EP1382838B1 - Fuel injector - Google Patents

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EP1382838B1
EP1382838B1 EP03012488.7A EP03012488A EP1382838B1 EP 1382838 B1 EP1382838 B1 EP 1382838B1 EP 03012488 A EP03012488 A EP 03012488A EP 1382838 B1 EP1382838 B1 EP 1382838B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
actuator
piston
fuel injection
injection valve
actuator piston
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
EP03012488.7A
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German (de)
French (fr)
Other versions
EP1382838A2 (en
EP1382838A3 (en
Inventor
Walter Maeurer
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Publication of EP1382838A2 publication Critical patent/EP1382838A2/en
Publication of EP1382838A3 publication Critical patent/EP1382838A3/en
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Publication of EP1382838B1 publication Critical patent/EP1382838B1/en
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Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M61/00Fuel-injectors not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00
    • F02M61/04Fuel-injectors not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00 having valves, e.g. having a plurality of valves in series
    • F02M61/08Fuel-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
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M51/00Fuel-injection apparatus characterised by being operated electrically
    • F02M51/06Injectors peculiar thereto with means directly operating the valve needle
    • F02M51/0603Injectors peculiar thereto with means directly operating the valve needle using piezoelectric or magnetostrictive operating means
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M61/00Fuel-injectors not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00
    • F02M61/16Details not provided for in, or of interest apart from, the apparatus of groups F02M61/02 - F02M61/14
    • F02M61/167Means for compensating clearance or thermal expansion

Definitions

  • the invention relates to a fuel injection valve according to the preamble of the main claim.
  • This device has a piezoelectric, magnetostrictive or electostrictive actuator and a pressure piston operatively connected to this actuator which acts on a reciprocating piston via a hydraulic fluid.
  • the reciprocating piston actuates the valve closing body located in its extension. Due to the size ratio of the surfaces of the reciprocating piston and the pressure piston, which face a first chamber, which is filled with hydraulic fluid, a stroke ratio is given.
  • the hydraulic fluid directly in contact with the pressure piston is sealed against the actuator by means of an O-ring seal.
  • a defined guide gap with which the reciprocating piston is guided in a guide, allows the exchange of hydraulic fluid between the first chamber and a lying in a second chamber by a membrane space between the ejection and Reciprocating piston is located, wherein the membrane can be acted upon by a pressure in the second chamber.
  • An embodiment will be described in which the exchange between the first and second chamber takes place.
  • the gap and a pressure located in the second chamber is dimensioned so that slow, due to thermal influence length changes of the actuator can be compensated by exchange of hydraulic fluid through the guide gap.
  • a disadvantage of the fuel injection valve known from the above publication is in particular that special measures or components for the suppression of undesirable vibrations of parts of the fuel injection valve, which are caused in particular by the behavior of the actuator, completely missing and insufficiently suppressed by the existing components or be compensated.
  • a stable behavior of the fuel injection valve by the use or the utilization of frictional forces between the components of the fuel injection valve and by forces of spring elements is achieved insufficiently. Since said forces are relatively constant over a wide range, this means that in a suppression of unwanted vibrations, the valve dynamics suffers to the same extent.
  • the use of spring forces or sliding friction forces are unsuitable for the suppression of high-frequency vibrations.
  • the fuel injection valve according to the invention with the characterizing features of the main claim has the advantage that mechanical vibrations in the fuel injector, in particular unwanted mechanical vibrations of the actuator and caused by him unwanted vibrations in moving parts of the fuel injection valve according to the invention, are effectively attenuated in a simple and cost-effective manner without significantly affecting the valve dynamics or significantly stressing components.
  • the edge times of the Aktorerregung and the plateau times can be shortened without the vibrations generated in particular by the actuator have a negative effect on the operation of the fuel injection valve or the valve dynamics is significantly adversely affected.
  • the throttle point is formed by a gap which is formed in cooperation with a first guide body either of a thickened or tapered part of the stage of the actuator piston.
  • a first guide body either of a thickened or tapered part of the stage of the actuator piston.
  • the fuel injection valve according to the invention can be configured so that by at least one of the guide gaps of actuator piston and reciprocating pressure medium to the working space zufle relatively slowly or can escape from it.
  • a stroke ratio realized by the size ratio of the surfaces of the two pistons, which face the working space, a stroke ratio.
  • the normally relatively small stroke which is possible by means of piezoelectric, magnetostrictive or electrostrictive actuators can be increased without making the actuator costly long and thin.
  • Thick, short actuators are more resilient to mechanical influences than thin, long actuators.
  • the Realization of the Hubüber GmbH by two pressure piston with different sized force-transmitting surfaces that transmit forces via a hydraulic medium, but otherwise, has the advantage over solutions in which membrane and channels are interposed, that the compressibility of the medium has less effect.
  • the thus realized, hubüber mecanicde power transmission is less prone to vibrations. There is less time between actuator and valve actuation. The system behaves stiffer.
  • the fuel injection valve according to the invention can also be characterized in that the force of a spring element is at least as large that actuator piston, connecting element and actuator are kept in constant contact.
  • the respective components are prevented from losing contact with each other and colliding with each other. It can be dispensed with costly and wear-prone joints.
  • FIG. 1 illustrated first embodiment of a fuel injection valve 1 according to the invention is carried out in the form of a fuel injection valve 1 for fuel injection systems of mixture-compression, spark-ignition internal combustion engines.
  • the fuel injection valve 1 is suitable in particular for the direct injection of fuel into a combustion chamber, not shown, of an internal combustion engine.
  • the fuel injection valve 1 has a housing cover 2 which sits hermetically sealed on the spray-off end of a valve housing 5. Via a fuel terminal 3 on the housing cover 2, a fuel channel 6 can be acted upon with fuel.
  • the fuel channel 6 extends only within the housing cover 2 and then within the valve housing 5, wherein in the spray-off, upper part of the fuel injection valve 1, an actuator housing 7, a seal 12, a neck ring 10 of an actuator piston 9, the spray-off part of the actuator piston 9 and a first Spring element 11 in the fuel passage 6 are surrounded by fuel.
  • the actuator housing 7 is hermetically connected to the housing cover 2 with its end remote from the sprayer.
  • An actuator 4 located in the actuator housing 7 is associated with its spray-off remote side of the housing cover 2 and is based on this.
  • a connecting element 8 is associated with its plate-shaped abspritzfernen end of the discharge side of the actuator 4 and engages with its discharge side tapered diameter profile through an opening 18 of the actuator housing 7.
  • a seal 12 which is corrugated pipe-shaped in this embodiment of the fuel injection valve 1 according to the invention, represents by their hermetic attachment of their two ends on the one hand on injection side as an attachment ring 13 formed part of the connecting element 8 and the other on the discharge end of the actuator housing 7, sure that the fuel under pressure can not penetrate into the actuator housing 7 and the connecting element The movements of the actuator 4 and the movements of the actuator piston 9 can follow unhindered.
  • the actuator piston 9 has a step 31, which is formed by its spray-off tapered diameter profile.
  • the thicker, spray-side profile of the actuator piston 9 is guided in a first guide body 14 with a first guide gap 28.
  • the abspritzferne, tapered diameter profile of the actuator piston 9 forms with the first guide body 14 has a gap which forms the throttle body 30, wherein the guide body 14 follows the tapered diameter profile of the actuator piston 9 at this point, that has a reduced inner diameter.
  • the thus formed damping chamber 27 serves to dampen unwanted vibrations of parts of the fuel injection valve, in particular for damping Aktorschwingieux in both directions of movement of the actuator 4 during operation of the fuel injection valve 1.
  • the damping properties are in particular by the geometric dimensions of the throttle body 30 forming gap and the damping chamber 27 determined.
  • the perpendicular in Abspritzraum distance between the tapered diameter profile of the actuator piston 9 and the reduced inner diameter of the guide body 14 at this point is usually greater than the corresponding distance, which is formed by the first guide gap 28.
  • the actuator piston 9 is formed by the first spring element 11, which is formed in this embodiment as a spiral spring and at a distance to the spray-off tapered diameter profile of the actuator piston. 9 attached first approach ring 10 engages, biased against the Abspritznahe side of the connecting element 8 and against the actuator 4, wherein the first spring element 11 abspritz food against the first guide body 14 is supported.
  • a second guide body 16 is hermetically connected to the discharge side of the first guide body 14, wherein a reciprocating piston 15 is guided with a second guide gap 29 in the second guide body 16.
  • a working space 26 which is bounded by the first guide body 14 and the second guide body 16, wherein the two guide gaps 28, 29 each open into the working space 26 with one end.
  • the second end of the first guide gap 28 opens into the damping chamber 27, the second end of the second guide gap opens at the discharge end of the second guide body 16 in the fuel channel.
  • the fuel channel 6 extends in the lower discharge-side part of the fuel injection valve 1 first between the housing 5 and the two guide bodies 14, 16. Then, the fuel in the fuel passage 6 passes and flows around the part of the lifting piston 15 protruding from the guide body 16, one in the course of the lifting piston 15 formed third approach ring 19, a between the third approach ring and the discharge end of the second guide body 16 bordered second spring element 17, an associated with the reciprocating piston 15 in operative connection valve needle 20 with a fourth neck ring 25, a between the fourth neck ring 25 and a shoulder 32 bordered third spring element 24.
  • the fuel enters when the fuel injection valve 1 is open from a spray orifice 23 between a valve seat body 21 and a valve closing body 22 arranged at the discharge end of the valve needle 20.
  • the second spring element 17 biases the reciprocating piston 15 against the discharge side associated Valve needle 20 before.
  • the third spring element 24 is supported on the shoulder 32 and biases the valve needle 20 via the frictionally connected with her fourth approach ring 25 against the sprayer remote associated reciprocating piston 15, wherein the third spring element is supported on the shoulder 32.
  • the force of the third spring element 24 keeps the sealing seat formed by valve closing body 22 and valve seat body 21 closed against the fuel pressure.
  • the gap represented by the throttle body 30 may also be used for guiding tasks.
  • Fig. 2 shows in much of the in Fig. 1 illustrated first embodiment similar second embodiment.
  • the actuator piston 9 is cup-shaped and has in its diameter profile, the step 31, whereby the diameter profile is increased counter to the direction of discharge.
  • the connecting element 8 extends through to the bottom of the cup-shaped actuator piston 9, wherein the actuator piston 9 and the bottom of the actuator piston 9 are biased by the spring element 11 against the connecting element 8.
  • the spring element 11 is designed in this embodiment as a tubular spring and secured to the inner side of the housing cover 2 and the spray-away end of the cup-shaped actuator piston 9 frictionally.
  • FIG. 3 showing a schematically illustrated partial section of the first embodiment in the region of the stage 31 and the damping chamber 27, and the following relationships and derivatives of the proportional relationship between damping force and Aktorkolbenising is shown.
  • C is a constant which depends on the geometric dimensions of the annular gap and ⁇ p represents the pressure difference.
  • the invention is not limited to the illustrated embodiments and may, for. B. also be used for inward-opening fuel injectors.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
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  • General Engineering & Computer Science (AREA)
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Description

