EP1103718A2 - Stroke adjustment between an actuator and a transmission element for a valve in a fuel injector - Google Patents

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EP1103718A2
EP1103718A2 EP00125706A EP00125706A EP1103718A2 EP 1103718 A2 EP1103718 A2 EP 1103718A2 EP 00125706 A EP00125706 A EP 00125706A EP 00125706 A EP00125706 A EP 00125706A EP 1103718 A2 EP1103718 A2 EP 1103718A2
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valve
housing
fuel injector
idle stroke
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Thomas Beckmann
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    • F02M2200/70—Linkage between actuator and actuated element, e.g. between piezoelectric actuator and needle valve or pump plunger
    • F02M2200/701—Linkage between actuator and actuated element, e.g. between piezoelectric actuator and needle valve or pump plunger mechanical

Definitions

  • the invention relates to a method for positioning a Actuator in a fuel injector, a device to carry out such a method and a fuel injector with an actuator.
  • This accumulator injection system uses fuel conveyed into a high-pressure accumulator by means of a high-pressure pump, from which the fuel with the help of fuel injectors is injected into internal combustion engines.
  • the Fuel injector has an injection valve, which by a Servo valve is opened and closed to the temporal Determine the course of the injection process in the combustion chamber.
  • the servo valve is controlled by an electrically controlled one Actuator, in particular actuated by a piezo actuator. In such a piezo actuator, by applying electrical voltage caused a longitudinal expansion. This is transferred to the servo valve, which in turn is the injection valve controls. This means the longitudinal expansion in the um range of the piezo actuator operate the servo valve appropriately can, this longitudinal expansion z.
  • B. mechanically by an im Fuel stored lever translator or hydraulically strengthened a pressure room.
  • This idle stroke setting is in accordance with the prior art previously made so that the exact arrangement of each Components of the fuel injector, in particular their Distances to each other, calculated from the dimensions of these Components are determined. Each component must do this can be measured individually. After measuring, the idle stroke then through between the injector housing and the actuator housing arranged shims, the minimal Tolerances are allowed and therefore too expensive are finished. To check the idle stroke set in this way, it is necessary to assemble the fuel injector and to test under operating conditions. In case of malfunction must be determined, the fuel injector after the Test run can be disassembled again. Then the shims possibly reworked or exchanged become.
  • the object of the present invention is a simple method for precise positioning of an actuator in one Fuel injector, a device for carrying out a such a method and such a fuel injector to provide.
  • the method according to claim 1 and the device according to Claim 4 are particularly easy to implement then when adjusting the position of the actuator in the Injector housing already when the spacer element is deformed made by the pressing process with the actuator housing itself can be.
  • the actuator housing As a press stamp To be able to do so, however, it is necessary to use a suitably hard one Use material for the actuator housing. Doing so the actuator is controlled according to the desired idle stroke and the actuator housing with the according to the control slightly extended actuator pressed onto the spacer.
  • the Actuator or actuator housing a press stamp the spacer according to the desired idle stroke of the valve.
  • the press ram is designed such that when reaching the desired idle stroke setting just touches or actuates the transmission element, whereby the pressing or positioning process ends with micrometer precision becomes.
  • a fuel injector 1 according to FIG. 1 essentially exists from an injection valve 3, an injection nozzle 5, a actuator 19 contained in an injector head 7 (FIG 3) and an actuator connection 9.
  • an actuator housing 17 is exact by means of a hollow screw 15 fixed and in particular in the actuator longitudinal direction immovable attached.
  • the actuator 19 in the injector head 7 consists according to FIG. 3 essentially from one arranged in the actuator housing 17 Piezo actuator 21 and a servo valve 23, which are in one stage trained inner bore 25 mounted in the injector head 7 are.
  • the piezo actuator 21 sits in a manner known per se Way from several stacked piezo elements together in the actuator housing 17 between a head plate 27 and a base plate 29, the valve side has circular attachment, are biased.
  • the Position of the base plate attachment for example, that its end face is exactly flush with the valve side End face of the actuator housing 17 when the actuator is not activated completes.
  • the piezo actuator 21 continues to conduct protruding from the head plate 27 pins with the Actuator connection 9 connected so that the actuator connection 9 Voltage is applied to the piezo actuator 21 and thus its expansion controlled can be caused.
  • the piezo actuator 21 is at the upper end of the stepped inner bore 25 attached in the injector head 7.
  • the actuator housing 17 with its valve-side end face on itself known metallic, plastically suitably shaped compression ring 31 pressed.
  • the compression ring 31 lies on a ring revolving washer 33. This in turn is on a Heel arranged in the inner bore 25 of the injector head 7.
  • the actuator housing 17 is by means of the banjo bolt 15 pressed firmly against the compression ring 31 and in this position held precisely on the injector head. You can do this the banjo bolt 15 and the injector housing 17 corresponding Have paragraphs or other suitable training his.
  • the longitudinal expansion of the piezo actuator caused by electrostriction 21 or the movement of the base plate 29 in the longitudinal direction of the actuator is designed by a lever translator 35 Transfer element to the servo valve 23 and amplified about a factor of 1.5.
  • the working stroke is typically around 40 ⁇ m.
  • the lever translator 35 is between the circular attachment on the base plate 29 of the piezo actuator 21 and a valve piston 37 of the servo valve 23 arranged and with one leg on one in the Inner bore 25 of the injector head 7 below the guide disc 39 arranged washer 33 supported immovably.
  • the lever translator 35 through the washer 33 and the valve piston 37 through the Guide disk 39 guided or positioned relative to each other.
  • the valve piston 37 is still on a valve mushroom 41 on the at rest on a valve spring 43 a valve seat 45 in the inner bore 25 of the injector head 7 is pressed.
  • the base plate attachment presses 29 against the contact area of the lever translator 35, whereby this is supported on the guide disk 39 turns.
  • the valve piston 37 resting on the lever translator 35 is lower pushed into the inner bore 25 of the injector head 7.
  • the against the valve piston 37 valve mushroom 41 is against Holding force of the valve spring 43 is lifted from its valve seat 45 and so the injector controlled by the servo valve 23 5 open.
  • the Piezo actuator 21 or the floor slab attachment 29 again from the Inner bore 25 of the injector head 7 back until it is in its Rest position, for example, again exactly flush with the end face of the actuator housing 17 at a distance from the lever translator stands.
  • the valve mushroom 41 is actuated by the valve spring 43 pressed on the valve seat 45 and thus the controlled Injector 5 closed again.
  • the adjusting device has a known one Feed device 51 on the vertical movement of a press ram 53 in the arrow direction according to FIG. 2 with micrometer accuracy controls.
  • the press ram 53 has a shoulder shape idle stroke setting element protruding from the stamp press surface 55 on. This is made of an electrically conductive Material designed and electrically insulated from Press stamp 53 fastened in this.
  • the protrusion of the idle stroke adjustment element 55 corresponds to the desired one Idle stroke 1 of the valve to be set, with the exact one Position of the operating surface of the base plate attachment 29 ( Figure 3) relative to the valve-side support surface of the actuator housing must be taken into account when the actuator is idle.
  • the adjusting device according to FIG. 2 also has one Control device 57 on the one hand via electrical lines the injector or the injector head 7 and on the other hand the idle stroke setting element 55 is electrically conductive with one another connects. Furthermore, between the injector head 7 and the idle stroke setting member 55 is a voltage source and an electrical switching element, for example a relay switched, which switch off the power supply of the feed device 51 can.
  • the fuel injector 1 is in the setting process clamped in a table 59 of the fuel injector 1 against that of the punch 53 on the injector head 7 subsequently applies pressure.
  • the adjustment device and the method for positioning of the actuator 19 function as follows: First, the projection of the idle stroke setting element 55 compared to the Press surface of the punch 53 corresponding to the desired one Idle stroke 1 set with micrometer accuracy.
  • the injector head 7 is removed Actuator housing 17 clamped in the work table 59 and the compression ring 31 inserted into the injector housing.
  • the Feed device 51 moves the punch 53 into the inner bore 25 of the injector head 7. Finally, the pressing surface touches of the punch 53 the compression ring 31. In this position however, the idle stroke setting element 55 is still from the lever translator 35 spaced for example in the range of 1/10 mm. The electrical formed by the control device 57 So the circle is still broken. The feed device 51 moves the punch 53 further into the inner bore 25 and deforms or upsets the compression ring 31 so until the idle stroke setting element 55 touches the surface of the Lever translator 35 just contacted. At that moment or the position from the idle stroke adjustment element is exactly in this position 55, the lever translator 35, the washer 33 or the guide disk 39, the injector head 7 and the corresponding Lines of the control device 57 formed electrical Circle closed.
  • the relay therefore interrupts the Power supply to the feed device 51 and thereby stops the movement of the ram 53 micrometer. Subsequently the stamp 53 is removed from the injector head 7 emotional. This state is shown in Figure 2. After that the fuel injector 1 is completely assembled, as in Figures 1 and 3 shown.
  • the invention is also in known fuel injectors can be used, for example, an electromagnetically operated actuator have the without stroke translator, for. B. lever translator, and without servo valve directly via a transmission element, e.g. B. a piston is connected to the nozzle needle.
  • the Idle stroke corresponds to the difference between the deflections the actuator in its idle state and the deflection of the actuator, at which the injector is just starting to open.
  • the actuator of a fuel injector an actuator and a valve between which a transmission element is arranged and between which a predetermined Idle stroke is set.
  • the valve can be used as Servo valve or designed as an injection valve and that Transmission element designed as a piston or lever element his.

