DE19744235A1 - Einspritzdüse mit piezoelektrischem Aktuator - Google Patents

Einspritzdüse mit piezoelektrischem Aktuator

Info

Publication number
DE19744235A1
DE19744235A1 DE19744235A DE19744235A DE19744235A1 DE 19744235 A1 DE19744235 A1 DE 19744235A1 DE 19744235 A DE19744235 A DE 19744235A DE 19744235 A DE19744235 A DE 19744235A DE 19744235 A1 DE19744235 A1 DE 19744235A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
capsule
injection nozzle
nozzle according
resilient
piston
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE19744235A
Other languages
English (en)
Inventor
Gunter Dr Ing Guerich
Martin Dipl Ing Duesterhoeft
Hermann-J Dr Ing Laumen
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
FEV Europe GmbH
Original Assignee
FEV Motorentechnik GmbH and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by FEV Motorentechnik GmbH and Co KG filed Critical FEV Motorentechnik GmbH and Co KG
Priority to DE19744235A priority Critical patent/DE19744235A1/de
Priority to DE19881448T priority patent/DE19881448D2/de
Priority to PCT/EP1998/005922 priority patent/WO1999018346A1/de
Publication of DE19744235A1 publication Critical patent/DE19744235A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M63/00Other fuel-injection apparatus having pertinent characteristics not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00; Details, component parts, or accessories of fuel-injection apparatus, not provided for in, or of interest apart from, the apparatus of groups F02M39/00 - F02M61/00 or F02M67/00; Combination of fuel pump with other devices, e.g. lubricating oil pump
    • F02M63/0012Valves
    • F02M63/0014Valves characterised by the valve actuating means
    • F02M63/0015Valves characterised by the valve actuating means electrical, e.g. using solenoid
    • F02M63/0026Valves characterised by the valve actuating means electrical, e.g. using solenoid using piezoelectric or magnetostrictive actuators
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M47/00Fuel-injection apparatus operated cyclically with fuel-injection valves actuated by fluid pressure
    • F02M47/02Fuel-injection apparatus operated cyclically with fuel-injection valves actuated by fluid pressure of accumulator-injector type, i.e. having fuel pressure of accumulator tending to open, and fuel pressure in other chamber tending to close, injection valves and having means for periodically releasing that closing pressure
    • F02M47/027Electrically actuated valves draining the chamber to release the closing pressure
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M51/00Fuel-injection apparatus characterised by being operated electrically
    • F02M51/005Arrangement of electrical wires and connections, e.g. wire harness, sockets, plugs; Arrangement of electronic control circuits in or on fuel injection apparatus
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M51/00Fuel-injection apparatus characterised by being operated electrically
    • F02M51/06Injectors peculiar thereto with means directly operating the valve needle
    • F02M51/0603Injectors peculiar thereto with means directly operating the valve needle using piezoelectric or magnetostrictive operating means
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16KVALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K31/00Actuating devices; Operating means; Releasing devices
    • F16K31/004Actuating devices; Operating means; Releasing devices actuated by piezoelectric means
    • F16K31/007Piezo-electric stacks
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10NELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N30/00Piezoelectric or electrostrictive devices
    • H10N30/80Constructional details
    • H10N30/88Mounts; Supports; Enclosures; Casings
    • H10N30/886Mechanical prestressing means, e.g. springs
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M2200/00Details of fuel-injection apparatus, not otherwise provided for
    • F02M2200/70Linkage between actuator and actuated element, e.g. between piezoelectric actuator and needle valve or pump plunger
    • F02M2200/703Linkage between actuator and actuated element, e.g. between piezoelectric actuator and needle valve or pump plunger hydraulic
    • F02M2200/705Linkage between actuator and actuated element, e.g. between piezoelectric actuator and needle valve or pump plunger hydraulic with means for filling or emptying hydraulic chamber, e.g. for compensating clearance or thermal expansion