Stand der TechnikState of the art

Die Erfindung geht aus von einem Brennstoffeinspritzventil nach der Gattung des Hauptanspruchs.The invention relates to a fuel injection valve according to the preamble of the main claim.

Beispielsweise ist aus der DE 43 06 072 A1 eine Vorrichtung zum Öffnen und Verschließen einer in einem Gehäuse vorhandenen Durchtrittsöffnung bekannt, welche auch als Brennstoffeinspritzventil verwendet werden kann. Diese Vorrichtung weist einen piezoelektrischen, magnetostriktiven oder elektostriktiven Aktor und einen mit diesem Aktor in Wirkverbindung stehenden Druckkolben auf, der über eine Hydraulikflüssigkeit auf einen Hubkolben wirkt. Der Hubkolben betätigt den in seiner Verlängerung befindlichen Ventilschließkörper. Durch das Größenverhältnis der Flächen von Hubkolben und Druckkolben, die einer ersten Kammer zugewandt sind, welche mit Hydraulikflüssigkeit gefüllt ist, ist eine Hubübersetzung gegeben. Die mit dem Druckkolben unmittelbar in Kontakt stehende Hydraulikflüssigkeit wird mittels einer O-Ringdichtung gegenüber dem Aktor abgedichtet. Ein definierter Führungsspalt, mit welchem der Hubkolben in einer Führung geführt wird, erlaubt den Austausch von Hydraulikflüssigkeit zwischen der ersten Kammer und einem in einer zweiten Kammer liegenden von einer Membran begrenzten Raum, der zwischen Abspritzöffnung und Hubkolben liegt, wobei die Membran von einem Druck in der zweiten Kammer beaufschlagt werden kann. Es wird ein Ausführungsbeispiel beschrieben, in dem der Austausch zwischen der ersten und zweiten Kammer erfolgt. Der Spalt und ein in der zweiten Kammer befindlicher Druck ist so dimensioniert, daß langsame, aufgrund thermischen Einflusses erfolgende Längenänderungen des Aktors durch Austausch von Hydraulikflüssigkeit durch den Führungsspalt ausgeglichen werden können.For example, is from the DE 43 06 072 A1 a device for opening and closing a present in a housing passage opening known, which can also be used as a fuel injection valve. This device has a piezoelectric, magnetostrictive or electostrictive actuator and a pressure piston operatively connected to this actuator which acts on a reciprocating piston via a hydraulic fluid. The reciprocating piston actuates the valve closing body located in its extension. Due to the size ratio of the surfaces of the reciprocating piston and the pressure piston, which face a first chamber, which is filled with hydraulic fluid, a stroke ratio is given. The hydraulic fluid directly in contact with the pressure piston is sealed against the actuator by means of an O-ring seal. A defined guide gap, with which the reciprocating piston is guided in a guide, allows the exchange of hydraulic fluid between the first chamber and a lying in a second chamber by a membrane space between the ejection and Reciprocating piston is located, wherein the membrane can be acted upon by a pressure in the second chamber. An embodiment will be described in which the exchange between the first and second chamber takes place. The gap and a pressure located in the second chamber is dimensioned so that slow, due to thermal influence length changes of the actuator can be compensated by exchange of hydraulic fluid through the guide gap.

