EP1108137B1 - Fuel injection valve - Google Patents
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- EP1108137B1 EP1108137B1 EP00945543A EP00945543A EP1108137B1 EP 1108137 B1 EP1108137 B1 EP 1108137B1 EP 00945543 A EP00945543 A EP 00945543A EP 00945543 A EP00945543 A EP 00945543A EP 1108137 B1 EP1108137 B1 EP 1108137B1
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
- F02M61/00—Fuel-injectors not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00
- F02M61/04—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
- F02M61/10—Other injectors with elongated valve bodies, i.e. of needle-valve type
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- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
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- F02M51/00—Fuel-injection apparatus characterised by being operated electrically
- F02M51/06—Injectors peculiar thereto with means directly operating the valve needle
- F02M51/0603—Injectors peculiar thereto with means directly operating the valve needle using piezoelectric or magnetostrictive operating means
Definitions
- the invention is based on a fuel injector according to the genus of the main claim.
- resulting fuel injector has one which can be actuated by an actuator by means of a valve needle Valve closing body on that with a valve seat a sealing seat cooperates.
- the fuel injector has a connection part and a functional part.
- On the connector is an electrical connector and a Fuel connection provided.
- the functional part shows the Actuator, a compression spring and a valve seat body on which the valve seat surface is formed. So in that Functional part the whole for actuating the fuel injector required actuator accommodated.
- When connecting the functional part with the Connection part is an electrical contact pin of the Functional part inserted into a socket of the connecting part, whereby the actuator with the electrical connection of the Connection part is connected. It also becomes a fuel channel of the functional part with a fuel channel Connection part sealed.
- the fuel injector known from DE 197 12 591 A1 has the following disadvantages. Because the actuator completely pivoted in the opposite of the connector arranged functional part is housed, that Valve housing of the fuel injector bends on. This will introduce the fuel injector in a connecting piece of the internal combustion engine difficult, the fuel injector in particular not inserted into a cylindrical connector can be. In particular, this can Fuel injector is not in a cylindrical Location bore of a cylinder head can be used, such as this is directly in the combustion chamber of an internal combustion engine injecting fuel injectors is required.
- the arrangement of the electrical connector is the Swivel angle of the fuel injector already at To specify manufacture of the connector. A change in Swivel angle ⁇ can therefore only by changing the Manufacturing process can be achieved. Because the fuel injector divided into connecting part and functional part is, in the functional part the entire Actuator is housed in the this document- invention described only for this special fuel injector.
- DE 197 03 836 A1 already discloses an electromagnetically actuated injection valve known that for the intake manifold injection in mixture-compression-ignition Internal combustion engines is suitable.
- the fuel injector has a magnetic circuit on, which is arranged outside a tube housing. With the magnetic circuit is a internal armature activated in the radial direction and the movement similar to one Toggle press converted into an axial stroke.
- the tube housing is kinked designed to be able to arrange the spray point variably and deep in the intake manifold.
- a valve needle that is movable at an angle to the alignment of the magnetic circuit acts together with a valve seat. When the solenoid is excited, the Transfer armature movement via spring elements to the valve needle, so that this one can execute desired stroke.
- the fuel injector according to the invention with the has characteristic features of the main claim in contrast, the advantage that the swivel angle is independent adjusted by the special shape of the valve housing can be, so that the fuel injector universal can be used.
- the Actuator regardless of the angular position of the Valve needle arranged in the fuel injector be, so that the invention for any fuel injectors suitable.
- valve seat surface is advantageously on one Valve seat body formed, which on a spherical Connection surface on a valve housing of the fuel injector is applied. This makes the valve seat body and the valve housing on top of each other matched so that only when attaching the Valve seat body on the valve housing of the swivel angle must be determined.
- valve seat body is concave at the connection surface is trained.
- valve housing has a recess has, through which the valve needle protrudes, wherein it is particularly advantageous if the cross section of the Recess for stepless adjustment of the swivel angle is larger than the cross section of the valve needle.
- This allows the manufacture of the valve housing and the Valve seat body regardless of the one to be set Swivel angle take place, the desired swivel angle can be set individually.
- the Valve seat body with the valve housing through a The weld angle can be connected using the swivel angle low manufacturing costs can be determined.
- the valve seat body can be used also attached to the valve body with a union nut his.
- the actuator is advantageously piezoelectric or magnetostrictive, which makes a variable Valve needle stroke of the valve needle and a large Result in operating force.
- the actuator has a Actuating element acts on the valve needle.
- the injection-side valve area of the fuel injector be made slim. This is particularly useful when using the fuel injector as an injection valve for direct Injecting fuel into an internal combustion engine because in Area of the mounting piece on the combustion chamber of the Internal combustion engine in general only a small one Installation space is available.
