EP1115971A1 - Brennstoffeinspritzventil - Google Patents

Brennstoffeinspritzventil

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EP1115971A1
EP1115971A1 EP99923386A EP99923386A EP1115971A1 EP 1115971 A1 EP1115971 A1 EP 1115971A1 EP 99923386 A EP99923386 A EP 99923386A EP 99923386 A EP99923386 A EP 99923386A EP 1115971 A1 EP1115971 A1 EP 1115971A1
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EP
European Patent Office
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fuel injection
actuator
valve
injection valve
valve needle
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EP99923386A
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EP1115971B1 (de
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Friedrich Boecking
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Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
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Publication date
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Publication of EP1115971B1 publication Critical patent/EP1115971B1/de
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    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
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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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    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
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    • F02M47/00—Fuel-injection apparatus operated cyclically with fuel-injection valves actuated by fluid pressure
    • F02M47/04—Fuel-injection apparatus operated cyclically with fuel-injection valves actuated by fluid pressure using fluid, other than fuel, for injection-valve actuation
    • F02M47/046—Fluid pressure acting on injection-valve in the period of injection to open it
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    • F02M51/005—Arrangement of electrical wires and connections, e.g. wire harness, sockets, plugs; Arrangement of electronic control circuits in or on fuel injection apparatus
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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
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F02M2200/00—Details of fuel-injection apparatus, not otherwise provided for
    • F02M2200/70—Linkage between actuator and actuated element, e.g. between piezoelectric actuator and needle valve or pump plunger
    • F02M2200/703—Linkage between actuator and actuated element, e.g. between piezoelectric actuator and needle valve or pump plunger hydraulic

Definitions

  • the invention relates to a fuel injector according to the preamble of claim 1.
  • a fuel injector according to the preamble of claim 1 is already known.
  • a piezoelectric actuator is provided for actuating a valve needle connected to a valve closing body.
  • the valve closing body interacts with a valve seat surface to form a sealing seat.
  • Both the configuration as an outwardly opening fuel injector and as an inwardly opening fuel injector are possible.
  • the piezoelectric actuator which is constructed from a plurality of stacked piezoelectric layers, generates relatively large lifting forces, but relatively short lifting distances. In the cited document it is therefore proposed to provide a hydraulic translation device in order to enlarge the stroke distance transmitted to the valve needle between the valve needle and the piezoelectric actuator.
  • the fuel injector according to the invention with the features of claim 1 has the advantage that a particularly compact and inexpensive design is achieved due to the tubular actuator that at least partially encloses the valve needle or an actuating element for actuating the valve needle.
  • the internal volume of the tubular, piezoelectric or magnetostrictive actuator can be used to hold components that are located in the axial extension of the piezo actuator in the known piezo actuator.
  • tubular actuators can be manufactured with relatively little manufacturing effort.
  • the fuel injection valve according to the invention is particularly suitable for injecting gasoline directly into the combustion chamber of an internal combustion engine, since the fuel pressures occurring there are in a range from approximately 100 to 200 bar and are comparatively significantly lower than in the case of diesel injection valves.
  • a hydraulic translation device is provided between the valve needle and the actuator and the actuator encloses a translation piston acting on the translation device.
  • the booster piston can preferably have a flange on the side facing away from the sealing seat, on which the actuator is supported and to which the actuator is preferably glued.
  • the booster piston can be integrated into the tubular actuator, which results in a compact design.
  • the actuator is preferably pretensioned by a first pretensioning spring and the return of the valve closing body and the valve needle by means of a return spring which is independent of this.
  • the transmission device effects a force deflection between the transmission piston and the valve needle.
  • both the outwardly opening fuel injection valves and the inwardly opening fuel injection valves can therefore be realized with basically the same construction of the actuator and the transmission piston.
  • the transmission device advantageously comprises a housing body with an inner recess, in which of the booster pistons is displaceable.
  • the housing body is enclosed by the valve needle or a coupling piece, an inner chamber being formed between the booster piston and the housing body and an outer chamber between the valve needle or the coupling piece and the housing body, which are communicatively connected to one another. In this way, a particularly compact translation device is formed, which can be produced with a particularly low manufacturing cost.
  • the fuel which is guided in the fuel injection valve and is to be sprayed off from the fuel injection valve is preferably used as the hydraulic medium for the transmission device.
  • Fig. 1 shows an axial section through a first embodiment of an inventive
  • FIG. 2 shows an axial section through a second exemplary embodiment of a fuel injection valve according to the invention.
