EP1407136A1 - Brennstoffeinspritzventil - Google Patents

Brennstoffeinspritzventil

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EP1407136A1
EP1407136A1 EP02745049A EP02745049A EP1407136A1 EP 1407136 A1 EP1407136 A1 EP 1407136A1 EP 02745049 A EP02745049 A EP 02745049A EP 02745049 A EP02745049 A EP 02745049A EP 1407136 A1 EP1407136 A1 EP 1407136A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
coupler
valve
pressure
fuel injection
pressure cylinder
Prior art date
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Granted
Application number
EP02745049A
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English (en)
French (fr)
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EP1407136B1 (de
Inventor
Günther HOHL
Michael HÜBEL
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Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
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Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Publication of EP1407136A1 publication Critical patent/EP1407136A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP1407136B1 publication Critical patent/EP1407136B1/de
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    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M2200/00—Details of fuel-injection apparatus, not otherwise provided for
    • F02M2200/16—Sealing of fuel injection apparatus not otherwise provided for

Definitions

  • the invention relates to a fuel injection valve according to the preamble of the main claim.
  • EP 0 477 400 AI discloses a displacement transformer for a piezoelectric actuator, in which the actuator transmits a lifting force to a master cylinder, which is completed by a cylinder carrier.
  • a slave piston is guided in this master cylinder, which also closes the master cylinder and thereby forms the hydraulic chamber.
  • a spring is arranged in the hydraulic chamber, which holds the master cylinder and the slave piston apart prints.
  • the slave piston mechanically transmits a stroke movement to, for example, a valve needle.
  • a disadvantage of this known prior art is that the hydraulic chamber can only be filled slowly. Long injection times occur in particular when cold starting with low pressure, so that more hydraulic fluid escapes via the annular gap and then has to be refilled in a shorter time at low pressure. If this does not happen, the injection valve loses injection at the stroke until it completely loses its function.
  • Another disadvantage is that the hydraulic fluid can evaporate if the hydraulic chamber does not have a sufficiently high pressure.
  • em gas is compressible and only builds up a correspondingly high pressure after a considerable reduction in volume.
  • Fuel injection valve for gasoline when the gasoline also serves as hydraulic fluid.
  • E Fuel injection system now loses its pressure.
  • the gasoline evaporates particularly easily. At the If the internal combustion engine is attempted to start again, this can result in the stroke movement of the actuator not being transmitted to the needle, since the after-flowing cool fuel does not get into the hydraulic chamber quickly enough.
  • the fuel injector according to the invention with the characterizing features of claim 1 has the advantage that the coupler valve seat body lifts off the coupler valve seat when the coupler takes up the possible length after transmission as a transmission element between the actuator and the valve needle and thus an inflow possibility for the fuel via the inlet bore releases to the pressure room. Since the cross-sectional area occupied by the coupler valve sealing seat is smaller than the cross-sectional area of the pressure piston, both the coupler spring element and the increased pressure in the coupler chamber when actuated have a closing effect on the coupler valve sealing seat.
  • the coupler valve seat is released when the actuator is reset. This quickly fills the coupler space until it reaches its starting position and the coupler valve sealing seat closes.
  • the expansion of the fuel be ⁇ due to temperature changes and changes in the pressure of the fuel
  • Fuel injection valve are automatically balanced on the transmission path between the actuator and valve needle.
  • the stroke of the valve needle can always be the same.
  • the coupler valve closing body can advantageously be designed as a spherical surface and the corresponding coupler valve seat flat on the valve needle as a conical surface.
  • the inlet bore is formed on the pressure cylinder carrier and the Coupler valve closing body with the pressure cylinder support and the pressure cylinder e molded in one piece.
  • the coupler valve seat surface is formed on the valve needle and the pressure piston is connected to a guide piston which is guided in a bore in a cutting disc which separates the fuel feed from an actuator chamber. It is also favorable to provide a corrugated tube on the guide piston for sealing this actuator space.
  • the stroke of the valve needle can be limited by a stop of an actuator head or alternatively by a stop of the valve needle or alternatively by a stop of the pressure piston or the pressure cylinder.
  • the same and defined stroke of the valve needle can always be achieved, regardless of the extension and expansion of a valve body of the fuel injection valve, if the stroke limited by the stop is always less than the minimum stroke of the actuator under all operating conditions.
  • Fig. 1 shows a schematic section through em
  • fuel injection valve 1 has a valve needle 2, which is connected to a valve closing body 3 and via this valve closing body 3 cooperates with a valve seat surface 5 formed into a valve body 4 to form a valve sealing seat.
  • the fuel injection valve 1 is an e outward opening fuel injection valve which has an outward opening valve needle 2.