Moderne Brennkraftmaschinen erfordern oftmals eine relativ kurze Ansteuerzeit des Brennstoffeinspritzventils. Die dadurch bedingten steilen Flankenverläufe zur Ansteuerung eines Piezoaktors verursachen im Piezoaktor, insbesondere am Ende der Flanke um das Sollspannungsniveau, relativ hochfrequente unerwünschte Schwingungen, die einem stabilen Betrieb des Brennstoffeinspritzventils insbesondere im Teilhubbetrieb entgegenstehen.Modern internal combustion engines often require a relatively short driving time of the fuel injection valve. The consequent steep edge profiles for driving a piezoelectric actuator cause in the piezoelectric actuator, in particular at the end of the edge to the target voltage level, relatively high-frequency undesirable vibrations, which preclude a stable operation of the fuel injection valve, especially in Teilhubbetrieb.

Nachteilig bei dem aus der obengenannten Druckschrift bekannten Brennstoffeinspritzventil ist insbesondere, daß spezielle Maßnahmen bzw. Bauteile zur Unterdrückung von unerwünschten Schwingungen von Teilen des Brennstoffeinspritzventils, die insbesondere durch das Verhalten des Aktors hervorgerufen werden, ganz fehlen und durch die vorhandenen Bauteile nur unzureichend unterdrückt bzw. ausgeglichen werden. So wird ein stabiles Verhalten des Brennstoffeinspritzventils durch den Einsatz bzw. die Ausnutzung von Reibungskräften zwischen den Bestandteilen des Brennstoffeinspritzventils und durch Kräfte von Federelementen nur unzureichend erreicht. Da genannte Kräfte über einen weiten Bereich relativ konstant sind, bedeutet dies, daß bei einer Unterdrückung von unerwünschten Schwingungen die Ventildynamik in gleichem Maße leidet. Die Verwendung von Federkräften oder Gleitreibungskräften sind ungeeignet zur Unterdrückung von hochfrequenten Schwingungen. Sollen beispielsweise die Ansteuerzeiten oder die Sollspannungszeiten (Plateauzeiten) verkürzt werden, müssen, um unerwünschte Schwingungen ausreichend zu bedämpfen, die Federkräfte und Gleitreibungskräfte zwischen den Bauteilen erhöht werden. Wie schon erwähnt, ist dies der Ventildynamik abträglich und erfordert vom Aktor die Überwindung zusätzlicher erhöhter Kräfte. Der Aktor und die mit ihm in Wirkverbindung stehenden Teile sind dadurch erhöht beansprucht. Bei der aus der Druckschrift DE 43 06 072 A1 bekannten Erfindung ist demnach eine Verkürzung von Ansteuerzeiten und Sollspannungszeiten nur in geringen Grenzen möglich, die zudem noch zu Lasten der Lebensdauer des Brennstoffeinspritzventils gehen oder von kostenintensiven Maßnahmen begleitet werden müssen.A disadvantage of the fuel injection valve known from the above publication is in particular that special measures or components for the suppression of undesirable vibrations of parts of the fuel injection valve, which are caused in particular by the behavior of the actuator, completely missing and insufficiently suppressed by the existing components or be compensated. Thus, a stable behavior of the fuel injection valve by the use or the utilization of frictional forces between the components of the fuel injection valve and by forces of spring elements is achieved insufficiently. Since said forces are relatively constant over a wide range, this means that in a suppression of unwanted vibrations, the valve dynamics suffers to the same extent. The use of spring forces or sliding friction forces are unsuitable for the suppression of high-frequency vibrations. If, for example, the activation times or the setpoint voltage times (plateau times) are to be shortened, in order to sufficiently increase undesired vibrations dampening, the spring forces and sliding friction between the components are increased. As already mentioned, this is detrimental to the valve dynamics and requires the actuator to overcome additional increased forces. The actuator and the parts in operative connection with it are claimed thereby increased. When from the publication DE 43 06 072 A1 known invention is therefore a shortening of driving times and target voltage times possible only within narrow limits, which also still go at the expense of the life of the fuel injector or must be accompanied by costly measures.

Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention

Das erfindungsgemäße Brennstoffeinspritzventil mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß mechanische Schwingungen im Brennstoffeinspritzventil, insbesondere unerwünschte mechanische Schwingungen des Aktors und durch ihn hervorgerufene unerwünschte Schwingungen in bewegten Teilen des erfindungsgemäßen Brennstoffeinspritzventils, auf einfache und kostengünstige Art und Weise wirksam gedämpft werden, ohne die Ventildynamik wesentlich zu beeinträchtigen oder Bauteile wesentlich stärker zu beanspruchen. Dadurch ist es möglich, unter Beibehaltung eines stabilen Verhaltens, die Ansteuerzeiten des Aktors deutlich zu verkürzten und somit insbesondere auch einen Teilhubbetrieb des Brennstoffeinspritzventils zu ermöglichen. Auch die Flankenzeiten der Aktorerregung und die Plateauzeiten können verkürzt werden, ohne daß sich die insbesondere vom Aktor erzeugten Schwingungen negativ auf den Betrieb des Brennstoffeinspritzventils auswirken oder die Ventildynamik wesentlich negativ beeinträchtigt wird. Da die Dämpfungswirkung auf hydraulischen Wirkprinzipien beruht, erfolgt sie weitgehend verschleißfrei. Durch Fließbewegungen eines Druckmediums durch eine Drosselstelle ist es insbesondere möglich, eine Dämpfungskraft zu erzielen, die der Geschwindigkeit der Aktorbewegungen proportional ist, sich also wie bei einem linearen Dämpfungsglied verhält. Die Montage wird zudem vereinfacht.The fuel injection valve according to the invention with the characterizing features of the main claim has the advantage that mechanical vibrations in the fuel injector, in particular unwanted mechanical vibrations of the actuator and caused by him unwanted vibrations in moving parts of the fuel injection valve according to the invention, are effectively attenuated in a simple and cost-effective manner without significantly affecting the valve dynamics or significantly stressing components. This makes it possible, while maintaining a stable behavior, the activation times of the actuator significantly shortened and thus in particular to allow a Teilhubbetrieb the fuel injection valve. The edge times of the Aktorerregung and the plateau times can be shortened without the vibrations generated in particular by the actuator have a negative effect on the operation of the fuel injection valve or the valve dynamics is significantly adversely affected. Since the damping effect is based on hydraulic action principles, it is largely wear-free. By flow movements of a pressure medium through a throttle point, it is particularly possible to achieve a damping force which is proportional to the speed of the actuator movements, So behaves like a linear attenuator. The assembly is also simplified.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterentwicklungen des im Hauptanspruch angegebenen Brennstoffeinspritzventils möglich.The measures listed in the dependent claims advantageous developments of the fuel injection valve specified in the main claim are possible.

