EP1080305A1 - Brennstoffeinspritzventil - Google Patents

Brennstoffeinspritzventil

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EP1080305A1
EP1080305A1 EP99957921A EP99957921A EP1080305A1 EP 1080305 A1 EP1080305 A1 EP 1080305A1 EP 99957921 A EP99957921 A EP 99957921A EP 99957921 A EP99957921 A EP 99957921A EP 1080305 A1 EP1080305 A1 EP 1080305A1
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EP
European Patent Office
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actuator
fuel injection
fuel
injection valve
sealing plate
Prior art date
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EP99957921A
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English (en)
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EP1080305B2 (de
EP1080305B1 (de
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Wolfgang Ruehle
Hubert Stier
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Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
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Publication date
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    • F02M61/08—Fuel-injectors not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00 having valves, e.g. having a plurality of valves in series the valves opening in direction of fuel flow
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    • F02M63/0012—Valves
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F02M2200/00—Details of fuel-injection apparatus, not otherwise provided for
    • F02M2200/16—Sealing of fuel injection apparatus not otherwise provided for

Definitions

  • the invention relates to a fuel injector according to the preamble of claim 1.
  • the fuel injector resulting from this document consists of a valve body in which a valve needle is guided coaxially.
  • the valve body has a connection via which fuel is supplied to the fuel injection valve.
  • the valve needle is provided with a central bore.
  • On the spray side the valve needle forms a sealing seat with the valve body.
  • the fuel is led to the sealing seat via the central bore of the valve needle.
  • On its outside the valve needle is sealed against the surrounding valve body.
  • a piezoelectric actuator acts on the valve needle via a pressure shoulder.
  • the pressure hose is firmly connected to the valve needle and is guided close to the valve body on the inlet side. This protects the actuator from the effects of fuel pressure.
  • the known fuel injector has the following disadvantages:
  • valve needle Since the valve needle is firmly connected to the pressure shoulder, the valve needle on the spraying side and the pressure shoulder on the inlet side are sealingly and movably guided in the valve body are, the production is relatively complex and the fuel injector susceptible to bending or tensioning of the valve needle or the change in the relative positions of the two sliding surfaces.
  • the sealing surface is wetted with fuel and, because of the high fuel pressure, fuel flows in the direction of the actuator.
  • the actuator is thus only protected against the action of the fuel pressure, but not against the action of the fuel.
  • the seal between the pressure shoulder or nozzle needle and nozzle body results in friction losses when the fuel injector is actuated.
  • the formability of the fuel jet is impaired, the switching times of the valve are increased, the actuator energy can be used more poorly, and there is increased wear on the fuel injector.
  • the sealing surfaces formed between the pressure shoulder or nozzle needle and nozzle body decrease in the course of operation.
  • valve needle Since the central bore in the valve needle is part of a fuel line extending from the fuel inlet connection to the sealing seat, the production of the valve needle is complex and the fuel injection valve is particularly susceptible to dirt deposits at its end on the sealing seat side.
  • the fuel injector according to the invention with the features of claim 1 has the advantage that a simple solution results in an inexpensive, low-wear, frictionless and considerably more compact design. Furthermore, the seal is independent of the design of the valve needle and can therefore be integrated into a large number of fuel injection valves. In addition, the actuator sealed in this way with the seal against the fuel can be integrated into both an internal opening and an external opening fuel injector without major structural changes. In addition, the actuator is protected by the seal against both the action of the fuel and the action of the fuel pressure.
  • the actuator jacket is advantageously designed to be wave-shaped or folded. This enables a large actuator stroke in the actuator housing in a compact design.
  • the actuator is advantageously acted upon by the actuator antel with a pretensioning force. Additional components, such as B. compression springs can be omitted.
  • a heat-conductive material, in particular a heat-conducting paste, is advantageously provided between the actuator jacket and the actuator. As a result, the energy generated when the actuator is actuated and dissipated in the actuator can be passed on from the actuator to the thermally conductive material and from there to the actuator housing. This reduces the thermal load on the actuator and extends the service life of the fuel injector.
  • the seal advantageously has a tubular sleeve which penetrates the recess of the actuator and which is at least partially enclosed by the actuator. As a result, the interior of the tubular sleeve is sealed against the actuator and the fuel can therefore flow through it.
  • the seal advantageously has a sealing plate on the sealing seat side, which is connected to the actuator jacket and / or to the sleeve.
  • the actuator can act or act on devices of the fuel single-seat valve via the sealing seat-side sealing plate support.
  • the sealing plate on the sealing seat side can be designed similarly to the sealing plate on the inflow side, which simplifies the manufacture of the seal.
  • the sealing plates are advantageously cup-shaped, as a result of which devices of the fuel injector can be accommodated in the interior of the sealing plates.
  • the sealing plates can be guided more easily in a guide.
  • Each sealing plate advantageously has a recess through which the sleeve passes.
  • the sleeve is bent back on at least one sealing plate and connected to this sealing plate on an end face facing away from the other sealing plate. This enables a large actuator stroke in the actuator housing.
  • At least one of the sealing plates is advantageously cup-shaped, and an edge region of the sealing plate projects beyond the bent-back region of the sleeve. This protects the bent-back area of the sleeve.