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Abstract

The method involves positioning a positioning drive (19) in a casing of a fuel injector (1) with a valve, whereby the positioning drive comprises an actuator (21) with an actuator casing (17) and a transmission element (35) arranged in the casing between the actuator and the valve, transferring a longitudinal movement of the actuator onto the valve. A plastic deformable spacer element (31) is inserted in the casing, which is compressed permanently according to the desired neutral lift of the valve. The actuator casing is fastened to the casing of the fuel injector, next to the spacer element.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Positionieren eines Stellantriebes in einem Kraftstoffinjektor, eine Vorrichtung zur Durchführung eines derartigen Verfahrens und einen Kraftstoffinjektor mit einem Stellantrieb.The invention relates to a method for positioning a Actuator in a fuel injector, a device to carry out such a method and a fuel injector with an actuator.

Bei der Kraftstoffversorgung von Brennkraftmaschinen werden Speichereinspritzsysteme eingesetzt, bei denen mit hohen Einspritzdrücken und schnellen Schaltgeschwindigkeiten gearbeitet wird. Bei diesem Speichereinspritzsystem wird Kraftstoff mittels einer Hochdruckpumpe in einen Hochdruckspeicher gefördert, von dem aus der Kraftstoff mit Hilfe von Kraftstoffinjektoren in Brennkraftmaschinen eingespritzt wird. Der Kraftstoffinjektor weist ein Einspritzventil auf, das von einem Servoventil geöffnet und geschlossen wird, um den zeitlichen Verlauf des Einspritzvorganges in die Brennkammer festzulegen. Das Servoventil wird dabei von einem elektrisch angesteuerten Aktor, insbesondere von einem Piezo-Aktor, betätigt. Bei einem derartigen Piezo-Aktor wird durch Anlegen von elektrischer Spannung eine Längsdehnung hervorgerufen. Diese wird auf das Servoventil übertragen, das wiederum das Einspritzventil steuert. Damit die im um-Bereich liegende Längsdehnung des Piezo-Aktors das Servoventil geeignet betätigen kann, wird diese Längsdehnung z. B. mechanisch durch einen im Kraftstoff gelagerten Hebelübersetzer oder hydraulisch durch einen Druckraum verstärkt.When fueling internal combustion engines Accumulator injection systems used in those with high injection pressures and fast switching speeds worked becomes. This accumulator injection system uses fuel conveyed into a high-pressure accumulator by means of a high-pressure pump, from which the fuel with the help of fuel injectors is injected into internal combustion engines. The Fuel injector has an injection valve, which by a Servo valve is opened and closed to the temporal Determine the course of the injection process in the combustion chamber. The servo valve is controlled by an electrically controlled one Actuator, in particular actuated by a piezo actuator. In such a piezo actuator, by applying electrical voltage caused a longitudinal expansion. This is transferred to the servo valve, which in turn is the injection valve controls. This means the longitudinal expansion in the um range of the piezo actuator operate the servo valve appropriately can, this longitudinal expansion z. B. mechanically by an im Fuel stored lever translator or hydraulically strengthened a pressure room.

