DE10232193A1

DE10232193A1 - Fuel injector

Info

Publication number: DE10232193A1
Application number: DE2002132193
Authority: DE
Inventors: Walter Maeurer
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2002-07-16
Filing date: 2002-07-16
Publication date: 2004-02-05
Also published as: EP1382838A2; JP2004052767A; EP1382838B1; EP1382838A3

Abstract

Ein Brennstoffeinspritzventil (1), insbesondere zum direkten Einspritzen von Brennstoff in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine, weist einen piezoelektrischen, elektrostriktiven oder magnetostriktiven Aktor (4), einen mit dem Aktor (4) in Wirkverbindung stehenden Aktorkolben (9), der mit einem ersten Führungsspalt (28) geführt ist, einen mit dem Aktorkolben (9) über ein Druckmedium in Wirkverbindung stehenden Hubkolben (15), der mit einem zweiten Führungsspalt (29) geführt ist, und eine mit dem Hubkolben (15) in Wirkverbindung stehende Ventilnadel (20), die an ihrem abspritzseitigen Ende einen Ventilschließkörper (22) aufweist, der mit einem Ventilsitzkörper (21) einen Dichtsitz bildet, auf. Die Kraftübertragung zwischen Aktorkolben (9) und Hubkolben (15) erfolgt durch einen mit Druckmedium gefüllten, von Aktorkolben (9) und Hubkolben (15) eingeschlossenen, Arbeitsraum (26). Der Aktorkolben (9) weist zumindest eine Stufe (31) auf, die an eine Dämpfungskammer (27) angrenzt, wobei die Dämpfungskammer (27) vom Arbeitsraum (26) räumlich getrennt ist und so gestaltet bzw. angeordnet ist, daß Druckmedium über eine Drosselstelle (30) zufließen bzw. abfließen kann.A fuel injection valve (1), in particular for injecting fuel directly into a combustion chamber of an internal combustion engine, has a piezoelectric, electrostrictive or magnetostrictive actuator (4), an actuator piston (9) which is operatively connected to the actuator (4) and which has a first guide gap (28), a reciprocating piston (15) which is operatively connected to the actuator piston (9) via a pressure medium, which is guided with a second guide gap (29), and a valve needle (20) which is operatively connected to the reciprocating piston (15) , which has a valve closing body (22) at its spray end, which forms a sealing seat with a valve seat body (21). The power transmission between actuator piston (9) and reciprocating piston (15) takes place through a working space (26) filled with pressure medium and enclosed by actuator piston (9) and reciprocating piston (15). The actuator piston (9) has at least one step (31) which adjoins a damping chamber (27), the damping chamber (27) being spatially separated from the working space (26) and being designed or arranged in such a way that pressure medium is via a throttle point (30) can flow in or out.

Description

Die Erfindung geht aus von einem Brennstoffeinspritzventil nach der Gattung des Hauptanspruchs.The invention is based on one Fuel injection valve according to the type of the main claim.

Beispielsweise ist aus der DE 43 06 072 A1 eine Vorrichtung zum Öffnen und Verschließen einer in einem Gehäuse vorhandenen Durchtrittsöffnung bekannt, welche auch als Brennstoffeinspritzventil verwendet werden kann. Diese Vorrichtung weist einen piezoelektrischen, magnetostriktiven oder elektostriktiven Aktor und einen mit diesem Aktor in Wirkverbindung stehenden Druckkolben auf, der über eine Hydraulikflüssigkeit auf einen Hubkolben wirkt. Der Hubkolben betätigt den in seiner Verlängerung befindlichen Ventilschließkörper. Durch das Größenverhältnis der Flächen von Hubkolben und Druckkolben, die einer ersten Kammer zugewandt sind, welche mit Hydraulikflüssigkeit gefüllt ist, ist eine Hubübersetzung gegeben. Die mit dem Druckkolben unmittelbar in Kontakt stehende Hydraulikflüssigkeit wird mittels einer O-Ringdichtung gegenüber dem Aktor abgedichtet. Ein definierter Führungsspalt, mit welchem der Hubkolben in einer Führung geführt wird, erlaubt den Austausch von Hydraulikflüssigkeit zwischen der ersten Kammer und einem in einer zweiten Kammer liegenden von einer Membran begrenzten Raum, der zwischen Abspritzöffnung und Hubkolben liegt, wobei die Membran von einem Druck in der zweiten Kammer beaufschlagt werden kann. Es wird ein Ausführungsbeispiel beschrieben, in dem der Austausch zwischen der ersten und zweiten Kammer erfolgt. Der Spalt und ein in der zweiten Kammer befindlicher Druck ist so dimensioniert, daß langsame, aufgrund thermischen Einflusses erfolgende Längenänderungen des Aktors durch Austausch von Hydraulikflüssigkeit durch den Führungsspalt ausgeglichen werden können.For example, from the DE 43 06 072 A1 a device for opening and closing a passage opening in a housing is known, which can also be used as a fuel injector. This device has a piezoelectric, magnetostrictive or electostrictive actuator and a pressure piston which is operatively connected to this actuator and acts on a reciprocating piston via a hydraulic fluid. The reciprocating piston actuates the valve closing body located in its extension. A stroke ratio is given by the size ratio of the areas of the reciprocating piston and the pressure piston, which face a first chamber which is filled with hydraulic fluid. The hydraulic fluid that is in direct contact with the pressure piston is sealed off from the actuator by means of an O-ring seal. A defined guide gap, with which the reciprocating piston is guided in a guide, allows the exchange of hydraulic fluid between the first chamber and a space in a second chamber which is delimited by a membrane and which lies between the spray opening and the reciprocating piston, the membrane being separated from a pressure in can be applied to the second chamber. An embodiment is described in which the exchange between the first and second chambers takes place. The gap and a pressure in the second chamber are dimensioned such that slow changes in length of the actuator due to thermal influence can be compensated for by exchanging hydraulic fluid through the guide gap.