- valve needle head Valve needle on. It is advantageous that the control side of the actuating element and / or the valve needle head is partially spherical or lenticular. Thereby is independent of the set swivel angle Fit between valve needle and actuator ensured.
- the actuator has an actuator sealing actuator pot acts on the valve needle. Thereby this results in a compact structure of the fuel injector.
- An end face of the actuator pot is advantageously located on a valve needle head of the valve needle. It is advantageous it that the end face of the actuator pot and / or the Valve needle head partially spherical or lenticular is trained. This makes it independent of that set swivel angle the fit between the Actuator and the actuator ensured.
- Fig. 1 shows an axial excerpt Sectional view of a fuel injector according to the invention 1.
- the fuel injector 1 is used especially for direct fuel injection, especially of gasoline in a combustion chamber mixture-compressing, spark-ignited internal combustion engine as so-called gasoline direct injection valve.
- the Fuel injection valve 1 according to the invention is suitable however also for other applications.
- the fuel injector 1 has a front part 2, a middle part 3 and a rear part 4, the together a valve housing 5 of the fuel injector 1 form. It is on the rear part 4 of the fuel injector 1 a fuel connection 6 is formed. The rear part 4 of the fuel injector 1 partially surrounded by a plastic element 7 which an electrical connection 8 is formed, via the an electrical cable to the fuel injector 1 can be connected.
- an actuator 10 in the middle part 3 of the Control fuel injector 1 is arranged.
- the Actuator 10 is enclosed by an actuator pot 11, one has elastic, wavy region 12 so that the Actuator pot 11, in particular in the direction of one Longitudinal valve axis 13 is elastically deformable. Besides, will the actuator 10 through the elastic, wavy area 12 applied with a bias.
- the actuator cup 11 is with a sealing plate 14 on a fastening surface 15 connected. This is an actuator chamber 16 in which the Actuator 10 is located hermetically against an interior 17 of the Fuel injector 1 sealed.
- the sealing plate 14 has at least one recess 18, which are part of a leading into the interior 17 Fuel line 19a to 19d, 18 is.
- the actuator 10 acts on the actuator pot 11 Actuator 25 a.
- the actuating element 25 has a pressure plate 26 which has an enlarged cross section. It also points out Actuator 25 has a section 27, the one has reduced diameter.
- the actuator 25 will guided by guide elements 28, 29, the slit-shaped Have recesses 30a, 30b, 31a, 31b through which the Fuel from the interior 17 into a fuel chamber 32 flows.
- FIG. 1 designated II section of the fuel injector 1 received.
- FIG. 2. 1 and 2 are the same for matching elements same reference numerals used.
- valve seat body 40 Is on the valve housing 5 of the fuel injector 1 a valve seat body 40 attached, which with a spherical connecting surface 41 on a part-spherical End 42 of the valve housing 5 abuts.
- the connection of the Valve seat body 40 with the valve housing 5 takes place in this embodiment by a weld 43, the a concavely curved collar 34 of the valve seat body 40 circulates.
- the valve seat body 40 has a valve seat surface 44, which is connected with a valve needle 45 actuatable valve closing body 46 to a sealing seat interacts.
- the valve needle 45 is with the Valve closing body 46 and a valve needle head 47 in Embodiment connected in one piece.
- the Valve closing body 46 is provided with a compression spring 48, via the valve needle head 47 to the valve needle 45 acts, generated closing force against the valve seat surface 44 pressed, the compression spring 48 on the one hand Collar 49 of the valve seat body 40 and the other on one Support surface 50, which is formed on the valve needle head 47 is supported.
- the fuel injector 1 is actuated via the actuator 10 of the piezoelectric, magnetostrictive or (Electro) magnetically operable.
- Actuation of the actuator 10 becomes a stroke of the Actuator 25 generates, whereby the valve needle 45th is actuated and the valve closing body 46 of the Valve seat surface 44 lifts, causing fuel from here sprayed outward opening fuel injector 1 becomes.
- the supply of fuel takes place z. B. about a swirl groove 51 formed on the valve needle 45
- Action of the actuating element 25 on the valve needle 45 takes place via an end face 52 which is on an arched Surface 53 of the valve needle head 47 of the valve needle 45 is applied.
- a valve needle axis 54 of the valve needle 45 also closes an axis of the actuator 25 which in this Exemplary embodiment with an axis 55 of the actuator 10 coincides with a pivot angle ⁇ , the Swivel angle ⁇ by pivoting the Valve seat body 40 can be predetermined relative to the valve housing 5 is.
- the axis of the Actuating element 25 also with the longitudinal valve axis 13 of the fuel injector 1. So that Swivel angle ⁇ can be set as desired, that Valve housing 5 has a recess 56 through which the Valve needle 45 protrudes.
- the cross section is the Recess 56 larger than the cross section of valve needle 45 educated.