Um die für einen optimalen Verbrennungsverlauf erforderlichen schnellen Schaltgeschwindigkeiten und kleinen Einspritzmengen beim Kraftstoffinjektor erzielen zu können, ist es erforderlich, den Kraftstoffinjektor sehr genau einzustellen. Dies gilt insbesondere für den sich zwischen dem Piezo-Aktor und dem Servoventil ergebenden Leerhub im Kraftstoffinjektor. In order to achieve the optimal combustion process fast switching speeds and small injection quantities to achieve with the fuel injector, it is necessary adjust the fuel injector very precisely. This applies in particular to that between the piezo actuator and the idle stroke in the fuel injector resulting from the servo valve.

Diese Leerhubeinstellung wird gemäß dem Stand der Technik bisher so vorgenommen, dass die genaue Anordnung der einzelnen Komponenten des Kraftstoffinjektors, insbesondere deren Abstände zueinander, rechnerisch aus den Abmessungen dieser Komponenten ermittelt werden. Hierzu muss jede Komponente einzeln vermessen werden. Nach dem Ausmessen wird der Leerhub dann durch zwischen dem Injektorgehäuse und dem Aktorgehäuse angeordnete Einstellscheiben eingestellt, die lediglich minimale Toleranzen aufweisen dürfen und deshalb aufwendig zu fertigen sind. Um den so eingestellten Leerhub zu prüfen, ist es erforderlich, den Kraftstoffinjektor zusammenzubauen und unter Betriebsbedingungen zu testen. Falls Funktionsfehler festgestellt werden, muss der Kraftstoffinjektor nach dem Testlauf wieder zerlegt werden. Dann müssen die Einstellscheiben eventuell aufwendig nachgearbeitet oder ausgetauscht werden.This idle stroke setting is in accordance with the prior art previously made so that the exact arrangement of each Components of the fuel injector, in particular their Distances to each other, calculated from the dimensions of these Components are determined. Each component must do this can be measured individually. After measuring, the idle stroke then through between the injector housing and the actuator housing arranged shims, the minimal Tolerances are allowed and therefore too expensive are finished. To check the idle stroke set in this way, it is necessary to assemble the fuel injector and to test under operating conditions. In case of malfunction must be determined, the fuel injector after the Test run can be disassembled again. Then the shims possibly reworked or exchanged become.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein einfaches Verfahren zum genauen Positionieren eines Stellantriebes in einem Kraftstoffinjektor, eine Vorrichtung zur Durchführung eines solchen Verfahrens sowie einen derartigen Kraftstoffinjektor bereitzustellen.The object of the present invention is a simple method for precise positioning of an actuator in one Fuel injector, a device for carrying out a such a method and such a fuel injector to provide.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.This object is achieved through the features of the independent claims solved. Preferred embodiments are in the dependent claims.

Das Verfahren gemäß Patentanspruch 1 und die Vorrichtung gemäß Patentanspruch 4 sind besonders einfach realisierbar dann, wenn das Einstellen der Position des Stellantriebes im Injektorgehäuse bereits beim Verformen des Abstandselementes durch den Pressvorgang mit dem Aktorgehäuse selbst vorgenommen werden kann. Um das Aktorgehäuse als Pressstempel verwenden zu können, ist es jedoch erforderlich, ein geeignet hartes Material für das Aktorgehäuse zu verwenden. Dabei wird der Aktor entsprechend dem gewünschten Leerhub angesteuert und das Aktorgehäuse mit dem entsprechend der Ansteuerung geringfügig ausgefahrenen Aktor auf das Abstandselement gepresst. Alternativ ist es auch möglich, dass bei ausgebautem Aktor bzw. Aktorgehäuse ein Pressstempel das Abstandselement gemäß dem gewünschten Leerhub des Ventils bleibend zusammenpresst. Dabei ist der Pressstempel derart ausgebildet, dass er bei Erreichen der Einstellung des gewünschten Leerhubes das Übertragungselement gerade berührt bzw. betätigt, wodurch der Press- bzw. Positionierungsvorgang mikrometergenau beendet wird.The method according to claim 1 and the device according to Claim 4 are particularly easy to implement then when adjusting the position of the actuator in the Injector housing already when the spacer element is deformed made by the pressing process with the actuator housing itself can be. To use the actuator housing as a press stamp To be able to do so, however, it is necessary to use a suitably hard one Use material for the actuator housing. Doing so the actuator is controlled according to the desired idle stroke and the actuator housing with the according to the control slightly extended actuator pressed onto the spacer. Alternatively, it is also possible that when the Actuator or actuator housing a press stamp the spacer according to the desired idle stroke of the valve. The press ram is designed such that when reaching the desired idle stroke setting just touches or actuates the transmission element, whereby the pressing or positioning process ends with micrometer precision becomes.