  • the inlet-side sealing plate has at least one supply channel, through which at least one electrical supply line is guided to the actuator.
  • the electrical supply line is guided into the interior of the seal in a simple manner.
  • the supply duct is advantageously sealed off from the fuel.
  • the sealing of the electrical supply line against the fuel is integrated into the sealing plate, as a result of which an additional sealing can be omitted and a more compact design results.
  • the sleeve is advantageously part of a fuel line extending from the fuel inlet connection to the sealing seat. This simplifies the fuel line, in particular for a fuel connection attached at the end. In addition, a Additional fuel lines are not required, which means that components can be saved.
  • FIG. 1 shows a partial axial section through a first embodiment of a fuel injection valve according to the invention, the fuel injection valve being designed to open inwards;
  • FIG. 2 shows a partial axial section through a second exemplary embodiment of a fuel injection valve according to the invention, the fuel injection valve being designed to open outwards;
  • Fig. 4 shows an axial section through a sealing plate.
  • the fuel injection valve 1 shows a partial axial sectional view of a fuel injection valve 1 according to the invention.
  • the fuel injection valve 1 is used in particular for the direct injection of fuel, in particular gasoline, into a combustion chamber of a mixture-compressing, spark-ignited internal combustion engine as a so-called gasoline direct injection valve.
  • the fuel injector 1 according to the invention is also suitable for other applications.
  • the fuel injector 1 is designed as an internally opening fuel injector 1.
  • the fuel Injection valve 1 has a valve housing 3 and a fuel inlet connection 4 which represents the fuel inlet and which together form the housing of the fuel injection valve 1.
  • a valve closing body 6 which can be actuated by means of a valve needle 5 and which, in the exemplary embodiment shown, is formed in one piece with the valve needle 5.
  • the valve closing body 6 is frustoconically tapered in the spray direction.
  • the valve closing body 6 interacts with a valve seat surface 8 formed on a valve seat body 7 to form a sealing seat.
  • the valve needle 5 is guided in its axial movement by valve needle guides 9, 10 which are attached to the valve housing 3.
  • the valve needle guides 9, 10 have slot-shaped recesses 11, 12.
  • An actuator 13 is used to actuate the fuel injection valve 1, which actuator is designed piezoelectrically or magnetostrictively.
  • the actuator 13 is actuated via an electrical control signal which is fed to the actuator 13 via an electrical feed line, which is not shown in this exemplary embodiment for the sake of simplicity.
  • the actuator 13 When the actuator 13 is actuated, it expands and acts via an inflow-side sealing plate 14 on a base plate 15 to which the valve needle 5 is fastened, the actuator 13 being supported on the valve housing 3 via a sealing seat-side sealing plate 16.
  • the valve needle 5 is moved in the axial direction towards the fuel inlet connector 4, as a result of which the valve closing body 6 lifts off the valve seat surface 8 of the valve seat body 7 and releases the sealing seat.
  • valve closing body 6 and valve seat body 7 results in fuel escaping from a fuel chamber 17 of fuel injector 1 into the combustion chamber of the internal combustion engine.
  • the valve needle 5 is reset via a compression spring 18, which is supported on one side on the base plate 15 and on the other side on the fuel inlet connector 4.
  • the valve housing 3, the fuel inlet connector 4, the base plate 15, the inflow-side sealing plate 14 and the sealing-seat side sealing plate 16 are fastened to one another with weld seams 19a-19f.
  • the attachment can also be done in a different way.
  • An actuator jacket 20 and a sleeve 21 are fastened to the inflow-side sealing plate 14 and the sealing seat-side sealing plate 16.
  • the actuator jacket 20 is connected in a non-detachable manner to the inflow-side sealing plate 14 via a circumferential weld seam 22 and to the sealing seat-side sealing plate 16 by means of a circumferential weld seam 23.
  • the connection can also be made differently, in particular releasably.
  • the inflow-side sealing plate 14 and the sealing-seat-side sealing plate 16 have inner recesses 24, 25 through which the sleeve 21 passes, the sleeve 21 on the inflow-side sealing plate 14 being bent back in a bent-back region 39 and on a circumferential weld seam 26 with an end face 37 of the inflow-side sealing plate 14 and is connected to the sealing seat-side sealing plate 16 at a circumferential weld seam 27.
  • the inflow-side sealing plate 14 has an edge region 38, on which the inflow-side sealing plate 14 is connected to the base plate 15. A bent-back region 39 of the sleeve 21 is overhanged by the edge region 38 of the inflow-side sealing plate 14.
  • the sleeve 21 widened and bent back on the inflow-side sealing plate 14 can be moved when the actuator 13 extends in the direction of the fuel inlet connection 4, the sealing of the actuator 13 by the sealing 14, 16, 20, 21 against the fuel remains.
  • the actuator jacket 20 is wave-shaped or folded. A preload can be transmitted to the actuator 13 through the actuator jacket 20, so that the compression spring 18 can be omitted.
  • the fuel is supplied via the fuel inlet connection 4, through bores 28a, 28b in the base plate 15 and through an inner longitudinal opening 31 of the sleeve 21, through which the valve needle 5 also extends, into the fuel chamber 17.
  • the fuel can alternatively also be conducted Via the interior 29 of the valve housing 3, suitable flow openings then having to be provided in the sealing plate 16 on the sealing seat side.