- valve seat body 40 Before the valve seat body 40 with the front Part 2 of the valve housing 5 through the weld 43 is connected, the valve seat body 40 as desired the connection surface 41 at the end of the valve housing 5 be moved so that the swivel angle ⁇ is stepless can be adjusted. Since the valve seat body 40 on the Connection surface 41 is concave, is located the fulcrum inside the fuel injector 1, whereby the valve needle head 47 essentially on remains in place, the surface 53 of the Partial spherical valve needle head 47 on the plane Front side 52 of the actuator 25 rolls and through the partially spherical design of the valve needle head 47 a functional concern of the Valve needle head 47 on the end face 52 of the Actuator 25 is given.
- Valve seat body 40 After setting the swivel angle ⁇ , the Valve seat body 40 through the weld 43 on the Valve housing 25 are attached. This attachment can also different, e.g. B. achieved with a union nut become.
- FIG. 3 shows an alternative embodiment of the in Fig. 1 with II designated details. Already described Elements are provided with the same reference symbols, so that a repetitive description is unnecessary.
- the actuator 10 acts directly via an end face 52 of the actuator cup 11 onto the curved one Surface 53 of the valve needle head 47 of the valve needle 45 on.
- the end face 52 of the actuator pot 11 is in this Embodiment just formed so that the partially spherical valve needle head 47 in one Actuation of the actuator 10 rolls on the end face 52 and thereby an advantageous contact of the valve needle head 47 is given on the front side 52 of the actuator pot 11.
- the invention is not based on those described Embodiments limited. It is particularly suitable the invention also for an internal fuel injector 1.
Description
Die Erfindung geht aus von einem Brennstoffeinspritzventil nach der Gattung des Hauptanspruchs.The invention is based on a fuel injector according to the genus of the main claim.
Aus der DE 197 12 591 A1 ist ein Brennstoffeinspritzventil nach der Gattung des Anspruchs 1 bekannt. Das aus dieser Druckschrift hervorgehende Brennstoffeinspritzventil weist einen von einem Aktor mittels einer Ventilnadel betätigbaren Ventilschließkörper auf, der mit einer Ventilsitzfläche zu einem Dichtsitz zusammenwirkt. Das Brennstoffeinspritzventil weist dabei ein Anschlußteil und ein Funktionsteil auf. An dem Anschlußteil sind ein elektrischer Anschluß und ein Brennstoffanschluß vorgesehen. Das Funktionsteil weist den Aktor, eine Druckfeder und einen Ventilsitzkörper, an dem die Ventilsitzfläche ausgebildet ist, auf. Somit ist in dem Funktionsteil die gesamte zum Betätigen des Brennstoffeinspritzventils erforderliche Betätigungseinrichtung untergebracht. Bei der Verbindung des Funktionsteils mit dem Anschlußteil wird ein elektrischer Kontaktstift des Funktionsteils in eine Buchse des Anschlußteils gesteckt, wodurch der Aktor mit dem elektrischen Anschluß des Anschlußteils verbunden wird. Außerdem wird ein Brennstoffkanal des Funktionsteils mit einem Brennstoffkanal des Anschlußteils dichtend verbunden. Indem das Anschlußteil an einer Anschlußseite, an der es mit dem Funktionsteil verbunden wird, angeschrägt ist, kann das Funktionsteil unter einem festen Schwenkwinkel mit dem Anschlußteil verbunden werden.DE 197 12 591 A1 describes a fuel injection valve known according to the preamble of claim 1. That from this Document resulting fuel injector has one which can be actuated by an actuator by means of a valve needle Valve closing body on that with a valve seat a sealing seat cooperates. The fuel injector has a connection part and a functional part. On the connector is an electrical connector and a Fuel connection provided. The functional part shows the Actuator, a compression spring and a valve seat body on which the valve seat surface is formed. So in that Functional part the whole for actuating the fuel injector required actuator accommodated. When connecting the functional part with the Connection part is an electrical contact pin of the Functional part inserted into a socket of the connecting part, whereby the actuator with the electrical connection of the Connection part is connected. It also becomes a fuel channel of the functional part with a fuel channel Connection part sealed. By connecting the a connection side on which there is the functional part is connected, beveled, the functional part at a fixed swivel angle with the connector get connected.