Zum Einstellen und Überprüfen der Positionierung des Stellantriebes im Injektorgehäuse, insbesondere zur Bestimmung des Leerhubs der Wirkverbindung zwischen dem Aktor und dem Servoventil, wird bspw. an den Aktor ein dessen Leerhub entsprechendes Ansteuersignal gelegt - oder ein passender Pressstempel verwendet - und der Pressvorgang begonnen sowie gleichzeitig der Druckverlauf im Injektor gemessen. Dabei wird mittels eines Druckerzeugers Kraftstoff unter einem hohen Druck in den Kraftstoffinjektor eingespeist und das Aktorgehäuse-oder der Pressstempel - so lange auf das Abtandselement gepresst und dieses entsprechend plastisch verformt, bis das Ventil gerade betätigt wird, was zu einem messbaren Druckabfall im Injektor führt. Dieser Zeitpunkt bzw. diese Position kann beispielsweise auch durch eine elektrische Widerstandsmessung zwischen dem Stempel- und dem Übertragungselement festgestellt werden.For setting and checking the positioning of the actuator in the injector housing, especially to determine the Idle strokes of the active connection between the actuator and the servo valve, is, for example, an empty stroke corresponding to the actuator Control signal applied - or a suitable press stamp used - and the pressing process started as well the pressure curve measured in the injector. It is by means of of a fuel pressure generator under high pressure fed into the fuel injector and the actuator housing or the press stamp - pressed as long as on the spacing element and plastically deformed it until the Valve is being operated, resulting in a measurable pressure drop leads in the injector. This time or position can for example also by an electrical resistance measurement between the stamp and the transfer element be determined.

Nachfolgend ist anhand schematischer Darstellungen ein Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben. Es zeigen:

Figur 1
einen Kraftstoffinjektor,
Figur 2
stark vereinfacht eine Einstellvorrichtung mit dem vergrößert, abschnittsweise und in einem Längsschnitt dargestellten Kraftstoffinjektor beim Pressvorgang des Stauchringes, und
Figur 3
abschnittsweise den zusammengebauten Kraftstoffinjektor in einem Längsschnitt gemäß Figur 2.
An exemplary embodiment of the invention is described below using schematic representations. Show it:
Figure 1
a fuel injector,
Figure 2
greatly simplifies an adjusting device with the fuel injector shown enlarged, in sections and in a longitudinal section during the pressing process of the compression ring, and
Figure 3
sectionally the assembled fuel injector in a longitudinal section according to FIG. 2.

Ein Kraftstoffinjektor 1 gemäß Figur 1 besteht im wesentlichen aus einem Einspritzventil 3, einer Einspritzdüse 5, einem in einem Injektorkopf 7 enthaltenen Stellantrieb 19 (Figur 3) sowie einem Aktoranschluss 9. Im Injektorkopf 7 ist weiterhin ein Hochdruckzulauf 11, über den Kraftstoff unter sehr hohem Druck zugeführt werden kann, sowie ein Leckageablauf 13, über den überschüssiger Kraftstoff aus dem Kraftstoffinjektor 1 in einen Kraftstoffvorratsbehälter (nicht gezeigt) zurückgeführt werden kann, vorgesehen. Am Injektorkopf 7 ist mittels einer Hohlschraube 15 ein Aktorgehäuse 17 exakt festgelegt und insbesondere in Aktorlängsrichtung unverschiebbar befestigt.A fuel injector 1 according to FIG. 1 essentially exists from an injection valve 3, an injection nozzle 5, a actuator 19 contained in an injector head 7 (FIG 3) and an actuator connection 9. In the injector head 7 continue a high pressure inlet 11, under the fuel very high pressure can be supplied, as well as a leakage process 13, about the excess fuel from the fuel injector 1 into a fuel tank (not shown) can be returned. On the injector head 7, an actuator housing 17 is exact by means of a hollow screw 15 fixed and in particular in the actuator longitudinal direction immovable attached.

Der Stellantrieb 19 im Injektorkopf 7 besteht gemäß Figur 3 im wesentlichen aus einem im Aktorgehäuse 17 angeordneten Piezo-Aktor 21 und einem Servoventil 23, die in einer stufig ausgebildeten Innenbohrung 25 im Injektorkopf 7 montiert sind. Der Piezo-Aktor 21 setzt sich dabei in an sich bekannter Weise aus mehreren übereinander gestapelten Piezoelementen zusammen, die in dem Aktorgehäuse 17 zwischen einer Kopfplatte 27 und einer Bodenplatte 29, die ventilseitig einen kreisrunden Aufsatz aufweist, vorgespannt sind. Dabei ist die Position des Bodenplattenaufsatzes beispielsweise derart, dass dessen Stirnfläche exakt bündig mit der ventilseitigen Stirnfläche des Aktorgehäuses 17 bei nicht angesteuertem Aktor abschließt. Der Piezo-Aktor 21 ist weiter leitend über aus der Kopfplatte 27 hervorstehende Kontaktstifte mit dem Aktoranschluss 9 verbunden, so dass über den Aktoranschluss 9 Spannung an den Piezo-Aktor 21 angelegt und damit dessen Ausdehnung gesteuert hervorgerufen werden kann. Der Piezo-Aktor 21 ist am oberen Ende der stufig ausgebildeten Innenbohrung 25 im Injektorkopf 7 befestigt. Dabei wird das Aktorgehäuse 17 mit seiner ventilseitigen Stirnfläche auf einen an sich bekannten metallischen, plastisch geeignet verformten Stauchring 31 gedrückt. Der Stauchring 31 liegt auf einer ringförmig umlaufenden Auflagescheibe 33. Diese wiederum ist auf einem Absatz in der Innenbohrung 25 des Injektorkopfes 7 angeordnet. Das Aktorgehäuse 17 ist dabei mittels der Hohlschraube 15 fest an den Stauchring 31 gedrückt und in dieser Position exakt definiert am Injektorkopf gehalten. Dazu können die Hohlschraube 15 und das Injektorgehäuse 17 korrespondierende Absätze aufweisen oder anders geeignet ausgebildet sein.The actuator 19 in the injector head 7 consists according to FIG. 3 essentially from one arranged in the actuator housing 17 Piezo actuator 21 and a servo valve 23, which are in one stage trained inner bore 25 mounted in the injector head 7 are. The piezo actuator 21 sits in a manner known per se Way from several stacked piezo elements together in the actuator housing 17 between a head plate 27 and a base plate 29, the valve side has circular attachment, are biased. Here is the Position of the base plate attachment, for example, that its end face is exactly flush with the valve side End face of the actuator housing 17 when the actuator is not activated completes. The piezo actuator 21 continues to conduct protruding from the head plate 27 pins with the Actuator connection 9 connected so that the actuator connection 9 Voltage is applied to the piezo actuator 21 and thus its expansion controlled can be caused. The piezo actuator 21 is at the upper end of the stepped inner bore 25 attached in the injector head 7. The actuator housing 17 with its valve-side end face on itself known metallic, plastically suitably shaped compression ring 31 pressed. The compression ring 31 lies on a ring revolving washer 33. This in turn is on a Heel arranged in the inner bore 25 of the injector head 7. The actuator housing 17 is by means of the banjo bolt 15 pressed firmly against the compression ring 31 and in this position held precisely on the injector head. You can do this the banjo bolt 15 and the injector housing 17 corresponding Have paragraphs or other suitable training his.

