DE19939132A1

DE19939132A1 - Fuel injector

Info

Publication number: DE19939132A1
Application number: DE19939132A
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Ruehle; Hubert Stier; Matthias Boee; Guenther Hohl; Norbert Keim
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1999-08-18
Filing date: 1999-08-18
Publication date: 2001-02-22
Also published as: KR20010080082A; EP1121526A1; CZ20011371A3; WO2001012978A1; JP2003507620A; CN1320192A

Abstract

The invention relates to a fuel injection valve (1), especially an injection valve for fuel injection systems of internal combustion engines, which has a piezoelectric or magnetostrictive actuator (4) and is provided with a valve closing body (15) in a valve housing (2). Said body can be actuated by the actuator (4) by means of a valve needle (13). The valve closing body (15) engages with a valve seat-face (16) to form a sealed seat. The actuator (4) rests against a first front face (23) on a a first actuator housing component (6) and against a second front face (24) on a actuator housing lid (8) which is configured on a second actuator housing component (7). Segments (20) of the second actuator housing component (7) are distributed over the circumference of the valve and act upon the valve needle (13) via a closing plate (19). The actuator housing lid (8) is sealed against the first actuator housing component (6).

Description

State of the art

Die Erfindung geht aus von einem Brennstoffeinspritzventil nach der Gattung des Hauptanspruches.The invention is based on a fuel injector according to the genus of the main claim.

Aus der DE 195 34 445 C2 ist ein Brennstoffeinspritzventil nach der Gattung des Hauptanspruchs bekannt. Das aus dieser Druckschrift hervorgehende Brennstoffeinspritzventil weist einen in einem Aktorraum angeordneten Aktor und einen von dem Aktor mittels einer Ventilnadel betätigbaren Ventilschließkörper, der mit einer Ventilsitzfläche zu einem Dichtsitz zusammenwirkt, auf. Die Ventilnadel ist formschlüssig mit einer Druckschulter verbunden, über welche der Aktor entgegen der Kraft einer Druckfeder auf die Ventilnadel einwirkt. Dabei sind die Druckschulter und die Ventilnadel in einem Ventilgehäuse geführt. Der Aktor weist eine zentrale Ausnehmung auf, in welcher die Ventilnadel zentral angeordnet ist. Der Aktor stützt sich einerseits an einer Druckplatte und andererseits an der Druckschulter ab. Bei einer Ausdehnung des Aktors wird die Ventilnadel entgegen der Abspritzrichtung betätigt.DE 195 34 445 C2 describes a fuel injector known according to the genus of the main claim. That from this Document resulting fuel injector has an actuator arranged in an actuator space and one of the actuator can be actuated by means of a valve needle Valve closing body with a valve seat surface to one Sealing seat cooperates on. The valve needle is positively connected to a pressure shoulder, via which the actuator against the force of a compression spring on the Valve needle acts. Here are the pressure shoulder and the Valve needle guided in a valve housing. The actuator points a central recess in which the valve needle is centrally located. The actuator is supported on the one hand a pressure plate and on the other hand on the pressure shoulder. When the actuator expands, the valve needle actuated against the spray direction.

Nachteilig bei dem aus der DE 195 S4 445 C2 bekannten Brennstoffeinspritzventil ist, daß der Aktor eine zentrale Ausnehmung aufweist, über welche die Bewegungsumkehr erreicht wird. Für diese Ausführungsform müssen spezielle Aktoren gefertigt werden, deren Herstellung zudem aufwendig ist. Außerdem wird das Erreichen vorgegebener Kennwerte in Bezug auf Stabilität und Betätigungskraft durch die zentrale Bohrung erschwert. Ein ringförmiger Aktor muß somit im Vergleich zu einem Aktor ohne Ausnehmung einen erheblich größeren Durchmesser aufweisen.A disadvantage of that known from DE 195 S4 445 C2 Fuel injector is that the actuator is a central one Has recess through which the reversal of movement is achieved. For this embodiment, special Actuators are manufactured, the manufacture of which is also complex is. In addition, reaching predetermined parameters in Regarding stability and operating power by the central Boring difficult. A ring-shaped actuator must therefore Compared to an actuator without a recess one is considerable have a larger diameter.