Das aus der DE 197 12 591 A1 bekannte Brennstoffeinspritzventil hat folgende Nachteile. Da die Betätigungseinrichtung vollständig in dem gegenüber dem Anschlußteil verschwenkt angeordneten Funktionsteil untergebracht ist, weist das Ventilgehäuse des Brennstoffeinspritzventils einen Knick auf. Dadurch wird das Einbringen des Brennstoffeinspritzventils in einen Anschlußstutzen der Brennkraftmaschine erschwert, wobei das Brennstoffeinspritzventil insbesondere in einen zylinderförmigen Anschlußstutzen nicht eingeführt werden kann. Insbesondere kann dieses Brennstoffeinspritzventil nicht in eine zylindrische Aufnahmebohrung eines Zylinderkopfes eingesetzt werden, wie dies bei direkt in den Brennraum einer Brennkraftmaschine einspritzenden Brennstoffeinspritzventilen erforderlich ist. Durch die Anordnung der elektrischen Steckverbindung ist der Schwenkwinkel des Brennstoffeinspritzventils bereits bei der Fertigung des Anschlußteils vorzugeben. Eine Änderung des Schwenkwinkels α kann daher nur durch eine Änderung des Fertigungsprozesses erreicht werden. Da das Brennstoffeinspritzventil in Anschlußteil und Funktionsteil unterteilt ist, wobei im Funktionsteil die gesamte Betätigungseinrichtung untergebracht ist, eignet sich die in dieser Druckschrift- beschriebene Erfindung nur für dieses spezielle Brennstoffeinspritzventil.The fuel injector known from DE 197 12 591 A1 has the following disadvantages. Because the actuator completely pivoted in the opposite of the connector arranged functional part is housed, that Valve housing of the fuel injector bends on. This will introduce the fuel injector in a connecting piece of the internal combustion engine difficult, the fuel injector in particular not inserted into a cylindrical connector can be. In particular, this can Fuel injector is not in a cylindrical Location bore of a cylinder head can be used, such as this is directly in the combustion chamber of an internal combustion engine injecting fuel injectors is required. The arrangement of the electrical connector is the Swivel angle of the fuel injector already at To specify manufacture of the connector. A change in Swivel angle α can therefore only by changing the Manufacturing process can be achieved. Because the fuel injector divided into connecting part and functional part is, in the functional part the entire Actuator is housed in the this document- invention described only for this special fuel injector.
Aus der DE 197 03 836 A1 ist bereits ein elektromagnetisch betätigbares Einspritzventil bekannt, das für die Saugrohreinspritzung in gemischverdichtende fremdgezündete Brennkraftmaschinen geeignet ist. Das Brennstoffeinspritzventil weist einen Magnetkreis auf, der außerhalb eines Rohrgehäuses angeordnet ist. Mit dem Magnetkreis wird ein interner Anker in radialer Richtung aktiviert und die Bewegung ähnlich einer Kniehebelpresse in eine axiale Hubbewegung umgesetzt. Das Rohrgehäuse ist geknickt ausgeführt, um den Abspritzpunkt variabel und tief im Saugrohr anordnen zu können. Insofern wirkt eine im Winkel zur Ausrichtung des Magnetkreises bewegbare Ventilnadel mit einer Ventilsitzfläche zusammen. Bei Erregung der Magnetspule wird die Ankerbewegung über Federelemente auf die Ventilnadel übertragen, so dass diese einen gewünschten Hub ausführen kann.DE 197 03 836 A1 already discloses an electromagnetically actuated injection valve known that for the intake manifold injection in mixture-compression-ignition Internal combustion engines is suitable. The fuel injector has a magnetic circuit on, which is arranged outside a tube housing. With the magnetic circuit is a internal armature activated in the radial direction and the movement similar to one Toggle press converted into an axial stroke. The tube housing is kinked designed to be able to arrange the spray point variably and deep in the intake manifold. In this respect, a valve needle that is movable at an angle to the alignment of the magnetic circuit acts together with a valve seat. When the solenoid is excited, the Transfer armature movement via spring elements to the valve needle, so that this one can execute desired stroke.
Das erfindungsgemäße Brennstoffeinspritzventil mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß der Schwenkwinkel unabhängig von der speziellen Form des Ventilgehäuses eingestellt werden kann, so daß das Brennstoffeinspritzventil universell zur Anwendung kommen kann. Außerdem kann die Betätigungseinrichtung unabhängig von der Winkellage der Ventilnadel in dem Brennstoffeinspritzventil angeordnet sein, so daß sich die Erfindung für beliebige Brennstoffeinspritzventile eignet.The fuel injector according to the invention with the has characteristic features of the main claim in contrast, the advantage that the swivel angle is independent adjusted by the special shape of the valve housing can be, so that the fuel injector universal can be used. In addition, the Actuator regardless of the angular position of the Valve needle arranged in the fuel injector be, so that the invention for any fuel injectors suitable.