Moderne Brennkraftmaschinen erfordern oftmals eine relativ kurze Ansteuerzeit des Brennstoffeinspritzventils. Die dadurch bedingten steilen Flankenverläufe zur Ansteuerung eines Piezoaktors verursachen im Piezoaktor, insbesondere am Ende der Flanke um das Sollspannungsniveau, relativ hochfrequente unerwünschte Schwingungen, die einem stabilen Betrieb des Brennstoffeinspritzventils insbesondere im Teilhubbetrieb entgegenstehen.Modern internal combustion engines require often a relatively short activation time of the fuel injector. The resulting steep flanks for controlling a piezo actuator cause in the piezo actuator, especially at the end of the flank around it Target voltage level, relatively high-frequency unwanted vibrations that one stable operation of the fuel injector especially in Oppose partial stroke operation.

Nachteilig bei dem aus der obengenannten Druckschrift bekannten Brennstoffeinspritzventil ist insbesondere, daß spezielle Maßnahmen bzw. Bauteile zur Unterdrückung von unerwünschten Schwingungen von Teilen des Brennstoffeinspritzventils, die insbesondere durch das Verhalten des Aktors hervorgerufen werden, ganz fehlen und durch die vorhandenen Bauteile nur unzureichend unterdrückt bzw. ausgeglichen werden. So wird ein stabiles Verhalten des Brennstoffeinspritzventils durch den Einsatz bzw. die Ausnutzung von Reibungskräften zwischen den Bestandteilen des Brennstoffeinspritzventils und durch Kräfte von Federelementen nur unzureichend erreicht. Da genannte Kräfte über einen weiten Bereich relativ konstant sind, bedeutet dies, daß bei einer Unterdrückung von unerwünschten Schwingungen die Ventildynamik in gleichem Maße leidet. Die Verwendung von Federkräften oder Gleitreibungskräften sind ungeeignet zur Unterdrückung von hochfrequenten Schwingungen. Sollen beispielsweise die Ansteuerzeiten oder die Sollspannungszeiten (Plateauzeiten) verkürzt werden, müssen, um unerwünschte Schwingungen ausreichend zu bedämpfen, die Federkräfte und Gleitreibungskräfte zwischen den Bauteilen erhöht werden. Wie schon erwähnt, ist dies der Ventildynamik abträglich und erfordert vom Aktor die Überwindung zusätzlicher erhöhter Kräfte. Der Aktor und die mit ihm in Wirkverbindung stehenden Teile sind dadurch erhöht beansprucht. Bei der aus der Druckschrift DE 43 06 072 A1 bekannten Erfindung ist demnach eine Verkürzung von Ansteuerzeiten und Sollspannungszeiten nur in geringen Grenzen möglich, die zudem noch zu Lasten der Lebensdauer des Brennstoffeinspritzventils gehen oder von kostenintensiven Maßnahmen begleitet werden müssen.A disadvantage of the fuel injector known from the above-mentioned document is in particular that special measures or components for suppressing undesired vibrations of parts of the fuel injector, which are caused in particular by the behavior of the actuator, are completely absent and are only insufficiently suppressed by the existing components or be balanced. Thus, a stable behavior of the fuel injector is insufficiently achieved by using or utilizing frictional forces between the components of the fuel injector and by forces of spring elements. Since the forces mentioned are relatively constant over a wide range, this means that if undesired vibrations are suppressed, the valve dynamics suffer to the same extent. The use of spring forces or sliding friction forces are unsuitable for suppressing high-frequency vibrations. If, for example, the control times or the target voltage times (plateau times) are to be shortened, the spring forces and sliding friction forces between the components must be increased in order to sufficiently dampen undesired vibrations. As already mentioned, this is detrimental to the valve dynamics and requires the actuator to overcome additional increased forces. The actuator and the parts that are operatively connected to it are thereby subjected to increased stress. In the from the publication DE 43 06 072 A1 Known invention, therefore, a shortening of control times and target voltage times is possible only within small limits, which also go at the expense of the life of the fuel injector or must be accompanied by costly measures.

Vorteile der ErfindungAdvantages of invention

Das erfindungsgemäße Brennstoffeinspritzventil mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß mechanische Schwingungen im Brennstoffeinspritzventil, insbesondere unerwünschte mechanische Schwingungen des Aktors und durch ihn hervorgerufene unerwünschte Schwingungen in bewegten Teilen des erfindungsgemäßen Brennstoffeinspritzventils, auf einfache und kostengünstige Art und Weise wirksam gedämpft werden, ohne die Ventildynamik wesentlich zu beeinträchtigen oder Bauteile wesentlich stärker zu beanspruchen. Dadurch ist es möglich, unter Beibehaltung eines stabilen Verhaltens, die Ansteuerzeiten des Aktors deutlich zu verkürzten und somit insbesondere auch einen Teilhubbetrieb des Brennstoffeinspritzventils zu ermöglichen. Auch die Flankenzeiten der Aktorerregung und die Plateauzeiten können verkürzt werden, ohne daß sich die insbesondere vom Aktor erzeugten Schwingungen negativ auf den Betrieb des Brennstoffeinspritzventils auswirken oder die Ventildynamik wesentlich negativ beeinträchtigt wird. Da die Dämpfungswirkung auf hydraulischen Wirkprinzipien beruht, erfolgt sie weitgehend verschleißfrei. Durch Fließbewegungen eines Druckmediums durch eine Drosselstelle ist es insbesondere möglich, eine Dämpfungskraft zu erzielen, die der Geschwindigkeit der Aktorbewegungen proportional ist, sich also wie bei einem linearen Dämpfungsglied verhält. Die Montage wird zudem vereinfacht.The fuel injector according to the invention in contrast, with the characteristic features of the main claim Advantage that mechanical Vibrations in the fuel injector, especially unwanted mechanical vibrations of the actuator and unwanted vibrations caused by it in moving Parts of the fuel injector according to the invention, on simple and inexpensive Effectively steamed without significantly affecting the valve dynamics or components much stronger to claim. This makes it possible to keep one stable behavior, the actuation times of the actuator shortened significantly and thus in particular also a partial stroke operation of the fuel injector to enable. The edge times of the actuator excitation and the plateau times can also be reduced, without the vibrations generated in particular by the actuator negatively affect the Operation of the fuel injector or impact valve dynamics significantly adversely affected becomes. Because the damping effect based on hydraulic operating principles, it is largely wear-free. By flowage of a pressure medium through a throttle, it is in particular possible, a damping force to achieve, which is proportional to the speed of the actuator movements so behaves like a linear attenuator. The Assembly is also simplified.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterentwicklungen des im Hauptanspruch angegebenen Brennstoffeinspritzventils möglich.By the measures listed in the subclaims are advantageous developments of the specified in the main claim Fuel injector possible.