  • FIG. 3 is an enlarged view of section III in FIG. 2nd Description of the embodiments
  • the fuel injection valve 1 shows an axial sectional view of a first exemplary embodiment of the fuel injection valve 1 according to the invention.
  • the fuel injection valve is particularly suitable for injecting fuel, in particular gasoline, directly into the combustion chamber of a preferably mixture-compressing, spark-ignition internal combustion engine.
  • the fuel injector 1 has a housing which consists of a first housing body 2 and a second housing body 3.
  • a valve closing body 4 is formed in one piece with a valve needle 5 and interacts with a valve seat surface 7 formed on a valve seat carrier 6 to form a sealing seat.
  • the valve seat carrier 6 is clamped between a clamping nut 8 and the second housing body 3.
  • the valve closing body 4 is biased against the valve seat surface 7 by means of a return spring 9.
  • a flange 10, on which the return spring 9 is supported, is connected to the valve needle 5.
  • the fuel to be sprayed off from the fuel injection valve 1 flows in via a fuel inlet connection 11 and via a fuel line 12 provided in the second housing body 3 and an adjoining fuel line 13 provided in the valve seat carrier 6 into a recess 14 in the valve seat carrier 6. From the recess 14 the fuel flows further via swirl grooves 15 provided upstream of the valve closing body 4, which serve for better distribution of the fuel, to the sealing seat formed by the valve closing body 4 and the valve seat surface 7.
  • the valve needle 5 and the valve closing body 4 are actuated via a piezoelectric actuator 16, which according to the invention is tubular.
  • a piezoelectric actuator 16 a magnetostrictive actuator can also be used in the same way.
  • the piezoelectric actuator 16 consists of a multiplicity of stacked piezoelectric ceramic disks. These ceramic disks are each provided with electrodes and can be acted upon by means of an electrical voltage that can be supplied via a connecting plug 17 such that the actuator 16 contracts with the electrical voltage when actuated.
  • the connecting plug 17 can be injection molded onto the first housing body 2 as a plastic injection-molded part and connected to the actuator 16 via a connecting line 20.
  • the actuator 16 is clamped between the second housing body 2 and a flange 18, in the exemplary embodiment with the interposition of an intermediate washer 21, and is prestressed by means of a prestressing spring 22.
  • the bias of the bias spring 22 is adjustable in the embodiment by means of an adjusting screw 23.
  • the actuator 16, the intermediate washer 21, the flange 18 and the prestressing spring 22 are located within a longitudinal bore 24 of the first housing body 2.
  • the actuator 16 is preferably glued to the second housing body 3 and the intermediate washer 21.
  • a booster piston 19 is preferably adjustably connected to the flange 18 via a thread 25.
  • the booster piston 19 extends through an axial longitudinal opening 26 of the tubular actuator 16 and is extended to a booster device 27.
  • the integration of the booster piston 16 in the longitudinal opening 26 of the actuator 16 results in a particularly compact design of the fuel injector 1, so that the fuel injector 1 takes up only a small volume overall.
  • the translation device 27 consists of a hydraulic chamber 28 which is filled with a hydraulic medium, in the exemplary embodiment with the fuel supplied via the fuel inlet connection 11 and the fuel lines 12, 13.
  • the booster piston 19 has a surface AI on its end projecting into the hydraulic chamber 28, while the valve needle 5 on its in the hydraulic chamber 28 projecting end face has an area A2.
  • the area A2 of the valve needle 5 is smaller than the area AI of the booster piston 19.
  • the actuator 16 When the actuator 16 is actuated, it contracts and transmits this movement via the flange 18 to the booster piston 19, which is displaced downward in FIG. 1 in the direction of the valve closing body 4.
  • the volume of the hydraulic medium thereby displaced in the hydraulic chamber 28 also causes the valve needle 5 to be displaced downward in FIG. 1 in the direction of the valve closing body 4.
  • the stroke transmitted to the valve needle 5 is greater than the stroke exerted by the booster piston 19.
  • the valve closing body 4 lifts off the valve seat surface 7 and releases the sealing seat, so that fuel is sprayed off.
  • the electrical voltage actuating the piezoelectric / magnetostrictive actuator 16 is switched off, so that the actuator 16 expands again against the biasing spring 22.
  • the resetting of the valve needle 5 and of the valve closing body 4, which is formed in one piece with it, takes place very quickly by means of the return spring 9.
  • the use of the fuel as a hydraulic medium for the transmission device 27 is particularly advantageous at the same time. This ensures that hydraulic medium escaping due to any leaks is continuously topped up.