In vorteilhafter Weise ist die Ventilsitzfläche an einem Ventilsitzkörper ausgebildet, welcher an einer sphärischen Verbindungsfläche an einem Ventilgehäuse des Brennstoffeinspritzventils anliegt. Dadurch sind der Ventilsitzkörper und das Ventilgehäuse besonders günstig aufeinander abgestimmt, so daß erst bei der Befestigung des Ventilsitzkörpers an dem Ventilgehäuse der Schwenkwinkel festgelegt werden muß.The valve seat surface is advantageously on one Valve seat body formed, which on a spherical Connection surface on a valve housing of the fuel injector is applied. This makes the valve seat body and the valve housing on top of each other matched so that only when attaching the Valve seat body on the valve housing of the swivel angle must be determined.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen des im Hauptanspruch angegebenen Brennstoffeinspritzventils möglich.By the measures listed in the subclaims advantageous developments of the main claim specified fuel injector possible.
Besonders vorteilhaft ist es dabei, wenn der Ventilsitzkörper an der Verbindungsfläche konkav ausgebildet ist.It is particularly advantageous if the valve seat body is concave at the connection surface is trained.
Vorteilhaft ist es, wenn das Ventilgehäuse eine Aussparung aufweist, durch welche die Ventilnadel hindurchragt, wobei es besonders vorteilhaft ist, wenn der Querschnitt der Aussparung zum stufenlosen Einstellen des Schwenkwinkels größer als der Querschnitt der Ventilnadel ausgebildet ist. Dadurch kann die Fertigung des Ventilgehäuses und des Ventilsitzkörpers unabhängig von dem einzustellenden Schwenkwinkel erfolgen, wobei der gewünschte Schwenkwinkel individuell festgelegt werden kann. Indem der Ventilsitzkörper mit dem Ventilgehäuse durch eine Schweißnaht verbunden wird, kann der Schwenkwinkel mit geringem fertigungstechnischen Aufwand festgelegt werden. Alternativ zu einer Schweißnaht kann der Ventilsitzkörper auch mit einer Überwurfmutter an dem Ventilgehäuse befestigt sein.It is advantageous if the valve housing has a recess has, through which the valve needle protrudes, wherein it is particularly advantageous if the cross section of the Recess for stepless adjustment of the swivel angle is larger than the cross section of the valve needle. This allows the manufacture of the valve housing and the Valve seat body regardless of the one to be set Swivel angle take place, the desired swivel angle can be set individually. By the Valve seat body with the valve housing through a The weld angle can be connected using the swivel angle low manufacturing costs can be determined. As an alternative to a weld seam, the valve seat body can be used also attached to the valve body with a union nut his.
In vorteilhafter Weise ist der Aktor piezoelektrisch oder magnetostriktiv ausgeführt, wodurch sich ein variabler Ventilnadelhub der Ventilnadel und eine große Betätigungskraft ergeben. The actuator is advantageously piezoelectric or magnetostrictive, which makes a variable Valve needle stroke of the valve needle and a large Result in operating force.
Vorteilhaft ist es, daß der Aktor über ein Betätigungselement auf die Ventilnadel einwirkt. Dadurch kann der abspritzseitige Ventilbereich des Brennstoffeinspritzventils schlank gestaltet werden. Dies ist insbesondere sinnvoll, bei Verwendung des Brennstoffeinspritzventils als Einspritzventil zum direkten Einspritzen von Brennstoff in eine Brennkraftmaschine, da im Bereich des Befestigungsstutzens am Brennraum der Brennkraftmaschine im allgemeinen nur ein geringer Einbauraum zur Verfügung steht.It is advantageous that the actuator has a Actuating element acts on the valve needle. Thereby can the injection-side valve area of the fuel injector be made slim. This is particularly useful when using the fuel injector as an injection valve for direct Injecting fuel into an internal combustion engine because in Area of the mounting piece on the combustion chamber of the Internal combustion engine in general only a small one Installation space is available.
In vorteilhafter Weise liegt eine Stirnseite des Betätigungselementes an einem Ventilnadelkopf der Ventilnadel an. Vorteilhaft ist es dabei, daß die Stellseite des Betätigungselementes und/oder der Ventilnadelkopf teilkugelförmig oder linsenförmig ausgebildet ist. Dadurch ist unabhängig vom eingestellten Schwenkwinkel die Paßgenauigkeit zwischen Ventilnadel und Betätigungselement sichergestellt.An end face of the Actuating element on a valve needle head Valve needle on. It is advantageous that the control side of the actuating element and / or the valve needle head is partially spherical or lenticular. Thereby is independent of the set swivel angle Fit between valve needle and actuator ensured.
Vorteilhaft ist es, daß der Aktor über einen den Aktor abdichtenden Aktortopf auf die Ventilnadel einwirkt. Dadurch ergibt sich ein kompakter Aufbau des Brennstoffeinspritzventils.It is advantageous that the actuator has an actuator sealing actuator pot acts on the valve needle. Thereby this results in a compact structure of the fuel injector.