Vorteilhafterweise wird die Drosselstelle durch einen Spalt gebildet der in Zusammenspiel mit einem ersten Führungskörper entweder aus einem verdickten oder verjüngten Teil der Stufe des Aktorkolbens gebildet ist. Dadurch ist es möglich auf konstruktive sowie funktionelle Anforderungen besser einzugehen. Von Vorteil ist außerdem, die Drosselstelle als Bohrung, insbesondere als Laserbohrung herzustellen, da diese besonders genau, schnell und kostengünstig herstellbar ist. Wird Brennstoff als Druckmedium benutzt, so können insbesondere konstruktive Maßnahmen zur Trennung von Brennstoff und Druckmedium entfallen. Weiterhin ist von Vorteil, Brennstoffkanal und Drosselstelle so anzuordnen, daß Brennstoff unmittelbar zwischen ihnen ausgetauscht wird. Dies vermindert den konstruktiven Aufwand.The throttle point is advantageously formed by a gap which is formed in cooperation with a first guide body either from a thickened or tapered part of the step of the actuator piston. This makes it possible to better respond to design and functional requirements. It is also advantageous to produce the throttle point as a bore, in particular as a laser bore, since it can be manufactured particularly precisely, quickly and inexpensively. If fuel is used as the pressure medium, structural measures for the separation of fuel and pressure medium can be omitted. It is also advantageous to arrange the fuel channel and throttle point so that fuel is exchanged directly between them. This reduces the design effort.

Zum Ausgleich von temperaturbedingten Längenänderungen des Aktors, kann vorteilhafterweise das erfindungsgemäße Brennstoffeinspritzventil so ausgestaltet sein, daß durch zumindest einen der Führungsspalte von Aktorkolben und Hubkolben Druckmedium dem Arbeitsraum relativ langsam zufliesen oder aus ihm entweichen kann.To compensate for temperature-related changes in length of the actuator, can advantageously the fuel injector according to the invention be designed so that by at least one of the leadership columns of actuator pistons and reciprocating pressure medium relative to the work area slowly tiling or escaping from it.

Vorteilhafterweise wird durch das Größenverhältnis der Flächen der beiden Kolben, die dem Arbeitsraum zugewandt sind, eine Hubübersetzung realisiert. Dadurch kann der normalerweise verhältnismäßig kleine Hub der durch piezoelektrische, magnetostriktive oder elektrostriktive Aktoren möglich ist, vergrößert werden, ohne den Aktor kostenaufwendig lang und dünn herzustellen. Dicke, kurze Aktoren sind im Vergleich zu dünnen, langen Aktoren belastbarer gegenüber mechanischen Einflüssen. Die Realisierung der Hubübersetzung durch zwei Druckkolben mit unterschiedlich großen kraftübertragenden Flächen, die über ein Hydraulikmedium, sonst aber unmittelbar, Kräfte übertragen, hat gegenüber Lösungen, bei welchen Membrane und Kanäle zwischengeschaltet sind, den Vorteil, daß sich die Kompressibilität des Mediums weniger auswirkt. Darüber hinaus neigt die so realisierte, hubübersetzende Kraftübertragung weniger zu Schwingungen. Zwischen Aktor- und Ventilbetätigung vergeht weniger Zeit. Das System verhält sich steifer.Advantageously, the Size ratio of surfaces of the two pistons, which face the work area, realized a stroke ratio. As a result, the normally relatively small stroke caused by piezoelectric, magnetostrictive or electrostrictive actuators can be enlarged, without making the actuator expensive and long and thin. Thick, short Actuators are thin compared to long actuators more resilient mechanical influences. The realization the stroke ratio thanks to two pressure pistons with differently sized force-transmitting surfaces Hydraulic medium, but otherwise directly, transmits forces, has compared to solutions, with which membrane and channels interposed are the advantage that the compressibility of the medium has less impact. In addition, the stroke translating power transmission less to vibrations. Less time passes between actuator and valve actuation. The system behaves getting stiffer.

Vorteilhaft weitergebildet kann das erfindungsgemäße Brennstoffeinspritzventil außerdem dadurch werden, daß die Kraft eines Federelements mindestens so groß bemessen ist, daß Aktorkolben, Verbindungselement und Aktor in ständiger Anlage gehalten sind. Dadurch werden die entsprechenden Bauteile beim Betrieb des Brennstoffeinspritzventils daran gehindert, den Kontakt untereinander zu verlieren und aufeinander zu prallen. Es kann auf kostenintensive und verschleißanfällige Fügeverbindungen verzichtet werden.This can be advantageously further developed fuel injector according to the invention moreover by that be that the Force of a spring element is dimensioned at least so large that actuator piston, connecting element and actuator in constant Are held. This will make the corresponding components prevented from operating the fuel injector Losing contact and colliding with each other. It there is no need for costly and wear-prone joining connections.