  • the valve needle 2 is guided by a guide section 7, which has a spring system 8 for a valve closing spring 9, of a valve needle guide 10.
  • the valve closing spring 9 is braced against a second spring system 11 on the valve body 4 and biases the valve needle 2 with a force that presses the valve closing body 3 against the valve seat surface 5.
  • a ring 13 arranged in a groove 12 seals the annular gap (not shown here) between the valve body 4 and a bore (also not shown) in a cylinder head of an internal combustion engine.
  • a piezoelectric or magnetostrictive actuator 14 is arranged in a valve body part 17, which can be supplied with a voltage via a bore 15 m to the valve body part 17 and an electrical feed line 16.
  • the actuator 14 has a larger overall length, around one to achieve a noticeable stroke when applying a voltage to the actuator 14. The majority of the overall length of the actuator 14 is not shown in FIG. 1.
  • the actuator 14 is followed by an actuator head 18 which has a spring contact surface 19 against which an actuator tension spring 20 bears, which in turn rests against a cutting disc 21. A preload is exerted on the actuator 14 by the actuator spring 20, so that the stroke of the actuator 14 is transmitted to the actuator head 18 when a voltage is applied to the electrical supply line 16.
  • a pressure plunger 22 is formed in one piece with the actuator head 18, which transmits the stroke of the actuator 14.
  • the actuator head 18 is guided through an actuator head sleeve 23 m to the valve body part 17 and this actuator head sleeve 23 strikes the cutting disc 21 after a maximum stroke h. This limits the maximum stroke h of the actuator 14.
  • the actuator head tappet 22 transmits the stroke movement of the actuator 14 to a pressure piston carrier 24, to which a blind hole 25 is made centrally.
  • the pressure piston carrier 24 is guided by a guide bore 27 which penetrates the carrier plate 21.
  • the carrier plate 21 is sealed off from the valve body part 17 by a sealing ring 26.
  • a corrugated tube 28 concentrically surrounds the pressure piston carrier 24 and is fastened to the pressure piston carrier 24 with a weld seam 29.
  • the corrugated tube 28, on the other hand, is fastened to the carrier plate 21 with a weld seam 30.
  • the pressure cylinder carrier 24 With a stroke of the actuator 14 and a resulting movement of the actuator head 18 with the actuator head tappet 22 formed thereon, the pressure cylinder carrier 24 is moved in the longitudinal direction and the corrugated tube 28 follows this movement and expands accordingly. At the same time, the corrugated tube 28, which with the weld seams 30 and 29 is sealed to the pressure cylinder carrier 24 and the carrier plate 21, seals an actuator chamber 31 from a fuel chamber 32.
  • a pressure piston 33 acting as a master piston is formed, which m a printing cylinder 34 acting as a slave cylinder.
  • the pressure cylinder 34 is integrally formed with a pressure cylinder carrier 35.
  • An inlet bore 36 is guided centrally through the pressure cylinder carrier 35.
  • a pressure chamber 37 is located inside the pressure cylinder 34, which is closed off by the pressure piston 33.
  • the pressure piston 33, the pressure cylinder 34 and the pressure cylinder carrier 35 form the hydraulic coupler 35a.
  • Concentric around the pressure piston 33 and the pressure cylinder of FIG. 34, the hydraulic coupler 35a Concentric around the pressure piston 33 and the pressure cylinder of FIG. 34, the hydraulic coupler 35a has a coupler spiral spring 38 between a spring stop 39 on the pressure cylinder carrier 35 and a further spring stop 40 on the pressure piston carrier 24.
  • the inlet bore 36 is separated from the fuel chamber 32 by a coupler valve closing body, which is designed as a hemispherical surface on the pressure cylinder support 35, and with a coupler valve seat surface 42, which is shaped as a conical surface on the guide section 7 of the valve needle 2, to form a coupler valve sealing seat.
  • the coupler valve sealing seat results in a disk-shaped surface with the diameter d that is not subjected to the pressure of the fuel that is located in the fuel chamber 32.
  • the fuel flows into the fuel chamber 32 via a fuel inlet bore 44.
  • the actuator 14 m When a voltage is applied to the actuator 14 via the electrical supply line, the actuator 14 m extends in the longitudinal direction of the fuel injection valve 1 and presses the actuator head 18 with the actuator plunger 22 m formed thereon Actuator head sleeve 23 limited on the cutting disc 21 after a path h. The movement is transferred to the pressure piston carrier 24 and the pressure piston 33.
  • the fuel contained in the pressure chamber 37 is m-compressible as a liquid and therefore transfers the movement further to the pressure cylinder carrier 35.
  • valve needle 2 opens outward from the valve sealing seat 6.