Die durch Elektrostriktion erzeugte Längsdehnung des Piezo-Aktors 21 bzw. die Bewegung der Bodenplatte 29 in Längsrichtung des Aktors wird von einem als Hebelübersetzer 35 ausgebildeten Übertragungselement auf das Servoventil 23 übertragen und etwa den Faktor 1,5 verstärkt. Der Arbeitshub beträgt dabei typischerweise um etwa 40 µm. Der Hebelübersetzer 35 ist zwischen dem kreisrunden Aufsatz an der Bodenplatte 29 des Piezo-Aktors 21 und einem Ventilkolben 37 des Servoventils 23 angeordnet und mit einem Schenkel auf einer in der Innenbohrung 25 des Injektorkopfes 7 unterhalb der Führungsscheibe 39 angeordneten Auflagescheibe 33 unverschiebbar abgestützt. Bei der Hebelbewegung werden der Hebelübersetzer 35 durch die Auflagescheibe 33 und der Ventilkolben 37 durch die Führungsscheibe 39 geführt bzw. relativ zueinander positioniert. Der Ventilkolben 37 liegt weiterhin auf einem Ventilpilz 41 an, der im Ruhezustand an einer Ventilfeder 43 auf einen Ventilsitz 45 in der Innenbohrung 25 des Injektorkopfes 7 gedrückt wird.The longitudinal expansion of the piezo actuator caused by electrostriction 21 or the movement of the base plate 29 in the longitudinal direction of the actuator is designed by a lever translator 35 Transfer element to the servo valve 23 and amplified about a factor of 1.5. The working stroke is typically around 40 µm. The lever translator 35 is between the circular attachment on the base plate 29 of the piezo actuator 21 and a valve piston 37 of the servo valve 23 arranged and with one leg on one in the Inner bore 25 of the injector head 7 below the guide disc 39 arranged washer 33 supported immovably. During the lever movement, the lever translator 35 through the washer 33 and the valve piston 37 through the Guide disk 39 guided or positioned relative to each other. The valve piston 37 is still on a valve mushroom 41 on the at rest on a valve spring 43 a valve seat 45 in the inner bore 25 of the injector head 7 is pressed.

Der in Figur 3 dargestellte Kraftstoffinjektor 1 mit dem Stellantrieb 19 arbeitet beim Einsatz in einer Brennkraftmaschine wie folgt: Über den Hochdruckzulauf 11 (Figur 1) wird Kraftstoff unter einem sehr hohen Druck in den Kraftstoffinjektor 1 eingespeist. Im Ruhezustand, d. h. bei nicht angesteuertem Piezo-Aktor 21, wird der Ventilpilz 41 durch die Ventilfeder 43 auf den Ventilsitz 45 gedrückt, so dass die vom Servoventil 23 angesteuerte Einspritzdüse 5 bspw. geschlossen ist. Dabei entspricht der Abstand des Bodenplattenaufsatzes 29 zum Hebelübersetzer 35 exakt dem Leerhub des Ventils und beträgt in der Regel etwa 1 = 2 bis 4 µm. Beim Anlegen einer Spannung über den Aktoranschluss 9 an den Piezo-Aktor 21 bewirkt die durch Elektrostriktion hervorgerufenen Längsdehnung des Piezo-Aktors 21, dass sich dessen Bodenplatte 29 bzw. der Aufsatz auf den Hebelübersetzer 35 zu bewegt. Nach Zurücklegen des Leerhubes 1 drückt der Bodenplattenaufsatz 29 gegen den Anliegebereich des Hebelübersetzers 35, wodurch sich dieser auf der Führungsscheibe 39 abgestützt dreht. Infolge der Drehbewegung des Hebelübersetzers 35 wird der am Hebelübersetzer 35 anliegende Ventilkolben 37 tiefer in die Innenbohrung 25 des Injektorkopfes 7 vorgeschoben. Der am Ventilkolben 37 anliegende Ventilpilz 41 wird gegen die Haltekraft der Ventilfeder 43 von seinem Ventilsitz 45 abgehoben und so die vom Servoventil 23 angesteuerte Einspritzdüse 5 geöffnet. Nach Beenden der Stromzufuhr zieht sich der Piezo-Aktor 21 bzw. der Bodenpattenaufsatz 29 wieder aus der Innenbohrung 25 des Injektorkopfes 7 zurück, bis er in seiner Ruheposition beispielsweise wieder exakt bündig zur Stirnfläche des Aktorgehäuses 17 mit Abstand vom Hebelübersetzer steht. Dabei wird der Ventilpilz 41 durch die Ventilfeder 43 auf den Ventilsitz 45 gedrückt und damit die angesteuerte Einspritzdüse 5 wieder geschlossen.The fuel injector 1 shown in Figure 3 with the Actuator 19 works when used in an internal combustion engine as follows: About the high pressure inlet 11 (Figure 1) Fuel under a very high pressure in the fuel injector 1 fed. At rest, d. H. when not activated Piezo actuator 21, the valve mushroom 41 through the Valve spring 43 pressed onto the valve seat 45, so that the closed by the servo valve 23, for example is. The distance between the base plate attachment corresponds 29 to lever translator 35 exactly the idle stroke of Valve and is usually about 1 = 2 to 4 microns. At the Applying a voltage to the piezo actuator via the actuator connection 9 21 causes those caused by electrostriction Longitudinal expansion of the piezo actuator 21 that its bottom plate 29 or the essay on the lever translator 35 moves. After the idle stroke 1 has been covered, the base plate attachment presses 29 against the contact area of the lever translator 35, whereby this is supported on the guide disk 39 turns. As a result of the rotary movement of the lever translator 35 the valve piston 37 resting on the lever translator 35 is lower pushed into the inner bore 25 of the injector head 7. The against the valve piston 37 valve mushroom 41 is against Holding force of the valve spring 43 is lifted from its valve seat 45 and so the injector controlled by the servo valve 23 5 open. After the power supply has ended, the Piezo actuator 21 or the floor slab attachment 29 again from the Inner bore 25 of the injector head 7 back until it is in its Rest position, for example, again exactly flush with the end face of the actuator housing 17 at a distance from the lever translator stands. The valve mushroom 41 is actuated by the valve spring 43 pressed on the valve seat 45 and thus the controlled Injector 5 closed again.

