DE10259802A1

DE10259802A1 - Brennstoffeinspritzventil

Info

Publication number: DE10259802A1
Application number: DE2002159802
Authority: DE
Inventors: Hubert Stier
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2002-12-19
Filing date: 2002-12-19
Publication date: 2004-07-01

Abstract

Ein Brennstoffeinspritzventil (1), insbesondere ein Brennstoffeinspritzventil (1) für Brennstoffeinspritzanlagen von Brennkraftmaschinen, umfaßt einen piezoelektrischen oder magnetostriktiven Aktor (2), der über einen hydraulischen Koppler (5) einen an einer Ventilnadel (11) vorgesehenen Ventilschließkörper (12) betätigt, der mit einer Ventilsitzfläche (14) zu einem Dichtsitz zusammenwirkt. Die Ventilnadel (11) ist einem Nehmerkolben (10) des hydraulischen Kopplers (5) zu einer formschlüssigen Einheit verbunden.

Description

Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einem Brennstoffeinspritzventil nach der Gattung des Hauptanspruchs.

Aus der DE 43 06 073 C1 ist ein Brennstoffeinspritzventil mit einem Piezoaktor bekannt, der mit einem großflächigen Druckkolben verbunden ist. Dieser Druckkolben wird mit einer Tellerfeder, die sich gegen einen Brennstoffeinspritzventilkörper abstützt, gegen den piezoelektrischen Aktor vorgespannt. Der Druckkolben ist in einer Bohrung des Ventilkörpers geführt und weist eine zentrale Bohrung auf, in der ein Nehmerkolben geführt ist, der mit einer Ventilnadel verbunden ist. In der Bohrung des Druckkolbens, zwischen dem Grund der Bohrung und dem Nehmerkolben, befindet sich eine Feder, die den Nehmerkolben in Richtung auf einen Ventilsitz vorspannt und aus der Bohrung herausdrückt. Das Brennstoffeinspritzventil weist eine Ventilnadel auf, die nach innen öffnet. Zwischen dem Brennstoffeinspritzventilkörper und dem Druckkolben sowie der Gegenseite des Nehmerkolbens befindet sich ein Druckraum. Über den Ringspalt zwischen Nehmerkolben und Druckkolben, die Bohrung in dem Druckkolben und eine Verbindungsbohrung steht der Druckraum mit dem Aktorraum in Verbindung. Der Aktorraum dient dabei als Vorratsraum für ein Hydraulikfluid. Wenn der Piezoaktor durch Anlegen einer Spannung betätigt wird, wird der Druckkolben in Richtung auf den Ventilsitz bewegt und durch die Erhöhung des Drucks des Hydraulikfluids im Druckraum der Nehmerkolben in die Bohrung in den Druckkolben entgegen zu dessen Bewegungsrichtung gedrückt und somit eine Ventilnadel aus dem Ventilsitz angehoben.

Nachteilig an dem aus der DE 43 06 073 C1 bekannten Brennstoffeinspritzventil ist insbesondere, daß der Aufbau sowie die Fertigung mehrteilig und kompliziert sind, da ein Druckkolben, der in dem Brennstoffeinspritzventil in einer exakten Bohrung geführt wird, wiederum eine exakt zu fertigende Bohrung für den Nehmerkolben aufweisen muß.

Das erfindungsgemäße Brennstoffeinspritzventil mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß die Ventilnadel mit dem Nehmerkolben des hydraulischen Kopplers zu einer formschlüssigen Einheit verbunden ist, wodurch einerseits Baugruppen gespart und andererseits Verschleißstellen umgangen werden können.

Durch die in den Unteransprüchen angegebenen Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Hauptanspruch angegebenen Brennstoffeinspritzventils möglich.

Von Vorteil ist insbesondere, daß die Ventilnadel in einfacher und kostengünstiger Weise mittels Verpressung oder Verschweißung mit dem Nehmerkolben verbunden werden kann.

Weiterhin ist von Vorteil, daß Geber- und Nehmerkolben topfförmig ausgeführt sind und dadurch die Baulänge des Brennstoffeinspritzventils reduziert werden kann, indem die Vorspann- und die Rückstellfeder in die Ausnehmungen der Kolben versenkt montiert werden können.

