DE19534445A1 - Einspritzventil für Brennkraftmaschinen - Google Patents
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Einspritzventil für Brennkraftmaschinen mit einer
in einem Düsenkörper axial beweglichen Düsennadel, welche durch ein die Düsenna
del koaxial umgebendes piezoelektrisches Stellglied betätigbar ist und die Düsennadel
durch eine Druckfeder in Schließstellung gehalten wird, sowie der Brennstoff von ei
ner externen Quelle mit frei einstellbarem Druck zugeführt wird.
Durch DE 35 35 953 A1 ist ein Einspritzventil bekannt, bei dem die Öffnung einer Dü
sennadel durch ein piezoelektrisches Stellglied ermöglicht, oder verhindert wird. Das
Einspritzventil ist dabei mit einer externen Konstantdruckquelle verbunden. Der
Brennstoffdruck versucht zunächst die Düsennadel über eine Druckstufe gegen die
Kraft einer Druckfeder zu öffnen. Wird das piezoelektrische Stellglied durch Anlegen
einer Spannung erregt, so kontraktiert es und blockiert unter Zwischenschaltung eines
Mittelstößels die Öffnungsbewegung der Düsennadel. Wird die Erregung weggenom
men, so wird die Hubbewegung der Düsennadel freigegeben und das Einspritzventil
öffnet. Durch Variation der Erregungsspannung für das Stellglied kann die Öffnung
der Düsennadel in einem gewissen Rahmen gesteuert werden. Von einer gezielten, re
produzierbaren Steuerung der Düsennadel kann jedoch nicht gesprochen werden, da
dies von zu vielen, unwägbaren Parametern abhängt. Zudem führt der relativ
komplizierte Aufbau zu hohen Herstellungskosten für einen derartigen Massenartikel.
Ausgehend von einem Einspritzventil gemäß dem Gattungsbegriff liegt der Erfindung
die Aufgabe zugrunde, die Regelbarkeit des Düsennadelhubes wesentlich zu verbes
sern, einhergehend mit einer deutlichen Verringerung des baulichen Aufwandes.
Gelöst wird diese Aufgabe dadurch, daß die Düsennadel eine Zentralbohrung aufweist,
daß die Düsennadel auf ihrer Außenseite gegen den Durchtritt von Flüssigkeit abge
dichtet im Düsenkörper geführt ist, und daß die Düsennadel, durch das Stellglied ge
steuert, gegen die Kraft der Druckfeder anhebbar ist.
Durch die Zentralbohrung wird die Düsennadel nicht durch den Druck des Brennstof
fes, sondern ausschließlich durch die Aktivierung des piezoelektrischen Stellgliedes
geöffnet. Durch Wahl der angelegten Spannung kann der Hub der Düsennadel entge
gen der Kraft der Druckfeder exakt geregelt werden.
Die übliche Druckstufe zur Öffnung der Düsennadel kann erfindungsgemäß entfallen.
Durch Wahl des Sitzes der Düsennadel ist es nach den Ansprüchen 2 und 3 möglich,
das Einspritzventil als Loch- oder Zapfendüse mit kegeligem Dichtsitz zu verwenden.
Ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Einspritzventils ist in Zeichnungen
dargestellt. Es zeigt
Fig. 1 einen Längsschnitt durch ein Einspritzventil, ausgeführt als
Lochdüsen,
Fig. 2 einen Längsschnitt durch ein Einspritzventil, ausgeführt als
Zapfendüse mit kegeligem Dichtsitz.
Das Einspritzventil besteht nach Fig. 1 aus einem Düsenkörper 1, in dem eine Düsen
nadel 2 koaxial geführt ist. Der Düsenkörper 1 weist einen Anschluß 3 auf, über wel
chen dem Einspritzventil Brennstoff von einer hier nicht dargestellten externen Kon
stantdruckquelle zugeführt wird. Die Düsennadel 2 ist erfindungsgemäß mit einer
Zentralbohrung 4 versehen. Auf ihrer Außenseite 5 ist die Düsennadel 2 gegen den
umgebenden Düsenkörper 1 abgedichtet. Zur Betätigung der Düsennadel 2 ist diese
zulaufseitig mit einer Druckschulter 6 versehen, welche mit einem piezoelektrischen
Stellglied 7 zusammenarbeitet. Die Druckschulter 6 ist fest mit der Düsennadel 2
verbunden und ist zulaufseitig dichtend im Düsenkörper 1 geführt. Das die Düsennadel
2 koaxial umgebende piezoelektrische Stellglied 7 stützt sich gegen ein Widerlager 8
ab. Um die Düsennadel 2 in Schließstellung zu halten ist eine Druckfeder 9 vorge
sehen, welche sich einerseits gegen das Widerlager 8 und andererseits gegen einen
Absatz 10 der Düsennadel 2 abstützt, um diese gegen einen Dichtsitz 11 im Dü
senkörper 1 zu pressen.