Um eine genaue Einstellung des Leerhubes des Ventils vornehmen zu können, ist eine Einstellvorrichtung gemäß Figur 2 vorgesehen. Die Einstellvorrichtung weist eine an sich bekannte Vorschubeinrichtung 51 auf, die die Vertikalbewegung eines Pressstempels 53 in Pfeilrichtung gemäß Figur 2 mikrometergenau steuert. Der Pressstempel 53 weist ein absatzförmig aus der Stempelpressfläche hervorstehendes Leerhubeinstellelement 55 auf. Dieses ist aus einem elektrisch leitenden Material ausgebildet und elektrisch isoliert vom Pressstempel 53 in diesem befestigt. Der Überstand des Leerhubeinstellelementes 55 entspricht dabei dem gewünschten Leerhub 1 des einzustellenden Ventils, wobei jeweils die exakte Postion der Betätigungsfläche des Bodenplattenaufsatzes 29 (Figur 3) relativ zur ventilseitigen Auflagefläche des Aktorgehäuses im Ruhezustand des Aktors zu berücksichtigen ist. To make an exact adjustment of the idle stroke of the valve to be able to, is an adjusting device according to Figure 2 intended. The adjusting device has a known one Feed device 51 on the vertical movement of a press ram 53 in the arrow direction according to FIG. 2 with micrometer accuracy controls. The press ram 53 has a shoulder shape idle stroke setting element protruding from the stamp press surface 55 on. This is made of an electrically conductive Material designed and electrically insulated from Press stamp 53 fastened in this. The protrusion of the idle stroke adjustment element 55 corresponds to the desired one Idle stroke 1 of the valve to be set, with the exact one Position of the operating surface of the base plate attachment 29 (Figure 3) relative to the valve-side support surface of the actuator housing must be taken into account when the actuator is idle.

Die Einstellvorrichtung gemäß Figur 2 weist weiterhin eine Steuervorrichtung 57 auf, die über elektrische Leitungen einerseits den Injektor bzw. den Injektorkopf 7 und andererseits das Leerhubeinstellelement 55 elektrisch leitend miteinander verbindet. Weiterhin ist zwischen den Injektorkopf 7 und das Leerhubeinstellelement 55 eine Spannungsquelle und ein elektrisches Schaltelement, bspw. ein Relais geschaltet, welches die Stromversorgung der Vorschubeinrichtung 51 abschalten kann. Der Kraftstoffinjektor 1 ist beim Einstellvorgang in einem Tisch 59 eingespannt, der den Kraftstoffinjektor 1 gegen den vom Pressstempel 53 auf den Injektorkopf 7 nachfolgend ausgeübten Druck festhält.The adjusting device according to FIG. 2 also has one Control device 57 on the one hand via electrical lines the injector or the injector head 7 and on the other hand the idle stroke setting element 55 is electrically conductive with one another connects. Furthermore, between the injector head 7 and the idle stroke setting member 55 is a voltage source and an electrical switching element, for example a relay switched, which switch off the power supply of the feed device 51 can. The fuel injector 1 is in the setting process clamped in a table 59 of the fuel injector 1 against that of the punch 53 on the injector head 7 subsequently applies pressure.