Zudem muß, um der aggressiven Zusammensetzung des zugeführten Brennstoffs Rechnung zu tragen, der Brennstoff zur Vermeidung direkten Kontaktes mit dem Aktor durch separate Brennstoffleitungen zur Abspritzöffnung geführt werden. Der Herstellungsaufwand sowie die Kosten zur Fertigung werden dadurch erhöht.In addition, the aggressive composition of the supplied fuel to take into account the fuel to avoid direct contact with the actuator separate fuel lines led to the spray opening become. The manufacturing costs and the costs for This increases manufacturing.

Insgesamt ist eine mechanische Einrichtung zum Betätigen eines innenöffnenden Brennstoffeinspritzventils mittels eines Aktors mit zentraler Bohrung platz- und konstruktionsaufwendig.Overall, there is a mechanical device for actuation an inside opening fuel injector of an actuator with a central bore construction-intensive.

Advantages of the invention

Das erfindungsgemäße Brennstoffeinspritzventil mit den Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß beliebige Aktoren, insbesondere massive Aktoren ohne zentrale Bohrung, verwendet werden können.The fuel injector according to the invention with the In contrast, features of the main claim have the advantage that any actuators, especially solid actuators without central hole, can be used.

Außerdem weist das erfindungsgemäße Brennstoffeinspritzventil eine rotationssymmetrische Bauweise mit zentraler Brennstoffzufuhr auf, was zu Einsparungen bei der Herstellung führt.In addition, the invention Fuel injector a rotationally symmetrical Construction with central fuel supply on what to Manufacturing savings.

Die Abdichtung des Aktorgehäuses gegen den zugeführten Brennstoff ist mittels einfacher Dichtelemente ebenfalls kostengünstig zu erreichen.The sealing of the actuator housing against the supplied Fuel is also using simple sealing elements to achieve inexpensively.

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

Dadurch, daß die Vorspannfeder den Aktor teilweise umgibt, kann das Brennstoffeinspritzventil in der Länge gegenüber einer Anordnung mit zentraler Ausnehmung reduziert und kompakter gestaltet werden.Because the pretensioning spring partially surrounds the actuator, can oppose the fuel injector in length an arrangement with a central recess is reduced and be made more compact.

Der Aktor kann außerhalb des Ventilgehäuses vormontiert und dann als Baueinheit in das Brennstoffeinspritzventil eingebaut werden, was den Aktor vor Beschädigungen beim Einbau und beim Betrieb schützt.The actuator can be pre-assembled outside of the valve housing and then as a unit in the fuel injector be installed, which protects the actuator from damage Installation and protection during operation.

Wenn die Anordnung der Haltesegmente und Ausnehmungen am Aktorgehäuse in gleichmäßigen Winkelabständen erfolgt und die Anzahl der Haltesegmente und der Segmente des zweiten Aktorgehäuseteils jeweils mindestens drei beträgt, ist das Aktorgehäuse zum einen sehr stabil und zum anderen keinen Verkantungen unterworfen. Diese Anordnung begünstigt außerdem die gleichmäßige Übertragung des Aktorhubs auf das zweite Aktorgehäuseteil und somit auf die Ventilnadel.If the arrangement of the holding segments and recesses on Actuator housing takes place at uniform angular intervals and the number of holding segments and the segments of the second Actuator housing part is at least three, that is Actuator housing on the one hand very stable and on the other hand none Subject to canting. This arrangement favors also the even transmission of the actuator stroke to the second actuator housing part and thus on the valve needle.

drawing

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung vereinfacht dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigenAn embodiment of the invention is in the drawing shown in simplified form and in the following Description explained in more detail. Show it

Fig. 1 einen axialen Schnitt durch ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Brennstoffeinspritzventils, und Fig. 1 shows an axial section through an embodiment of a fuel injector according to the invention, and

Fig. 2 einen Schnitt entlang der in Fig. 1 mit II-II bezeichneten Schnittlinie. Fig. 2 shows a section along the section line labeled II-II in Fig. 1.

Description of the embodiments

Fig. 1 zeigt in einer axialen Schnittdarstellung ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Brennstoffeinspritzventils 1. Das Brennstoffeinspritzventil 1 eignet sich insbesondere zum direkten Einspritzen von Brennstoff, insbesondere von Benzin, in den Brennraum einer vorzugsweise gemischverdichtenden, fremdgezündeten Brennkraftmaschine. Bei dem in Fig. 1 schematisch dargestellten Brennstoffeinspritzventil 1 handelt es sich um ein nach innen öffnendes Brennstoffeinspritzventil 1. Fig. 1 shows an axial sectional view of an embodiment of the fuel injection valve 1 according to the invention. The fuel injection valve 1 is particularly suitable for injecting fuel, in particular gasoline, directly into the combustion chamber of a preferably mixture-compressing, spark-ignition internal combustion engine. In the schematically in Fig. 1 the fuel injection valve 1 shown is it is an inwardly opening fuel injector 1.

