body 14 , wherein in the nozzle body 14 a pressure room 15 is formed, via the pressure line 6 can be filled with fuel under high pressure. At the combustion chamber end of the nozzle body 14 is a valve seat 22 formed, of which an injection port 20 goes out, through the fuel from the pressure chamber 15 can be introduced into a combustion chamber. A low pressure room 16 is from the high pressure room 15 through a cutting disc 27 separated, with the cutting disc 27 an opening 28 that of a piston-shaped and longitudinally movably arranged nozzle needle 23 is enforced. The nozzle needle 23 works with the nozzle seat 22 together and opens and closes by their longitudinal movement of the injection port 20 ,

Die dem Düsensitz 22 abgewandte Stirnseite der Düsennadel 23 liegt an einem Aktuator 25 an, an dem sich ein Impulskörper 29 anschließt, der beispielsweise als metallischer Zylinder ausgeführt ist. Der Aktuator 25 ist dabei vorzugsweise als Piezoaktor ausgebildet. Es sind aber auch andere Aktuatoren denkbar, beispielsweise solche, die magnetostriktive Eigenschaften nutzen, oder auch Aktoren, die nach dem elektromagnetischen Prinzip arbeiten. Zwischen dem Impulskörper 29 und dem Haltekörper 12 ist eine Spannfeder 30 unter Druckvorspannung angeordnet. Durch die Kraft der Spannfeder 30 wird der Impulskörper 29 gegen den Aktuator 25 und dieser gegen die Düsennadel 23 gedrückt, sodass insgesamt eine Schließkraft auf die Düsennadel 23 ausgeübt wird, die diese in Richtung des Düsensitzes 22 drückt. The nozzle seat 22 opposite end face of the nozzle needle 23 is located on an actuator 25 at which a momentum body 29 connects, which is designed for example as a metallic cylinder. The actuator 25 is preferably formed as a piezoelectric actuator. But there are also other actuators conceivable, for example, those that use magnetostrictive properties, or actuators that operate on the electromagnetic principle. Between the impulse body 29 and the holding body 12 is a tension spring 30 arranged under pressure bias. By the force of the tension spring 30 becomes the momentum body 29 against the actuator 25 and this against the nozzle needle 23 pressed, so that a total of a closing force on the nozzle needle 23 is exercised, this in the direction of the nozzle seat 22 suppressed.

Der Niederdruckraum 16, in dem sich der Aktuator 25, der Impulskörper 29 und die Spannfeder 30 befinden, ist über eine Niederdruckleitung 18 mit dem Tank 1 verbunden, wobei in der Niederdruckleitung 18 ein Rückschlagventil 19 angeordnet ist, sodass ein gewisser Mindestdruck im Niederdruckraum 16 aufrecht erhalten wird. Der Druck beträgt maximal einige bar, höchstens jedoch 15 bar, vorzugsweise nicht mehr als 10 bar. Je nach Auslegung kann das Rückschlagventil 19 auch entfallen, so dass im Niederdruckraum der im Tank 1 herrschende Umgebungsdruck ist.The low pressure room 16 in which is the actuator 25 , the impulse body 29 and the tension spring 30 is located above a low pressure line 18 with the tank 1 connected, wherein in the low pressure line 18 a check valve 19 is arranged so that a certain minimum pressure in the low pressure space 16 is maintained. The pressure is a maximum of a few bar, but not more than 15 bar, preferably not more than 10 bar. Depending on the design, the check valve 19 also omitted, so that in the low-pressure chamber of the tank 1 is prevailing ambient pressure.

Die Öffnung 28 in der Trennscheibe 27 ist so bemessen, dass zwischen der Düsennadel 23 und der Öffnung 28 nur ein minimaler Spalt verbleibt und es so nur zu einem geringen Kraftstofffluss zwischen dem Hochdruckraum 15 und dem Niederdruckraum 16 durch den Spalt zwischen der Düsennadel 23 und der Öffnung 28 kommt. The opening 28 in the cutting disc 27 is sized so that between the nozzle needle 23 and the opening 28 only a minimal gap remains and so only to a small flow of fuel between the high-pressure chamber 15 and the low-pressure room 16 through the gap between the nozzle needle 23 and the opening 28 comes.