  • a thermally conductive material in particular a heat-conducting paste, can be introduced in a space 30 between the actuator jacket 20 and the actuator 13, as a result of which the heat of the actuator 13 is conducted to the valve housing 3 via the heat-conducting paste in the space 30 and via the sealing plate-side sealing plate 16.
  • the space between the actuator 13 and the sleeve 21 can also be filled with a thermal paste in order to give off heat to the fuel.
  • FIG. 2 shows a second exemplary embodiment of the fuel injector 1 according to the invention in an excerpted axial sectional view. Elements already described are provided with the same reference numerals, so that a repetitive description is unnecessary.
  • the second embodiment of the fuel injector 1 is an externally opening fuel injector 1.
  • the cup-shaped, inflow-side sealing plate 14 is supported on the fuel inlet nozzle 4, so that when the actuator 13 is actuated, it expands in the direction of the sealing seat and via the sealing seat side Sealing plate 16 and the base plate 15 acts on the valve needle 5, as a result of which the frustoconical valve closing body 6, which is designed to expand in the direction of spraying and is formed in one piece with the valve needle 5, lifts off the valve seat surface 8 of the valve seat body 7 and releases the sealing seat.
  • the compression spring 18 which is located on the one hand on the valve housing 3 and on the other hand supported on the base plate 15, the valve closing body 6 is pressed against the valve seat surface 8 of the valve seat body 7.
  • the function of the compression spring 18 can be taken over completely or in part by the actuator jacket 20.
  • the electrical supply to the actuator 13 can take place via supply channels 32 and 33 in the fuel inlet connection 4 or in the sealing plate 14.
  • the supply channels 32, 33 can also be used to vent the seal 14, 16, 20, 21 or to drain leakage liquid from the seal 14, 16, 20, 21.
  • the inflow of fuel in the direction of the sealing seat takes place via the longitudinal opening 31 and bores 28a, 28b in the base plate 15.
  • a thermally conductive material in particular a thermal paste, can be introduced.
  • FIG. 3 shows a sectional view of a further embodiment of the seal 14, 16, 20 of the actuator 13.
  • the actuator jacket 20 is welded to the inflow-side sealing plate 14 and the sealing-seat side sealing plate 16 via circumferential weld seams 22 and 23, respectively.
  • the actuator 13 is located between the two cup-shaped sealing plates 14, 16.
  • a supply channel 33 for receiving an electrical line to the actuator 13 is provided in the inflow-side sealing plate 14.
  • the supply channel 33 can, however, also be provided in the sealing plate 16 on the sealing seat side.
  • the sleeve 21 is dispensed with, which is why the actuator 13 is designed without an inner longitudinal opening 31. Accordingly, the fuel is supplied outside of the actuator jacket 20.
  • Fig. 4 shows a sectional view of another embodiment of the inflow-side sealing plate 14.
  • the feed channel 33 is designed to be kinked, the feed channel 33 opening on the peripheral surface 35 of the inflow-side sealing plate 14.
  • the inflow-side sealing plate 14 can be fastened to the inner wall of the valve housing 3, in particular by welding.
  • the electrical line can be routed from the side of the fuel injector 1 through the feed channel 33 to the actuator 13 via a connection which is to be provided in the valve housing 3.
  • the opening of the feed channel 33 on the circumferential surface 35 is to seal against the fuel in order to prevent the penetration of fuel.
  • a weld seam running around the opening between the peripheral surface 35 and the valve housing 3 is particularly suitable for this purpose.
  • the actuator jacket 20 can be attached to a lower peripheral surface 36 of the inflow-side sealing plate 14 that has a smaller diameter than the upper peripheral surface 35.
  • the described embodiment of the inflow-side sealing plate 14 is also suitable for the sealing-seat side sealing plate 16.
  • the sealing plate 14 has a fuel channel 40.
  • the invention is not restricted to the exemplary embodiments described.
  • a different design of the actuator jacket 20, the sleeve 21, in particular the bent-back region 39 of the sleeve 21, and the two sealing plates 14, 16 is conceivable.
  • the action of the actuator 13 on the valve needle 5 is shown in simplified form in FIGS. 1 and 2 and is not intended to limit the invention in this regard.
  • the invention is characterized by the possibility of using the seal 14, 16, 20, 21 in a large number of fuel injection valves 1.

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Abstract

Ein Brennstoffeinspritzventil (1), insbesondere ein Einspritzventil für Brennstoffeinspritzanlagen von Brennkraftmaschinen, weist einen Brennstoffeinlassstutzen (4) zum Zuführen von Brennstoff, einen piezoelektrischen oder magnetostriktiven Aktor (13), der durch eine Abdichtung (14, 16, 20, 21) gegen den Brennstoff abgedichtet ist, und einen von dem Aktor (13) mittels einer Ventilnadel (5) betätigbaren Ventilschliesskörper (6), der mit einer Ventilsitzfläche (8) zu einem Dichtsitz zusammenwirkt, auf. Dabei umfasst die Abdichtung (14, 16, 20, 21) eine zuflussseitige Dichtplatte (14), die zwischen dem Brennstoffeinlassstutzen (4) und dem Aktor (13) angeordnet ist, und einen in Längsrichtung elastisch verformbaren Aktormantel (20), der mit der zuflussseitigen Dichtplatte (14) verbunden ist.