In vorteilhafter Weise liegt eine Stirnseite des Aktortopfes an einem Ventilnadelkopf der Ventilnadel an. Vorteilhaft ist es dabei, daß die Stirnseite des Aktortopfes und/oder der Ventilnadelkopf teilkugelförmig oder linsenförmig ausgebildet ist. Dadurch ist unabhängig von dem eingestellten Schwenkwinkel die Paßgenauigkeit zwischen dem Aktor und dem Betätigungselement sichergestellt.An end face of the actuator pot is advantageously located on a valve needle head of the valve needle. It is advantageous it that the end face of the actuator pot and / or the Valve needle head partially spherical or lenticular is trained. This makes it independent of that set swivel angle the fit between the Actuator and the actuator ensured.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen vereinfacht dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
- Fig. 1
- einen axialen Schnitt durch ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Brennstoffeinspritzventils;
- Fig. 2
- das in Fig. 1 mit II bezeichnete Detail; und
- Fig. 3
- ein alternatives Ausführungsbeispiel des in Fig. 1 mit II bezeichneten Details.
- Fig. 1
- an axial section through an embodiment of a fuel injector according to the invention;
- Fig. 2
- the detail designated II in FIG. 1; and
- Fig. 3
- an alternative embodiment of the detail designated II in Fig. 1.
Fig. 1 zeigt in einer auszugsweisen axialen Schnittdarstellung ein erfindungsgemäßes Brennstoffeinspritzventil 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 Anwendungsfälle.Fig. 1 shows an axial excerpt Sectional view of a fuel injector according to the invention 1. The fuel injector 1 is used especially for direct fuel injection, especially of gasoline in a combustion chamber mixture-compressing, spark-ignited internal combustion engine as so-called gasoline direct injection valve. The Fuel injection valve 1 according to the invention is suitable however also for other applications.
Das Brennstoffeinspritzventil 1 weist einen vorderen Teil 2,
einen mittleren Teil 3 und einen hinteren Teil 4 auf, die
zusammen ein Ventilgehäuse 5 des Brennstoffeinspritzventils
1 bilden. Dabei ist an dem hinteren Teil 4 des Brennstoffeinspritzventils
1 ein Brennstoffanschluß 6 ausgebildet. Der
hintere Teil 4 des Brennstoffeinspritzventils 1 ist
abschnittsweise von einem Kunststoffelement 7 umgeben, an
dem ein elektrischer Anschluß 8 ausgebildet ist, über den
ein elektrisches Kabel an das Brennstoffeinspritzventil 1
angeschlossen werden kann.The fuel injector 1 has a front part 2,
a middle part 3 and a rear part 4, the
together a valve housing 5 of the fuel injector
1 form. It is on the rear part 4 of the fuel injector
1 a
Durch ein über das elektrische Kabel geleitetes Steuersignal
läßt sich ein Aktor 10, der in dem mittleren Teil 3 des
Brennstoffeinspritzventils 1 angeordnet ist, ansteuern. Der
Aktor 10 ist von einem Aktortopf 11 umschlossen, der einen
elastischen, wellenförmigen Bereich 12 aufweist, so daß der
Aktortopf 11, insbesondere in Richtung einer
Ventillängsachse 13 elastisch verformbar ist. Außerdem wird
der Aktor 10 durch den elastischen, wellenförmigen Bereich
12 mit einer Vorspannung beaufschlagt. Der Aktortopf 11 ist
mit einer Dichtplatte 14 an einer Befestigungsfläche 15
verbunden. Dadurch ist ein Aktorraum 16, in dem sich der
Aktor 10 befindet, hermetisch gegen einen Innenraum 17 des
Brennstoffeinspritzventils 1 abgedichtet. Bei einer
Betätigung des Aktors 10 dehnt sich dieser aus, wobei sich
der elastische, wellenförmige Bereich 12 des Aktortopfes 11
elastisch verformt, so daß die Abdichtung des Aktorraums 16
gegen den Innenraum 17 bestehen bleibt. Dadurch ist der
Aktor 10 gegen im Innenraum 17 vorhandenen Brennstoff
geschützt. Um die Zufuhr von Brennstoff vom
Brennstoffanschluß 6 in den Innenraum 17 zu ermöglichen,
weist die Dichtplatte 14 wenigstens eine Aussparung 18 auf,
die Teil einer in den Innenraum 17 führenden
Brennstoffleitung 19a bis 19d, 18 ist.By means of a control signal conducted via the electrical cable
can an
Der Aktor 10 wirkt über den Aktortopf 11 auf ein
Betätigungselement 25 ein. Um eine vorteilhafte Anlage des
Betätigungselements 25 an dem Aktortopf 11 zu erreichen,
weist das Betätigungselement 25 eine Druckplatte 26 auf, die
einen vergrößerten Querschnitt hat. Außerdem weist das
Betätigungselement 25 einen Abschnitt 27 auf, der einen
verringerten Durchmesser hat. Das Betätigungselement 25 wird
von Führungselementen 28, 29 geführt, die schlitzförmige
Aussparungen 30a, 30b, 31a, 31b aufweisen, durch die der
Brennstoff aus dem Innenraum 17 in eine Brennstoffkammer 32
strömt.The actuator 10 acts on the
In der weiteren Beschreibung wird insbesondere auf den in Fig. 1 mit II bezeichneten Ausschnitt des Brennstoffeinspritzventils 1 eingegangen. Eine vergrößerte Ansicht dieses Ausschnitts ist in Fig. 2 dargestellt. In den Fig. 1 und 2 werden dabei für übereinstimmende Elemente die gleichen Bezugszeichen verwendet.In the further description, particular reference is made to the in Fig. 1 designated II section of the fuel injector 1 received. An enlarged view this section is shown in FIG. 2. 1 and 2 are the same for matching elements same reference numerals used.