Die Funktionsweise des Kraftstoffeinspritzventils ist wie folgt: Zu Beginn der Einspritzung ist der Aktuator 25 bestromt, wobei die elektrische Verbindung des Aktuators 25 mit einem entsprechenden Steuergerät über eine in der Zeichnung nicht dargestellte Leitung geschieht. Es ist dabei jedoch nicht notwendig, dass der Aktor 25 bei geschlossenem Einspritzventil permanent bestromt ist, da das Einspritzventil durch die Feder 30 auch bei unbestromtem Aktor in der Schließstellung gehalten wird. Zumindest unmittelbar vor der Einspritzung muss der Aktor jedoch durch Bestromung verlängert werden, wodurch sich der Aktuator 25 in Längsrichtung der Düsennadel 23 längt und seine maximale Ausdehnung in dieser Längsrichtung erreicht. Im Hochdruckraum 15 herrscht der hohe Druck, der im Druckspeicher 5 zur Verfügung gestellt wird, während im Niederdruckraum 16 ein niedriger Rücklaufdruck herrscht. Soll eine Einspritzung stattfinden, so wird die Bestromung des Aktuators 25 zurückgefahren, und dieser verkürzt sich in Längsrichtung der Düsennadel 23. Dadurch wird die Düsennadel 23 vom Düsensitz 22 weggezogen, wobei diese Bewegung hydraulische Kräfte unterstützen, die auf Teile der Dichtfläche 24 der Düsennadel 23 wirken oder auch auf gegebenenfalls vorhandene, separate Absätze an der Düsennadel 23, die in der vorliegenden Zeichnung nicht dargestellt sind. Durch die entstandene Öffnung zwischen der Dichtfläche 24 der Düsennadel 23 und dem Düsensitz 22 fließt jetzt Kraftstoff aus dem Druckraum 15 in die Einspritzöffnung 20 und gelangt von dort in den Brennraum der entsprechenden Brennkraftmaschine. The operation of the fuel injection valve is as follows: At the beginning of the injection is the actuator 25 energized, the electrical connection of the actuator 25 with a corresponding control device via a line not shown in the drawing happens. However, it is not necessary that the actuator 25 is permanently energized when the injection valve is closed, as the injection valve by the spring 30 is held in the closed position even with de-energized actuator. At least immediately before injection, the Actuator, however, be extended by energization, causing the actuator 25 in the longitudinal direction of the nozzle needle 23 lengthens and reaches its maximum extent in this longitudinal direction. In the high pressure room 15 There is a high pressure in the accumulator 5 is provided while in the low-pressure room 16 a low return pressure prevails. If an injection takes place, then the energization of the actuator 25 retracted, and this shortens in the longitudinal direction of the nozzle needle 23 , This will cause the nozzle needle 23 from the nozzle seat 22 pulled away, this movement support hydraulic forces acting on parts of the sealing surface 24 the nozzle needle 23 act or on any existing, separate paragraphs on the nozzle needle 23 which are not shown in the present drawing. Through the resulting opening between the sealing surface 24 the nozzle needle 23 and the nozzle seat 22 Fuel now flows out of the pressure chamber 15 into the injection opening 20 and from there into the combustion chamber of the corresponding internal combustion engine.

Die Bewegung der Düsennadel 23 erfolgt trotz der Beaufschlagung durch die Spannfeder 30, da die Masse des Impulskörpers 29 größer ist als die Masse der Düsennadel 23. Dadurch ist die Trägheit des Impulskörpers 29 größer als die der Düsennadel 23 und diese bewegt sich bei einer Verkürzung des Aktuators im Wesentlichen allein. Da die Einspritzung sehr schnell vor sich geht – bei den normalen Einspritzzyklen nicht mehr als etwa eine Millisekunde – ist bei einer entsprechenden Dimensionierung der Masse des Impulskörpers 29 die benötigte Öffnungsdauer gewährleistet. Zur Beendigung der Einspritzung kann entweder die Kraft der Spannfeder 30 benutzt werden, die nach einer gewissen Dauer den Impulskörper 29 beschleunigt und damit über den Aktuator 25 die Düsennadel 23 schließt. Das Schließen des Einspritzventils kann aber auch dadurch geschehen, dass der Aktuator 25 wieder erneut bestromt wird und seine Länge in Längsrichtung der Düsennadel 23 ausdehnt, was die Düsennadel 23 erneut in Anlage an den Düsensitz 22 drückt. Da der Impulskörper 29 auch in diesem Fall bereits einen gewissen Weg in Richtung auf die Düsennadel 23 zurückgelegt hat, muss der Impulskörper 29 durch den Aktuator 25 wieder zurück und entgegen der Kraft der Spannfeder 30 in seine Ausgangslage gedrückt werden. Insbesondere Piezoaktoren können ohne Weiteres sehr hohe Kräfte aufbringen, bei zwar kleinem, aber für diese Anwendung ausreichendem Hub. Da der benötigte Hub in der Regel weniger als 100 µm beträgt, kann dies schnell und zuverlässig geschehen, um vor der nächsten Einspritzung wieder den Ausgangszustand zu erreichen. The movement of the nozzle needle 23 occurs despite the action of the tension spring 30 because the mass of the pulse body 29 larger than the mass of the nozzle needle 23 , This is the inertia of the pulse body 29 larger than the nozzle needle 23 and this essentially moves alone with a shortening of the actuator. Since the injection is very fast - not more than about a millisecond in the normal injection cycles - is with a corresponding dimensioning of the mass of the pulse body 29 ensures the required opening time. To end the injection, either the force of the tension spring 30 be used after a certain period of the pulse body 29 accelerated and thus over the actuator 25 the nozzle needle 23 closes. The closing of the injector can also be done by the fact that the actuator 25 is energized again and its length in the longitudinal direction of the nozzle needle 23 Expands what the nozzle needle 23 again in contact with the nozzle seat 22 suppressed. Because the momentum body 29 even in this case already a certain way towards the nozzle needle 23 has gone back, must the impulse body 29 through the actuator 25 back again and against the force of the tension spring 30 be pressed into its original position. In particular, piezoelectric actuators can readily apply very high forces, although small, but sufficient for this application stroke. Since the required stroke is usually less than 100 microns, this can be done quickly and reliably to reach the initial state before the next injection.