Die Einstellvorrichtung und das Verfahren zum Positionieren des Stellantriebes 19 funktionieren wie folgt: Zunächst wird der Überstand des Leerhubeinstellelementes 55 gegenüber der Pressfläche des Stempels 53 entsprechend dem gewünschten Leerhub 1 mikrometergenau eingestellt. Dabei wird die relative Position der Stirnfläche des Bodenplattenaufsatzes 29 zur Stirnfläche des Aktorgehäuses 17 bei nicht aktiviertem Aktor berücksichtigt. Ist bspw. die Betätigungs- bzw. Stirnfläche des Bodenplattenaufsatzes 29 im Ruhezustand exakt bündig zur ventilseitigen Stirnfläche bzw. Auflagefläche des Aktorgehäuses 17, wird der Überstand exakt gemäß dem gewünschten Leerhub des Ventils eingestellt. Der Injektorkopf 7 wird bei ausgebautem Aktorgehäuse 17 in den Arbeitstisch 59 eingespannt und der Stauchring 31 in das Injektorgehäuse eingelegt. Die Vorschubeinrichtung 51 fährt den Stempel 53 in die Innenbohrung 25 des Injektorkopfes 7. Schließlich berührt die Pressfläche des Stempels 53 den Stauchring 31. In dieser Position ist jedoch das Leerhubeinstellelement 55 noch von dem Hebelübersetzer 35 beispielsweise im Bereich von 1/10 mm beabstandet. Der durch die Steuervorrichtung 57 gebildete elektrische Kreis ist also noch unterbrochen. Die Vorschubeinrichtung 51 fährt den Stempel 53 weiter in die Innenbohrung 25 und deformiert bzw. staucht dabei den Stauchring 31 so weit, bis das Leerhubeinstellelement 55 die Berührfläche des Hebelübersetzers 35 gerade kontaktiert. In diesem Moment bzw. exakt in dieser Position ist der aus dem Leerhubeinstellelement 55, dem Hebelübersetzer 35, der Auflagescheibe 33 bzw. der Führungsscheibe 39, dem Injektorkopf 7 und den entsprechenden Leitungen der Steuervorrichtung 57 gebildete elektrische Kreis geschlossen. Das Relais unterbricht deshalb die Stromversorgung der Vorschubeinrichtung 51 und stoppt dadurch die Verfahrbewegung des Pressstempels 53 mikrometergenau. Anschließend wird der Stempel 53 wieder aus dem Injektorkopf 7 bewegt. Dieser Zustand ist in Figur 2 dargestellt. Danach wird der Kraftstoffinjektor 1 komplett zusammengebaut, wie in Figuren 1 und 3 gezeigt.The adjustment device and the method for positioning of the actuator 19 function as follows: First, the projection of the idle stroke setting element 55 compared to the Press surface of the punch 53 corresponding to the desired one Idle stroke 1 set with micrometer accuracy. The relative Position of the end face of the base plate attachment 29 for End face of the actuator housing 17 when the actuator is not activated considered. Is, for example, the actuating or end face of the base plate attachment 29 in the idle state exactly flush valve-side end face or contact surface of the actuator housing 17, the protrusion is exactly according to the desired idle stroke of the valve. The injector head 7 is removed Actuator housing 17 clamped in the work table 59 and the compression ring 31 inserted into the injector housing. The Feed device 51 moves the punch 53 into the inner bore 25 of the injector head 7. Finally, the pressing surface touches of the punch 53 the compression ring 31. In this position however, the idle stroke setting element 55 is still from the lever translator 35 spaced for example in the range of 1/10 mm. The electrical formed by the control device 57 So the circle is still broken. The feed device 51 moves the punch 53 further into the inner bore 25 and deforms or upsets the compression ring 31 so until the idle stroke setting element 55 touches the surface of the Lever translator 35 just contacted. At that moment or the position from the idle stroke adjustment element is exactly in this position 55, the lever translator 35, the washer 33 or the guide disk 39, the injector head 7 and the corresponding Lines of the control device 57 formed electrical Circle closed. The relay therefore interrupts the Power supply to the feed device 51 and thereby stops the movement of the ram 53 micrometer. Subsequently the stamp 53 is removed from the injector head 7 emotional. This state is shown in Figure 2. After that the fuel injector 1 is completely assembled, as in Figures 1 and 3 shown.

Die Erfindung ist auch bei bekannten Kraftstoffinjektoren einsetzbar, die einen bspw. elektromagnetisch betriebenen Aktor aufweisen, der ohne Hubübersetzer, z. B. Hebelübersetzer, und ohne Servoventil direkt über ein Übertragungselement, z. B. einen Kolben, mit der Düsennadel in Verbindung steht. Der Leerhub entspricht hier der Differenz zwischen der Auslenkung des Aktors in dessen Ruhezustand und der Auslenkung des Aktors, bei der das Einspritzventil sich gerade zu öffnen beginnt. Somit weist der Stellantrieb eines Kraftstoffinjektors einen Aktor und ein Ventil auf, zwischen denen ein Übertragungselement angeordnet ist und zwischen denen ein vorgegebener Leerhub eingestellt ist. Dabei kann bspw. das Ventil als Servoventil oder als Einspritzventil ausgebildet und das Übertragungselement als Kolben- oder als Hebelelement ausgebildet sein. Die Merkmale der vorherigen Ausführungsbeispiele können mit den hier beschriebenen Ausführungsformen des Stellantriebes des Kraftstoffinjektors kombiniert werden.The invention is also in known fuel injectors can be used, for example, an electromagnetically operated actuator have the without stroke translator, for. B. lever translator, and without servo valve directly via a transmission element, e.g. B. a piston is connected to the nozzle needle. The Idle stroke corresponds to the difference between the deflections the actuator in its idle state and the deflection of the actuator, at which the injector is just starting to open. Thus, the actuator of a fuel injector an actuator and a valve between which a transmission element is arranged and between which a predetermined Idle stroke is set. For example, the valve can be used as Servo valve or designed as an injection valve and that Transmission element designed as a piston or lever element his. The features of the previous exemplary embodiments can with the embodiments of the actuator described here of the fuel injector can be combined.