Das Brennstoffeinspritzventil 1 weist ein Ventilgehäuse 2 sowie einen Ventilschließkörper 15 auf, welcher mit einer an einem Ventilsitzkörper 14 ausgebildeten Ventilsitzfläche 16 zu einem Dichtsitz zusammenwirkt. Der Ventilschließkörper 15 ist im Ausführungsbeispiel einstückig mit einer Ventilnadel 13 ausgebildet.The fuel injector 1 has a valve housing 2 and a valve closing body 15 , which cooperates with a valve seat surface 16 formed on a valve seat body 14 to form a sealing seat. In the exemplary embodiment, the valve closing body 15 is formed in one piece with a valve needle 13 .

Ein Aktor 4 ist aus scheibenförmigen Elementen 5 zusammengesetzt, welche aus einem piezoelektrischen oder magnetostriktiven Material bestehen und miteinander verklebt sein können.An actuator 4 is composed of disk-shaped elements 5 , which consist of a piezoelectric or magnetostrictive material and can be glued together.

Ein Aktorgehäuse 3 besteht aus einem ersten Aktorgehäuseteil 6, einem zweiten Aktorgehäuseteil 7, welches einen Aktorgehäusedeckel 8 umfaßt, und einem Dichtelement 9. Das erste Aktorgehäuseteil 6 umgibt die scheibenförmigen Elemente 5 des Aktors 4 an einer ersten Stirnseite 23 und bildet dadurch eine Hülse um den Aktor 4. Das zweite Aktorgehäuseteil 7 besteht aus einer endseitigen Abschlußplatte 19 und im Ausführungsbeispiel drei in gleichen Winkelabständen, z. B. 120°, an der Abschlußplatte 19 angebrachten Segmenten 20, die die Abschlußplatte 19 mit dem Aktorgehäusedeckel 8 verbinden. Der Aktorgehäusedeckel 8 umschließt die scheibenförmigen Elemente 5 des Aktors 4 an einer zweiten Stirnseite 24. Der Aktorgehäusedeckel 8 ist mit den Segmenten 20 z. B. durch Schweißnähte 25 kraft- und stoffschlüssig verbunden. Zwischen dem ersten Aktorgehäuseteil 6 und dem Aktorgehäusedeckel 8 befindet sich ein Dichtelement 9, welches das Aktorgehäuse 3 gegen den vorbeiströmenden Brennstoff abdichtet.An actuator housing 3 consists of a first actuator housing part 6 , a second actuator housing part 7 , which comprises an actuator housing cover 8 , and a sealing element 9 . The first actuator housing part 6 surrounds the disk-shaped elements 5 of the actuator 4 on a first end face 23 and thereby forms a sleeve around the actuator 4 . The second actuator housing part 7 consists of an end plate 19 and in the embodiment three at equal angular intervals, for. B. 120 °, attached to the end plate 19 segments 20 which connect the end plate 19 with the actuator housing cover 8 . The actuator housing cover 8 encloses the disk-shaped elements 5 of the actuator 4 on a second end face 24 . The actuator housing cover 8 is with the segments 20 z. B. connected by welds 25 non-positively and cohesively. Between the first actuator housing part 6 and the actuator housing cover 8 there is a sealing element 9 which seals the actuator housing 3 against the fuel flowing past.

Das Aktorgehäuse 3 ist mit mindestens drei Haltesegmenten 18 am Ventilgehäuse 2 vorzugsweise durch Schweißen fixiert. Die im Ausführungsbeispiel drei Haltesegmente 18 befinden sich ebenfalls in gleichen Winkelabständen, z. B. 120°, voneinander und greifen zwischen die Segmente 20 des zweiten Aktorgehäuseteile 7.The actuator housing 3 is fixed to the valve housing 2 with at least three holding segments 18, preferably by welding. The three holding segments 18 in the exemplary embodiment are also at equal angular intervals, for. B. 120 °, and engage between the segments 20 of the second actuator housing parts 7th