  • the actuator is pressed back by the actuator spring 23 and the valve needle 2 is pressed by the valve needle spring 9 m of its valve sealing seat 6.
  • the pressure piston carrier 24 is held against the actuator head tappet 22 by the prestressed corrugated tube 28.
  • the coupler valve sealing seat 43 now opens, since the diameter of the cross-sectional area of the coupler valve sealing seat 43 is opposite Fuel pressure in the fuel chamber 32 is completed, is smaller than the diameter of the pressure piston 33 and the spring force of the coupler coil spring 38 is overcome. Pressurized fuel can now pass from the fuel chamber 32 past the coupler valve sealing seat 43 through the inlet bore 36 m to the pressure chamber 37.
  • the coupler spiral spring 38 pulls the pressure piston 33 out of the pressure cylinder 34 until the coupler valve closing body 41 sits on the coupler valve seat surface 42 and the coupler valve sealing seat 43 is closed again.
  • the fuel injection valve 1 with the described transmission path of the lifting force from the actuator 14 to the valve needle 2, thus automatically adapts to the expansion of the valve body 4 and the valve body upper part 17 in the event of pressure fluctuations in the fuel pressure. Temperature-related expansions are also compensated for. Furthermore, advantageously failure of the fuel injection valve 1, e.g. B. can be prevented at a restart after an internal combustion engine has been switched off in the warm operating state. After turning off an internal combustion engine. ne in the warm operating condition, the fuel chamber 32 slowly loses fuel pressure. This can cause fuel to evaporate in the pressure chamber 37.
  • the vaporized fuel in the pressure chamber 37 was compressed as gas without the inventive design of the fuel injection valve 1, without building up the necessary pressure to open the valve needle 2.
  • the fuel is first put under pressure in the fuel chamber 32 by an external pump, not shown here, and consequently, as described above, the coupler valve sealing seat 43 is opened in a fuel injection valve 1 according to the invention, and fuel flows through the inlet bore 36 m into the pressure chamber 37. This results in cooling and the vaporized fuel condenses.

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Abstract

Ein Brennstoffeinspritzventil (1), für Brennstofeinspritzanlagen von Brennkraftmaschinen, weist einen piezoelektrischen oder magnetostriktiven Aktor (14) auf, der über einen hydraulischen Koppler (35a) einen an einer Ventilnadel (2) ausgeformten Ventilschliesskörper (3) betätigt, der mit einer Ventilsitzfläche (5) zu einem Dichtsitz (6) zusammenwirkt. Der Koppler (35a) besteht aus einem Druckzylinder (34), einem mit dem Druckzylinder (34) verbundenen Druckzylinderträger (35) und einem in diesem Druckzylinder (35) geführten Druckkolben (33), die einen Druckraum (37) bilden, und einem Kopplerfederelement (38) zwischen dem Druckkolben (33) und dem Druckzylinder (34), das eine Vorspannkraft erzeugt, wobei ein Kopplerventilschliesskörper (41) und eine Kopplerventilsitzfläche (42) durch die Federkraft des Kopplerfederelements (38) zu einem Kopplerventildichtsitz (43) zusammenwirken und der Druckraum (37) des Kopplers (35a) über eine Zulaufbohrung (36) in dem Druckkolben (33) oder in dem Druckzylinderträger (35) und über den Kopplerventildichtsitz (43) mit einem Brennstoffzulauf (44) verbunden ist.

Description

Brennstoffemspritzventil
Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einem Brennstoffemspritzventil nach der Gattung des Hauptanspruchs.
Aus der EP 0 477 400 AI ist eine Anordnung für einen m Hubrichtung wirkenden, adaptiven mechanischen Toleranzausgleich für einen Wegtransformator eines piezoelektrischen Aktors für e n Brennstoffemspritzventil bekannt. Dabei w rd der Hub des Aktors über eine Hydraulikkammer übertragen. Die Hydrauli ka mer weist ein definiertes Leck mit einer definierten Leckrate auf . Der Hub des Aktors wird über einen Geberkolben m die Hydraulikkammer eingeleitet und über einen Nehmerkolben auf ein anzutreibendes Element übertragen. Dieses Element ist beispielsweise eine Ventilnadel eines Brennstoffeinspritzventils .