Description

Brennstoffeinspritzventil
Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einem Brennstoffeinspritzventil nach der Gattung des Anspruchs 1.
Aus der DE 195 34 445 C2 ist ein Brennstoffeinspritzventil nach der Gattung des Anspruchs 1 bekannt . Das aus dieser Druckschrift hervorgehende Brennstoffeinspritzventil besteht aus einem Ventilkörper, in dem eine Ventilnadel koaxial geführt ist. Der Ventilkörper weist einen Anschluß auf, über welchen dem Brennstoffeinspritzventil Brennstoff zugeführt wird. Die Ventilnadel ist mit einer Zentralbohrung versehen. Abspritzseitig bildet die Ventilnadel mit dem Ventilkörper einen Dichtsitz. Der Brennstoff wird über die Zentralbohrung der Ventilnadel zum Dichtsitz geleitet. Auf ihrer Außenseite ist die Ventilnadel gegen den umgebenden Ventilkörper abgedichtet . Ein piezoelektrischer Aktor wirkt über eine Druckschulter auf die Ventilnadel ein. Die Drucksch-ulter ist fest mit der Ventilnadel verbunden und ist zulaufseitig dicht an dem Ventilkörper geführt. Dadurch wird der Aktor vor der Einwirkung des Brennstoffdrucks geschütz . Bei dem bekannten Brennstoffeinspritzventil ergeben sich folgende Nachteile :
Da die Ventilnadel mit der Druckschulter fest verbunden ist, die Ventilnadel abspritzseitig und die Druckschulter zulaufseitig dichtend und beweglich im Ventilkörper geführt sind, ist die Fertigung relativ aufwendig und das Brennstoffeinspritzventil anfällig gegenüber Verbiegungen oder Verspannungen der Ventilnadel bzw. der Veränderung der relativen Lagen der beiden Gleitflächen.
Da die Druckschulter bzw. die Ventilnadel gegen den Ventilkörper beweglich geführt ist, kommt es zu einer Benetzung der Dichtfläche mit Brennstoff und wegen dem hohen Brennstoffdruck zu einem Zufluß von Brennstoff in Richtung des Aktors. Somit ist der Aktor nur gegen die Einwirkung des Brennstoffdrucks nicht jedoch gegen die Einwirkung des Brennstoffs geschützt. Durch die Abdichtung zwischen Druckschulter bzw. Düsennadel und Düsenkörper kommt es bei Betätigung des Brennstoffeinspritzventils zu Reibungsverlusten. Dadurch wird die Formbarkeit des BrennstoffStrahls verschlechtert, die Schaltzeiten des Ventils vergrößern sich, die Aktorenergie kann schlechter ausgenützt werden, und es kommt zu einem erhöhten Verschleiß des Brennstoffeinspritzventils . Insbesondere kommt es im Laufe des Betriebs zu einer nachlassenden Dichtigkeit der zwischen Druckschulter bzw. Düsennadel und Düsenkörper ausgebildeten Dichtflächen.
Da die Zentralbohrung in der Ventilnadel Teil einer sich von dem Brennstoffeinlaßstutzen bis zum Dichtsitz erstreckenden Brennstoffleitung ist, ist die Fertigung der Ventilnadel aufwendig und das Brennstoffeinspritzventil ist insbesondere an seinem dichtsitzseitigen Ende anfällig gegenüber Schmutzablagerungen .
Vorteile der Erfindung
Das erfindungsgemäße Brennstoffeinspritzventil mit den Merkmalen des Anspruchs 1 hat demgegenüber den Vorteil, daß sich durch eine einfache Lösung eine kostengünstige, verschleißarme, reibungsfreie und erheblich kompaktere Bauweise ergibt . Des weiteren ist die Abdichtung unabhängig von der Ausführung der Ventilnadel und kann somit in eine Vielzahl von Brennstoffeinspritzventilen integriert werden. Außerdem kann der auf diese Weise mit der Abdichtung gegen den Brennstoff abgedichtete Aktor ohne größere bauliche Änderungen sowohl in ein innenöffnendes als auch in ein außenöffnendes Brennstoffeinspritzventil integriert werden. Außerdem ist der Aktor durch die Abdichtung sowohl gegen die Einwirkung des Brennstoffs als auch gegen die Einwirkung des Brennstoffdrucks geschützt.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen des im Anspruch 1 angegebenen Brennstoffeinspritzventils möglich.
In vorteilhafter Weise ist der Aktormantel wellenförmig oder gefaltet ausgebildet. Dadurch wird ein großer Aktorhub im Aktorgehäuse in einer kompakten Bauweise ermöglicht. In vorteilhafter Weise ist der Aktor von dem Aktor antel mit einer Vorspannkraft beaufschlagt. Zusätzliche Bauteile, wie z. B. Druckfedern, können entfallen. In vorteilhafter Weise ist zwischen dem Aktormantel und dem Aktor ein wärmeleitfähiges Material, insbesondere eine Wärmeleitpaste, vorgesehen. Dadurch kann die bei Betätigung des Aktors entstandene, im Aktor dissipierte Energie von dem Aktor auf das wärmeleitfähige Material und von diesem an das Aktorgehäuse weitergeleitet werden. Dadurch wird die thermische Belastung des Aktors vermindert und die Lebensdauer des Brennstoffeinspritzventils verlängert.