Description

Einspritzdüsen, insbesondere Kraftstoffeinspritzdüsen an Kol­ benbrennkraftmaschinen werden heute als sogenannte Common- Rail-Injektoren ausgebildet, bei denen in den Düsenstock das Schaltventil zur Betätigung der Düsennadel und auch die Ak­ tuatoren jeweils integriert sind. Elektromagnetische Aktuato­ ren haben den Nachteil, daß sie wegen der benötigten großen Kräfte ein großes Bauvolumen besitzen und daß die Einspritz­ dynamik elektromagnetisch betätigter Injektoren begrenzt ist. Durch elektromagnetische Aktuatoren wird beispielsweise der minimale Abstand zwischen Vor- und Haupteinspritzung be­ schränkt oder es kommt wegen der langen Schaltdauer zu ver­ hältnismäßig langen Spritzdauern. Die Begrenzung in der Dyna­ mik führt weiterhin dazu, daß Einspritzmengen von 1,5 bis 2 mm3 kaum unterschritten werden können, wenn keine Einbußen in der Reproduzierbarkeit toleriert werden dürfen.
Weitaus bessere Ergebnisse in bezug auf die Dynamik und Re­ produzierbarkeit lassen sich mit piezoelektrischen Aktuatoren erzielen. Hierbei haben sich die besonderen dynamischen Ei­ genschaften und auch die erzielbaren hohen Stellkräfte von piezoelektrischen Aktuatoren als vorteilhaft herausgestellt.
Ein Nachteil der piezoelektrischen Aktuatoren besteht in der geringen Dehnung von nur etwa 0,1% der Länge des Piezoelemen­ tes. Darüber hinaus kann die piezoelektrische Dehnung von der thermischen Dehnung des Materials überdeckt werden. Je nach Temperaturfeld, in dem der Aktuator betrieben werden soll, wird der nutzbare Aktuatorweg reduziert oder ganz auf ge­ braucht. Aus diesem Grund wird bei der Anwendung eines piezo­ elektrischen Aktuators ein thermischer Dehnungsausgleich ein­ gesetzt, der meist durch ein hydraulisches Element gebildet wird. Darüber hinaus ist eine Wegübersetzung nötig, um den geringen Schaltweg der Piezoelelmente in die zur Betätigung der Schaltventile an Einspritzdüsen nötigen Weglängen zu ver­ größern.
Beim Betrieb von piezoelektrischen Aktuatoren herrschen in den Piezoelementen hohe elektrische Feldstärken von ca. 1 bis 2 kVmm-1. Da je nach technischer Ausführung der Aktuatoren die Elektroden bis auf die Oberfläche geführt sind, ist eine sehr gute Isolation nötig. Die Isolation ist so zu wählen, daß sie allen Umwelteinflüssen standhält, in denen die Aktua­ toren eingesetzt werden. Besonders beim Einsatz in aggressi­ ver Umgebung ist diese Forderung von Bedeutung. So ist bei­ spielsweise eine erhöhte Luftfeuchte von beispielsweise 65 bis 75% bei 45 bis 65°C für derartige Aktuatoren schon eine aggressive Umgebung. Zusätzlich sind alle metallischen Ver­ bindungen oder Flüssigkeiten mit gelösten Metallen von der Oberfläche der Piezoelemente fernzuhalten. Dies bedeutet, daß bei der Verwendung als Aktuator für eine Kraftstoffeinspritz­ düse der Kraftstoff mit den piezoelektrischen Elementen nicht in Berührung kommen darf.
Da es sich bei den technisch eingesetzten Materialien mit piezoelektrischem Effekt um Keramiken handelt, ist darauf zu achten, daß diese im Betrieb keinen Zugkräften ausgesetzt werden. Zugkräfte würden zur sofortigen Zerstörung der piezo­ elektrischen Keramik führen. Daher müssen die einen piezo­ elektrischen Aktuator bildenden Piezoelemente über Federele­ mente vorgespannt werden. Dies erfolgt zur Verminderung der Baugröße bisher mittels Tellerfedern.
Der Nachteil der bisher verwendeten Anordnung bestand vor al­ lem in einer erheblichen Baugröße, die insbesondere bei der Anwendung in Kolbenbrennkraftmaschinen mit ihrem beschränkten Bauraum störend ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine schlankbauende Einspritzdüse mit piezoelektrischem Aktuator zu schaffen, durch die die vorstehend angegebenen Nachteile vermieden wer­ den.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe gelöst durch eine Einspritz­ düse, insbesondere Kraftstoffeinspritzdüse an einer Kolben­ brennkraftmaschine, mit einem Trägerkörper, in dem ein hy­ draulisch betätigbares Schaltventil angeordnet ist, dem ein hydraulischer Wegübersetzer mit einem Arbeitskolben zugeord­ net ist, der mit einer Übertragungsflüssigkeit beaufschlagbar ist, und mit einem Verdrängerteil, das mit einem piezoelek­ trischen Aktuator verbunden ist, der in einer federnden Kap­ sel angeordnet ist, die mit einem Ende am Trägerkörper fest eingespannt ist und deren anderes Ende den Verdrängerteil des Wegübersetzers bildet. Während bei der vorbekannten Verwen­ dung von Tellerfedern zur Erzeugung der Vorspannkräfte der notwendige Bauraum einer derartigen Einspritzdüse sowohl in der Länge als auch im Durchmesser vergrößert wurde, bietet die erfindungsgemäße Anordnung einer federnden Kapsel, die den piezoelektrischen Aktuator umfaßt, den Vorteil, daß keine zusätzliche Baulänge benötigt wird.