Zeichnungdrawing

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung vereinfacht dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:Embodiments of the invention are shown in simplified form in the drawing and in the following Description closer explained. Show it:

1 einen schematischen Schnitt durch ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäß ausgestalteten Brennstoffeinspritzventils, 1 2 shows a schematic section through a first exemplary embodiment of a fuel injector designed according to the invention,

2 einen schematischen Schnitt durch ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäß ausgestalteten Brennstoffeinspritzventils und 2 a schematic section through a second embodiment of a fuel injector designed according to the invention and

3 einen schematisch dargestellten Teilschnitt des in 1 dargestellten Ausführungsbeispiels im Bereich der Stufe und der Dämpfungskammer. 3 a schematically illustrated partial section of the in 1 illustrated embodiment in the area of the step and the damping chamber.

Beschreibung der Ausführungsbeispieledescription of the embodiments

Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung beispielhaft beschrieben. Übereinstimmende Bauteile sind dabei in allen Figuren mit übereinstimmenden Bezugszeichen versehen.Exemplary embodiments of the Invention described by way of example. Matching components are doing so in all figures with matching Provide reference numerals.

Ein in 1 dargestelltes erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Brennstoffeinspritzventils 1 ist in der Form eines Brennstoffeinspritzventils 1 für Brennstoffeinspritzanlagen von gemischverdichtenden, fremdgezündeten Brennkraftmaschinen ausgeführt. Das Brennstoffeinspritzventil 1 eignet sich insbesondere zum direkten Einspritzen von Brennstoff in einen nicht dargestellten Brennraum einer Brennkraftmaschine.An in 1 illustrated first embodiment of a fuel injector according to the invention 1 is in the form of a fuel injector 1 designed for fuel injection systems of mixture-compressing, spark-ignited internal combustion engines. The fuel injector 1 is particularly suitable for injecting fuel directly into a combustion chamber (not shown) of an internal combustion engine.

Das Brennstoffeinspritzventil 1 hat einen Gehäusedeckel 2 welcher auf dem abspritzfernen Ende eines Ventilgehäuses 5 hermetisch dichtend sitzt. Über einen Brennstoffanschluß 3 am Gehäusedeckel 2 ist ein Brennstoffkanal 6 mit Brennstoff beaufschlagbar. Der Brennstoffkanal 6 verläuft dabei erst innerhalb des Gehäusedeckels 2 und dann innerhalb des Ventilgehäuses 5, wobei im abspritzfernen, oberen Teil des Brennstoffeinspritzventils 1 ein Aktorgehäuse 7, eine Dichtung 12, ein Ansatzring 10 eines Aktorkolbens 9, der abspritzferne Teil des Aktorkolbens 9 und ein erstes Federelement 11 im Brennstoffkanal 6 von Brennstoff umspült werden. Das Aktorgehäuse 7 ist mit seinem abspritzfernen Ende mit dem Gehäusedeckel 2 hermetisch verbunden.The fuel injector 1 has a housing cover 2 which is on the far end of a valve housing 5 sits hermetically sealed. Via a fuel connection 3 on the housing cover 2 is a fuel channel 6 can be loaded with fuel. The fuel channel 6 runs only inside the housing cover 2 and then inside the valve body 5 , being in the upper part of the fuel injector remote from the spray 1 an actuator housing 7 , a seal 12 , a neck ring 10 an actuator piston 9 , the part of the actuator piston remote from the spray 9 and a first spring element 11 in the fuel channel 6 be washed by fuel. The actuator housing 7 is with its end remote from the jetting with the housing cover 2 hermetically connected.

Ein im Aktorgehäuse 7 befindlicher Aktor 4 ist mit seiner abspritzfernen Seite dem Gehäusedeckel 2 zugeordnet und stützt sich auf diesem ab. Ein Verbindungselement 8 ist mit seinem tellerförmigen abspritzfernen Ende der abspritznahen Seite des Aktors 4 zugeordnet und greift mit seinem abspritzseitig verjüngten Durchmesserverlauf durch eine Öffnung 18 des Aktorgehäuses 7. Eine Dichtung 12, die in diesem Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Brennstoffeinspritzventils 1 wellrohrförmig ausgebildet ist, stellt durch ihre hermetische Befestigung ihrer beiden Enden zum einen an einem abspritzseitig als Ansatzring 13 ausgeformten Teil des Verbindungselements 8 und zum anderen am abspritzseitigen Ende des Aktorgehäuses 7, sicher, daß der unter Druck stehende Brennstoff nicht in das Aktorgehäuse 7 dringen kann und das Verbindungselement 8 den Bewegungen des Aktors 4 bzw. den Bewegungen des Aktorkolbens 9 ungehindert folgen kann.One in the actuator housing 7 located actuator 4 is the housing cover with its spray-remote side 2 assigned and is based on this. A fastener 8th is with its plate-shaped end remote from the spray side of the actuator near the spray 4 assigned and reaches with its tapered diameter profile through an opening 18 of the actuator housing 7 , A seal 12 which in this embodiment of the fuel injector according to the invention 1 is formed corrugated tube, provides by its hermetic attachment of its two ends on the one hand on a spray side as an extension ring 13 molded part of the connecting element 8th and on the other hand at the spray end of the actuator housing 7 , make sure that the fuel under pressure is not in the actuator housing 7 can penetrate and the connecting element 8th the Movements of the actuator 4 or the movements of the actuator piston 9 can follow unhindered.