Insbesondere ist aus der EP 0 477 400 AI ein Wegtransformator für einen piezoelektrischen Aktor bekannt, bei der der Aktor eine Hubkraft auf einen Geberzylinder übertragt, der durch einen Zyl dertrager abgeschlossen ist. In diesem Geberzylinder wird ein Nehmerkolben geführt, der den Geberzylinder ebenfalls abschließt und hierdurch die Hydraulikkammer bildet. In der Hydraulikkammer ist eine Feder angeordnet, die den Geberzylinder und den Nehmerkolben auseinander druckt. Der Nehmerkolben übertragt eine Hubbewegung mechanisch auf beispielsweise eine Ventilnadel. Wenn der Aktor auf den Geberzylinder einen Hubbewegung übertragt, wird diese Hubbewegung durch den Druck eines Hydraulikfluids m der Hydraulikkammer auf den Nehmerkolben übertragen, da das Hydraulikfluid m der Hydraulikkammer sich nicht zusammenpressen laßt und nur e ganz geringer Anteil des Hydraulikfluids durch den Ringspalt wahrend des kurzen Zeitraumes eines Hubes entweichen kann. In der Ruhephase, wenn der Aktor keine Druckkraft auf den Geberzylinder ausübt, wird durch die Feder der Nehmerkolben aus dem Zylinder herausgedruckt und durch den entstehenden Unterdruck dringt über den Ringspalt das Hydraulikfluid m den Hydraulikrau em und füllt diesen wieder auf. Dadurch stellt der Wegtransformator sich automatisch auf Langenausdehnungen und druckbedingte Dehnungen eines Brennstoffe spritzventils em.
Nachteilig an diesem bekannten Stand der Technik ist, dass die Hydraulikkammer nur langsam befullt werden kann. Insbesondere beim Kaltstart mit geringem Druck treten lange Einspritzzeiten auf, so dass mehr Hydraulikflussig eit über den Ringspalt entweicht und anschließend m kürzerer Zeit bei geringem Druck wieder aufgefüllt werden muß. Geschieht dies nicht, verliert das Emspritzventil j e Einspritzung an Hub, bis es vollständig seine Funktion verliert.
Nachteilig ist weiterhin, dass das Hydraulikfluid verdampfen kann, wenn in der Hydraulikkammer kein ausreichend hoher Druck herrscht. Em Gas ist jedoch kompressibel und baut erst nach einer starken Volumenverringerung einen entsprechend hohen Druck auf.
Diese Gefahr besteht insbesondere nach dem Abstellen einer heißen Brennkraftmaschine bei einem
Brennstoffemspritzventil für Benzin, wenn das Benzin gleichzeitig als Hydraulikfluid dient . E Brennstoffemspritzsystem verliert nun seinen Druck. Es kommt besonders leicht zum Verdampfen des Benzins . Beim erneuten Startversuch der Brennkraftmaschine kann dies dazu fuhren, daß die Hubbewegung des Aktors nicht auf die Nadel übertragen wird, da der nachstro ende kühle Kraftstoff nicht schnell genug in die Hydraulikkammer gelangt.
Vorteile der Erfindung
Das e fmdungsgemäße Brennstoffeinspritzventil mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 hat demgegenüber den Vorteil, daß der Kopplerventilsitzkorper von dem Kopplerventilsitz abhebt, wenn der Koppler nacht die mögliche Lange als Ubertragungselement zwischen dem Aktor und der Ventilnadel einnimmt und somit für den Brennstoff eine Zuflußmoglichkeit über die Zulaufbohrung zu dem Druckraum freigibt. Da die von dem Kopplerventildichtsitz eingenommene Querschnittsflache kleiner ist als die Qureschnittsflache des Druckkolbens, wirken sowohl das Kopplerfederelement wie auch der beim Betatigen erhöhte Druck im Kopplerraum schließend auf den Kopplerventildichtsitz. Durch den relativen großen Querschnitt der Zulaufbohrung kann nun rasch solange Brennstoff in den Druckraum nachfließen, bis das Kopplerfederelement bei Druckgleichheit m Druckraum und dem Brennstoffzulauf den Druckkolben aus dem Druckzylinder so weit hinausgedruckt hat, daß der Kopplerventilschließkorper auf der Kopplerventilsitzflache aufsitzt und durch den Kopplerventildichtsitz der Zulauf von Brennstoff aus dem BrennstoffZulauf den Druckraum unterbrochen ist.
Dies ist insbesondere vorteilhaft, wenn nach einem Stillstand einer Brennkraftmaschine nach starker Beanspruchung und somit hoher Temperatur des Brennstoffe spritzventils sich Gas m dem Druckraum gebildet hat. Da m dem Brennstoffzulauf m dem abgestellten Zustand der Brennkraftmaschine kein oder nur em geringer Druck herrscht, wird durch das Gas des verdampfenden Brennstoffs der Brennstoff durch den Ringspalt zwischen Druckkolben und Druckzylinder m den Brennstoffzulauf gedruckt. Beim Start der Brennkraftmaschine bt der Aktor auf den Koppler eine Hubkraft aus. Da Gas edoch kompressibel ist, wird diese Hubbewegung nicht mehr zu der Ventilnadel übertragen. Bei dem erfmdungsge aßen Brennstoffemspritzventil wird jedoch vorteilhaft, sobald der Brennstoffdruck dem Brennstoffzulauf ansteigt, der Kopplerventilschließkorper von der Kopplerventilsitzflache abgehoben und der Kopplerventildichtsitz freigegeben und Brennstoff mit Überdruck fließt m den Druckraum. Dieser Brennstoff komprimiert das Gas und kühlt zugleich den Druckraum, wodurch der verdampfte Brennstoff kondensiert.