Vorteilhafterweise wird die Drosselstelle durch einen Spalt gebildet der in Zusammenspiel mit einem ersten Führungskörper entweder aus einem verdickten oder verjüngten Teil der Stufe des Aktorkolbens gebildet ist. Dadurch ist es möglich auf konstruktive sowie funktionelle Anforderungen besser einzugehen. Von Vorteil ist außerdem, die Drosselstelle als Bohrung, insbesondere als Laserbohrung herzustellen, da diese besonders genau, schnell und kostengünstig herstellbar ist. Wird Brennstoff als Druckmedium benutzt, so können insbesondere konstruktive Maßnahmen zur Trennung von Brennstoff und Druckmedium entfallen. Weiterhin ist von Vorteil, Brennstoffkanal und Drosselstelle so anzuordnen, daß Brennstoff unmittelbar zwischen ihnen ausgetauscht wird. Dies vermindert den konstruktiven Aufwand.Advantageously, the throttle point is formed by a gap which is formed in cooperation with a first guide body either of a thickened or tapered part of the stage of the actuator piston. This makes it possible to respond better to design and functional requirements. It is also advantageous to produce the throttle point as a bore, especially as a laser bore, as this is particularly accurate, fast and inexpensive to produce. If fuel is used as a pressure medium, then in particular constructive measures for the separation of fuel and pressure medium can be omitted. Furthermore, it is advantageous to arrange fuel channel and throttle point so that fuel is exchanged directly between them. This reduces the design effort.

Zum Ausgleich von temperaturbedingten Längenänderungen des Aktors, kann vorteilhafterweise das erfindungsgemäße Brennstoffeinspritzventil so ausgestaltet sein, daß durch zumindest einen der Führungsspalte von Aktorkolben und Hubkolben Druckmedium dem Arbeitsraum relativ langsam zufliesen oder aus ihm entweichen kann.To compensate for temperature-induced changes in length of the actuator, advantageously the fuel injection valve according to the invention can be configured so that by at least one of the guide gaps of actuator piston and reciprocating pressure medium to the working space zufle relatively slowly or can escape from it.

Vorteilhafterweise wird durch das Größenverhältnis der Flächen der beiden Kolben, die dem Arbeitsraum zugewandt sind, eine Hubübersetzung realisiert. Dadurch kann der normalerweise verhältnismäßig kleine Hub der durch piezoelektrische, magnetostriktive oder elektrostriktive Aktoren möglich ist, vergrößert werden, ohne den Aktor kostenaufwendig lang und dünn herzustellen. Dicke, kurze Aktoren sind im Vergleich zu dünnen, langen Aktoren belastbarer gegenüber mechanischen Einflüssen. Die Realisierung der Hubübersetzung durch zwei Druckkolben mit unterschiedlich großen kraftübertragenden Flächen, die über ein Hydraulikmedium, sonst aber unmittelbar, Kräfte übertragen, hat gegenüber Lösungen, bei welchen Membrane und Kanäle zwischengeschaltet sind, den Vorteil, daß sich die Kompressibilität des Mediums weniger auswirkt. Darüber hinaus neigt die so realisierte, hubübersetzende Kraftübertragung weniger zu Schwingungen. Zwischen Aktor- und Ventilbetätigung vergeht weniger Zeit. Das System verhält sich steifer.Advantageously, realized by the size ratio of the surfaces of the two pistons, which face the working space, a stroke ratio. Thereby, the normally relatively small stroke which is possible by means of piezoelectric, magnetostrictive or electrostrictive actuators can be increased without making the actuator costly long and thin. Thick, short actuators are more resilient to mechanical influences than thin, long actuators. The Realization of the Hubübersetzung by two pressure piston with different sized force-transmitting surfaces that transmit forces via a hydraulic medium, but otherwise, has the advantage over solutions in which membrane and channels are interposed, that the compressibility of the medium has less effect. In addition, the thus realized, hubübersetzende power transmission is less prone to vibrations. There is less time between actuator and valve actuation. The system behaves stiffer.

Vorteilhaft weitergebildet kann das erfindungsgemäße Brennstoffeinspritzventil außerdem dadurch werden, daß die Kraft eines Federelements mindestens so groß bemessen ist, daß Aktorkolben, Verbindungselement und Aktor in ständiger Anlage gehalten sind. Dadurch werden die entsprechenden Bauteile beim Betrieb des Brennstoffeinspritzventils daran gehindert, den Kontakt untereinander zu verlieren und aufeinander zu prallen. Es kann auf kostenintensive und verschleißanfällige Fügeverbindungen verzichtet werden.Advantageously further developed, the fuel injection valve according to the invention can also be characterized in that the force of a spring element is at least as large that actuator piston, connecting element and actuator are kept in constant contact. As a result, during operation of the fuel injection valve, the respective components are prevented from losing contact with each other and colliding with each other. It can be dispensed with costly and wear-prone joints.

Zeichnungdrawing

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung vereinfacht dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1
einen schematischen Schnitt durch ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäß ausgestalteten Brennstoffeinspritzventils,
Fig. 2
einen schematischen Schnitt durch ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäß ausgestalteten Brennstoffeinspritzventils und
Fig. 3
einen schematisch dargestellten Teilschnitt des in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiels im Bereich der Stufe und der Dämpfungskammer.
Embodiments of the invention are shown in simplified form in the drawing and explained in more detail in the following description. Show it:
Fig. 1
a schematic section through a first embodiment of an inventively designed fuel injector,
Fig. 2
a schematic section through a second embodiment of an inventively designed fuel injector and
Fig. 3
a schematically illustrated partial section of the in Fig. 1 illustrated embodiment in the region of the stage and the damping chamber.

Beschreibung der AusführungsbeispieleDescription of the embodiments

Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung beispielhaft beschrieben. Übereinstimmende Bauteile sind dabei in allen Figuren mit übereinstimmenden Bezugszeichen versehen.Hereinafter, embodiments of the invention will be described by way of example. Matching components are provided in all figures with matching reference numerals.