In vorteilhafter Weise weist die Abdichtung eine rohrförmige Hülse auf, die die Aussparung des Aktors durchdringt und die von dem Aktor zumindest abschnittsweise umschlossen ist. Dadurch ist das Innere der rohrförmigen Hülse gegen den Aktor abgedichtet und kann somit vom Brennstoff durchflössen werden.
In vorteilhafter Weise weist die Abdichtung eine dichtsitzseitige Dichtplatte auf, die mit dem Aktormantel und/oder mit der Hülse verbunden ist . Dadurch kann der Aktor über die dichtsitzseitige Dichtplatte auf Einrichtungen des Brennstoffeinsoritzventils einwirken bzw. sich an diesen abstützen. Außerdem kann die dichtsitzseitige Dichtplatte ähnlich wie die zuflußseitige Dichtplatte gestaltet werden, wodurch die Fertigung der Abdichtung vereinfacht wird.
Vorteilhaft sind die Dichtplatten topfförmig ausgebildet, wodurch im Inneren der Dichtplatten Einrichtungen des Brennstoffeinspritzventils aufgenommen werden können. Außerdem können die Dichtplatten dadurch leichter in einer Führung geführt werden.
In vorteilhafter Weise weist jede Dichtplatte jeweils eine Aussparung auf, durch welche die Hülse hindurchtritt. Dabei ist die Hülse an zumindest einer Dichtplatte aufgeweitet zurückgebogen und an einer der jeweils anderen Dichtplatte abgewandten Stirnfläche mit dieser Dichtplatte verbunden. Dadurch wird ein großer Aktorhub im Aktorgehäuse ermöglicht.
Vorteilhaft ist zumindest eine der Dichtplatten topfförmig ausgebildet, und ein Randbereich der Dichtplatte überragt den zurückgebogenen Bereich der Hülse. Dadurch ist der zurückgebogene Bereich der Hülse geschützt.
In vorteilhafter Weise weist die zulaufseitige Dichtplatte zumindest einen Zuleitungskanal auf, durch welchen zumindest eine elektrische Zuleitung an den Aktor geführt ist. Dadurch wird die elektrische Zuleitung in einfacher Weise in das Innere der Abdichtung geführt.
Vorteilhaft ist der Zuleitungskanal gegen den Brennstoff abgedichtet. Dadurch wird die Abdichtung der elektrischen Zuleitung gegen den Brennstoff in die Dichtplatte integriert, wodurch eine zusätzliche Abdichtung entfallen kann und sich eine kompaktere Bauweise ergibt.
In vorteilhafter Weise ist die Hülse Teil einer sich von dem Brennstoffeinlaßstutzen bis zum Dichtsitz erstreckenden Brennstoffleitung. Dadurch vereinfacht sich die Brennstoffleitung insbesondere für einen endseitig angebrachten Brennstoffanschluß. Außerdem kann eine zusätzliche Brennstoffleitung entfallen, wodurch sich Bauteile einsparen lassen.
Zeichnung
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung vereinfacht dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 einen auszugsweisen axialen Schnitt durch ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Brennstoffeinspritzventils, wobei das Brennstoff- einspritzventil nach innen öffnend ausgeführt ist;
Fig. 2 einen auszugsweisen axialen Schnitt durch ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Brennstoffeinspritzventils , wobei das Brennstoffeinspritzventil nach außen öffnend ausgeführt ist;
Fig. 3 einen axialen Schnitt durch einen Aktor mit Abdichtung; und
Fig. 4 einen axialen Schnitt durch eine Dichtplatte.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
Fig. 1 zeigt in einer auszugsweisen axialen Schnittdarstellung ein erfindungsgemäßes Brennstoff- einspritzventil 1. Das Brennstoffeinspritzventil 1 dient insbesondere zum direkten Einspritzen von Brennstoff, insbesondere von Benzin in einen Brennraum einer gemischverdichtenden, fremdgezündeten Brennkraftmaschine als sogenanntes Benzindirekteinspritzventil . Das erfindungsgemäße Brennstoffeinspritzventil 1 eignet sich jedoch auch für andere Anwendungsfalle .
Das Brennstoffeinspritzventil 1 ist als innenöffnendes Brennstoffeinspritzventil 1 ausgeführt. Das Brennstoff- einspritzventil 1 weist ein Ventilgehäuse 3 und einen den Brennstoffeinlaß darstellenden Brennstoffeinlaßstutzen 4 auf, die zusammen das Gehäuse des Brennstoffeinspritzventils 1 bilden. Im Ventilgehäuse 3 befinden sich ein mittels einer Ventilnadel 5 betätigbarer Ventilschließkörper 6, der in dem dargestellten Ausführungsbeispiel mit der Ventilnadel 5 einteilig ausgebildet ist. Der Ventilschließkörper 6 ist kegelstumpfförmig sich in Abspritzrichtung verjüngend ausgebildet. Der Ventilschließkörper 6 wirkt mit einer an einem Ventilsitzkörper 7 ausgebildeten Ventilsitzfläche 8 zu einem Dichtsitz zusammen. Die Ventilnadel 5 wird bei ihrer axialen Bewegung durch Ventilnadelführungen 9, 10 geführt, die am Ventilgehäuse 3 befestigt sind. Um den Durchfluß von Brennstoff zu ermöglichen, weisen die Ventilnadelführungen 9, 10 schlitzförmige Aussparungen 11, 12 auf.