  • the refilling takes place quasi-statically via a guide gap between the valve needle 5 and the second one Housing body 3 from a fuel reservoir formed in the recess 14 of the valve seat carrier 16. It is essential that the guide gap between the valve needle 5 and the second housing body 3 is dimensioned so small that the hydraulic medium or the fuel when the fuel injector is actuated and the resulting pressurization of the hydraulic chamber 28 is negligible or negligible Leading gap escapes.
  • FIG. 2 shows a longitudinal section through a second exemplary embodiment of a fuel injection valve 1 according to the invention, which is also preferably used for the direct injection of fuel, in particular gasoline, into the combustion chamber of a mixture-compressing, spark-ignition internal combustion engine.
  • 3 shows section III in FIG. 2.
  • valve closing body 4 is therefore relative to the valve seat surface 7 provided on the valve seat carrier 6 Arranged on the inside and forms with the valve seat surface 7 a sealing seat, which closes a spray opening 40 in the closed position of the fuel injector 1.
  • the valve closing body 4 and the valve needle 5 formed integrally therewith are biased by means of the return spring 9.
  • the return spring 9 is clamped in the exemplary embodiment between the second housing body 3 and a flange 10 resting on a thickened portion 41 of the valve needle 5.
  • the tubular actuator 16 which is also tubular, as in the embodiment shown in FIG. 2 is penetrated by the translator piston 19.
  • a third housing body 42 is screwed to the first housing body 2 via a thread 43 and is thus rigidly fixed.
  • An inner chamber 44 is formed between the third housing body 42 and the booster piston 19 and is connected to an outer chamber 46 via bores 45.
  • the outer chamber 46 is formed between a coupling piece 48, which surrounds the third housing body 42 and is firmly connected to the valve needle 5 by means of a weld seam 47, and the third housing body 3.
  • the volume in the inner chamber 44 decreases, so that the hydraulic medium located in the inner chamber 44 is displaced through the bore 45 into the outer chamber 46, where it the coupling piece 48 moves upwards in FIG. 2, increasing the volume of the outer chamber 46.
  • This movement of the coupling piece 48 is transmitted to the valve needle 5 and thus to the valve closing body 4, so that the sealing seat formed between the valve closing body 4 and the valve seat surface 7 is opened.
  • a refill chamber 49 is used, which is connected via a longitudinal bore 50 and a transverse bore 51 to the recess 14 connected in the fuel inlet nozzle 11 and thus with fuel corresponding to that prevailing at the fuel inlet nozzle 11 Inlet pressure is filled.
  • the outer chamber 46 and the inner chamber 44 of the transmission device 27 are refilled via a guide gap between the coupling piece 48 and the third housing body 42, likewise in a quasi-static manner.
  • the invention is not limited to the exemplary embodiments shown and can also be implemented with a large number of other designs of fuel injection valves 1.

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Description

Brennstoffeinspritzventil
Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einem Brennstoffeinspritzventil nach der Gattung des Anspruchs 1.
Aus der DE i95 00 706 AI ist bereits ein Brennstoffeinspritzventil nach der Gattung des Anspruchs 1 bekannt. Bei dem aus dieser Druckschrift hervorgehenden Brennstoff- einspritzventil ist ein piezoelektrischer Aktor zur Betätigung einer mit einem Ventilschließkörper verbundenen Ventilnadel vorgesehen. Der Ventilschließkörper wirkt mit einer Ventilsitzfläche zu einem Dichtsitz zusammen. Dabei ist sowohl die Ausgestaltung als ein nach außen öffnendes Brennstoffeinspritzventil als auch als ein nach innen öffnendes Brennstoffeinspritzventil möglich. Der aus mehreren, gestapelt angeordneten piezoelektrischen Schichten aufgebaute piezoelektrische Aktor erzeugt zwar relativ große Hubkräfte, jedoch relativ geringe Hubwege. In der genannten Druckschrift wird daher vorgeschlagen, zur Vergrößerung des auf die Ventilnadel übertragenen Hubweges zwischen der Ventilnadel und dem piezoelektrischen Aktor eine hydraulische Übersetzungseinrichtung vorzusehen.