Wird das Emspritzventil z. B. beim Kaltstart längere Zeit betätigt, so daß sich das Kopplervolumen durch Leckage über den Rmgspalt verringert hat, wird der Kopplerventildichtsitz beim Ruckstellen des Aktors freigegeben. Damit wird der Kopplerraum schnell befullt, bis er seine Ausgangsstellung wieder erreicht und der Kopplerventildichtsitz schließt.
Weiterhin ist an dem erfmdungsgemaßen Brennstoffemspritzventil vorteilhaft, daß durch Temperaturanderungen und durch Änderungen des Drucks des Brennstoffs beα gte Dehnungen des
Brennstoffemspritzventils auf dem Ubertragungsweg zwischen Aktor und Ventilnadel automatisch ausgeglichen werden. Der Hub der Ventilnadel kann stets gleich groß sein.
Durch die den Unteranspruchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Anspruch 1 angegebenen Brennstoffemspritzventils möglich.
Vorteilhaft kann der Kopplerventilschließkorper als Kugelflache und die entsprechende Kopplerventilsitz flache an der Ventilnadel als eine kegelförmige Flache ausgebildet werden.
In gunstigen Ausfuhrungsformen werdem die Zulaufbohrung m dem Druckzylindertrager ausgebildet und der Kopplerventilschließkorper mit dem Druckzylindertrager und dem Druckzylinder e stuckig ausgeformt.
Vorteilhaft ist eine kleine Baugroße zu erreichen und es kann durch die Steilheit der Kegelflache und die Ausformung der Halbkugelflache konstruktiv festgelegt werden, wie groß die durch die Querschnittsflache des Kopplerventildichtsitzes von dem Brennstoffzulauf abgeschlossene wirksame Flache ist, die f r die Funktion des erfmdungsgemaßen Brennstoffemspritzventils kleiner sein muß als die wirksame Flache des Druckkolbens.
In einer weiteren gunstigen Ausfuhrungs orm ist die Kopplerventilsitzflache an der Ventilnadel ausgeformt und der Druckkolben mit einem Fuhrungskolben verbunden, der einer Bohrung einer Trennscheibe gefuhrt wird, die den Brennstoffzulauf von einem Aktorraum abtrennt. Weiterhin günstig ist, an dem Fuhrungskolben em Wellrohr zur Abdichtung dieses Aktorraums vorzusehen.
Durch diese g nstige Ausfuhrungsform werden Bauteile zusammengefaßt und wird Bauvolumen des Brennstoffemspritzventils eingespart .
In einer gunstigen Ausfuhrungsform kann der Hub der Ventilnadel durch einen Anschlag eines Aktorkopfes oder alternativ durch einen Anschlag der Ventilnadel oder alternativ durch einen Anschlag des Druckkolbens oder des Druckzylinders begrenzt werden.
Vorteilhaft kann em stets gleicher und definierter Hub der Ventilnadel erreicht werden, unabhängig von Ausdehnung und Dehnung eines Ventilkorpers des Brennstoffemspritzventils, wenn der durch den Anschlag begrenzte Hub stets kleiner ist als der minimale Hub des Aktors unter allen Betriebszustanden. Zeichnung
Ein Ausfuhrungsbeispiel der Erfindung ist m der Zeichnung vereinfacht dargestellt und der nachfolgenden Beschreibung naher erläutert. Es zeigt:
Fig. 1 einen schematischen Schnitt durch em
Ausfuhrungsbeispiel eines erfmdungsgemaßen Brennstoffeinspritzventils .