Ein in Fig. 1 dargestelltes erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Brennstoffeinspritzventils 1 ist in der Form eines Brennstoffeinspritzventils 1 für Brennstoffeinspritzanlagen von gemischverdichtenden, fremdgezündeten Brennkraftmaschinen ausgeführt. Das Brennstoffeinspritzventil 1 eignet sich insbesondere zum direkten Einspritzen von Brennstoff in einen nicht dargestellten Brennraum einer Brennkraftmaschine.An in Fig. 1 illustrated first embodiment of a fuel injection valve 1 according to the invention is carried out in the form of a fuel injection valve 1 for fuel injection systems of mixture-compression, spark-ignition internal combustion engines. The fuel injection valve 1 is suitable in particular for the direct injection of fuel into a combustion chamber, not shown, of an internal combustion engine.

Das Brennstoffeinspritzventil 1 hat einen Gehäusedeckel 2 welcher auf dem abspritzfernen Ende eines Ventilgehäuses 5 hermetisch dichtend sitzt. Über einen Brennstoffanschluß 3 am Gehäusedeckel 2 ist ein Brennstoffkanal 6 mit Brennstoff beaufschlagbar. Der Brennstoffkanal 6 verläuft dabei erst innerhalb des Gehäusedeckels 2 und dann innerhalb des Ventilgehäuses 5, wobei im abspritzfernen, oberen Teil des Brennstoffeinspritzventils 1 ein Aktorgehäuse 7, eine Dichtung 12, ein Ansatzring 10 eines Aktorkolbens 9, der abspritzferne Teil des Aktorkolbens 9 und ein erstes Federelement 11 im Brennstoffkanal 6 von Brennstoff umspült werden. Das Aktorgehäuse 7 ist mit seinem abspritzfernen Ende mit dem Gehäusedeckel 2 hermetisch verbunden.The fuel injection valve 1 has a housing cover 2 which sits hermetically sealed on the spray-off end of a valve housing 5. Via a fuel terminal 3 on the housing cover 2, a fuel channel 6 can be acted upon with fuel. The fuel channel 6 extends only within the housing cover 2 and then within the valve housing 5, wherein in the spray-off, upper part of the fuel injection valve 1, an actuator housing 7, a seal 12, a neck ring 10 of an actuator piston 9, the spray-off part of the actuator piston 9 and a first Spring element 11 in the fuel passage 6 are surrounded by fuel. The actuator housing 7 is hermetically connected to the housing cover 2 with its end remote from the sprayer.

Ein im Aktorgehäuse 7 befindlicher Aktor 4 ist mit seiner abspritzfernen Seite dem Gehäusedeckel 2 zugeordnet und stützt sich auf diesem ab. Ein Verbindungselement 8 ist mit seinem tellerförmigen abspritzfernen Ende der abspritznahen Seite des Aktors 4 zugeordnet und greift mit seinem abspritzseitig verjüngten Durchmesserverlauf durch eine Öffnung 18 des Aktorgehäuses 7. Eine Dichtung 12, die in diesem Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Brennstoffeinspritzventils 1 wellrohrförmig ausgebildet ist, stellt durch ihre hermetische Befestigung ihrer beiden Enden zum einen an einem abspritzseitig als Ansatzring 13 ausgeformten Teil des Verbindungselements 8 und zum anderen am abspritzseitigen Ende des Aktorgehäuses 7, sicher, daß der unter Druck stehende Brennstoff nicht in das Aktorgehäuse 7 dringen kann und das Verbindungselement 8 den Bewegungen des Aktors 4 bzw. den Bewegungen des Aktorkolbens 9 ungehindert folgen kann.An actuator 4 located in the actuator housing 7 is associated with its spray-off remote side of the housing cover 2 and is based on this. A connecting element 8 is associated with its plate-shaped abspritzfernen end of the discharge side of the actuator 4 and engages with its discharge side tapered diameter profile through an opening 18 of the actuator housing 7. A seal 12 which is corrugated pipe-shaped in this embodiment of the fuel injection valve 1 according to the invention, represents by their hermetic attachment of their two ends on the one hand on injection side as an attachment ring 13 formed part of the connecting element 8 and the other on the discharge end of the actuator housing 7, sure that the fuel under pressure can not penetrate into the actuator housing 7 and the connecting element The movements of the actuator 4 and the movements of the actuator piston 9 can follow unhindered.

In diesem Ausführungsbeispiel weist der Aktorkolben 9 eine Stufe 31 auf, die durch seinen abspritzfernen verjüngten Durchmesserverlauf gebildet ist. Der dickere, abspritzseitige Verlauf des Aktorkolbens 9 ist in einem ersten Führungskörper 14 mit einem ersten Führungsspalt 28 geführt. Der abspritzferne, verjüngte Durchmesserverlauf des Aktorkolbens 9 bildet mit dem ersten Führungskörper 14 einen Spalt, der die Drosselstelle 30 bildet, wobei der Führungskörper 14 an dieser Stelle dem verjüngten Durchmesserverlauf des Aktorkolbens 9 folgt, also einen verkleinerten Innendurchmesser aufweist. Die dadurch gebildete Dämpfungskammer 27 dient zur Dämpfung von unerwünschten Schwingungen von Teilen des Brennstoffeinspritzventils, insbesondere zur Dämpfung von Aktorschwingungen in beide Bewegungsrichtungen des Aktors 4 während des Betriebs des Brennstoffeinspritzventils 1. Die Dämpfungseigenschaften werden dabei insbesondere durch die geometrischen Abmessungen des die Drosselstelle 30 bildenden Spaltes und der Dämpfungskammer 27 bestimmt. Der in Abspritzrichtung rechtwinklig verlaufende Abstand zwischen dem verjüngten Durchmesserverlauf des Aktorkolbens 9 und dem an dieser Stelle verkleinerten Innendurchmessers des Führungskörpers 14 ist in aller Regel größer als der entsprechende Abstand, der durch den ersten Führungsspalt 28 gebildet ist.In this embodiment, the actuator piston 9 has a step 31, which is formed by its spray-off tapered diameter profile. The thicker, spray-side profile of the actuator piston 9 is guided in a first guide body 14 with a first guide gap 28. The abspritzferne, tapered diameter profile of the actuator piston 9 forms with the first guide body 14 has a gap which forms the throttle body 30, wherein the guide body 14 follows the tapered diameter profile of the actuator piston 9 at this point, that has a reduced inner diameter. The thus formed damping chamber 27 serves to dampen unwanted vibrations of parts of the fuel injection valve, in particular for damping Aktorschwingungen in both directions of movement of the actuator 4 during operation of the fuel injection valve 1. The damping properties are in particular by the geometric dimensions of the throttle body 30 forming gap and the damping chamber 27 determined. The perpendicular in Abspritzrichtung distance between the tapered diameter profile of the actuator piston 9 and the reduced inner diameter of the guide body 14 at this point is usually greater than the corresponding distance, which is formed by the first guide gap 28.