In besonders vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß der den Verdrängerteil bildende Teil der Kap­ sel als Kolben ausgebildet ist. Die bisher übliche Abdichtung des piezoelektrischen Aktuators gegenüber der Übertragungs­ flüssigkeit mit Hilfe einer Membran machte im Hinblick auf die geringen Arbeitswege des piezoelektrischen Aktuators eine sehr genaue mechanische Ankopplung zwischen dem piezoelektri­ schen Aktuator und der Membran nötig. Da eine Membran auch nur eine begrenzte Dehnung zuläßt, war nicht nur eine sehr genaue Fertigung erforderlich, sondern es mußten bei den ge­ forderten Stellwegen auch relativ große Membrandurchmesser eingehalten werden. Demgegenüber liegt der Vorteil der erfin­ dungsgemäßen Ausgestaltung darin, daß der Verdrängerteil der Kapsel als Kolben ausgebildet ist, auf dem sich der piezo­ elektrische Körper des Aktuators über die Federvorspannung unmittelbar anpressen kann. Die Ausbildung als Kolben erlaubt hierbei nicht nur geringe Baudurchmesser sondern auch die Verwirklichung eines jeden mit piezoelektrischen Körpern ver­ wirklichbaren Stellweges.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß für die Abstützung des piezoelektrischen Kör­ pers in der Kapsel ein Einsatzteil vorgesehen ist. Dies hat den Vorteil, daß die Anforderungen an Planparallelität und Genauigkeit eingehalten werden können, die an die Oberflächen gestellt werden, zwischen denen ein piezoelektrischer Körper eingespannt wird. Durch die Verwendung eines Einsatzteiles wird die Fertigung der inneren Anlage fläche in der Kapsel er­ leichtert.
In besonders vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Kapsel rohrförmig ausgebildet ist. Hier­ durch ist eine einfache Anpassung an die meist zylindrische Form des piezoelektrischen Körpers mit nur geringem Zwischen­ raum zwischen piezoelektrischem Körper und Kapselwandung mög­ lich. In besonders vorteilhafter Ausgestaltung ist dabei vor­ gesehen, daß zumindest eine Teillänge der Kapsel als Feder ausgebildet ist. Durch die Wahl entsprechender Geometrien für die Kapsel lassen sich auf nur geringem Raum Federn mit hoher Vorspannkraft gestalten.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Kapsel den piezoelek­ trischen Körper flüssigkeitsdicht umschließt. Dadurch können die Anforderungen an die Abdichtung des als Verdrängerkolben ausgebildeten Teils der Kapsel vermindert werden, so daß auch Leckagen zulässig sind, da durch die Kapsel der piezoelektri­ sche Körper gegenüber der Leckflüssigkeit abgeschlossen ist.
In Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die fe­ dernde Teillänge der Kapsel durch ein Wellrohr gebildet wird. In einer anderen Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die federnde Teillänge durch ein dünnwandiges Rohr gebil­ det wird. Hierbei werden die Federeigenschaften der Rohrgeo­ metrie und/oder des Rohrmaterials ausgenutzt.
In besonders vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die federnde Teillänge der flüssigkeitsdicht ausgebildeten Kapsel von einem Leckageraum umschlossen ist, der mit einer Übertragungsflüssigkeit gefüllt ist. In vor­ teilhafter weiterer Ausgestaltung ist hierbei vorgesehen, daß der Leckageraum über ein Druckhalteventil mit der Druckflüs­ sigkeitsversorgung in Verbindung steht. Hierdurch ist die Möglichkeit gegeben, daß über den Leckageraum die zwischen dem Arbeitskolben und dem Verdrängerteil vorhandene Übertra­ gungsflüssigkeit entsprechend dem Abgang durch Leckage nach­ gefüllt werden kann und gleichzeitig auch bei einer Ausdeh­ nung der Übertragungsflüssigkeit infolge Temperaturerhöhung ein entsprechender Abfluß erzielt werden kann, so daß die "Schaltgeometrie" zwischen dem piezoelektrischen Aktuator ei­ nerseits und dem Schaltventil andererseits auch bei wechseln­ den Temperaturen eingehalten werden kann.
In Ausgestaltung der Erfindung kann die Kapsel mit ihrem Ver­ drängerteil entweder einstückig stoffschlüssig verbunden sein oder aber auch zweiteilig ausgebildet sein, wobei die Verbin­ dung zwischen der Kapsel und dem Verdrängerteil flüssigkeits­ dicht ausgebildet sein muß.
Die Erfindung wird anhand schematischer Zeichnungen von Aus­ führungsbeispielen näher erläutert, denen weitere Merkmale der Erfindung zu entnehmen sind. Es zeigen:
Fig. 1 ein Einspritzventil im Längsschnitt, und die nachfolgenden Figuren in größerem Maßstab, nämlich den Bereich A des Aktuators,
Fig. 2 eine Ausführungsform mit einer als Wellrohr ausgebildeten Kapselfeder,
Fig. 3 eine zweite Ausführungsform mit einer als Wellrohr ausgebildeten Kapselfeder,
Fig. 4 eine weitere Ausführungsform mit einer als Wellrohr ausgebildeten Kapselfeder,
Fig. 5 eine Ausführungsform mit einer geschlos­ senen Rohrfeder,
Fig. 6 eine Ausführungsform mit einer geschlitz­ ten Rohrfeder und einem als Kolben ausgebil­ deten Verdrängerteil,
Fig. 7 eine Ausführungsform mit einer geschlitzten Rohrfeder und einem als Membran ausgebildeten Verdrängerteil.