Beschreibung der Ausfuhrungsbeispiele
Das Fig. 1 sche atisch dargestellte Brennstoff- emspritzventil 1 weist eine Ventilnadel 2 auf, die mit einem Ventilschließkorper 3 verbunden ist und über diesen Ventilschließkorper 3 mit einer einem Ventilkorper 4 ausgeformten Ventilsitzflache 5 zu einem Ventildichtsitz zusammenwirkt. Dabei handelt es sich bei dem Brennstoffemspritzventil 1 um e nach außen öffnendes Brennstoffemspritzventil, das eine nach außen öffnende Ventilnadel 2 aufweist. Die Ventilnadel 2 wird durch einen Fuhrungsabschnitt 7, der eine Federanlage 8 für eine Ventilschließfeder 9 aufweist, einer Ventilnadelfuhrung 10 gef hrt. Die Ventilschließfeder 9 stutzt sich gegen eine zweite Federanlage 11 an dem Ventilkorper 4 ab und spannt die Ventilnadel 2 mit einer Kraft vor, die den Ventilschließkorper 3 gegen die Ventilsitzflache 5 druckt. Durch einen m einer Nut 12 angeordneten Dichtring 13 erfolgt eine Abdichtung des hier nicht dargestellten Ringspaltes zwischen dem Ventilkorper 4 und einer ebenfalls nicht dargestellten Bohrung m einem Zylinderkopf einer Brennkraftmaschine .
Zur Betätigung der Ventilnadel 2 ist in einem Ventilkorperoberteii 17 em piezoelektrischer oder magnetostriktiver Aktor 14 angeordnet, der über eine Bohrung 15 m dem Ventilkorperoberteii 17 und eine elektrische Zuleitung 16 mit einer Spannung versorgt werden kann. Der Aktor 14 weist eine größere Baulange auf, um einen merklichen Hub beim Anlegen einer Spannung an dem Aktor 14 zu erreichen. Der größte Teil der Baulange des Aktors 14 ist m der Fig. 1 nicht dargestellt. An den Aktor 14 schließt sich em Aktorkopf 18 an, der eine Federanlageflache 19 aufweist, an der eine Aktorspannfeder 20 anliegt, die sich wiederum gegen eine Trennscheibe 21 abst tzt. Durch die Aktorfeder 20 wird auf den Aktor 14 eine Vorspannung ausgeübt, so daß beim Anlegen einer Spannung auf die elektrische Zuleitung 16 der Hub des Aktors 14 sich auf den Aktorkopf 18 übertragt. An dem Aktorkopf 18 ist em Druckstoßel 22 e stuckig mit dem Aktorkopf 18 ausgebildet, der den Hub des Aktors 14 übertragt. Der Aktorkopf 18 ist durch eine Aktorkopfhulse 23 m dem Ventilkorperoberteii 17 gefuhrt und diese Aktorkopfhulse 23 schlagt nach einem maximalen Hubweg h an der Trennscheibe 21 an. Dadurch wird der maximale Hubweg h des Aktors 14 begrenzt.
Der Aktorkopfstoßel 22 übertragt die Hubbewegung des Aktors 14 auf einen Druckkolbentrager 24, den zentrisch eine Sacklochbohrung 25 eingebracht ist. Der DruckJolbentrager 24 wird von einer Fuhrungsbohrung 27 gef hrt, die die Tragerplatte 21 durchdringt. Die Tragerplatte 21 ist durch einen Dichtring 26 gegenüber dem Ventilkorperoberteii 17 abgedichtet. Em Wellrohr 28 umschließt den Druckkolbentrager 24 konzentrisch und ist mit einer Schweißnaht 29 an dem Druckkolbentrager 24 befestigt. Das Wellrohr 28 ist andererseits an der Tragerplatte 21 mit einer Schweißnaht 30 befestigt. Bei einem Hub des Aktors 14 und einer daraus resultierenden Bewegung des Aktorkopfes 18 mit dem daran ausgeformten Aktorkopfstoßel 22 wird der Druckzylindertrager 24 Längsrichtung bewegt und das Wellrohr 28 folgt dieser Bewegung und dehnt sich entsprechend aus. Gleichzeitig dichtet das Wellrohr 28, das mit den Schweißnahten 30 und 29 dichte Abschlüsse zu dem Druckzylindertrager 24 und der Tragerplatte 21 aufweist, einen Aktorraum 31 von einem Brennstoffräum 32 ab.
Mit dem Druckkolbentrager 24 ist emstuckig em als Geberkolben wirkender Druckkolben 33 ausgebildet, der m einem als Nehmerzylinder wirkenden Druckzylinder 34 gefuhrt ist. Der Druckzylinder 34 ist emstuckig mit einem Druckzylindertrager 35 ausgeformt. Durch den Druckzylindertrager 35 ist eine Zulaufbohrung 36 zentral gefuhrt. Im Inneren des durch den Druckkolben 33 abgeschlossenen Druckzylinders 34 befindet sich e Druckraum 37. Druckkolben 33, Druckzylinder 34 und Druckzylindertrager 35 bilden den hydraulischen Koppler 35a. Konzentrisch um den Druckkolben 33 und den Druckzl der 34 weist der hydraulischen Koppler 35a eine Kopplerspiralfeder 38 zwischen einem Federanschlag 39 an dem Druckzylindertrager 35 und einem weiteren Federanschlag 40 an dem Druckkolbentrager 24 auf. Die Zulaufbohrung 36 wird durch einen Kopplerventilschließkorper, der als Halbkugelflache an dem Druckzylindertrager 35 ausgebildet ist, und mit einer Kopplerventilsitzflache 42, die als kegelförmige Flache an dem Fuhrungsabschnitt 7 der Ventilnadel 2 ausgeformt ist, zu einem Kopplerventildichtsitz zusammenwirkt, von dem Brennstoffräum 32 abgetrennt. Durch den Kopplerventildichtsitz ergibt sich eine scheibenförmige Flache mit dem Durchmesser d, die nicht mit dem Druck des Brennstoffs beaufschlagt ist, der sich m dem Brennstoffräum 32 befindet. Über eine Brennstoffzulaufbohrung 44 fließt der Brennstoff den Brennstoffräum 32.