Der Aktorkolben 9 wird durch das erste Federelement 11, welches in diesem Ausführungsbeispiel als Spiralfeder ausgebildet ist und an einem an dem abspritzfernen verjüngten Durchmesserverlauf des Aktorkolbens 9 angebrachten ersten Ansatzring 10 angreift, gegen die abspritznahe Seite des Verbindungselements 8 bzw. gegen den Aktor 4 vorgespannt, wobei sich das erste Federelement 11 abspritzseitig gegen den ersten Führungskörper 14 stützt. Ein zweiter Führungskörper 16 ist hermetisch mit der abspritzseitigen Seite des ersten Führungskörpers 14 verbunden, wobei ein Hubkolben 15 mit einem zweiten Führungsspalt 29 im zweiten Führungskörper 16 geführt ist. Zwischen den Hubkolben 15 und Aktorkolben 9 befindet sich ein Arbeitsraum 26, welcher durch den ersten Führungskörper 14 und den zweiten Führungskörper 16 begrenzt wird, wobei die beiden Führungsspalte 28, 29 mit jeweils einem Ende in den Arbeitsraum 26 münden. Das zweite Ende des ersten Führungsspaltes 28 mündet in die Dämpfungskammer 27, das zweite Ende des zweiten Führungsspaltes mündet am abspritzseitigen Ende des zweiten Führungskörpers 16 in den Brennstoffkanal 6.The actuator piston 9 is formed by the first spring element 11, which is formed in this embodiment as a spiral spring and at a distance to the spray-off tapered diameter profile of the actuator piston. 9 attached first approach ring 10 engages, biased against the Abspritznahe side of the connecting element 8 and against the actuator 4, wherein the first spring element 11 abspritzseitig against the first guide body 14 is supported. A second guide body 16 is hermetically connected to the discharge side of the first guide body 14, wherein a reciprocating piston 15 is guided with a second guide gap 29 in the second guide body 16. Between the reciprocating piston 15 and the actuator piston 9 is a working space 26, which is bounded by the first guide body 14 and the second guide body 16, wherein the two guide gaps 28, 29 each open into the working space 26 with one end. The second end of the first guide gap 28 opens into the damping chamber 27, the second end of the second guide gap opens at the discharge end of the second guide body 16 in the fuel channel. 6

Durch die unterschiedlich großen, dem Arbeitsraum 27 zugewandten Flächen von Aktorkolben 9 und Hubkolben 15 ist eine Hubübersetzung gegeben. Der Brennstoffkanal 6 verläuft im unteren abspritzseitigen Teil des Brennstoffeinspritzventils 1 zuerst zwischen dem Gehäuse 5 und den beiden Führungskörpern 14, 16. Dann passiert und umspült der Brennstoff im Brennstoffkanal 6 den aus dem Führungskörper 16 herausragenden Teil des Hubkolbens 15, einen im Verlauf des Hubkolbens 15 geformten dritten Ansatzring 19, ein zwischen dem dritten Ansatzring und dem abspritzseitigen Ende des zweiten Führungskörpers 16 eingefaßtes zweites Federelement 17, eine mit dem Hubkolben 15 in Wirkverbindung stehende Ventilnadel 20 mit einem vierten Ansatzring 25, ein zwischen dem vierten Ansatzring 25 und einer Schulter 32 eingefaßtes drittes Federelement 24. Schließlich tritt der Brennstoff bei geöffnetem Brennstoffeinspritzventil 1 aus einer Abspritzöffnung 23 zwischen einem Ventilsitzkörper 21 und einem am abspritzseitig Ende der Ventilnadel 20 angeordneten Ventilschließkörper 22 aus. Das zweite Federelement 17 spannt den Hubkolben 15 gegen die abspritzseitig zugeordnete Ventilnadel 20 vor. Das dritte Federelement 24 stützt sich auf der Schulter 32 ab und spannt die Ventilnadel 20 über den mit ihr kraftschlüssig verbundenen vierten Ansatzring 25 gegen den abspritzfern zugeordneten Hubkolben 15 vor, wobei sich das dritte Federelement an der Schulter 32 abstützt. Die Kraft des dritten Federelements 24 hält den von Ventilschließkörper 22 und Ventilsitzkörper 21 gebildeten Dichtsitz gegen den Brennstoffdruck geschlossen.Due to the different sized, the working space 27 facing surfaces of actuator piston 9 and piston 15 is given a stroke ratio. The fuel channel 6 extends in the lower discharge-side part of the fuel injection valve 1 first between the housing 5 and the two guide bodies 14, 16. Then, the fuel in the fuel passage 6 passes and flows around the part of the lifting piston 15 protruding from the guide body 16, one in the course of the lifting piston 15 formed third approach ring 19, a between the third approach ring and the discharge end of the second guide body 16 bordered second spring element 17, an associated with the reciprocating piston 15 in operative connection valve needle 20 with a fourth neck ring 25, a between the fourth neck ring 25 and a shoulder 32 bordered third spring element 24. Finally, the fuel enters when the fuel injection valve 1 is open from a spray orifice 23 between a valve seat body 21 and a valve closing body 22 arranged at the discharge end of the valve needle 20. The second spring element 17 biases the reciprocating piston 15 against the discharge side associated Valve needle 20 before. The third spring element 24 is supported on the shoulder 32 and biases the valve needle 20 via the frictionally connected with her fourth approach ring 25 against the sprayer remote associated reciprocating piston 15, wherein the third spring element is supported on the shoulder 32. The force of the third spring element 24 keeps the sealing seat formed by valve closing body 22 and valve seat body 21 closed against the fuel pressure.

Die Funktionsweise des Brennstoffeinspritzventils ist wie folgt:

  • Der von Ventilschließkörper 22 und Ventilsitzkörper 21 gebildete Dichtsitz ist zunächst geschlossen. Der Aktor 4 ist entladen und die Dämpfungskammer 27 hat ein kleines Volumen. Wird der Aktor 4 nun geladen, dehnt er sich relativ schnell aus und drückt über das Verbindungselement 8 den Aktorkolben 9 in Abspritzrichtung. Dabei muß zum einen die Federkraft des ersten Federelements 11 überwunden werden, zum anderen füllt sich das größer werdende Volumen der Dämpfungskammer 27 mit Brennstoff, welcher durch die Drosselstelle 30 in die Dämpfungskammer 27 strömt. Eine dabei entstehende, der Bewegung des Aktorkolbens 9 entgegengerichtete, Dämpfungskraft ist proportional der Geschwindigkeit des Aktorkolbens 9, verhält sich also wie bei einem linearen Dämpfungsglied. Durch diesen Vorgang werden unerwünschte Schwingungen bedämpft. Der Aktorkolben 9 drückt nun über den mit Brennstoff befüllten Arbeitsraum 26 den Hubkolben 15 in Abspritzrichtung. Da die dem Arbeitsraum 26 zugewandte Fläche des Hubkolbens 15 kleiner ist als die vom Aktorkolben 9 dem Arbeitsraum 26 zugewandte Fläche, erfährt der Hubkolben 15 einen im Vergleich zum Aktorkolben 9 vergrößerten Hub. Die Ventilnadel 20 wird daraufhin entgegen einer Federkraft des dritten Federelements 24 in Abspritzrichtung bewegt, der Ventilschließkörper 22 hebt vom Ventilsitzkörper 21 ab und der unter Druck stehende Brennstoff wird abgespritzt.
The operation of the fuel injection valve is as follows:
  • The sealing seat formed by valve closing body 22 and valve seat body 21 is initially closed. The actuator 4 is discharged and the damping chamber 27 has a small volume. If the actuator 4 is now charged, it expands relatively quickly and presses the actuator piston 9 in the direction of discharge via the connecting element 8. In this case, on the one hand, the spring force of the first spring element 11 must be overcome, on the other hand fills the increasing volume of the damping chamber 27 with fuel, which flows through the throttle body 30 in the damping chamber 27. A resulting, the movement of the actuator piston 9 opposite, damping force is proportional to the speed of the actuator piston 9, so behaves as in a linear attenuator. This process damps unwanted vibrations. The actuator piston 9 now presses over the fuel-filled working chamber 26, the reciprocating piston 15 in Abspritzrichtung. Since the working space 26 facing surface of the reciprocating piston 15 is smaller than the actuator piston 26 from the working space 26 facing surface, the reciprocating piston 15 experiences a larger compared to the actuator piston 9 stroke. The valve needle 20 is then moved counter to a spring force of the third spring element 24 in Abspritzrichtung, the valve closing body 22 lifts from the valve seat body 21 and the pressurized fuel is hosed.

Wird der Aktor 4 wieder entladen, reduziert sich seine Länge, wobei der Aktorkolben 9 den Bewegungen des Aktors 4 folgt, da er durch das Federelement 11 und über das Verbindungselement 8 in ständiger Wirkverbindung zum Aktor 4 gehalten wird. Durch diese ständige Wirkverbindung und die Dämpfungswirkung der widerstandserzeugenden Vorgänge in der Dämpfungskammer 27 und der Drosselstelle 30 werden unerwünschte Schwingungen, insbesondere des Aktors 4, in beide Bewegungsrichtungen, wirksam bedämpft. Der mit dem Aktorkolben 9 über den Arbeitsraum 26 in Wirkverbindung stehende Hubkolben 15 bewegt sich daraufhin entgegen der Abspritzrichtung, wodurch durch die Federkraft des dritten Federelements 24 die Ventilnadel 20 dem Hubkolben 15 folgt und der am abspritzseitigen Ende der Ventilnadel 20 sitzende Ventilschließkörper 22 die Abspritzöffnung 23 schließt.If the actuator 4 is discharged again, its length is reduced, wherein the actuator piston 9 follows the movements of the actuator 4, since it is held by the spring element 11 and the connecting element 8 in constant operative connection to the actuator 4. By this constant operative connection and the damping effect of the resistance generating processes in the damping chamber 27 and the throttle body 30 undesirable vibrations, in particular of the actuator 4, in both directions of movement, effectively damped. The standing with the actuator piston 9 via the working chamber 26 operatively connected to reciprocating piston 15 then moves against the Abspritzrichtung, whereby the valve needle 20 follows the reciprocating piston 15 and the seated at the discharge end of the valve needle 20 valve closing body 22, the ejection opening 23 by the spring force of the third spring element closes.

Langsame, thermische bedingte Längenänderungen, insbesondere des Aktors 4, werden durch Aufnahme und Abgabe von Druckmedium, der in diesem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung der Brennstoff ist, zwischen Arbeitsraum 26 und Brennstoffkanal 6 bzw. Dämpfungskammer 27 ausgeglichen. In den kurzen Zeiträumen der Betätigung des Brennstoffeinspritzventils 1 durch Öffnungs- und Schließungsbewegungen kann zwischen Arbeitsraum 26 und Brennstoffkanal 6 bzw. Dämpfungskammer 27 durch zumindest einen der Führungsspalte 28, 29 nur sehr wenig Druckmedium ausgetauscht werden, wobei das durch die Betätigung ausgetauschte Druckmedium in den Betätigungspausen wieder durch den Brennstoffdruck ausgeglichen wird. Langsam ablaufende Austauschvorgänge von Druckmedium zwischen Arbeitsraum 27 und Brennstoffkanal 6 bzw. Dämpfungskammer 27 werden durch die Führungsspalte 28 und/oder 29 nicht wesentlich behindert, so daß beispielsweise eine thermisch bedingte Längenänderung des Aktors 4 ausgeglichen werden kann.Slow thermal changes in length, in particular of the actuator 4, are compensated by receiving and dispensing pressure medium, which is the fuel in this embodiment of the present invention, between the working chamber 26 and the fuel channel 6 or damping chamber 27. In the short periods of actuation of the fuel injection valve 1 by opening and closing movements, only very little pressure medium can be exchanged between the working chamber 26 and the fuel channel 6 or damping chamber 27 through at least one of the guide gaps 28, 29, wherein the pressure medium exchanged during the actuation pauses is balanced again by the fuel pressure. Slowly running exchanges of pressure medium between the working chamber 27 and the fuel channel 6 or damping chamber 27 are not significantly hindered by the guide gaps 28 and / or 29, so that, for example, a thermally induced change in length of the actuator 4 can be compensated.

In diesem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung kann der durch die Drosselstelle 30 dargestellte Spalt auch zu Führungsaufgaben verwendet werden.In this embodiment of the present invention, the gap represented by the throttle body 30 may also be used for guiding tasks.