Das in Fig. 1 dargestellte Ausführungsbeispiel einer Kraft­ stoffeinspritzdüse weist einen Trägerkörper 1 auf, der an ei­ nem Ende mit der eigentlichen Düse 2 versehen ist, die mit einem Druckraum 3 in Verbindung steht, der über einen Zulei­ tungskanal 4 mit dem einzuspritzenden Kraftstoff in Verbin­ dung steht.
Die Einspritzdüse 2 ist hierbei als Ventil ausgebildet, deren Düsenöffnungen 2.1 durch eine Düsennadel 5 mit Hilfe einer Schließfeder 6 verschlossen werden. Das der Einspritzdüse ab­ gekehrte Ende der Düsennadel 5 ist als Stößel 7 ausgebildet, der bis in einem Servoraum 8 geführt ist, in dem auch die Schließfeder 6 angeordnet ist. Der Servoraum 8 steht über ei­ ne Drossel 9 mit dem unter dem Einspritzdruck stehenden Zu­ leitungskanal 4 in Verbindung, so daß in geschlossenem Zu­ stand sowohl im Servoraum 8 als auch im Druckraum 3 der glei­ che Druck herrscht und damit die Düsennadel druckentlastet ist und nur über die Kraft der Schließfeder 6 in Schließstel­ lung gehalten wird. Der Servoraum 8 steht über eine Dros­ selöffnung 10 mit einem Schaltventil 11 in Verbindung, das bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel als 2/2-Wege- Servoventil ausgebildet ist. Der Schieberkörper 12 des Schaltventils 11 ist mit einem Arbeitskolben 13 verbunden, der Teil eines hydraulischen Wegübersetzers an einem piezo­ elektrischen Aktuator 14 ist. Der Aufbau des piezoelektri­ schen Aktuators 14 mit seinem hydraulischen Wegübersetzer wird nachstehend anhand der Fig. 2 bis 7 für verschiedene Ausführungsformen näher erläutert.
Das Schaltventil 11 ist als druckentlastetes Servoventil aus­ gebildet und steht über einen Ablaßkanal 15 mit einem Lecka­ geablaß 16 in Verbindung.
Die in Fig. 1 dargestellte Kraftstoffeinspritzdüse ist Teil eines Common-Rail-Systems, d. h. der zuzuführende Kraftstoff steht unter einem vorgegebenen Hochdruck. Wird entsprechend der Ansteuerung der Düse über den piezoelektrischen Aktuator und das Schaltventil 11 der Entlastungsdruck im Servoraum 8 abgelassen, dann wird durch den Vordruck des im Druckraum 3 anstehenden Kraftstoffs gegen die Kraft der Schließfeder 6 die Düsennadel 5 angehoben und die Einspritzdüse freigegeben. Sobald der piezoelektrische Aktuator inaktiviert wird, schließt das Schaltventil, so daß unter dem Einfluß der Schließfeder 6 und dem über die Drosselöffnung 9 erfolgenden Druckaufbau im Servoraum 8 die Düsennadel 5 in Schließstel­ lung vorgeschoben wird.
Die in Fig. 2 dargestellte Ausführungsform des piezoelektri­ schen Aktuators 14 zeigt einen piezoelektrischen Körper 17, der in einer federnden Kapsel 18 angeordnet ist, die mit ih­ rem einen Ende fest am Trägerkörper 1 eingespannt ist. Das andere Ende der Kapsel 18 ist als Verdrängerteil 19 des hy­ draulischen Wegübersetzers ausgebildet. Bei der hier darge­ stellten Ausführungsform ist der Verdrängerteil 19 als Kolben ausgebildet. Über elektrische Zuleitungen 17.1 steht der pie­ zoelektrische Körper 17 mit einer steuerbaren Stromversorgung in Verbindung.
Der als Kolben ausgebildete Verdrängerteil 19 ist in einem als Zylinder ausgebildeten Teil des Trägerkörpers 1 geführt und begrenzt einen Aufnahmeraum 20 für eine Übertragungsflüs­ sigkeit. Mit diesem Aufnahmeraum 20 für die Übertragungsflüs­ sigkeit steht auch der Kolben 13 des Schaltventils 11 in Ver­ bindung. Die Anordnung ist hierbei so getroffen, daß die Kol­ benfläche des Verdrängerteils 19 um ein Mehrfaches größer ist als die Kolbenfläche des Kolbens 13 am Schaltventil, so daß schon geringfügige Verschiebungen des Verdrängerteils 19 zu entsprechend größeren Verschiebebewegungen des Kolbens 13 führen und damit eine entsprechende Wegübersetzung erzielt wird.
Das in Fig. 2 dargestellte Ausführungsbeispiel zeigt eine Kapsel 18, bei der das dem Verdrängerteil 19 abgekehrte Ende als Wellrohr ausgebildet ist und damit eine Feder bildet. Die Kapsel 18 ist flüssigkeitsdicht ausgebildet und auch flüssig­ keitsdicht mit dem Trägerkörper 1 des Einspritzventils ver­ bunden, so daß der piezoelektrische Körper 17 nicht in Kon­ takt mit der Flüssigkeit, d. h. dem einzuspritzenden Kraft­ stoff treten kann. Der federnde Teil der Kapsel 18 ist von einem Leckageraum 21 umschlossen.
Bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel steht der Auf­ nahmeraum 20 mit einem Rückschlagventil 22 in Verbindung, so daß durch die Vorgabe konstanter Druckverhältnisse im Aufnah­ meraum 20 temperaturbedingte Änderungen des Systems und auch der im Aufnahmeraum 20 enthaltenen Flüssigkeit ausgeglichen werden können und damit eine einwandfreie und reproduzierbare "Betätigungsgeometrie" für das Schaltventil 11 gewährleistet ist.
Die Ausführungsform in Fig. 3 zeigt eine Abwandlung der Aus­ führungsform gem. Fig. 2. Während bei der Ausführungsform gem. Fig. 2 der Verdrängerkörper 19 als einstückig stoff­ schlüssiges Teil der Kapsel 18 ausgebildet ist, weist die Ausführungsform gem. Fig. 3 aus fertigungstechnischen Gründen einen zweiteiligen Aufbau auf. Bei dieser Ausführungsform ist die Kapsel 18 praktisch als Rohrkörper ausgebildet und an ih­ rem den Verdrängerteil 19 bildenden Ende zweiteilig ausge­ führt, wobei der Verschluß des Verdrängerteils 19 durch einen Einsatzteil 23 gebildet wird, der fest und flüssigkeitsdicht eingesetzt ist. Durch diese Maßnahme kann die Auflagefläche 24 am Einsatzteil 23 und der Fläche 25 an einem Spannstück 26 besser bearbeitet werden.