Wenn an den Aktor 14 ber die elektrische Zuleitung eine Spannung angelegt wird, dehnt sich der Aktor 14 m Längsrichtung des Brennstoffemspritzventils 1 aus und druckt den Aktorkopf 18 mit dem an diesem ausgeformten Aktorstoßel 22 m Richtung des Ventilsitzes 6. Der Hub wird durch den Anschlag der Aktorkopfhulse 23 an der Trennscheibe 21 nach einem Weg h begrenzt. Die Bewegung übertragt sich dabei auf den Druckkolbentrager 24 und den Drαckkolben 33. Der m dem Druckraum 37 enthaltene Brennstoff ist als Fl ssigkeit mkompressibel und übertragt daher die Bewegung weiter auf den Druckzylindertrager 35. Durch die Federkraft der Kopplerspiralfeder 38 und die Kraft des Aktors 14 wird der Kopplerventilschließkorper 41 auf die Kopplerventilsitzflache 42 gedruckt. Dadurch verschließt der Kopplerventildichtsitz 43 dichtend und es kann kein Brennstoff aus dem Druckraum 37 entweichen. Die Ventilnadel 2 öffnet sich nach außen von dem Ventildichtsitz 6 abhebend. Aus dem Druckraum 37 kann wahrend des Hubes lediglich em Spaltverlustmenge an Brennstoff durch den Ringspalt zwischen Druckkolben 33 und Druckzylinder 34 entweichen. Bei Beendigung des Hubs wird der Aktor durch die Aktorfeder 23 zurück gedruckt und die Ventilnadel 2 wird durch die Ventilnadelfeder 9 m ihren Ventildichtsitz 6 gedruckt. Durch das unter Vorspannung stehende Wellrohr 28 wird der Druckkolbentrager 24 an dem Aktorkopfstoßel 22 anliegend gehalten. Da eine kleine Menge Brennstoff aus dem Druckraum 37 über den Ringspalt m den Brennstoffräum 32 gelangt ist und da der Brennstoff dem Brennstoffräum 32 unter Überdruck steht, öffnet sich nun die Kopplerventildichtsitzflache 43, da der Durchmesser der Querschnittsflache, die von der Kopplerventildichtsitzflache 43 gegen ber dem Brennstoffdruck im Brennstof fräum 32 abgeschlossen wird, kleiner ist als der Durchmesser des Druckkolbens 33 und die Federkraft der Kopplerspiralfeder 38 überwunden wird. Aus dem Brennstoffräum 32 kann nun unter Druck stehender Brennstoff an dem Kopplerventildichtsitz 43 vorbei durch die Zulaufbohrung 36 m den Druckraum 37 gelangen. Sobald im Druckraum 37 und im Brennstoffräum 32 gleicher Druck herrscht, zieht die Kopplerspiralfeder 38 den Druckkolben 33 aus dem Druckzylinder 34 heraus bis der Kopplerventilschließkorper 41 auf der Kopplerventilsitzflache 42 sitzt und der Kopplerventildichtsitz 43 wiederum geschlossen ist.