Zur Betätigung des Brennstoffeinspritzventils 1 dient ein Aktor 13, der piezoelektrisch oder magnetostriktiv ausgeführt ist. Die Betätigung des Aktors 13 erfolgt über ein elektrisches Steuersignal, das über eine elektrische Zuleitung, die in diesem Ausführungsbeispiel der Einfachheit halber nicht eingezeichnet ist, an den Aktor 13 geführt wird. Bei der Betätigung des Aktors 13 dehnt sich dieser aus und wirkt über eine zuflußseitige Dichtplatte 14 auf eine Grundplatte 15, an der die Ventilnadel 5 befestigt ist, ein, wobei der Aktor 13 sich über eine dichtsitzseitige Dichtplatte 16 an dem Ventilgehäuse 3 abstützt. Dadurch wird die Ventilnadel 5 in axialer Richtung auf den Brennstoffeinlaßstutzen 4 zubewegt, wodurch der Ventilschließkörper 6 von der Ventilsitzfläche 8 des Ventilsitzkörpers 7 abhebt und den Dichtsitz freigibt. Durch den entstandenen Spalt zwischen Ventilschließkörper 6 und Ventilsitzkörper 7 kommt es zum Austritt von Brennstoff aus einer Brennstoffkammer 17 des Brennstoffeinspritzventils 1 in die Brennkammer der Brennkraftmaschine. Die Rückstellung der Ventilnadel 5 erfolgt im Ausführungsbeispiel über eine Druckfeder 18, die sich auf der einen Seite an der Grundplatte 15 und an der anderen Seite an dem Brennstoff- einlaßstutzen 4 abstützt. Das Ventilgehäuse 3, der Brennstoffeinlaßstutzen 4, die Grundplatte 15, die zuflußseitige Dichtplatte 14 und die dichtsitzseitige Dichtplatte 16 sind mit Schweißnähten 19a - 19f aneinander befestigt. Die Befestigung kann jedoch auch auf eine andere Weise erfolgen.
An der zuflußseitigen Dichtplatte 14 und der dichtsitzseitigen Dichtplatte 16 sind ein Aktormantel 20 und eine Hülse 21 befestigt. Dabei ist der Aktormantel 20 über eine umlaufende Schweißnaht 22 mit der zuflußseitigen Dichtplatte 14 und mit einer umlaufenden Schweißnaht 23 mit der dichtsitzseitigen Dichtplatte 16 unlösbar verbunden. Die Verbindung kann jedoch auch anders, insbesondere lösbar ausgeführt sein. Die zuflußseitige Dichtplatte 14 und die dichtsitzseitige Dichtplatte 16 weisen innere Aussparungen 24, 25 auf, durch welche die Hülse 21 hindurchtritt, wobei die Hülse 21 an der zuflußseitigen Dichtplatte 14 in einem zurückgebogenen Bereich 39 aufgeweitet zurückgebogen ist und an einer umlaufenden Schweißnaht 26 mit einer Stirnfläche 37 der zuflußseitigen Dichtplatte 14 und an einer umlaufenden Schweißnaht 27 mit der dichtsitzseitigen Dichtplatte 16 verbunden ist. Die zuflußseitige Dichtplatte 14 weist einen Randbereich 38 auf, an dem die zuflußseitige Dichtplatte 14 mit der Grundplatte 15 verbunden ist . Ein zurückgebogener Bereich 39 der Hülse 21 wird dabei von dem Randbereich 38 der zuflußseitigen Dichtplatte 14 überragt. Durch die topfförmige Ausbildung der zuflußseitigen Dichtplatte 14 kann die an der zuflußseitigen Dichtplatte 14 aufgeweitete und zurückgebogene Hülse 21 bei Ausdehnung des Aktors 13 in Richtung des Brennstoffeinlaßstutzens 4 bewegt werden, wobei die Abdichtung des Aktors 13 durch die Abdichtung 14, 16, 20, 21 gegen den Brennstoff bestehen bleibt. Aus dem gleichen Grund ist der Aktormantel 20 wellenförmig bzw. gefaltet ausgebildet. Dabei kann durch den Aktormantel 20 eine Vorspannung auf den Aktor 13 übertragen werden, so daß die Druckfeder 18 entfallen kann. Die Zuführung von Brennstoff erfolgt über den Brennstoffeinlaßstutzen 4, durch Bohrungen 28a, 28b in der Grundplatte 15 und durch eine innere Längsδffnung 31 der Hülse 21, durch die sich auch die Ventilnadel 5 erstreckt, in die Brennstoffkammer 17. Die Leitung des Brennstoffs kann alternativ auch über den Innenraum 29 des Ventilgehäuses 3 erfolgen, wobei dann geeignete Durchflußöffnungen in der dichtsitzseitigen Dichtplatte 16 vorzusehen sind.