Die Vorspannung des piezoelektrischen Körpers 17 mit Hilfe der als Feder ausgebildeten Kapsel 18 erfolgt in der Weisem daß nach dem Einsetzen der Kapsel und dem Einsetzen des pie­ zoelektrischen Körpers das Spannstück 26 aufgesetzt wird, das mit Hilfe eines Kopfteils 1.1 des Trägerkörpers 1 in einer entsprechenden Ausnehmung am Trägerkörper 1 eingepreßt wird. Durch eine entsprechende Dehnung des Wellrohrteils ergibt sich dann die auf den piezoelektrischen Körper 17 wirkende Vorspannkraft.
Die Kapsel 18 mit eingesetztem piezoelektrischen Körper 17 und Spannstück 26 kann auch als vorgefertigtes einbaufähiges Teil ausgebildet sein. In diesem Fall ist das Spannstück 26 mit der Kapsel 18 fest und dicht verbunden. Die Verbindung zwischen der Kapsel 18 und dem Spannstück 26 kann beispiels­ weise durch Schweißung (Fig. 2) oder durch Umformung des Ran­ des (Fig. 3) erfolgen.
Während bei der Ausführungsform gem. Fig. 2 das Rückschlag­ ventil 22 mit dem Aufnahmeraum 20 in Verbindung steht, ist bei der Ausführungsform gem. Fig. 3 ein Druckhalteventil 22.1 am Leckageraum 21 angeschlossen, so daß über die nicht zu vermeidende Leckage zwischen dem Aufnahmeraum 20 und dem Leckageraum 21 der entsprechende Ausgleich an Flüssigkeit in­ folge unterschiedlicher Wärmedehnungen erfolgen kann.
Die Ausführungsform gem. Fig. 4 zeigt eine weitere Abwandlung der Ausführungsform gem. Fig. 2 und 3. Der Grundaufbau ist identisch, so daß hier gleiche Elemente mit gleichen Bezugs­ zeichen versehen sind. Die Abweichung besteht hierbei im we­ sentlichen darin, daß die federnde Kapsel 18 mit ihrem dem Kolben 13 zugekehrten Kapselende 27 nicht unmittelbar als Ver­ drängerteil wirkt, sondern daß hier noch ein besonderer Kol­ benkörper 19.1 aufgeschoben ist. Das Kapselende 27 ist hier mit einem Einsatzteil 23.1 versehen, das eine kalottenförmige Oberfläche 28 aufweist, über die sich das Einsatzteil 23 auf der Innenfläche des Kolbenkörpers 19.1 abstützt, so daß hier die erforderliche Planparallelität eingehalten werden kann. Der Kolbenkörper 19.1 ist mit dem Kapselende 27 fest und flüssigkeitsdicht verbunden.
Bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Lecka­ geraum 21 wiederum über ein Druckhalteventil 22 mit der Druckflüssigkeitsversorgung verbunden. Die Anordnung ist hierbei jedoch so getroffen, daß die erforderlichen Anschlüs­ se im wesentlichen in axialer Richtung des Einspritzventils ausgeführt werden können.
Die in Fig. 5 dargestellte Ausführungsform entspricht im we­ sentlichen der Ausführungsform gem. Fig. 2, so daß auf die vorstehende Beschreibung zu Fig. 2 verwiesen werden kann. Fig. 5 unterscheidet sich von der Ausführungsform gem. Fig. 2 lediglich dadurch, daß die Kapsel 18 in ihrem federnden Be­ reich 18.1 als reine Rohrfeder ausgebildet ist, d. h. daß die Rohrwandung entsprechend dünn ausgebildet ist und so die er­ forderliche federnde Nachgiebigkeit erzielt wird.
Die Ausführungsform gem. Fig. 6 entspricht im wesentlichen ebenfalls der Ausführungsform gem. Fig. 5. Der Unterschied besteht hierbei jedoch darin, daß die federnden Eigenschaften des Teils 18.2 der Kapsel 18 statt durch die Wandstärke durch die Anordnung von tangentialen Schlitzen 29 erreicht wird, die alternierend um jeweils 90° versetzt gegeneinander ange­ ordnet sind. Mit dieser Lösung erhält man eine Reihe von Bie­ gebalken, die eine Viertelkreisbahn beschreiben.
Bei der Ausführungsform gem. Fig. 6 muß das als Kolben ausge­ bildete Verdrängerteil 19 über eine Dichtung 30 zuverlässig abgedichtet geführt werden, um sicherzustellen, daß in den Freiraum 31 keine Leckageflüssigkeit eintreten kann, die dann über die Schlitze 29 mit dem piezoelektrischen Körper 17 in Kontakt treten kann. Alternativ können die Schlitze 29 von einer vorzugsweise plastischen und/oder elastischen Schicht abgedeckt sein oder der piezoelektrische Körper 17 selbst kann entsprechend gekapselt sein mit einem flüssigkeitsdich­ ten Überzug aus einem plastischen und/oder elastischen Mate­ rial.
Die Ausführungsform gem. Fig. 7 zeigt eine Abwandlung der Ausführungsform gem. Fig. 6. Bei dieser Ausführungsform ist die über die Schlitze 29 als Rohrfeder ausgebildete Kapsel auf einer den Verdrängerteil bildenden Membran 19.2 abge­ stützt.
Die Erfindung wurde anhand eines Ausführungsbeispieles für ein Schaltventil 11 in Form eine 2/2-Wege-Servoventils be­ schrieben. Es ist aber auch möglich, den vorstehend beschrie­ benen piezoelektrischen Aktuator mit seinem hydraulischen Wegübersetzer auch in Verbindung mit einem 3/2-Wege- Servoventil oder aber auch mit einem direktbetätigten druckentlasteten Schaltventil einzusetzen.