In diesem Ausführungsbeispiel weist der Aktorkolben 9 eine Stufe 31 auf, die durch seinen abspritzfernen verjüngten Durchmesserverlauf gebildet ist. Der dickere, abspritzseitige Verlauf des Aktorkolbens 9 ist in einem ersten Führungskörper 14 mit einem ersten Führungsspalt 28 geführt. Der abspritzferne, verjüngte Durchmesserverlauf des Aktorkolbens 9 bildet mit dem ersten Führungskörper 14 einen Spalt, der die Drosselstelle 30 bildet, wobei der Führungskörper 14 an dieser Stelle dem verjüngten Durchmesserverlauf des Aktorkolbens 9 folgt, also einen verkleinerten Innendurchmesser aufweist. Die dadurch gebildete Dämpfungskammer 27 dient zur Dämpfung von unerwünschten Schwingungen von Teilen des Brennstoffeinspritzventils, insbesondere zur Dämpfung von Aktorschwingungen in beide Bewegungsrichtungen des Aktors 4 während des Betriebs des Brennstoffeinspritzventils 1. Die Dämpfungseigenschaften werden dabei insbesondere durch die geometrischen Abmessungen des die Drosselstelle 30 bildenden Spaltes und der Dämpfungskammer 27 bestimmt. Der in Abspritzrichtung rechtwinklig verlaufende Abstand zwischen dem verjüngten Durchmesserverlauf des Aktorkolbens 9 und dem an dieser Stelle verkleinerten Innendurchmessers des Führungskörpers 14 ist in aller Regel größer als der entsprechende Abstand, der durch den ersten Führungsspalt 28 gebildet ist.In this embodiment, the actuator piston 9 a step 31 on, which is formed by its distant tapered diameter profile. The thicker, spray-side course of the actuator piston 9 is in a first guide body 14 with a first leadership gap 28 guided. The tapered, tapered diameter profile of the actuator piston 9 forms with the first guide body 14 a gap that is the throttle 30 forms, the guide body 14 at this point the tapered diameter profile of the actuator piston 9 follows, i.e. has a reduced inner diameter. The damping chamber thus formed 27 is used to dampen unwanted vibrations of parts of the fuel injector, in particular to dampen actuator vibrations in both directions of movement of the actuator 4 during the operation of the fuel injector 1 , The damping properties are determined in particular by the geometric dimensions of the throttle point 30 forming gap and the damping chamber 27 certainly. The distance between the tapered diameter profile of the actuator piston that runs at right angles in the spray direction 9 and the reduced inside diameter of the guide body at this point 14 is usually larger than the corresponding distance through the first guide gap 28 is formed.

Der Aktorkolben 9 wird durch das erste Federelement 11, welches in diesem Ausführungsbeispiel als Spiralfeder ausgebildet ist und an einem an dem abspritzfernen verjüngten Durchmesserverlauf des Aktorkolbens 9 angebrachten ersten Ansatzring 10 angreift, gegen die abspritznahe Seite des Verbindungselements 8 bzw. gegen den Aktor 4 vorgespannt, wobei sich das erste Federelement 11 abspritzseitig gegen den ersten Führungskörper 14 stützt. Ein zweiter Führungskörper 16 ist hermetisch mit der abspritzseitigen Seite des ersten Führungskörpers 14 verbunden, wobei ein Hubkolben 15 mit einem zweiten Führungsspalt 29 im zweiten Führungskörper 16 geführt ist. Zwischen den Hubkolben 15 und Aktorkolben 9 befindet sich ein Arbeitsraum 26, welcher durch den ersten Führungskörper 14 und den zweiten Führungskörper 16 begrenzt wird, wobei die beiden Führungsspalte 28, 29 mit jeweils einem Ende in den Arbeitsraum 26 münden. Das zweite Ende des ersten Führungsspaltes 28 mündet in die Dämpfungskammer 27, das zweite Ende des zweiten Führungsspaltes mündet am abspritzseitigen Ende des zweiten Führungskörpers 16 in den Brennstoffkanal 6.The actuator piston 9 is through the first spring element 11 , which in this embodiment is designed as a spiral spring and on a tapered diameter profile of the actuator piston remote from the spray 9 attached first attachment ring 10 attacks against the spray-near side of the connecting element 8th or against the actuator 4 biased, with the first spring element 11 on the spray side against the first guide body 14 supports. A second guide body 16 is hermetic with the spray side of the first guide body 14 connected, being a reciprocating piston 15 with a second guide gap 29 in the second guide body 16 is led. Between the pistons 15 and actuator pistons 9 there is a work room 26 which through the first guide body 14 and the second guide body 16 is limited, with the two leadership columns 28 . 29 with one end each in the work area 26 lead. The second end of the first leadership gap 28 opens into the damping chamber 27 , The second end of the second guide gap opens at the spray end of the second guide body 16 in the fuel channel 6 ,