Eine Vorspannfeder 10 erfüllt gleichzeitig den Zweck des Vorspannens des Aktors 4 und den der Ventilrückstellung. Sie stützt sich am Aktorgehäusedeckel 8 und einem Anschlußflansch 11 ab. Der mit dem Ventilgehäuse 2 verbundene Anschlußflansch 11 verfügt über eine zentrale Ausnehmung 12 zur Brennstoffzufuhr in das Brennstoffeinspritzventil 1. Die Vorspannfeder 10 umgibt vorteilhaft den Aktorgehäusedeckel 8 und stützt sich an einem radialen Überstand 26 ab. Hierdurch kann die Baulänge des Ventilgehäuses 2 reduziert werden.A biasing spring 10 simultaneously fulfills the purpose of biasing the actuator 4 and that of the valve reset. It is supported on the actuator housing cover 8 and a connecting flange 11 . The connecting flange 11 connected to the valve housing 2 has a central recess 12 for supplying fuel to the fuel injection valve 1 . The biasing spring 10 advantageously surrounds the actuator housing cover 8 and is supported on a radial projection 26 . As a result, the overall length of the valve housing 2 can be reduced.

Wird an den Aktor 4 eine elektrische Spannung angelegt, dehnen sich die scheibenförmigen Elemente 5 des Aktors 4 aus. Der dadurch verursachte Hub kann sich nur auf den Aktorgehäusedeckel 8 übertragen, da die durch das erste Aktorgehäuseteil 6 gebildete Hülse durch die Haltesegmente 18 am Ventilgehäuse 2 fixiert ist. Der Hub führt demnach zu einer Auseinanderspreizung des ersten Aktorgehäuseteils 6 und des Aktorgehäusedeckels 8, wodurch sich die erste Stirnfläche 23 und die zweite Stirnfläche 24 des Aktors 4 voneinander entfernen und die am Aktorgehäusedeckel 8 befestigten Segmente 20 des zweiten Aktorgehäuseteils 7 in Richtung des durch die Ausdehnung der scheibenförmigen Elemente 5 des Aktors 4 erzeugten Hubes bewegt werden. Dies geschieht gegen den Druck der bereits unter Spannung stehenden Vorspannfeder 10, welche weiter zusammengedrückt wird. Die Ventilnadel 13 ist direkt an der Abschlußplatte 19 des zweiten Aktorgehäuseteils 7 fixiert. Dadurch wird die Ventilnadel 13 ebenfalls in Richtung des Hubes geführt und hebt den Ventilschließkörper 15 von der Ventilsitzfläche 16 ab. Der Brennstoff wird durch wenigstens eine Abspritzöffnung 17 in die Brennkammer abgespritzt.If an electrical voltage is applied to the actuator 4 , the disk-shaped elements 5 of the actuator 4 expand. The stroke caused thereby can only be transferred to the actuator housing cover 8 , since the sleeve formed by the first actuator housing part 6 is fixed to the valve housing 2 by the holding segments 18 . The stroke accordingly leads to a spreading apart of the first actuator housing part 6 and the actuator housing cover 8 , as a result of which the first end face 23 and the second end face 24 of the actuator 4 move away from one another and the segments 20 of the second actuator housing part 7 fastened to the actuator housing cover 8 in the direction of the expansion the disc-shaped elements 5 of the actuator 4 generated stroke are moved. This is done against the pressure of the pre-tensioning spring 10 , which is further compressed. The valve needle 13 is fixed directly to the end plate 19 of the second actuator housing part 7 . Characterized the valve needle 13 is also guided in the direction of the stroke and lifts the valve closing body 15 from the valve seat surface 16 . The fuel is sprayed into the combustion chamber through at least one spray opening 17 .

Fig. 2 zeigt einen senkrecht zu der Ventilachse 21 orientierten Schnitt durch das Brennstoffeinspritzventil 1 entlang der in Fig. 1 mit II-II bezeichneten Schnittlinie. Dabei sind bereits beschriebene Elemente mit übereinstimmenden Bezugszeichen versehen. FIG. 2 shows a section through the fuel injection valve 1 oriented perpendicular to the valve axis 21 along the section line designated II-II in FIG. 1. Elements already described are provided with the same reference numerals.