Fig. 2 zeigt ein in weiten Teilen dem in Fig. 1 dargestellten ersten Ausführungsbeispiel ähnliches zweites Ausführungsbeispiel. Im Unterschied zum ersten Ausführungsbeispiel in dem Aktorkolben 9 und Hubkolben 15 in einem mehrteiligen Führungskörper 14, 16 geführt sind, werden Aktorkolben 9 und Hubkolben 15 im zweiten Ausführungsbeispiel in einem einteiligen Führungskörper 14 geführt. Der Aktorkolben 9 ist becherförmig ausgeführt und weist in seinem Durchmesserverlauf die Stufe 31 auf, wodurch der Durchmesserverlauf entgegen der Abspritzrichtung vergrößert ist. Durch die Stufe 31 und einen im Bereich der Stufe 31 liegenden vergrößerten Innendurchmesser des Führungskörpers 14 wird die Dämpfungskammer 27 gebildet. Das Verbindungselement 8 greift bis zum Boden des becherförmig ausgeführten Aktorkolbens 9 durch, wobei der Aktorkolben 9 bzw. der Boden des Aktorkolbens 9 durch das Federelement 11 gegen das Verbindungselement 8 vorgespannt sind. Das Federelement 11 ist in diesem Ausführungsbeispiel als Rohrfeder ausgeführt und an der innenliegenden Seite des Gehäusedeckels 2 sowie am abspritzfernen Ende des becherförmig ausgeführten Aktorkolbens 9 kraftschlüssig befestigt. Fig. 2 shows in much of the in Fig. 1 illustrated first embodiment similar second embodiment. In contrast to the first embodiment in the actuator piston 9 and piston 15 are guided in a multi-part guide body 14, 16, actuator piston 9 and piston 15 in the second embodiment are guided in a one-piece guide body 14. The actuator piston 9 is cup-shaped and has in its diameter profile, the step 31, whereby the diameter profile is increased counter to the direction of discharge. By the step 31 and an enlarged inside diameter of the guide body 14 lying in the region of the step 31, the damping chamber 27 is formed. The connecting element 8 extends through to the bottom of the cup-shaped actuator piston 9, wherein the actuator piston 9 and the bottom of the actuator piston 9 are biased by the spring element 11 against the connecting element 8. The spring element 11 is designed in this embodiment as a tubular spring and secured to the inner side of the housing cover 2 and the spray-away end of the cup-shaped actuator piston 9 frictionally.

Anhand von Fig. 3, die einen schematisch dargestellten Teilschnitt des ersten Ausführungsbeispiels im Bereich der Stufe 31 und der Dämpfungskammer 27 zeigt, und den nachfolgenden Beziehungen und Ableitungen wird der proportionale Zusammenhang zwischen Dämpfungskraft und Aktorkolbengeschwindigkeit aufgezeigt.Based on Fig. 3 showing a schematically illustrated partial section of the first embodiment in the region of the stage 31 and the damping chamber 27, and the following relationships and derivatives of the proportional relationship between damping force and Aktorkolbengeschwindigkeit is shown.

Die Ringfläche A des Aktorkolbens 9 an der Dämpfungskammer 27 ist: A = π 4 d a 2 d i 2

Figure imgb0001
The annular surface A of the actuator piston 9 on the damping chamber 27 is: A = π 4 d a 2 - d i 2
Figure imgb0001

Bewegt sich der Aktorkolben 9 um den Aktorkolbenhub ds, ändert sich das Dämpfungsvolumen V um: dV = A ds

Figure imgb0002
If the actuator piston 9 moves about the actuator piston stroke ds, the damping volume V changes by: dV = A ds
Figure imgb0002

Die Aktorkolbengeschwindigkeit v berechnet sich aus: v = s t

Figure imgb0003
The actuator piston velocity v is calculated from: v = s t
Figure imgb0003

Für ein inkompressibles Druckmedium ergibt sich mit (2) und (3) für den Druckmediumvolumenstrom Q über die Drosselstelle 30: Q = V t = A ds dt = A v

Figure imgb0004
For an incompressible pressure medium results with (2) and (3) for the pressure medium flow rate Q via the throttle body 30: Q = V t = A ds dt = A v
Figure imgb0004

Im weiteren gilt für den Druckmediumvolumenstrom Q dabei: Q = C Δ p Δ p = Q C = A v C

Figure imgb0005
In the following applies to the pressure medium flow rate Q: Q = C Δ p Δ p = Q C = A v C
Figure imgb0005

Dabei ist C eine Konstante, die von den geometrischen Abmaßen der Ringspalte abhängt und Δp stellt den Druckunterschied dar.Here, C is a constant which depends on the geometric dimensions of the annular gap and Δp represents the pressure difference.

Mit (5) ergibt sich für die Dämpfungskraft F dadurch: F = A Δ p = A 2 C v

Figure imgb0006
oder F v
Figure imgb0007
With (5) results for the damping force F by: F = A Δ p = A 2 C v
Figure imgb0006
or F ~ v
Figure imgb0007

Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt und kann z. B. auch für nach innen öffnende Brennstoffeinspritzventile verwendet werden.The invention is not limited to the illustrated embodiments and may, for. B. also be used for inward-opening fuel injectors.

Claims (7)

  1. Fuel injection valve (1), in particular for directly injecting fuel into a combustion chamber of an internal combustion engine, having
    a piezoelectric, electrostrictive or magnetostrictive actuator (4),
    an actuator piston (9) which is operatively connected to the actuator (4) and which is guided with a first guide gap (28),
    a stroke piston (15) which is operatively connected to the actuator piston (9) by means of a pressure medium and which is guided with a second guide gap (29),
    a valve needle (20) which is operatively connected to the stroke piston (15) and which, at its discharge-side end, has a valve closing body (22) which forms a sealing seat with a valve seat body (21),
    wherein the transmission of force between actuator piston (9) and stroke piston (15) is realized by means of a working chamber (26) which is filled with pressure medium and which is enclosed by actuator piston (9) and stroke piston (15),
    wherein the actuator piston (9) has at least one step (31) which adjoins a damping chamber (27), wherein the damping chamber (27) is spatially separated from the working chamber (26) and is designed and/or arranged such that pressure medium can flow in and flow out via a throttle point (30),
    characterized
    in that the throttle point (30) is formed by a gap which 'is formed by a narrowed or thickened part of the step (31) of the actuator piston (9) and by a guide body (14), and the guide body (14) follows the narrowed diameter profile of the actuator piston (9) such that a damping force F = A2 /C *v directed oppositely to the movement of the actuator piston (9) is generated proportionally to the speed (v) of the actuator piston (9) in both movement directions of the actuator (4), wherein A denotes the ring-shaped surface area of the actuator piston (9) at the damping chamber (27) and C denotes a constant which is dependent on the geometric dimensions.
  2. Fuel injection valve according to Claim 1,
    characterized
    in that the guide body (14) is composed of multiple parts.
  3. Fuel injection valve according to Claim 1 or 2,
    characterized
    in that the throttle point (30) is formed by an opening, in particular a bore or laser-drilled bore, which has a flow-throttling action.
  4. Fuel injection valve according to one of the preceding claims,
    characterized
    in that the fuel serves as pressure medium.
  5. Fuel injection valve according to Claim 4,
    characterized
    in that fuel is exchanged directly with a fuel duct (6) via the throttle point (30).
  6. Fuel injection valve according to one of the preceding claims,
    characterized
    in that, for the compensation of temperature-induced changes in length of the actuator (4), pressure medium flows out of the working chamber (26) or flows into the working chamber (26) through at least one of the guide gaps (28, 29).
  7. Fuel injection valve according to one of the preceding claims,
    characterized
    in that a stroke transmission ratio is realized by means of the ratio of those surface areas of the actuator piston (9) and of the stroke piston (15) which face toward the working chamber (26).
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