In einem Zwischenraum 30 zwischen dem Aktormantel 20 und dem Aktor 13 kann ein wärmeleitfähiges Material, insbesondere eine Wärmeleitpaste eingebracht sein, wodurch die Wärme des Aktors 13 über die Wärmeleitpaste im Zwischenraum 30 und über die dichtsitzseitige Dichtplatte 16 an das Ventilgehäuse 3 geleitet wird. In entsprechender Weise kann auch der Raum zwischen dem Aktor 13 und der Hülse 21 mit einer Wärmeleitpaste gefüllt sein, um Wärme an den Brennstoff abzugeben.
Fig. 2 zeigt in einer auszugsweisen axialen Schnittdarstellung ein zweites Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Brennstoffeinspritzventils 1. Bereits beschriebene Elemente sind mit übereinstimmenden Bezugszeichen versehen, so daß sich eine wiederholende Beschreibung erübrigt.
Bei dem zweiten Ausführungsbeispiel des Brennstoffeinspritzventils 1 handelt es sich um ein außenöffnendes Brennstoff- einspritzventil 1. Die topfförmige, zuflußseitige Dichtplatte 14 stützt sich am Brennstoffeinlaßstutzen 4 ab, so daß sich bei einer Betätigung des Aktors 13 dieser in Richtung des Dichtsitzes ausdehnt und über die dichtsitzseitige Dichtplatte 16 und die Grundplatte 15 auf die Ventilnadel 5 einwirkt, wodurch der kegelstumpfförmige, in Abspritzrichtung erweiternd ausgebildete Ventilschließkörper 6, der mit der Ventilnadel 5 einteilig ausgebildet ist, von der Ventilsitzfläche 8 des Ventilsitzkörpers 7 abhebt und den Dichtsitz freigibt. Über die Druckfeder 18, die sich einerseits am Ventilgehäuse 3 und andererseits an der Grundplatte 15 abstützt, wird der Ventilschließkörper 6 gegen die Ventilsitzfläche 8 des Ventilsitzkörpers 7 gepreßt. Wie schon bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel beschrieben, kann die Funktion der Druckfeder 18 vollständig oder zum Teil von dem Aktormantel 20 übernommen werden.
Die elektrische Zuleitung an den Aktor 13 kann über Zuleitungskanäle 32 und 33 im Brennstoffeinlaßstutzen 4 bzw. in der Dichtplatte 14 erfolgen. Die Zuleitungskanäle 32, 33 können auch der Entlüftung der Abdichtung 14, 16, 20, 21 oder zum Abfluß von Leckflüssigkeit aus der Abdichtung 14, 16, 20, 21 dienen. Der Zufluß von Brennstoff in Richtung des Dichtsitzes erfolgt über die Längsöffnung 31 und Bohrungen 28a, 28b in der Grundplatte 15. Wie bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel kann in den Zwischenraum 30 zwischen dem Aktormantel 20 und dem Aktor 13 und/oder zwischen der Hülse 21 und dem Aktor 13 ein wärmeleitfähiges Material, insbesondere eine Wärmeleitpaste, eingebracht sein.
Fig. 3 zeigt in einer Schnittdarstellung eine weitere Ausführungsform der Abdichtung 14, 16, 20 des Aktors 13. Der Aktormantel 20 ist über umlaufende Schweißnähte 22 bzw. 23 an die zuflußseitige Dichtplatte 14 bzw. die dichtsitzseitige Dichtplatte 16 geschweißt. Der Aktor 13 befindet sich zwischen den beiden topfförmig ausgebildeten Dichtplatten 14, 16. Ein Zuleitungskanal 33 für die Aufnahme einer elektrischen Leitung an den Aktor 13 ist in der zuflußseitigen Dichtplatte 14 vorgesehen. Der Zuleitungskanal 33 kann jedoch auch in der dichtsitzseitigen Dichtplatte 16 vorgesehen sein. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird auf die Hülse 21 verzichtet, weshalb der Aktor 13 ohne innere Längsöffnung 31 ausgebildet ist . Entsprechend erfolgt die Brennstoffzufuhr außerhalb des Aktormantels 20.
Fig. 4 zeigt in einer Schnittdarstellung ein weiteres Ausführungsbeispiel der zuflußseitigen Dichtplatte 14. In diesem Ausführungsbeispiel ist der Zuleitungskanal 33 abgeknickt ausgeführt, wobei der Zuleitungskanal 33 an der Umfangsflache 35 der zuflußseitigen Dichtplatte 14 mündet. Mit der Umfangsflache 35 kann die zuflußseitige Dichtplatte 14 an der Innenwand des Ventilgehäuses 3, insbesondere durch Schweißen, befestigt werden. Dadurch kann die elektrische Leitung über einen Anschluß, der in dem Ventilgehäuse 3 vorzusehen ist, von der Seite des Brennstoffeinspritzventils 1 durch den Zuleitungskanal 33 zum Aktor 13 geführt werden. Die Öffnung des Zuleitungskanals 33 an der Umfangsflache 35 ist, um das Eindringen von Brennstoff zu verhindern, gegen den Brennstoff abzudichten. Dafür eignet sich insbesondere eine um die Öffnung laufende Schweißnaht zwischen der Umfangsflache 35 und dem Ventilgehäuse 3. Die Befestigung des Aktormantels 20 kann an einer einen geringeren Durchmesser als die obere Umfangsflache 35 aufweisenden unteren Umfangsflache 36 der zuflußseitigen Dichtplatte 14 erfolgen. Ohne Einschränkung eignet sich die beschriebene Ausführung der zuflußseitigen Dichtplatte 14 auch für die dichtsitzseitige Dichtplatte 16.