Es kann auch vorgesehen sein, dass die Zwischenscheibe 27 entfällt und sich sämtliche Komponenten, also die Düsennadel 23, der Aktuator 25, der Impulskörper 29 und die Spannfeder 30, im Hochdruck befinden. In diesem Fall entfällt die Rücklaufleitung 18, was darüber hinaus den Vorteil bietet, dass keine Leckagemenge anfällt und somit die benötigte Menge von verdichtetem Kraftstoff, die durch die Hochdruckleitung 3 zur Verfügung gestellt werden muss, abgesenkt werden kann. It can also be provided that the washer 27 eliminates and all components, so the nozzle needle 23 , the actuator 25 , the impulse body 29 and the tension spring 30 , in high pressure. In this case, the return line is eliminated 18 , which also offers the advantage that no amount of leakage occurs and thus the required amount of compressed fuel passing through the high pressure line 3 be made available, can be lowered.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 10024703 A1 [0002]

Claims

Fuel injection valve for internal combustion engines with a nozzle body ( 14 ), in which a pressure chamber ( 15 ) is formed, which can be filled with fuel under high pressure, and with at least partially in the pressure chamber ( 15 ) arranged, piston-shaped nozzle needle ( 23 ) fitted with a nozzle seat ( 22 ) for opening and closing at least one injection opening ( 20 ) cooperates, via the fuel from the pressure chamber ( 15 ) and with an electric actuator ( 25 ), which at least indirectly with the nozzle seat facing away from the end face of the nozzle needle ( 23 ) and its extension in the longitudinal direction of the nozzle needle ( 23 ) depending on the applied electrical voltage at the actuator ( 25 ), characterized in that the actuator ( 25 ) of a tension spring ( 30 ) in the direction of the nozzle seat ( 22 ) is acted upon.

Fuel injection valve according to claim 1, characterized in that the actuator ( 25 ) is designed as a piezoelectric actuator.

Fuel injection valve according to claim 1 or 2, characterized in that the length of the actuator ( 25 ) in the longitudinal direction of the nozzle needle ( 23 ) by switching off the on the actuator ( 25 ) voltage applied shortened.

Fuel injection valve according to claim 1, 2 or 3, characterized in that the actuator ( 25 ) directly or with the interposition of a compensating body on the nozzle seat facing away from the end face of the nozzle needle ( 23 ) rests.

Fuel injection valve according to one of claims 1 to 4, characterized in that the tension spring ( 30 ) the actuator ( 25 ) at least indirectly against the nozzle seat facing away from the end face of the nozzle needle ( 23 ).

Fuel injection valve according to one of claims 1 to 5, characterized in that the tension spring ( 30 ) with the interposition of a pulse mass ( 29 ) the actuator ( 25 ) in the direction of the nozzle seat ( 22 ).

Fuel injection valve according to one of claims 1 to 6, characterized in that the pressure chamber ( 15 ) from a low-pressure space ( 16 ) by a cutting disc ( 27 ) is hydraulically separated, wherein the nozzle needle ( 23 ) through an opening ( 28 ) in the cutting disc ( 27 protrudes.

Fuel injection valve according to claim 7, characterized in that the actuator ( 25 ) in the low-pressure space ( 16 ) is arranged.

Fuel injection valve according to claim 7 or 8, characterized in that the low pressure space ( 16 ) with a low-pressure line ( 18 ), whereby in the low-pressure space ( 16 ) always a pressure of less than 15 bar, preferably less than 10 bar prevails.

Method for operating a fuel injection valve for internal combustion engines with at least partially in a pressure chamber ( 15 ) arranged, piston-shaped nozzle needle ( 23 ) fitted with a nozzle seat ( 22 ) for opening and closing at least one injection opening ( 20 ) and with an electric actuator ( 25 ), which at least indirectly with the nozzle seat facing away from the end face of the nozzle needle ( 23 ) and its extension in the longitudinal direction of the nozzle needle ( 23 ) depending on the applied electrical voltage at the actuator ( 25 ), wherein the actuator ( 25 ) of a tension spring ( 30 ) in the direction of the nozzle seat ( 22 ), characterized by the following method steps: - energizing the actuator ( 25 ) in such a way that it extends in the longitudinal direction of the nozzle needle ( 23 ), - changing the energization of the actuator ( 25 ) so that the actuator ( 25 ) and thereby the nozzle needle ( 23 ) from the nozzle seat ( 22 ) moves away.