Durch die unterschiedlich großen, dem Arbeitsraum 27 zugewandten Flächen von Aktorkolben 9 und Hubkolben 15 ist eine Hubübersetzung gegeben. Der Brennstoffkanal 6 verläuft im unteren abspritzseitigen Teil des Brennstoffeinspritzventils 1 zuerst zwischen dem Gehäuse 5 und den beiden Führungskörpern 14, 16. Dann passiert und umspült der Brennstoff im Brennstoffkanal 6 den aus dem Führungskörper 16 herausragenden Teil des Hubkolbens 15, einen im Verlauf des Hubkolbens 15 geformten dritten Ansatzring 19, ein zwischen dem dritten Ansatzring und dem abspritzseitigen Ende des zweiten Führungskörpers 16 eingefaßtes zweites Federelement 17, eine mit dem Hubkolben 15 in Wirkverbindung stehende Ventilnadel 20 mit einem vierten Ansatzring 25, ein zwischen dem vierten Ansatzring 25 und einer Schulter 32 eingefaßtes drittes Federelement 24. Schließlich tritt der Brennstoff bei geöffnetem Brennstoffeinspritzventil 1 aus einer Abspritzöffnung 23 zwischen einem Ventilsitzkörper 21 und einem am abspritzseitig Ende der Ventilnadel 20 angeordneten Ventilschließkörper 22 aus. Das zweite Federelement 17 spannt den Hubkolben 15 gegen die abspritzseitig zugeordnete Ventilnadel 20 vor. Das dritte Federelement 24 stützt sich auf der Schulter 32 ab und spannt die Ventilnadel 20 über den mit ihr kraftschlüssig verbundenen vierten Ansatzring 25 gegen den abspritzfern zugeordneten Hubkolben 15 vor, wobei sich das dritte Federelement an der Schulter 32 abstützt. Die Kraft des dritten Federelements 24 hält den von Ventilschließkörper 22 und Ventilsitzkörper 21 gebildeten Dichtsitz gegen den Brennstoffdruck geschlossen.Because of the different sizes, the work area 27 facing surfaces of actuator pistons 9 and reciprocating pistons 15 there is a stroke ratio. The fuel channel 6 runs in the lower part of the fuel injector on the discharge side 1 first between the case 5 and the two guide bodies 14 . 16 , Then the fuel passes and flows around in the fuel channel 6 from the guide body 16 protruding part of the piston 15 , one in the course of the reciprocating piston 15 shaped third neck ring 19 , a between the third extension ring and the spray-side end of the second guide body 16 bordered second spring element 17 , one with the reciprocating piston 15 valve needle in operative connection 20 with a fourth neck ring 25 , one between the fourth neck ring 25 and a shoulder 32 bordered third spring element 24 , Finally, the fuel comes out with the fuel injector open 1 from a spray opening 23 between a valve seat body 21 and one at the spray end of the valve needle 20 arranged valve closing body 22 out. The second spring element 17 tensions the reciprocating piston 15 against the valve needle assigned on the spray side 20 in front. The third spring element 24 leans on the shoulder 32 and tightens the valve needle 20 via the fourth connection ring which is connected to it in a force-locking manner 25 against the reciprocally assigned piston 15 before, with the third spring element on the shoulder 32 supported. The force of the third spring element 24 holds the valve closing body 22 and valve seat body 21 formed sealing seat closed against the fuel pressure.

Die Funktionsweise des Brennstoffeinspritzventils ist wie folgt:
Der von Ventilschließkörper 22 und Ventilsitzkörper 21 gebildete Dichtsitz ist zunächst geschlossen. Der Aktor 4 ist entladen und die Dämpfungskammer 27 hat ein kleines Volumen. Wird der Aktor 4 nun geladen, dehnt er sich relativ schnell aus und drückt über das Verbindungselement 8 den Aktorkolben 9 in Abspritzrichtung. Dabei muß zum einen die Federkraft des ersten Federelements 11 überwunden werden, zum anderen füllt sich das größer werdende Volumen der Dämpfungskammer 27 mit Brennstoff, welcher durch die Drosselstelle 30 in die Dämpfungskammer 27 strömt. Eine dabei entstehende, der Bewegung des Aktorkolbens 9 entgegengerichtete, Dämpfungskraft ist proportional der Geschwindigkeit des Aktorkolbens 9, verhält sich also wie bei einem linearen Dämpfungsglied. Durch diesen Vorgang werden unerwünschte Schwingungen bedämpft. Der Aktorkolben 9 drückt nun über den mit Brennstoff befüllten Arbeitsraum 26 den Hubkolben 15 in Abspritzrichtung. Da die dem Arbeitsraum 26 zugewandte Fläche des Hubkolbens 15 kleiner ist als die vom Aktorkolben 9 dem Arbeitsraum 26 zugewandte Fläche, erfährt der Hubkolben 15 einen im Vergleich zum Aktorkolben 9 vergrößerten Hub. Die Ventilnadel 20 wird daraufhin entgegen einer Federkraft des dritten Federelements 24 in Abspritzrichtung bewegt, der Ventilschließkörper 22 hebt vom Ventilsitzkörper 21 ab und der unter Druck stehende Brennstoff wird abgespritzt.The fuel injector works as follows:
The valve closing body 22 and valve seat body 21 formed sealing seat is initially closed. The actuator 4 is unloaded and the damping chamber 27 has a small volume. Becomes the actuator 4 now loaded, it expands relatively quickly and presses over the connecting element 8th the actuator piston 9 in the spray direction. Firstly, the spring force of the first spring element 11 overcome, on the other hand, the increasing volume of the damping chamber fills 27 with fuel passing through the throttle 30 into the damping chamber 27 flows. A resulting, the movement of the actuator piston 9 opposite, damping force is proportional to the speed of the actuator piston 9 , behaves like a linear attenuator. This process dampens unwanted vibrations. The actuator piston 9 now presses over the fuel-filled work area 26 the piston 15 in the spray direction. Because the working room 26 facing surface of the reciprocating piston 15 is smaller than that of the actuator piston 9 the workspace 26 facing surface, the reciprocating piston experiences 15 one compared to the actuator piston 9 enlarged stroke. The valve needle 20 is then against a spring force of the third spring element 24 moved in the spray direction, the valve closing body 22 lifts off the valve seat body 21 off and the fuel under pressure is sprayed off.