Claims (15)

1. Einspritzdüse, insbesondere Kraftstoffeinspritzdüse an ei­ ner Kolbenbrennkraftmaschine, mit einem Trägerkörper (1), in dem ein hydraulisch betätigbares Schaltventil (11) angeordnet ist, dem ein hydraulischer Wegübersetzer mit einem Arbeits­ kolben (13) zugeordnet ist, der mit einer Übertragungsflüs­ sigkeit beaufschlagbar ist, und mit einem Verdrängerteil (19), das mit einem piezoelektrischen Körper (17) verbunden ist, der in einer federnden Kapsel (18) angeordnet, die mit einem Ende am Trägerkörper (1) fest eingespannt ist und deren ande­ res Ende den Verdrängerteil (19) des Wegübersetzers bildet.
2. Einspritzdüse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Verdrängerteil (19) der Kapsel (18) als Kolben ausgebil­ det ist.
3. Einspritzdüse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, daß für die Abstützung des piezoelektrischen Körpers (17) ein Einsatzteil (23) vorgesehen ist.
4. Einspritzdüse nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kapsel (18) rohrförmig ausgebildet ist.
5. Einspritzdüse nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest eine Teillänge der Kapsel (18) als Feder ausgebildet ist.
6. Einspritzdüse nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kapsel (18) den piezoelektrischen Körper (17) flüssigkeitsdicht umschließt.
7. Einspritzdüse nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die federnde Teillänge der Kapsel (18) durch ein Wellrohr gebildet wird.
8. Einspritzdüse nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die federnde Teillänge der Kapsel (18) durch ein dünnwandiges Rohr (18.1) gebildet wird.
9. Einspritzdüse nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die federnde Teillänge der flüssigkeits­ dicht ausgebildeten Kapsel (18) von einem Leckageraum (21) umschlossen ist, der mit der Übertragungsflüssigkeit gefüllt ist.
10. Einspritzdüse nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Leckageraum (21) über ein Druckhalte­ ventil (22.1) mit dem Rücklauf in Verbindung steht.
11. Einspritzdüse nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Kapsel (18) mit dem Verdrängerteil (19) einstückig stoffschlüssig verbunden ist,
12. Einspritzdüse nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Kapsel (18) mit den Verdrängerteil (19.1) zweiteilig ausgebildet ist.
13. Einspritzdüse nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die federnde Teillänge durch eine Rohrfe­ der (18.1) gebildet wird, deren Außenfläche gegenüber dem Verdrängerteil (19.2) abgedichtet ist.
14. Einspritzdüse nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Kapsel (18) einspannseitig mit einem Spannstück (26) versehen ist.
15. Einspritzdüse nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß der piezoelektrische Körper (17) mit einem flüssigkeitsdichten Überzug aus einem plastischen und/oder elastischen Material versehen ist.
DE19744235A 1997-10-07 1997-10-07 Einspritzdüse mit piezoelektrischem Aktuator Withdrawn DE19744235A1 (de)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19744235A DE19744235A1 (de) 1997-10-07 1997-10-07 Einspritzdüse mit piezoelektrischem Aktuator
DE19881448T DE19881448D2 (de) 1997-10-07 1998-09-17 Einspritzdüse mit piezoelektrischem Aktuator
PCT/EP1998/005922 WO1999018346A1 (de) 1997-10-07 1998-09-17 Einspritzdüse mit piezoelektrischem aktuator