Nachteilig ist bei dieser bekannten Bauform eines Brennstoffeinspritzventils mit piezoelektrischem Aktor, daß aufgrund des ein relativ großes Volumen und eine relativ große Querschnittsfläche einnehmenden Aktors sich keine besonders kompakte Bauform realisieren läßt. Ferner ist nachteilig, daß für die Übersetzungseinrichtung ein spezielles hydraulisches Medium eingesetzt wird, daß sich aufgrund von Leckageverlusten im Laufe der Zeit verflüchtigen kann. Dies kann die Funktionsweise der Übersetzungseinrichtung und die Lebensdauer des Brennstoffeinspritzventils beeinträchtigen.
Aus der DE 43 06 073 Cl ist ein Brennstoffeinspritzventil mit einem piezoelektrischen Aktor in einer anderen Bauform bekannt. Bei diesem Brennstoffeinspritzventil erfolgt eine Transformation der Bewegung des piezoelektrischen Aktors auf die Bewegung der Ventilnadel ebenso mittels einer hydraulischen Übersetzungseinrichtung. Auch bei diesem Brennstoffeinspritzventil sind die relativ voluminöse, wenig kompakte Bauform und der Leckageverlust des hydraulischen Mediums nachteilig.
Vorteile der Erfindung
Das erfindungsgemäße Brennstoffeinspritzventil mit den Merkmalen des Anspruchs 1 hat demgegenüber den Vorteil, daß aufgrund des rohrförmig ausgebildeten Aktors, der die Ventilnadel oder ein Betätigungselement zur Betätigung der Ventilnadel zumindest abschnittsweise umschließt, eine besonders kompakte und kostengünstige Bauform erzielt wird. Das Innenvolumen des rohrförmigen, piezoelektrischen oder magnetostriktiven Aktors kann zur Aufnahme von Bauteilen dienen, die bei dem bekannten Piezoaktor sich in der axialen Verlängerung des Piezoaktors befinden. Ferner lassen sich rohrförmige Aktoren mit relativ geringem Fertigungsaufwand herstellen. Das erfindungsgemäße Brennstoffeinspritzventil ist insbesondere zum direkten Einspritzen von Benzin in den Brennraum einer Brennkraftmaschine geeignet, da die dort auftretenden Brennstoffdrücke in einem Bereich von etwa 100 bis 200 bar liegen und vergleichsweise deutlich niedriger sind als bei Diesel-Einspritzventilen. Bei diesen Benzindirekteinspritzventilen sind daher auch die von den piezoelektrischen oder magnetostriktiven Aktoren aufzubringenden Betätigungskräfte geringer als bei Diesel~_ Einspritzventilen, so daß die durch die rohrförmige Bauform bedingte, gegenüber einem Aktor aus Vollmaterial reduzierte Betätigungskraft für die Betätigung dieser Brennstoff- einspritzventile noch vollkommen ausreichend ist.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Hauptanspruch angegebenen Brennstoffeinspritzventils mög- lieh.
Es ist vorteilhaft, wenn zwischen der Ventilnadel und dem Aktor eine hydraulische Übersetzungseinrichtung vorgesehen ist und der Aktor einen auf die Übersetzungseinrichtung einwirkenden Übersetzerkolben umschließt. Zur Verbindung mit dem Aktor kann der Übersetzerkolben vorzugsweise auf der dem Dichtsitz abgewandten Seite einen Flansch aufweisen, an welchem sich der Aktor abstützt und mit welchem der Aktor vorzugsweise verklebt ist. Der Übersetzerkolben kann in den rohrförmigen Aktor integriert werden, wodurch sich eine kompakte Bauform ergibt .
Vorzugsweise erfolgt eine Vorspannung des Aktors durch eine erste Vorspannfeder und die Rückstellung des Ventilschließkörpers und der Ventilnadel mittels einer davon unabhängigen Rückstellfeder.
Wenn das Brennstoffeinspritzventil ein nach innen öffnendes Brennstoffeinspritzventil ist, ist es vorteilhaft, wenn die Übersetzungseinrichtung eine Kraftumlenkung zwischen dem Übersetzerkolben und der Ventilnadel bewirkt. Je nach Konfiguration der Übersetzungseinrichtung sind daher bei grundsätzlich gleicher Bauweise des Aktors und des Übersetzerkolbens sowohl nach außen öffnende Brennstoff- einspritzventile als auch nach innen öffnende Brennstoffeinspritzventile realisierbar. Zur Erzielung der Kraftumlenkung für ein nach innen öffnendes Brennstoff- einspritzventil umfaßt die Übersetzungseinrichtung vorteilhaft einen Gehäusekörper mit einer inneren Ausnehmung, in welcher der Ubersetzerkolben verschiebbar ist. Der Gehäusekörper ist dabei von der Ventilnadel oder einem Kupplungsstück umschlossen, wobei zwischen dem Übersetzerkolben und dem Gehäusekörper eine Innenkammer und zwischen der Ventilnadel bzw. dem Kupplungsstück und dem Gehäusekörper eine Außenkammer gebildet sind, die miteinander kommunizierend verbunden sind. Auf diese Weise ist eine besonders kompakte Übersetzungseinrichtung gebildet, die sich mit besonders niedrigem Fertigungsaufwand herstellen läßt.