An dem Ventilgehäuse 5 des Brennstoffeinspritzventils 1 ist
ein Ventilsitzkörper 40 befestigt, welcher mit einer
sphärischen Verbindungsfläche 41 an einem teilkugelförmigen
Ende 42 des Ventilgehäuses 5 anliegt. Die Verbindung des
Ventilsitzkörpers 40 mit dem Ventilgehäuse 5 erfolgt in
diesem Ausführungsbeispiel durch eine Schweißnaht 43, die an
einem konkav gewölbten Bund 34 des Ventilsitzkörpers 40
umläuft. Der Ventilsitzkörper 40 weist eine Ventilsitzfläche
44 auf, die mit einem mittels einer Ventilnadel 45
betätigbaren Ventilschließkörper 46 zu einem Dichtsitz
zusammenwirkt. Die Ventilnadel 45 ist mit dem
Ventilschließkörper 46 und einem Ventilnadelkopf 47 im
Ausführungsbeispiel einstückig verbunden. Der
Ventilschließkörper 46 wird mit einer durch eine Druckfeder
48, die über den Ventilnadelkopf 47 auf die Ventilnadel 45
einwirkt, erzeugten Schließkraft gegen die Ventilsitzfläche
44 gepreßt, wobei sich die Druckfeder 48 einerseits an einem
Bund 49 des Ventilsitzkörpers 40 und andererseits an einer
Auflagefläche 50, die an dem Ventilnadelkopf 47 ausgebildet
ist, abstützt.Is on the valve housing 5 of the fuel injector 1
a
Die Betätigung des Brennstoffeinspritzventils 1 erfolgt über
den Aktor 10 der piezoelektrisch, magnetostriktiv oder
(elektro)magnetisch betätigbar ausgeführt sein kann. Bei
Betätigung des Aktors 10 wird ein Hub des
Betätigungselements 25 erzeugt, wodurch die Ventilnadel 45
betätigt wird und sich der Ventilschließkörper 46 von der
Ventilsitzfläche 44 abhebt, wodurch Brennstoff aus dem hier
nach außen öffnenden Brennstoffeinspritzventil 1 abgespritzt
wird. Die Zuleitung von Brennstoff erfolgt dabei z. B. über
eine an der Ventilnadel 45 ausgebildete Drallnut 51. Die
Einwirkung des Betätigungselements 25 auf die Ventilnadel 45
erfolgt über eine Stirnseite 52, die an einer gewölbten
Oberfläche 53 des Ventilnadelkopfes 47 der Ventilnadel 45
anliegt.The fuel injector 1 is actuated via
the
Eine Ventilnadelachse 54 der Ventilnadel 45 schließt mit
einer Achse des Betätigungselementes 25, die in diesem
Ausführungsbeispiel mit einer Achse 55 des Aktors 10
übereinstimmt, einen Schwenkwinkel α ein, wobei der
Schwenkwinkel α durch eine Verschwenkung des
Ventilsitzkörpers 40 gegenüber dem Ventilgehäuse 5 vorgebbar
ist. In diesem Ausführungsbeispiel stimmt die Achse des
Betätigungselements 25 außerdem mit der Ventillängsachse 13
des Brennstoffeinspritzventils 1 überein. Damit der
Schwenkwinkel α beliebig festlegbar ist, weist das
Ventilgehäuse 5 eine Aussparung 56 auf, durch welche die
Ventilnadel 45 hindurchragt. Dabei ist der Querschnitt der
Aussparung 56 größer als der Querschnitt der Ventilnadel 45
ausgebildet. Bevor der Ventilsitzkörper 40 mit dem vorderen
Teil 2 des Ventilgehäuses 5 durch die Schweißnaht 43
verbunden wird, kann der Ventilsitzkörper 40 beliebig auf
der Verbindungfläche 41 an dem Ende des Ventilgehäuses 5
verschoben werden, so daß sich der Schwenkwinkel α stufenlos
einstellen läßt. Da der Ventilsitzkörper 40 an der
Verbindungsfläche 41 konkav ausgebildet ist, befindet sich
der Drehpunkt dabei im Inneren des Brennstoffeinspritzventils
1, wodurch der Ventilnadelkopf 47 im wesentlichen an
seiner Stelle verbleibt, wobei die Oberfläche 53 des
teilkugelförmigen Ventilnadelkopfs 47 an der ebenen
Stirnseite 52 des Betätigungselements 25 abrollt und durch
die teilkugelförmige Ausbildung des Ventilnadelkopfes 47
unter jedem Schwenkwinkel ein funktionelles Anliegen des
Ventilnadelkopfes 47 an der Stirnseite 52 des
Betätigungselements 25 gegeben ist.A
Nach der Einstellung des Schwenkwinkels α kann der
Ventilsitzkörper 40 durch die Schweißnaht 43 an dem
Ventilgehäuse 25 befestigt werden. Diese Befestigung kann
auch anders, z. B. mit einer Überwurfmutter, erreicht
werden.After setting the swivel angle α, the