Besonders vorteilhaft ist die einteilige Ausbildung von Kopplergehäuse und Düsenkörper, wodurch das Gesamtbauteil einfach herstellbar ist und günstige Führungseigenschaften für die Ventilnadel aufweist.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung vereinfacht dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
1 eine schematische, geschnittene Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäß ausgestalteten Brennstoffeinspritzventils; und
2 eine schematische, geschnittene Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäß ausgestalteten Brennstoffeinspritzventils.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
1 und 2 zeigen schematische Darstellungen bevorzugter Ausführungsbeispiele eines erfindungsgemäß ausgestalteten Brennstoffeinspritzventils 1. Das Brennstoffeinspritzventil 1 ist in Form eines nach außen öffnenden Brennstoffeinspritzventils 1 ausgebildet und eignet sich insbesondere zum direkten Einspritzen von Brennstoff in den Brennraum einer gemischverdichtenden, fremdgezündeten Brennkraftmaschine.
Das Brennstoffeinspritzventil 1 weist einen Aktor 2 auf, welcher sich mit einer Stirnseite an einem Gehäusebauteil 3 und mit einer gegenüberliegenden Stirnseite in einem topfförmig ausgebildeten Geberkolben 4 eines hydraulischen Kopplers 5 abstützt. Der Geberkolben 4 weist einen vorkragenden Bund 6 auf, an welchem sich eine Vorspannfeder 7 abstützt. Die Vorspannfeder 7 stützt sich weiterhin an einer Schulter 8 eines Kopplergehäuses 9 ab. Ein Nehmerkolben 10 ist ebenfalls topfförmig ausgebildet und steht mit einer Ventilnadel 11 in Wirkverbindung. Diese weist einen Ventilschließkörper 12 auf, welcher mit einer an einem Düsenkörper 13 ausgebildeten Ventilsitzfläche 14 einen Dichtsitz bildet. Der Düsenkörper 13 und das Kopplergehäuse 9 sind dabei vorzugsweise einstückig ausgebildet.
Vorteil dieser Konstruktion ist dabei insbesondere der Wegfall verschleißanfälliger Baugruppen wie z. B. einer Ventilnadelführung im Bereich des Kraftschlusses zwischen Nehmerkolben 10 und Ventilnadel 11 und der Wegfall einer Stellfeder für den Nehmerkolben 10. Zudem wird Verschleiß in dem Bereich, in welchem die Ventilnadel 11 am Nehmerkolben anschlägt, verhindert.
Die Verbindung der Ventilnadel 11 mit dem Nehmerkolben 10 kann dabei mittels verschiedener Verfahren hergestellt werden. In 1 ist dies mittels einer Preßverbindung 15 gelöst, während in 2 eine Schweißnaht 16 die Ventilnadel 11 mit dem Nehmerkolben 10 formschlüssig verbindet.
Zwischen dem Nehmerkolben 10 und dem Kopplergehäuse 9 ist eine Schließfeder 17 angeordnet, welche den Nehmerkolben 10 entgegen einer Öffnungsrichtung so beaufschlagt, daß der mit der Ventilnadel 11 verbundene Ventilschließkörper 12 in dichtender Anlage an der Ventilsitzfläche 14 gehalten wird.
Die Zuleitung des Brennstoffs zum Dichtsitz erfolgt über eine Zuführungsbohrung 18 im Kopplergehäuse 9 sowie über eine zentrale Ausnehmung des Düsenkörpers 13, in welchem auch die Ventilnadel 11 geführt ist.
Wird dem Aktor 2 eine elektrische Spannung zugeführt, dehnt er sich in einer Öffnungsrichtung des Brennstoffeinspritzventils 1 aus und drückt dabei den Geberkolben 4 entgegen der Kraft der Vorspannfeder 7 ebenfalls in Öffnungsrichtung. Der hydraulische Koppler 5 übersetzt den Hub des Aktors 2 über den Nehmerkolben 10 auf die mit diesem erfindungsgemäß verbundene Ventilnadel 11, wodurch diese ebenfalls in Öffnungsrichtung gegen die Kraft der Rückstellfeder 17 bewegt wird, der Ventilschließkörper 12 von der Ventilsitzfläche 14 abhebt und Brennstoff abgespritzt wird.
Bei Beendigung der Ansteuerung des Aktors 2 zieht dieser sich zusammen, wodurch der Geberkolben 4 durch die Kraft der Vorspannfeder 7 entgegen der Öffnungsrichtung nachrückt. Der Nehmerkolben 10 und die damit verbundene Ventilnadel 11 werden durch die Kraft der Rückstellfeder 17 ebenfalls wieder in ihre Ausgangslage zurückbewegt, wodurch der Ventilschließkörper 12 auf der Ventilsitzfläche 14 aufsetzt und das Brennstoffeinspritzventil 1 geschlossen wird.
Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern auch für magnetostriktive Aktoren sowie für beliebige Bauweisen von Brennstoffeinspritzventilen 1 anwendbar.

Claims

Brennstoffeinspritzventil (1), insbesondere Brennstoffeinspritzventil (1) für Brennstoffeinspritzanlagen von Brennkraftmaschinen, mit einem piezoelektrischen oder magnetostriktiven Aktor (2), der über einen hydraulischen Koppler (5) einen an einer Ventilnadel (11) vorgesehenen Ventilschließkörper (12) betätigt, der mit einer Ventilsitzfläche (14) zu einem Dichtsitz zusammenwirkt, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilnadel (11) mit einem Nehmerkolben (10) des hydraulischen Kopplers (5) zu einer formschlüssigen Einheit verbunden ist.
Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilnadel (11) mit dem Nehmerkolben (10) über eine Preßverbindung (15) verbunden sind.
Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilnadel (11) mit dem Nehmerkolben (10) über eine Schweißnaht (16) verbunden sind.
Brennstoffeinspritzventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Geberkolben (4) des hydraulischen Kopplers topfförmig ausgebildet ist.
Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Aktor (2) sich in den Geberkolben (4) hinein erstreckt.
Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Geberkolben (4) einen umlaufenden Bund (6) aufweist.
Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Bund (6) und einem Kopplergehäuse (9) eine Vorspannfeder (7) eingespannt ist.
Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Nehmerkolben (10) abströmseitig des Geberkolbens (4) in dem Kopplergehäuse (9) angeordnet ist.
Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Nehmerkolben (10) topfförmig ausgebildet und in einer Abströmrichtung des Brennstoffs offen ist.
Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Nehmerkolben (10) eine Rückstellfeder (17) angeordnet ist.
Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Rückstellfeder (17) abströmseitig an einem Düsenkörper (13) abstützt.
Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Düsenkörper (13) einstückig mit dem Kopplergehäuse (9) ausgebildet ist.
Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilnadel (11) über den Nehmerkolben (10) in dem Kopplergehäuse (9) und/oder dem Düsenkörper (13) geführt ist.
Brennstoffeinspritzventil nach einem der Ansprüche 7 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Kopplergehäuse (9) eine seitliche Zuführungsbohrung (18) aufweist.