Das Aktorgehäuse 3 ist in diesem Ausführungsbeispiel durch drei Haltesegmente 18; welche z. B. mit dem Ventilgehäuse 2 und dem ersten Aktorgehäuseteil 6 verschweißt sind, in einer zentralen Ventilausnehmung 22 fixiert. Die Haltesegmente 18 sind zweckmäßigerweise in gleichen Winkelabständen, z. B. 120°, voneinander angeordnet. Zwischen die Haltesegmente 18 greifen die ebenfalls in gleichen Winkelabständen, z. B. 120°, angeordneten Segmente 20 des zweiten Aktorgehäuseteils 7. Die Haltesegmente 18 und die Segmente 20 des zweiten Aktorgehäuseteils 7 sind dabei in ihrer Anordnung so konzipiert, daß sie den Brennstoffdurchfluß durch die zentrale Ausnehmung 22 des Brennstoffeinspritzventils 1 nicht behindern.In this exemplary embodiment, the actuator housing 3 is formed by three holding segments 18 ; which z. B. are welded to the valve housing 2 and the first actuator housing part 6 , fixed in a central valve recess 22 . The holding segments 18 are advantageously at equal angular intervals, for. B. 120 °, arranged from each other. Between the holding segments 18 which also engage at equal angular intervals, for. B. 120 °, arranged segments 20 of the second actuator housing part 7 . The holding segments 18 and the segments 20 of the second actuator housing part 7 are designed so that they do not hinder the fuel flow through the central recess 22 of the fuel injector 1 .

Die Erfindung ist nicht auf das in Fig. 1 und 2 beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt. Insbesondere kann die Anordnung auch bei einem nach außen öffnenden Brenhstoffeinspritzventil zur Anwendung kommen. Ein weiterer Vorteil liegt in der Möglichkeit der Verwendung beliebiger Aktoren.The invention is not restricted to the exemplary embodiment described in FIGS. 1 and 2. In particular, the arrangement can also be used in the case of an outwardly opening fuel injection valve. Another advantage is the possibility of using any actuator.

Claims

1. Fuel injection valve ( 1 ), in particular injection valve for fuel injection systems of internal combustion engines, with a piezoelectric or magnetostrictive actuator ( 4 ), a valve closing body ( 15 ) which can be actuated by the actuator ( 4 ) by means of a valve needle ( 13 ) and which has a valve seat surface ( 16 ) cooperates to form a sealing seat, and a valve housing ( 2 ),
characterized by
that the actuator ( 4 ) rests on a first end face ( 23 ) on a first actuator housing part ( 6 ), that the actuator ( 4 ) rests on a second end face ( 24 ) on an actuator housing cover ( 8 ) of a second actuator housing part ( 7 ) and at least a segment ( 20 ) of the second actuator housing part ( 7 ) acting on the valve needle ( 13 ) extends through a recess which leaves at least one holding segment ( 18 ) which connects the first actuator housing part ( 6 ) to the valve housing ( 2 ), and
that the actuator housing cover ( 8 ) is sealed off from the first actuator housing part ( 6 ) by a sealing element ( 9 ).

2. Fuel injection valve according to claim 1, characterized in that at least three holding segments ( 18 ) arranged at equal angular intervals with respect to the valve axis ( 21 ) are provided, through which the first actuator housing part ( 6 ) with the valve housing ( 2 ) of the fuel injection valve ( 1 ) connected is.

3. Fuel injection valve according to claim 2, characterized in that the second actuator housing part ( 7 ) has at least three segments ( 20 ) distributed at equal angular intervals with respect to the valve axis ( 21 ) and an end plate ( 19 ) which on the segments ( 20 ) is attached.

4. Fuel injector according to one of claims 1 to 3, characterized in that the first actuator housing part ( 6 ) and the actuator housing cover ( 8 ) of the second actuator housing part ( 7 ) together with the sealing element ( 9 ) form a closed actuator housing ( 3 ), which the Actuator ( 4 ) takes.

5. Fuel injection valve according to one of claims 1 to 4, characterized in that the first actuator housing part ( 6 ) with the actuator housing cover ( 8 ) of the second actuator housing part ( 7 ) is pressed together by a biasing spring ( 10 ).

6. Fuel injection valve according to claim 5, characterized in that the biasing spring ( 10 ) at least partially surrounds the actuator housing cover ( 8 ) of the second actuator housing part ( 7 ).

7. Fuel injection valve according to one of claims 1 to 6, characterized in that when the actuator ( 4 ) is actuated, the first actuator housing part ( 6 ) and the second actuator housing part ( 7 ) are pressed apart, as a result of which the valve needle ( 13 ) fixed on the second actuator housing part ( 7 ) ) the valve closing body ( 15 ) lifts from the valve seat surface ( 16 ).