Vorzugsweise findet als hydraulisches Medium für die Übersetzungseinrichtung der in dem Brennstoffeinspritzventil geführte und von dem Brennstoffeinspritzventil abzuspritzende Brennstoff Verwendung. Somit muß in das Brennstoffeinspritz-ventil kein besonderes hydraulisches Medium, beispielsweise ein Hydrauliköl eingefüllt werden, das über Leckageverluste im Laufe der Zeit entweichen könnte. Vielmehr wird über Führungsspalte quasi-statisch Brennstoff als hydraulisches Medium automatisch kontinuierlich nachgefüllt.
Zeichnung
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung vereinfacht dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 einen axialen Schnitt durch ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen
Brennstoffeinspritzventils ;
Fig. 2 einen axialen Schnitt durch ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Brennstoffeinspritzventil ; und
Fig. 3 eine vergrößerte Darstellung des Ausschnitts III in Fig. 2. Beschreibung der Ausführungsbeispiele
Fig. 1 zeigt in einer axialen Schnittdarstellung ein erstes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Brennstoffein- spritzventils 1. Das Brennstoffeinspritzventil eignet sich insbesondere zum direkten Einspritzen von Brennstoff, insbesondere von Benzin, in den Brennraum einer vorzugsweise gemischverdichtenden, fremdgezündeten Brennkraftmaschine.
Das Brennstoffeinspritzventil 1 weist ein Gehäuse auf, das aus einem ersten Gehäusekδrper 2 und einem zweiten Gehäusekörper 3 besteht. Ein Ventilschließkörper 4 ist im Ausführungsbeispiel einstückig mit einer Ventilnadel 5 ausgebildet und wirkt mit einer an einem Ventilsitzträger 6 ausgebildeten Ventilsitzfläche 7 zu einem Dichtsitz zusammen. Der Ventilsitzträger 6 ist zwischen einer Spannmutter 8 und dem zweiten Gehäusekörper 3 eingespannt . Der Ventilschließkörper 4 ist mittels einer Rückstellfeder 9 gegen die Ventilsitzfläche 7 vorgespannt. Dazu ist ein Flansch 10, an welcher sich die Rückstellfeder 9 abstützt, mit der Ventilnadel 5 verbunden.
Der von dem Brennstoffeinspritzventil 1 abzuspritzende Brennstoff strömt über einen Brennstoffeinlaßstutzen 11 zu und über eine in dem zweiten Gehäusekörper 3 vorgesehene Brennstoffleitung 12 und eine sich daran anschließende, in dem Ventilsitzträger 6 vorgesehene weitere Brennstoffleitung 13 in eine Ausnehmung 14 des Ventilsitzträgers 6. Von der Ausnehmung 14 strömt der Brennstoff weiter über stromauf- wärts des Ventilschließkörpers 4 vorgesehene Drallnuten 15, die zur besseren Verteilung des Brennstoffs dienen, zu dem durch den Ventilschließkörper 4 und die Ventilsitzfläche 7 gebildeten Dichtsitz.
Die Betätigung der Ventilnadel 5 und des Ventilschließkörpers 4 erfolgt über einen piezoelektrischen Aktor 16, der erfindungsgemäß rohrförmig ausgebildet ist. Statt eines piezoelektrischen Aktors 16 kann in gleicher Weise auch ein magnetostriktiver Aktor zum Einsatz kommen. Der piezoelektrische Aktor 16 besteht aus einer Vielzahl von- übereinander gestapelten piezoelektrischen Keramikscheiben. Diese Keramikscheiben sind jeweils mit Elektroden versehen und so mittels einer über einen Verbindungsstecker 17 zuführbaren elektrischen Spannung beaufschlagbar, daß sich der Aktor 16 bei Betätigen mit der elektrischen Spannung zusammenzieht. Der Verbindungsstecker 17 kann als Kunststoffspritzteil an den ersten Gehäusekörper 2 angespritzt und über eine Verbindungsleitung 20 mit dem Aktor 16 verbunden sein. Der Aktor 16 ist zwischen dem zweiten Gehäusekörper 2 und einem Flansch 18, im Ausführungsbeispiel unter Zwischenlage einer Zwischenlage- scheibe 21 eingespannt und mittels einer Vorspannfeder 22 vorgespannt. Die Vorspannung der Vorspannfeder 22 ist im Ausführungsbeispiel mittels einer Stellschraube 23 einstellbar. Der Aktor 16, die Zwischenlagescheibe 21, der Flansch 18 und die Vorspannfeder 22 befinden sich innerhalb einer Längsbohrung 24 des ersten Gehäusekörpers 2. Der Aktor 16 ist vorzugsweise mit dem zweiten Gehäusekörper 3 und der Zwischenlagescheibe 21 verklebt.