Um in dem in Fig. 4 dargestellten Ausführungsbeispiel die Brennstoffzufuhr zu ermöglichen, weist die Dichtplatte 14 einen Brennstoffkanal 40 auf. Alternativ ist es möglich, die Dichtplatte 14 entsprechend der Fig. 1 mit einer Aussparung 24 zu versehen.
Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. Insbesondere ist eine andere Gestaltung des Aktormantels 20, der Hülse 21, insbesondere des zurückgebogenen Bereichs 39 der Hülse 21, und der beiden Dichtplatten 14, 16 denkbar. Des weiteren ist die Einwirkung des Aktors 13 auf die Ventilnadel 5 in den Fig. 1 und 2 vereinfacht dargestellt und soll die Erfindung nicht in dieser Hinsicht einschränken. Insbesondere zeichnet sich die Erfindung durch die Möglichkeit der Verwendung der Abdichtung 14, 16, 20, 21 in einer Vielzahl von Brennstoff- einspritzventilen 1 aus.

Claims

Ansprüche
1. Brennstoffeinspritzventil (1), insbesondere Einspritzventil für Brennstoffeinspritzanlagen von Brennkraftmaschinen, mit einem Brennstoffeinlaß (4) zum
Zuführen von Brennstoff, einem piezoelektrischen oder magnetostriktiven Aktor (13) , der durch eine Abdichtung
(14, 16, 20, 21) gegen den Brennstoff abgedichtet ist, und einem von dem Aktor (13) mittels einer Ventilnadel (5) betätigbaren Ventilschließkörper (6) , der mit einer Ventilsitzfläche (8) zu einem Dichtsitz zusammenwirkt, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdichtung (14, 16, 20, 21) eine zuflußseitige Dichtplatte (14) , die zwischen dem Brennstoffeinlaß (4) und dem Aktor (13) angeordnet ist, und einen in Längsrichtung elastisch verformbaren Aktormantel (20) umfaßt, der mit der zuflußseitigen Dichtplatte (14) verbunden ist.
2. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zuflußseitige Dichtplatte (14) topfförmig ausgebildet ist.
3. Brennstoffeinspritzventil nach einem der Ansprüche 1 oder 2 , dadurch gekennzeichnet, daß der Aktormantel (20) wellenförmig oder gefaltet ausgebildet ist.
4. Brennstoffeinspritzventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3 , dadurch gekennzeichnet, daß der Aktor (13) von dem Aktormantel (20) mit einer Vorspannkraft beaufschlagt ist.
5. Brennstoffeinspritzventil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Aktormantel (20) und dem Aktor (13) ein wärmeleitfähiges Material, insbesondere eine Wärmeleitpaste, vorgesehen ist.
6. Brennstoffeinspritzventil nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Aktor (13) eine innere Längsöffnung (31) aufweist.
7. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdichtung (14, 16, 20, 21) eine rohrförmige Hülse (21) aufweist, die die Längsöffnung (31) des Aktors (13) durchdringt und die von dem Aktor (13) zumindest abschnittsweise umschlossen ist.
8. Brennstoffeinspritzventil nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdichtung (14, 16, 20, 21) eine dichtsitzseitige Dichtplatte (16) umfaßt, die mit dem Aktormantel (20) und/oder mit der Hülse (21) verbunden ist.
9. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die dichtsitzseitige Dichtplatte (16) topfförmig ausgebildet is .
10. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtplatten (14, 16) jeweils eine Aussparung (24, 25) aufweisen, durch welche die Hülse (21) hindurchtritt, und daß die Hülse (21) an zumindest einer Dichtplatte (14) aufgeweitet zurückgebogen ist und an einer der jeweils anderen Dichtplatte (16) abgewandten Stirnfläche (37) mit der Dichtplatte (14) verbunden ist.
11. Brennstoffeinspritzventil nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest eine der Dichtplatten (14, 16) topfförmig ausgebildet ist und ein Randbereich (38) der Dichtplatte (14) den zurückgebogenen Bereich (39) der Hülse (21) überragt.
12. Brennstoffeinspritzventil nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die zuflußseitige Dichtplatte (14) zumindest einen Zuleitungskanal (33) aufweist, durch welchen zumindest eine elektrische Zuleitung an den Aktor (13) geführt ist.
13. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Zuleitungskanal (33) gegen den Brennstoff abgedichtet ist .
14. Brennstoffeinspritzventil nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Aktor (13) über die zuflußseitige Dichtplatte (14) auf die Ventilnadel (5) einwirkt.
15. Brennstoffeinspritzventil nach einem der Ansprüche 7 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilnadel (5) abschnittsweise von der Hülse (21) umschlossen ist.
16. Brennstoffeinspritzventil nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Aktor (13) über die dichtsitzseitige Dichtplatte (16) auf die Ventilnadel (5) einwirkt.
17. Brennstoffeinspritzventil nach einem der Ansprüche 7 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (21) Teil einer sich von dem Brennstoffeinlaß (4) bis zum Dichtsitz erstreckenden Brennstoffleitung ist.
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