Wird der Aktor 4 wieder entladen, reduziert sich seine Länge, wobei der Aktorkolben 9 den Bewegungen des Aktors 4 folgt, da er durch das Federelement 11 und über das Verbindungselement 8 in ständiger Wirkverbindung zum Aktor 4 gehalten wird. Durch diese ständige Wirkverbindung und die Dämpfungswirkung der widerstandserzeugenden Vorgänge in der Dämpfungskammer 27 und der Drosselstelle 30 werden unerwünschte Schwingungen, insbesondere des Aktors 4, in beide Bewegungsrichtungen, wirksam bedämpft. Der mit dem Aktorkolben 9 über den Arbeitsraum 26 in Wirkverbindung stehende Hubkolben 15 bewegt sich daraufhin entgegen der Abspritzrichtung, wodurch durch die Federkraft des dritten Federelements 24 die Ventilnadel 20 dem Hubkolben 15 folgt und der am abspritzseitigen Ende der Ventilnadel 20 sitzende Ventilschließkörper 22 die Abspritzöffnung 23 schließt.Becomes the actuator 4 unloaded again, its length is reduced, whereby the actuator piston 9 the movements of the actuator 4 follows as it is through the spring element 11 and the connector 8th in constant operative connection to the actuator 4 is held. Due to this permanent operative connection and the damping effect of the resistance-generating processes in the damping chamber 27 and the throttling point 30 become undesirable vibrations, especially of the actuator 4 , effectively dampened in both directions of movement. The one with the actuator piston 9 over the work space 26 reciprocating pistons in operative connection 15 thereupon moves in the opposite direction of the spray, whereby the spring force of the third spring element 24 the valve needle 20 the reciprocating piston 15 follows and that at the spray end of the valve needle 20 seated valve closing body 22 the spray opening 23 closes.

Langsame, thermische bedingte Längenänderungen, insbesondere des Aktors 4, werden durch Aufnahme und Abgabe von Druckmedium, der in diesem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung der Brennstoff ist, zwischen Arbeitsraum 26 und Brennstoffkanal 6 bzw. Dämpfungskammer 27 ausgeglichen. In den kurzen Zeiträumen der Betätigung des Brennstoffeinspritzventils 1 durch Öffnungs- und Schließungsbewegungen kann zwischen Arbeitsraum 26 und Brennstoffkanal 6 bzw. Dämpfungskammer 27 durch zumindest einen der Führungsspalte 28, 29 nur sehr wenig Druckmedium ausgetauscht werden, wobei das durch die Betätigung ausgetauschte Druckmedium in den Betätigungspausen wieder durch den Brennstoffdruck ausgeglichen wird. Langsam ablaufende Austauschvorgänge von Druckmedium zwischen Arbeitsraum 27 und Brennstoffkanal 6 bzw. Dämpfungskammer 27 werden durch die Führungsspalte 28 und/oder 29 nicht wesentlich behindert, so daß beispielsweise eine thermisch bedingte Längenänderung des Aktors 4 ausgeglichen werden kann.Slow, thermal changes in length, especially of the actuator 4 , between the work space by receiving and delivering pressure medium, which is the fuel in this embodiment of the present invention 26 and fuel channel 6 or damping chamber 27 balanced. In the short periods of operation of the fuel injector 1 through opening and closing movements between work area 26 and fuel channel 6 or damping chamber 27 through at least one of the leadership columns 28 . 29 only a very small amount of pressure medium are exchanged, the pressure medium exchanged by the actuation being compensated again in the actuation pauses by the fuel pressure. Slow-moving exchange of pressure medium between the work area 27 and fuel channel 6 or damping chamber 27 are through the leadership column 28 and or 29 not significantly hindered, so that, for example, a thermally induced change in length of the actuator 4 can be compensated.

In diesem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung kann der durch die Drosselstelle 30 dargestellte Spalt auch zu Führungsaufgaben verwendet werden.In this embodiment of the present invention, this can be done by the throttle point 30 shown gap can also be used for management tasks.

2 zeigt ein in weiten Teilen dem in 1 dargestellten ersten Ausführungsbeispiel ähnliches zweites Ausführungsbeispiel. Im Unterschied zum ersten Ausführungsbeispiel in dem Aktorkolben 9 und Hubkolben 15 in einem mehrteiligen Führungskörper 14, 16 geführt sind, werden Aktorkolben 9 und Hubkolben 15 im zweiten Ausführungsbeispiel in einem einteiligen Führungskörper 14 geführt. Der Aktorkolben 9 ist becherförmig ausgeführt und weist in seinem Durchmesserverlauf die Stufe 31 auf, wodurch der Durchmesserverlauf entgegen der Abspritzrichtung vergrößert ist. Durch die Stufe 31 und einen im Bereich der Stufe 31 liegenden vergrößerten Innendurchmesser des Führungskörpers 14 wird die Dämpfungskammer 27 gebildet. Das Verbindungselement 8 greift bis zum Boden des becherförmig ausgeführten Aktorkolbens 9 durch, wobei der Aktorkolben 9 bzw. der Boden des Aktorkolbens 9 durch das Federelement 11 gegen das Verbindungselement 8 vorgespannt sind. Das Federelement 11 ist in diesem Ausführungsbeispiel als Rohrfeder ausgeführt und an der innenliegenden Seite des Gehäusedeckels 2 sowie am abspritzfernen Ende des becherförmig ausgeführten Aktorkolbens 9 kraftschlüssig befestigt. 2 shows a large part of that in 1 illustrated first embodiment similar second embodiment. In contrast to the first embodiment in the actuator piston 9 and reciprocating pistons 15 in a multi-part guide body 14 . 16 are guided, become actuator pistons 9 and reciprocating pistons 15 in the second embodiment in a one-piece guide body 14 guided. The actuator piston 9 is cup-shaped and has the step in its diameter course 31 on, whereby the diameter course is increased against the spray direction. Through the stage 31 and one in the area of the stage 31 lying enlarged inner diameter of the guide body 14 becomes the damping chamber 27 educated. The connecting element 8th reaches to the bottom of the cup-shaped actuator piston 9 through, with the actuator piston 9 or the bottom of the actuator piston 9 through the spring element 11 against the connecting element 8th are biased. The spring element 11 is designed in this embodiment as a tubular spring and on the inner side of the housing cover 2 and at the end of the cup-shaped actuator piston remote from the spray 9 non-positively attached.