Mit dem Flansch 18 ist vorzugsweise justierbar über ein Gewinde 25 ein Übersetzerkolben 19 verbunden. Der Übersetzerkolben 19 erstreckt sich durch eine axiale Längsöffnung 26 des rohrförmig ausgebildeten Aktors 16 hindurch und ist bis zu einer ÜbersetZungseinrichtung 27 verlängert. Durch die Integration des Übersetzerkolbens 16 in die Längsöffnung 26 des Aktors 16 ergibt sich eine besonders kompakte Bauform des Brennstoffeinspritzventils 1, so daß das Brennstoffeinspritzventil 1 insgesamt ein nur geringes Volumen einnimmt.
Die Übersetzungseinrichtung 27 besteht aus einer hydraulischen Kammer 28, die mit einem hydraulischen Medium, im Ausführungsbeispiel mit dem über den Brennstoffeinlaufstutzen 11 und die Brennstoffleitungen 12, 13 zugeführten Brennstoff, gefüllt ist. Der Übersetzerkolben 19 weist an seiner in die hydraulische Kammer 28 ragenden Stirnseite eine Fläche AI auf, während die Ventilnadel 5 an ihrer in die hydraulische Kammer 28 ragenden Stirnfläche eine Fläche A2 hat. Die Fläche A2 der Ventilnadel 5 ist kleiner als die Fläche AI des Übersetzerkolbens 19.
Bei Betätigung des Aktors 16 zieht sich dieser zusammen und überträgt diese Bewegung über den Flansch 18 auf den Übersetzerkolben 19, der in Fig. 1 nach unten in Richtung auf den Ventilschließkörper 4 verschoben wird. Das dadurch in der hydraulischen Kammer 28 verdrängte Volumen des hydraulischen Mediums bewirkt eine Verschiebung der Ventilnadel 5 ebenfalls in Fig. 1 nach unten in Richtung auf den Ventilschließkörper 4. Da jedoch die Fläche A2 der Ventilnadel 5 kleiner ist als die Fläche AI des Übersetzerkolbens 19, ist der auf die Ventilnadel 5 übertragene Hub größer als der von dem Übersetzerkolben 19 ausgeübte Hub. Der Ventilschließkörper 4 hebt von der Ventilsitzfläche 7 ab und gibt den Dichtsitz frei, so daß Brennstoff abgespritzt wird. Zum Schließen des Brennstoff- einspritzventils 1 wird die den piezoelektrischen/ magnetostriktiven Aktor 16 betätigende elektrische Spannung abgeschaltet, so daß sich der Aktor 16 wieder gegen die Vorspannfeder 22 ausdehnt. Die Rückstellung der Ventilnadel 5 und des mit dieser einstückig ausgebildeten Ventilschließkörpers 4 erfolgt sehr rasch mittels der Rückstellfeder 9.
Mit dem beschriebenen Brennstoffeinspritzventil 1 lassen sich sehr kurze Schaltzeiten realisieren, wie sie beispielsweise zum direkten Einspritzen von Brennstoff in den Brennraum einer gemischverdichtenden Brennkraftmaschine, insbesondere einer Turbo-Brennkraftmaschine erforderlich sind.
Besonders vorteilhaft ist die Verwendung des Brennstoffs zugleich als hydraulisches Medium für die Übersetzungs- einrichtung 27. Dadurch ist sichergestellt, daß durch eventuelle Leckagen entweichendes hydraulisches Medium kontinuierlich nachgefüllt wird. Im Ausführungsbeispiel erfolgt die Nachfüllung quasi-statisch über einen Führungsspalt zwischen der Ventilnadel 5 und dem zweiten Gehäusekörper 3 aus einem sich in der Ausnehmung 14 des Ventilsitzträgers 16 gebildeten Brennstoffreservoir. Dabei ist wesentlich, daß der Führungsspalt zwischen der Ventilnadel 5 und dem zweiten Gehäusekörper 3 derart gering bemessen ist, daß das hydraulische Medium bzw. der Brennstoff bei der Betätigung des Brennstoffeinspritzventils und der dadurch erfolgenden Druckbeaufschlagung der hydraulischen Kammer 28 nicht bzw. nur vernachlässigbar über diesen Führungsspalt entweicht.