Fig. 3 zeigt ein alternatives Ausführungsbeispiel des in Fig. 1 mit II bezeichneten Details. Bereits beschriebene Elemente sind mit übereinstimmenden Bezugszeichen versehen, so daß sich eine wiederholende Beschreibung erübrigt.Fig. 3 shows an alternative embodiment of the in Fig. 1 with II designated details. Already described Elements are provided with the same reference symbols, so that a repetitive description is unnecessary.
In diesem Ausführungsbeispiel wirkt der Aktor 10 unmittelbar
über eine Stirnseite 52 des Aktortopfes 11 auf die gewölbte
Oberfläche 53 des Ventilnadelkopfes 47 der Ventilnadel 45
ein. Die Stirnseite 52 des Aktortopfes 11 ist in diesem
Ausführungsbeispiel eben ausgebildet, so daß der
teilkugelförmig ausgebildete Ventilnadelkopf 47 bei einer
Betätigung des Aktors 10 an der Stirnseite 52 abrollt und
dadurch ein vorteilhaftes Anliegen des Ventilnadelkopfes 47
an der Stirnseite 52 des Aktortopfes 11 gegeben ist.In this exemplary embodiment, the actuator 10 acts directly
via an
Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. Insbesondere eignet sich die Erfindung auch für ein innenöffnendes Brennstoffeinspritzventil 1.The invention is not based on those described Embodiments limited. It is particularly suitable the invention also for an internal fuel injector 1.
Claims (12)
- Fuel injection valve (1), in particular injection valve for fuel injection systems of internal combustion engines, with a valve-closing body (46) which can be actuated by an actuator (10) by means of a valve needle (45) and which cooperates with a valve-seat surface (44) to form a sealing seat, the valve needle (45) being offset angularly with respect to a valve longitudinal axis (13), and a valve-needle axis (54) of the valve needle (45) forming a predeterminable pivot angle (α) with an axis (55) of the actuator (10), characterized in that the valve-seat surface (44) is formed on a valve-seat body (40) which bears against a spherical connecting surface (41) on a valve housing (5) of the fuel injection valve (1).
- Fuel injection valve according to Claim 1, characterized in that the valve-seat body (40) is designed concavely at least at the connecting surface (41).
- Fuel injection valve according to Claim 1 or 2, characterized in that the valve housing (5) has a clearance (56) through which the valve needle (45) projects.
- Fuel injection valve according to Claim 3, characterized in that the cross section of the clearance (56) is designed to be greater than the cross section of the valve needle (45) for the purpose of the continuous setting of the pivot angle (α).
- Fuel injection valve according to one of the preceding claims, characterized in that the valve-seat body (40) is connected to the valve housing (5) by means of a weld seam (43).
- Fuel injection valve according to one of Claims 1 to 5, characterized in that the actuator (10) is a piezoelectric or magnetostrictive actuator.
- Fuel injection valve according to one of Claims 1 to 6, characterized in that the actuator (10) acts on the valve needle (45) via an actuating element (25).
- Fuel injection valve according to Claim 7, characterized in that one end face (52) of the actuating element (25) bears against a valve-needle head (47) of the valve needle (45).
- Fuel injection valve according to Claim 8, characterized in that the end face (52) of the actuating element (25) and/or the valve-needle head (47) have/has a part-spherical or lenticular design.
- Fuel injection valve according to one of Claims 1 to 6, characterized in that the actuator (10) acts on the valve needle (45) via an actuator pot (11) sealing off the actuator.
- Fuel injection valve according to Claim 10, characterized in that one end face (52) of the actuator pot (11) bears against a valve-needle head (47) of the valve needle (45).
- Fuel injection valve according to Claim 11, characterized in that the end face (52) of the actuator pot (11) and/or the valve-needle head (47) are/is of part-spherical or lenticular design.
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