Claims (7)

Verfahren zum Positionieren eines Stellantriebes (19) in einem Gehäuse eines Kraftstoffinjektors (1) mit einem Ventil, wobei der Stellantrieb einen Aktor (21) mit einem Aktorgehäuse (17) und ein im Gehäuse angeordnetes Übertragungselement (35) zwischen dem Aktor und dem Ventil aufweist, um eine Längsbewegung des Aktors auf das Ventil zu übertragen,
dadurch gekennzeichnet, daß
ein plastisch verformbares Abstandselement (31) in das Gehäuse eingelegt wird, daß das Abstandselement entsprechend dem gewünschten Leerhub des Ventils bleibend zusammengepresst wird, und daß an dem Abstandselement anliegend das Aktorgehäuse am Gehäuse des Kraftstoffinjektors befestigt wird.Method for positioning an actuator (19) in a housing of a fuel injector (1) with a valve, the actuator having an actuator (21) with an actuator housing (17) and a transmission element (35) arranged in the housing between the actuator and the valve to transmit a longitudinal movement of the actuator to the valve,
characterized in that
a plastically deformable spacer element (31) is inserted into the housing, that the spacer element is permanently pressed together in accordance with the desired idle stroke of the valve, and that the actuator housing is attached to the spacer element on the housing of the fuel injector. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das in das Gehäuse eingelegte Abstandselement bei ausgebautem Aktor mit einem Stempel (53) so weit zusammengepresst wird bis ein Leerhubeinstellelement (55) des Stempels auf das Übertragungselement (35) des Stellantriebes trifft bzw. dieses betätigt.A method according to claim 1, characterized in that the spacer inserted in the housing when the actuator is removed is pressed together with a stamp (53) until an idle stroke setting element (55) of the stamp on the transmission element (35) of the actuator hits or actuates it. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der elektrische Widerstand zwischen dem Übertragungselement (35) und dem Leerhubeinstellelement (55) gemessen wird, und daß die Preßbewegung des Stempels (53) gestoppt wird, wenn das Übertragungselement das Leerhubeinstellelement berührt bzw. kontaktiert.A method according to claim 2, characterized in that the electrical resistance between the transmission element (35) and the idle stroke setting element (55) is measured, and that the pressing movement of the stamp (53) is stopped when that Transmission element touches the idle stroke setting element or contacted. Vorrichtung zum Positionieren eines Stellantriebes (19) in einem Gehäuse eines Kraftstoffinjektors (1), wobei der Stellantrieb einen Aktor (21) mit einem Aktorgehäuse und ein Übertragungselement (35) zwischen dem Aktor und einem Ventil aufweist, um eine Längsbewegung des Aktors auf das Ventil zu übertragen,
dadurch gekennzeichnet, daß
eine Vorschubeinrichtung (51) zum Pressen eines Stempels (53) auf ein in das Gehäuse eingelegtes plastisch verformbares Abstandselement (31) vorgesehen ist, welcher Stempel ein entsprechend dem gewünschten Leerhub des Ventils über die Stempelpreßfläche hinausragendes Leerhubeinstellelement (55) aufweist, und daß eine Steuervorrichtung (57) vorgesehen ist, die die Bewegung der Vorschubeinrichtung stoppt, sobald das Leerhubeinstellelement des Stempels auf das Übertragungselement des Stellantriebes (19) trifft bzw. dieses betätigt.Device for positioning an actuator (19) in a housing of a fuel injector (1), the actuator having an actuator (21) with an actuator housing and a transmission element (35) between the actuator and a valve for a longitudinal movement of the actuator onto the valve transferred to,
characterized in that
a feed device (51) for pressing a punch (53) onto a plastically deformable spacer element (31) inserted into the housing is provided, which punch has an idle stroke setting element (55) projecting beyond the punch press surface in accordance with the desired idle stroke of the valve, and a control device (57) is provided, which stops the movement of the feed device as soon as the idle stroke setting element of the plunger hits the transmission element of the actuator (19) or actuates it. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuervorrichtung den elektrischen Widerstand zwischen dem Übertragungselement (35) und dem Leerhubeinstellelement (55) mißt und die Preßbewegung der Vorschubeinrichtung stoppt, sobald das Übertragungselement das Leerhubeinstellelement berührt bzw. kontaktiert.Apparatus according to claim 4, characterized in that the control device the electrical resistance between the transmission element (35) and the idle stroke setting element (55) measures and the pressing movement of the feed device stops as soon as the transmission element the idle stroke setting element touched or contacted. Kraftstoffinjektor mit einem Gehäuse, in dem ein Stellantrieb (19) angeordnet ist, der einen Aktor (21) mit einem Aktorgehäuse (17) und ein Übertragungselement (35) zwischen dem Aktor und dem Ventil aufweist, um eine Längsbewegung des Aktors auf das Ventil zu übertragen, wobei das Aktorgehäuse am Gehäuse des Kraftstoffinjektors befestigt ist,
dadurch gekennzeichnet, daß
zur Definition der relativen Position des Aktorgehäuses und damit des Aktors zum Gehäuse des Kraftstoffinjektors und damit des Übertragungselementes zwischen beiden ein entsprechend dem gewünschten Leerhub des Ventils bleibend verformtes plastisches Abstandselement (31)angeordnet ist.Fuel injector with a housing in which an actuator (19) is arranged, which has an actuator (21) with an actuator housing (17) and a transmission element (35) between the actuator and the valve in order to move the actuator longitudinally towards the valve transferred, wherein the actuator housing is attached to the housing of the fuel injector,
characterized in that
to define the relative position of the actuator housing and thus the actuator to the housing of the fuel injector and thus the transmission element, a plastic spacer element (31) which is permanently deformed in accordance with the desired idle stroke of the valve is arranged between the two. Kraftstoffinjektor nach Patentanspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Abstandselement durch einen Stauchring (31) gebildet ist.Fuel injector according to claim 6, characterized in that that the spacer element by a compression ring (31) is formed.
EP00125706A 1999-11-23 2000-11-23 Stroke adjustment between an actuator and a transmission element for a valve in a fuel injector Expired - Lifetime EP1103718B1 (en)

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