Fig. 2 zeigt einen Längsschnitt durch ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Brennstoffeinspritzventils 1, das ebenfalls vorzugsweise zum direkten Einspritzen von Brennstoff, insbesondere von Benzin, in den Brennraum einer gemischverdichtenden, fremdgezündeten Brennkraftmaschine dient. Dabei zeigt Fig. 3 den Ausschnitt III in Fig. 2. Bereits beschriebene Elemente sind mit übereinstimmenden Bezugszeichen versehen, um die Zuordnung zu erleichtern. Auf eine wiederholende Beschreibung wird insoweit verzichtet .
Während es sich bei dem in Fig. 1 dargestellten Brennstoffeinspritzventil 1 um ein nach außen öffnendes Brennstoffeinspritzventil 1 handelt, ist das in Fig. 2 dargestellte Brennstoffeinspritzventil ein nach innen öffnendes Brennstoffeinspritzventil 1. Der Ventilschließkörper 4 ist daher bezüglich der an dem Ventilsitzträger 6 vorgesehenen Ventilsitzfläche 7 innenseitig angeordnet und bildet mit der Ventilsitzfläche 7 einen Dichtsitz, die in der geschlossenen Stellung des Brennstoffeinspritzventils 1 eine Abspritzöffnung 40 verschließt. Der Ventilschließkörper 4 und die mit diesem einstückig ausgebildete Ventilnadel 5 ist mittels der Rückstellfeder 9 vorgespannt. Die Rückstellfeder 9 ist im Ausführungsbeispiel zwischen dem zweiten Gehäusekörper 3 und einem auf einer Verdickung 41 der Ventilnadel 5 aufliegenden Flansch 10 eingespannt.
Der wie beim in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ebenfalls rohrförmig ausgebildete Aktor 16 wird auch bei dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel von dem Übersetzer-kolben 19 durchdrungen.
Da der Aktor 16 sich beim Anlegen einer elektrischen Betätigungsspannung zusammenzieht und somit der Übersetzerkolben 19 nach unten verschoben wird, während es zum Öffnen des Brennstoffeinspritzventils 1 jedoch notwendig ist, die Ventilnadel 5 in Fig. 2 nach oben anzuheben, muß die hydraulische Übersetzungseinrichtung 27 bei diesem Ausführungsbeispiel eine Kraftumlenkung bewirken. Dazu dient die aus Fig. 3 besser zu ersehende Konstruktion der Übersetzungseinrichtung 27. Ein dritter Gehäusekδrper 42 ist über ein Gewinde 43 mit dem ersten Gehäusekörper 2 verschraubt und somit starr fixiert . Zwischen dem dritten Gehäusekörper 42 und dem Übersetzerkolben 19 ist eine Innenkammer 44 gebildet, die über Bohrungen 45 mit einer Außenkammer 46 verbunden ist. Die Außenkammer 46 ist zwischen einem den dritten Gehäusekörper 42 umschließenden, mit der Ventilnadel 5 mittels einer Schweißnaht 47 fest verbundenen Kupplungsstück 48 und dem dritten Gehäusekörper 3 gebildet.
Wenn der Übersetzerkolben 19 in Fig. 2 nach Betätigung des Aktors 16 nach unten verschoben wird, verringert sich das Volumen in der Innenkammer 44, so daß das in der Innenkammer 44 befindliche hydraulische Medium über die Bohrung 45 in die Außenkammer 46 verdrängt wird, wo es das Kupplungsstück 48 unter Vergrößerung des Volumens der Außenkammer 46 in Fig. 2 nach oben verschiebt. Diese Bewegung des Kupplungsstücks 48 wird auf die Ventilnadel 5 und somit auf den Ventilschließkörper 4 übertragen, so daß der zwischen dem Ventilschließkδrper 4 und der Ventilsitzfläche 7 gebildete Dichtsitz geöffnet wird.