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19744235A DE19744235A1 (de) 1997-10-07 1997-10-07 Einspritzdüse mit piezoelektrischem Aktuator

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE19744235A1 true DE19744235A1 (de) 1999-04-08

Family

ID=7844821

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE19744235A Withdrawn DE19744235A1 (de) 1997-10-07 1997-10-07 Einspritzdüse mit piezoelektrischem Aktuator

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE19744235A1 (de)

Cited By (27)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2000047887A1 (de) * 1999-02-10 2000-08-17 Robert Bosch Gmbh Injektor mit piezo-mehrlagenaktor für einspritzsysteme
DE19906467A1 (de) * 1999-02-16 2000-08-24 Bosch Gmbh Robert Injektor mit einem Piezo-Mehrlagenaktor
DE19923422A1 (de) * 1999-05-21 2000-11-30 Bosch Gmbh Robert Elektronisches Einspritzsystem
DE19940054A1 (de) * 1999-08-24 2001-03-22 Siemens Ag Dosierventil
DE19942816A1 (de) * 1999-09-08 2001-03-22 Daimler Chrysler Ag Einspritzventil
WO2001023748A1 (de) * 1999-09-30 2001-04-05 Robert Bosch Gmbh Brennstoffeinspritzventil
DE19947772A1 (de) * 1999-10-05 2001-04-19 Hermann Golle Einspritzventil, insb. für Common-Rail-Einspritzsysteme
WO2001029403A1 (de) * 1999-10-21 2001-04-26 Robert Bosch Gmbh Brennstoffeinspritzventil
DE19952513A1 (de) * 1999-10-30 2001-06-07 Bosch Gmbh Robert Kraftstoffeinspritzsystem für Brennkraftmaschinen mit konstantem Lecköldruck im Injektor
WO2001055583A2 (de) * 2000-01-26 2001-08-02 Robert Bosch Gmbh Einspritzdüse
DE10007733A1 (de) * 2000-02-19 2001-08-23 Daimler Chrysler Ag Einspritzventil
WO2001094821A1 (de) * 2000-06-09 2001-12-13 Robert Bosch Gmbh Ventil zum steuern von flüssigkeiten
WO2001031187A3 (de) * 1999-10-22 2002-01-10 Bosch Gmbh Robert Aktor
WO2002014683A1 (de) * 2000-08-11 2002-02-21 Siemens Aktiengesellschaft Dosierventil mit einem hydraulischen übertragungselement
EP1111230A3 (de) * 1999-12-22 2002-05-08 Siemens Aktiengesellschaft Hydraulische Vorrichtung zum Übertragen einer Aktorbewegung
DE10140799A1 (de) * 2001-08-20 2003-03-06 Bosch Gmbh Robert Brennstoffeinspritzventil
DE10146756C1 (de) * 2001-09-22 2003-04-24 Orange Gmbh Kraftstoffinjektor
DE10259802A1 (de) * 2002-12-19 2004-07-01 Robert Bosch Gmbh Brennstoffeinspritzventil
EP1450034A1 (de) * 2003-02-24 2004-08-25 Robert Bosch Gmbh Brennstoffeinspritzventil
DE102004011455A1 (de) * 2003-06-04 2004-12-30 Robert Bosch Gmbh Rohrfeder für Aktor und Verfahren zur Montage der Rohrfeder
EP1689005A1 (de) * 2005-02-08 2006-08-09 Siemens VDO Automotive S.p.A. Stelleinrichtung und Flüssigkeitseinspritzventil
WO2007107599A1 (de) * 2006-03-23 2007-09-27 Siemens Aktiengesellschaft Drucktransfervorrichtung
DE102006043027A1 (de) * 2006-09-13 2008-03-27 Epcos Ag Verspannelement und Piezoaktor mit dem Verspannelement
DE102011103262A1 (de) 2011-06-01 2012-12-06 Golle Motor Gmbh Einspritzinjektor für Verbrennungsmotoren
DE10343950B4 (de) * 2003-09-23 2014-12-31 Robert Bosch Gmbh Brennstoffeinspritzventil
DE102004045393B4 (de) * 2004-09-18 2014-12-31 Robert Bosch Gmbh Brennstoffeinspritzventil
CN113669469A (zh) * 2021-07-26 2021-11-19 南京航空航天大学 一种压电计量阀