Die Zentralbohrung 4 der Düsennadel 2 ist ständig mit unter Druck stehendem Brenn
stoff gefüllt, ohne daß die Düsennadel 2 öffnen könnte, vielmehr wird die Düsennadel
durch die Druckfeder 9 in Schließstellung gehalten.
Soll nun das Einspritzventil geöffnet werden, so wird das piezoelektrische Stellglied 7
mit einer Spannung aktiviert, so daß sich das Stellglied ausdehnt und über die Druck
schulter 6 die Düsennadel 2 gegen die rückstellende Kraft der Druckfeder 9 anhebt.
Die Größe des Hubes wird allein von der Höhe der Spannung am Stellglied 7 be
stimmt. Nach dem Anheben der Düsennadel 2 fließt Brennstoff durch die Zentralboh
rung 4 und den Spalt zwischen Düsennadel 2 und Dichtsitz 11 zum Spritzloch 12.
Nach Abschaltung der Spannung am Stellglied 7 geht die Düsennadel 2 unter der Kraft
der Druckfeder 9 in Dichtstellung zurück.
Zur Abführung von Lecköl sind im Grundkörper 1 Bohrungen 13a und 13b vorgese
hen.
Nach Fig. 2 kann das Einspritzventil auch als Zapfendüse mit kegeligem Dichtsitz 14
ausgeführt sein. Die Düsennadel 2 ist erfindungsgemäß wiederum mit einer Zentral
bohrung 4 versehen, welche in eine dem Dichtsitz 14 vorgelagerte Druckkammer 15
mündet. Das piezoelektrische Stellglied 7 stützt sich einerseits gegen den Düsenkörper
1 und andererseits gegen die mit der Düsennadel 2 eine bauliche Einheit bildende
Druckschulter 6 ab. Die Druckfeder 9 hält die Düsennadel 2 erfindungsgemäß in
Schließstellung. Erst bei Aktivierung des Stellgliedes 7 wird durch Längenausdehnung
derselben die Düsennadel 2 gegen die schließende Kraft der Druckfeder 9 geöffnet und
Brennstoff kann in genau definierter Menge abgespritzt werden.
Wird das piezoelektrische Stellglied 7 von der Spannungsquelle getrennt fällt die
Düsennadel 2 unter der Kraft der Druckfeder 9 in die Schließstellung zurück.
Claims (3)
1. Einspritzventil für Brennkraftmaschine mit einer in einem Düsenkörper
axial beweglichen Düsennadel, welche durch ein, die Düsennadel umgeben
des piezoelektrisches Stellglied betätigbar ist und die Düsennadel durch
eine Druckfeder in Schließstellung gehalten wird, sowie der Brennstoff
von einer externen Quelle mit frei einstellbarem Druck zugeführt wird,
dadurch gekennzeichnet, daß die Düsennadel (2) eine Zentralbohrung (4)
aufweist, daß die Düsennadel (2) auf ihrer Außenseite gegen den Durchtritt von
Flüssigkeit abgedichtet im Düsenkörper (1) geführt ist, und daß die Düsen
nadel (2) durch das Stellglied (7) gesteuert, gegen die Kraft der Druckfeder (9)
anhebbar ist.
2. Einspritzventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Düsen
nadel (2) am brennraumseitigen Ende einen Dichtsitz (11) aufweist welcher
die Spritzlöcher (12) abdichtet.
3. Einspritzventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Düsen
nadel (2) am brennraumseitigen Ende einen kegeligen Dichtsitz (14) auf
weist, und daß die Zentralbohrung (4) der Düsennadel (2) in eine dem kege
ligen Dichtsitz (14) vorgelagerte Druckkammer (15) mündet.
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