Vorteilhaft paßt sich das erfmdungsgemaße Brennstoffemspritzventil 1 mit dem beschriebenen Ubertragungsweg der Hubkraft von dem Aktor 14 zu der Ventilnadel 2 damit automatisch den Dehnungen des Ventilkorpers 4 und des Ventilkorperoberteils 17 bei Druckschwankungen des Brennstoffdruckes an. Ebenso werden temperaturbedingte Ausdehnungen ausgeglichen. Weiterhin kann vorteilhaft em Versagen des Brennstoffemspritzventils 1, z. B. bei einem Wiederstart verhindert werden, nachdem eine Brennkraftmaschine im betriebswarmen Zustand abgestellt wurde. Nach dem Abstellen einer Brennkraftmasch. ne im betriebswarmen Zustand verliert der Brennstoffräum 32 langsam an Brennstoffruck. Dadurch kann es zu einem Verdampfen von Brennstoff im Druckraum 37 kommen. Bei einem Wiederstart wurde ohne die erfmdungsgemäße Ausfuhrung des Brennstoffemspritzventils 1 der verdampfte Brennstoff im Druckraum 37 als Gas komprimiert werden, ohne den notigen Druck aufzubauen, um die Ventilnadel 2 zu offnen. Bei einem Start der Brennkraftmaschine wird zunächst durch eine externe, hier nicht dargestellte Pumpe der Brennstoff m dem Brennstoffräum 32 unter Druck gesetzt und folglich wie oben beschrieben bei einem erfmdungsgemaßen Brennstoffemspritzventil 1 der Kopplerventildichtsitz 43 geöffnet und Brennstoff über die Zulaufbohrung 36 m den Druckraum 37 strömen. Dadurch erfolgt eine K hlung und der verdampfte Brennstoff kondensiert.

Claims

Ansprüche
1. Brennstoffemspritzventil (1), insbesondere Emspritzventil für Brennstoffemspritzanlagen von Brennkraftmaschinen, mit einem piezoelektrischen oder magnetostriktiven Aktor (14) , der über einen hydraulischen Koppler (35a) einen an einer Ventilnadel (2) angeordneten Ventilschließkorper (3) betätigt, der mit einer Ventilsitzflache (5) zu einem Dichtsitz (6) zusammenwirkt, wobei der Koppler (35a) einen Druckzylinder (34), einen mit dem Druckzylinder (34) verbundenen Druckzylindertrager (35) und einen m diesem Druckzylinder (35) geführten Druckkolben
(33) aufweist, die einen Druckraum (37) bilden, und e
Kopplerfederelement (38) zwischen dem Druckkolben (33) und dem Druckzylinder (34) eine Vorspannkraft erzeugt, die den Druckkolben (33) aus dem Druckzylinder (34) treibt, dadurch gekennzeichnet, daß e Kopplerventilschließkorper (41) und eine Kopplerventilsitzflache (42) durch die Federkraft des Kopplerfederelements (38) zu einem Kopplerventildichtsitz (43) zusammenwirken und daß der Druckraum (37) des Kopplers (35a) über eine Zulaufbohrung (36) m dem Druckkolben (33) oder dem Druckzylindertrager (35) und über den Kopplerventildichtsitz (43) mit einem Brennstoffzulauf (44) verbunden ist und daß eine von dem Kopplerventildichtsitz (43) eingenommene Querschnittsflache kleiner ist als die Querschn ttsflache des Druckkolbens (33) .
2. Brennstoffemspritzventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kopplerventilsitzflache (42) an der Ventilnadel (2) ausgeformt ist.
3. Brennstoffemspritzventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kopplerventilsitzflache (42) der Ventilnadel (2) eine Kegelflache ist.
4. Brennstoffemspritzventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Kopplerventilschließkorper (41) kugelflach g ausgebildet ist.
5. Brennstoffemspritzventil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Zulaufbohrung (36) m dem Druckzylindertrager (35) ausgebildet ist.
6. Brennstoffemspritzventil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Kopplerventilschließkorper (41) mit dem Druckzylindertrager (35) und dem Druckzylinder (34) emstuckig ausgeformt ist.
7. Brennstoffemspritzventil nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Kopplerventilsitzflache (43) an der Ventilnadel (2) ausgeformt ist und der Druckkolben (33) m t einem Fuhrungskolben (24) verbunden ist, der m einer Bohrung einer Trennscheibe (21) gefuhrt wird.
8. Brennstoffemspritzventil nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Fuhrungskolben (24) em Wellrohr (28) zur
Abdichtung eines Aktorraumes (31) befestigt ist.
9. Brennstoffeinspritzventil nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Kopplerfederelement (38) eine konzentrisch um den Druckkolben (33) und den Druckzylinder (34) angeordnete Spiralfeder (38) ist.
10. Brennstoffeinspritzventil nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß ein Anschlag eines Aktorkopfes (18) den maximalen Hub (h) des Aktors (14) begrenzt.
11. Brennstoffeinspritzventil nach einem der Ansprüche 1 bis
9, dadurch gekennzeichnet, daß ein Anschlag der Ventilnadel (2) den maximalen Hub der
Ventilnadel (2) begrenzt.
12. Brennstoffeinspritzventil nach einem der Ansprüche 1 bis
9, dadurch gekennzeichnet, daß Druckkolben (33) oder Druckzylinder (34) durch einen Anschlag in ihrer Hubbewegung begrenzt sind.
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