Cited By (40)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2000047887A1 (de) * 1999-02-10 2000-08-17 Robert Bosch Gmbh Injektor mit piezo-mehrlagenaktor für einspritzsysteme
DE19906467A1 (de) * 1999-02-16 2000-08-24 Bosch Gmbh Robert Injektor mit einem Piezo-Mehrlagenaktor
DE19923422A1 (de) * 1999-05-21 2000-11-30 Bosch Gmbh Robert Elektronisches Einspritzsystem
DE19923422C2 (de) * 1999-05-21 2003-05-08 Bosch Gmbh Robert Elektronisches Einspritzsystem
DE19940054A1 (de) * 1999-08-24 2001-03-22 Siemens Ag Dosierventil
DE19940054C2 (de) * 1999-08-24 2003-11-27 Siemens Ag Dosierventil für ein unter Druck stehendes Fluid
DE19942816A1 (de) * 1999-09-08 2001-03-22 Daimler Chrysler Ag Einspritzventil
WO2001023748A1 (de) * 1999-09-30 2001-04-05 Robert Bosch Gmbh Brennstoffeinspritzventil
US6626373B1 (en) 1999-09-30 2003-09-30 Robert Bosch Gmbh Fuel injection valve
DE19947772A1 (de) * 1999-10-05 2001-04-19 Hermann Golle Einspritzventil, insb. für Common-Rail-Einspritzsysteme
WO2001029403A1 (de) * 1999-10-21 2001-04-26 Robert Bosch Gmbh Brennstoffeinspritzventil
US6685105B1 (en) 1999-10-21 2004-02-03 Robert Bosch Gmbh Fuel injection valve
JP2003512558A (ja) * 1999-10-21 2003-04-02 ローベルト ボツシユ ゲゼルシヤフト ミツト ベシユレンクテル ハフツング 燃料噴射弁
WO2001031187A3 (de) * 1999-10-22 2002-01-10 Bosch Gmbh Robert Aktor
US6685113B1 (en) 1999-10-22 2004-02-03 Robert Bosch Gmbh Actuator
JP2003513595A (ja) * 1999-10-22 2003-04-08 ローベルト ボツシユ ゲゼルシヤフト ミツト ベシユレンクテル ハフツング アクチュエータ
DE19952513A1 (de) * 1999-10-30 2001-06-07 Bosch Gmbh Robert Kraftstoffeinspritzsystem für Brennkraftmaschinen mit konstantem Lecköldruck im Injektor
EP1111230A3 (de) * 1999-12-22 2002-05-08 Siemens Aktiengesellschaft Hydraulische Vorrichtung zum Übertragen einer Aktorbewegung
WO2001055583A2 (de) * 2000-01-26 2001-08-02 Robert Bosch Gmbh Einspritzdüse
WO2001055583A3 (de) * 2000-01-26 2001-12-06 Bosch Gmbh Robert Einspritzdüse
DE10007733A1 (de) * 2000-02-19 2001-08-23 Daimler Chrysler Ag Einspritzventil
WO2001094821A1 (de) * 2000-06-09 2001-12-13 Robert Bosch Gmbh Ventil zum steuern von flüssigkeiten
US6832749B2 (en) 2000-06-09 2004-12-21 Robert Bosch Gmbh Valve for controlling fluids
WO2002014683A1 (de) * 2000-08-11 2002-02-21 Siemens Aktiengesellschaft Dosierventil mit einem hydraulischen übertragungselement
US7669783B2 (en) 2000-08-11 2010-03-02 Siemens Aktiengesellschaft Metering valve with a hydraulic transmission element
US6948667B2 (en) 2001-08-20 2005-09-27 Robert Bosch Gmbh Fuel injector
DE10140799A1 (de) * 2001-08-20 2003-03-06 Bosch Gmbh Robert Brennstoffeinspritzventil
DE10146756C1 (de) * 2001-09-22 2003-04-24 Orange Gmbh Kraftstoffinjektor
DE10259802A1 (de) * 2002-12-19 2004-07-01 Robert Bosch Gmbh Brennstoffeinspritzventil
EP1450034A1 (de) * 2003-02-24 2004-08-25 Robert Bosch Gmbh Brennstoffeinspritzventil
DE102004011455A1 (de) * 2003-06-04 2004-12-30 Robert Bosch Gmbh Rohrfeder für Aktor und Verfahren zur Montage der Rohrfeder
US7564175B2 (en) 2003-06-04 2009-07-21 Robert Bosch Gmbh Tubular spring for actuator, and method for assembling the tubular spring
DE10343950B4 (de) * 2003-09-23 2014-12-31 Robert Bosch Gmbh Brennstoffeinspritzventil
DE102004045393B4 (de) * 2004-09-18 2014-12-31 Robert Bosch Gmbh Brennstoffeinspritzventil
EP1689005A1 (de) * 2005-02-08 2006-08-09 Siemens VDO Automotive S.p.A. Stelleinrichtung und Flüssigkeitseinspritzventil
WO2007107599A1 (de) * 2006-03-23 2007-09-27 Siemens Aktiengesellschaft Drucktransfervorrichtung
DE102006043027A1 (de) * 2006-09-13 2008-03-27 Epcos Ag Verspannelement und Piezoaktor mit dem Verspannelement
US7898152B2 (en) 2006-09-13 2011-03-01 Epcos Ag Bracing element for bracing a piezoelectric actuator and piezoelectric actuator with the bracing element
DE102011103262A1 (de) 2011-06-01 2012-12-06 Golle Motor Gmbh Einspritzinjektor für Verbrennungsmotoren
CN113669469A (zh) * 2021-07-26 2021-11-19 南京航空航天大学 一种压电计量阀

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE19744235A1 (de) Einspritzdüse mit piezoelektrischem Aktuator
EP1434937B1 (de) Brennstoffeinspritzventil
EP1115970B1 (de) Brennstoffeinspritzventil
EP1115971B1 (de) Brennstoffeinspritzventil
EP2414662B1 (de) Hydraulischer hubübertrager bzw. hubübersetzer
DE19849203A1 (de) Brennstoffeinspritzventil
EP1307651B1 (de) Dosierventil mit einem hydraulischen übertragungselement
EP1210517B1 (de) Ventil zum steuern von flüssigkeiten
WO2003052261A1 (de) Vorrichtung zum übersetzen einer auslenkung eines aktors, insbesondere für ein einspritzventil
DE102005042786B4 (de) Kraftstoffinjektor mit hermetisch abgedichtetem Hydrauliksystem
EP1714024A1 (de) Kabeldurchf hrung und brennstoffsystemteil mit einer kabeldurchführung
DE10217594A1 (de) Brennstoffeinspritzventil
EP1378657B1 (de) Brennstoffeinspritzventil
DE19948359A1 (de) Aktoreinheit mit Keramikelement zur Temperaturkompensation
WO1999018346A1 (de) Einspritzdüse mit piezoelektrischem aktuator
DE19802495A1 (de) Ventil zum Steuern von Flüssigkeiten
EP1457662B1 (de) Brennstoffeinspritzventil
DE19858476B4 (de) Vorrichtung zum Übertragen einer Aktorauslenkung auf ein Stellglied und Einspritzventil mit einer solchen Vorrichtung
DE102021203572A1 (de) Kraftstoffinjektor
EP2898212B1 (de) Brennstoffeinspritzventil
DE19856617A1 (de) Element zur Übertragung einer Bewegung und Einspritzventil mit einem solchen Element
DE10002720A1 (de) Ventil zum Steuern von Flüssigkeiten
EP1916414A2 (de) Kraftstoffinjektor mit Piezoaktor
DE102009055370A1 (de) Einspritzventil für ein Fluid
DE102006014768A1 (de) Piezoelektrischer Aktor mit ringförmigem Aktorstapel und Injektor für eine Brennkraftmaschine mit ringförmigem Piezoaktor

Legal Events

Date Code Title Description
8143 Lapsed due to claiming internal priority