Anhand von 3, die einen schematisch dargestellten Teilschnitt des ersten Ausführungsbeispiels im Bereich der Stufe 31 und der Dämpfungskammer 27 zeigt, und den nachfolgenden Beziehungen und Ableitungen wird der proportionale Zusammenhang zwischen Dämpfungskraft und Aktorkolbengeschwindigkeit aufgezeigt.Based on 3 which a schematically illustrated partial section of the first embodiment in the area of the step 31 and the damping chamber 27 shows, and the following relationships and derivatives, the proportional relationship between damping force and actuator piston speed is shown.

Die Ringfläche A des Aktorkolbens 9 an der Dämpfungskammer 27 ist: A = 4/π(d2a – d2i (1) The ring surface A of the actuator piston 9 on the damping chamber 27 is: A = 4 / π (i.e. 2 a - d 2 i (1)

Bewegt sich der Aktorkolben 9 um den Aktorkolbenhub ds, ändert sich das Dämpfungsvolumen V um: dV = A⋅ds (2) The actuator piston moves 9 around the actuator piston stroke ds, the damping volume V changes by: dV = A⋅ds (2)

Die Aktorkolbengeschwindigkeit v berechnet sich aus: v = ds/dt (3) The actuator piston speed v is calculated from: v = ds / dt (3)

Für ein inkompressibles Druckmedium ergibt sich mit (2) und (3) für den Druckmediumvolumenstrom Q über die Drosselstelle 30: Q = dV/dt = A⋅ds/dt = A⋅v (4) For an incompressible print medium with ( 2 ) and ( 3 ) for the pressure medium volume flow Q via the throttling point 30 : Q = dV / dt = A⋅ds / dt = A⋅v (4)

Im weiteren gilt für den Druckmediumvolumenstrom Q dabei: Q = C⋅Δp ⇒ Δp = Q/C = A⋅v (5) The following also applies to the pressure medium volume flow Q: Q = C⋅Δp ⇒ Δp = Q / C = A⋅v (5)

Dabei ist C eine Konstante, die von den geometrischen Abmaßen der Ringspalte abhängt und Δp stellt den Druckunterschied dar.C is a constant of the geometric dimensions the ring gap depends and Δp represents the pressure difference.

Mit (5) ergibt sich für die Dämpfungskraft F dadurch: F = A⋅Δp = A2/C⋅v (6) oder F ∼ v (7) With ( 5 ) results for the damping force F: F = A⋅Δp = A 2 / C⋅v (6) or F ∼ v (7)

Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt und kann z. B. auch für nach innen öffnende Brennstoffeinspritzventile verwendet werden.The invention is not based on the illustrated embodiments limited and can e.g. B. also for inward opening Fuel injectors are used.

Claims

Fuel injector ( 1 ), in particular for direct injection of fuel into a combustion chamber of an internal combustion engine, with a piezoelectric, electrostrictive or magnetostrictive actuator ( 4 ), one with the actuator ( 4 ) Actively connected actuator pistons ( 9 ) with a first guide gap ( 28 ), one with the actuator piston ( 9 ) reciprocating pistons operatively connected via a pressure medium ( 15 ) with a second guide gap ( 29 ), one with the reciprocating piston ( 15 ) valve needle in operative connection ( 20 ) that have a valve closing body ( 22 ) with a valve seat body ( 21 ) forms a sealing seat, the power transmission between actuator pistons ( 9 ) and reciprocating piston ( 15 ) by a pressure piston filled with pressure medium ( 9 ) and reciprocating piston ( 15 ) enclosed work space ( 26 ), characterized in that the actuator piston ( 9 ) at least one level ( 31 ) which is connected to a damping chamber ( 27 ), with the damping chamber ( 27 ) from the work area ( 26 ) is spatially separated and is designed or arranged so that pressure medium via a throttle point ( 30 ) can flow in or out.

Fuel injection valve according to Claim 1, characterized in that the throttle point ( 30 ) is formed by a gap formed by a tapered part of the step ( 31 ) of the actuator piston ( 9 ) and a guide body ( 14 ) is formed.

Fuel injection valve according to Claim 1, characterized in that the throttle point ( 30 ) is formed by a gap formed by a thickened part of the step ( 31 ) of the actuator piston ( 9 ) and a guide body ( 14 ) is formed.

Fuel injection valve according to Claim 2 or 3, characterized in that the guide body ( 14 ) consists of several parts.

Fuel injection valve according to one of Claims 1 to 4, characterized in that the throttle point ( 30 ) is formed by an opening, in particular a bore or laser bore, which has a flow restricting effect.

Fuel injection valve according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the Fuel serves as a pressure medium.

Fuel injection valve according to Claim 6, characterized in that via the throttle point ( 30 ) direct fuel with a fuel channel ( 6 ) is exchanged.

Fuel injection valve according to one of the preceding claims, characterized in that to compensate for temperature-related changes in length of the actuator ( 4 ) by at least one of the leadership columns ( 28 . 29 ) Print medium from the work area ( 26 ) flows or into the work area ( 26 ) flows.

Fuel injection valve according to one of the preceding claims, characterized in that the force of a spring element ( 11 ) is at least large enough that the actuator piston ( 9 ), a connecting element ( 8th ) and the actuator ( 4 ) are kept in permanent investment.

Fuel injection valve according to one of the preceding claims, characterized in that the ratio of the areas of the actuator piston ( 9 ) and the piston ( 15 ) the work area ( 26 ) are facing, a stroke ratio is given.