Wenn die elektrische Betätigungsspannung den piezoelektrischen Aktor 16 nicht weiter beaufschlagt, dehnt sich dieser gegen die Vorspannfeder 22 wieder aus und verschiebt den Übersetzerkolben 19 in Fig. 2 nach oben. Entsprechend wird die Ventilnadel 5 in Fig. 2 nach unten verschoben. Diese Bewegung wird durch die Rückstellfeder -9 unterstützt, so daß das Brennstoffeinspritzventil 1 mit einer sehr kurzen Schließzeit schließt.
Zum Nachbefüllen der Innenkammer 44 und der Außenkammer 46 der Übersetzungseinrichtung 27 dient ein Nachfüllraum 49, der über eine Längsbohrung 50 und ein über eine Querbohrung 51 mit der in dem Brennstoffeinlaufstutzen 11 verbundenen Ausnehmung 14 verbunden ist und somit mit Brennstoff entsprechend dem an dem Brennstoffeinlaßstutzen 11 herrschenden Einlaßdruck gefüllt ist. Die Nachbefüllung der Außenkammer 46 und der Innenkammer 44 der Übersetzungseinrichtung 27 erfolgt über einen Führungsspalt zwischen dem Kupplungsstück 48 und dem dritten Gehäusekörper 42 ebenfalls quasi-statisch.
Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt und auch bei einer Vielzahl anderer Bauweisen von Brennstoffeinspritzventilen 1 reali- sierbar.

Claims

Ansprüche
1. Brennstoffeinspritzventil (1), insbesondere Einspritzventil für Brennstoffeinspritzanlagen von Brennkraftmaschinen, mit einem piezoelektrischen oder magnetostriktiven Aktor (16) , und einem von dem Aktor (16) mittels einer Ventilnadel (5) betätigbaren VentilSchließkörper (4) , der mit einer Ventilsitzfläche (7) zu einem Dichtsitz zusammenwirkt, dadurch gekennzeichnet, daß der Aktor (16) rohrförmig ausgebildet ist und die Ventilnadel (5) oder ein Betätigungselement (19) zur Betätigung der Ventilnadel (5) zumindest abschnittsweise umschließt.
2. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Aktor (16) und der Ventilnadel (5) eine hydraulische Übersetzungseinrichtung (27) vorgesehen ist und der Aktor (16) einen als Betätigungselement auf die
Übersetzungseinrichtung (27) einwirkenden Übersetzerkolben
(19) umschließt.
3. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Übersetzerkolben (19) an einem dem Dichtsitz abgewandten Ende einen Flansch (18) aufweist, an welchem sich der Aktor (16) abstützt.
4. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Aktor (16) mit dem Flansch (18) des Übersetzerkolbens (19) oder einer zwischen dem Flansch (18) und dem Aktor (16) angeordneten Zwischenscheibe (21) verklebt ist.
5. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vorspannung des Aktors (16) mittels einer auf den Flansch (18) des Übersetzerkolbens (19) einwirkenden Vorspannfeder (22) und eine Rückstellung des Ventilschließkörpers (4) mittels einer auf die Ventilnadel (5) einwir- kenden Rückstellfeder (9) erfolgt.
6. Brennstoffeinspritzventil nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Ubersetzungseinrichtung (27) ein hydraulisches
Medium aufweist, das über eine erste Fläche (AI) mit dem
Übersetzerkolben (19) und über eine gegenüber der ersten
Fläche (AI) kleinere zweite Fläche (A2) mit der Ventilnadel
(5) in Verbindung steht.
7. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Brennstoffeinspritzventil (1) ein nach innen öffnendes Brennstoffeinspritzventil (1) ist und die Ubersetzungseinrichtung (27) eine Kraftumlenkung zwischen dem Übersetzerkolben (19) und der Ventilnadel (5) bewirkt.
8. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Ubersetzungseinrichtung (27) einen Gehäusekörper
(42) mit einer inneren Ausnehmung, in welcher der
Übersetzerkolben (19) verschiebbar ist, aufweist, wobei der
Gehäusekörper (42) von der Ventilnadel (5) oder einem mit der Ventilnadel (5) verbundenen Kupplungsstück (4-8) umschlossen ist, und daß zwischen dem Übersetzerkolben (19) und dem Gehäusekörper (42) eine Innenkammer (44) und zwischen der Ventilnadel (5) oder dem Kupplungsstück (48) und dem Gehäusekörper (42) eine mit der Innenkammer (44) verbundene Außenkammer (46) gebildet sind.
9. Brennstoffeinspritzventil nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das hydraulische Medium der Ubersetzungseinrichtung (27) in dem Brennstoffeinspritzventil (1) geführter Brennstoff ist .
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