EP1519035A1 - Brennstoffeinspritzventil - Google Patents

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EP1519035A1
EP1519035A1 EP04104467A EP04104467A EP1519035A1 EP 1519035 A1 EP1519035 A1 EP 1519035A1 EP 04104467 A EP04104467 A EP 04104467A EP 04104467 A EP04104467 A EP 04104467A EP 1519035 A1 EP1519035 A1 EP 1519035A1
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EP
European Patent Office
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fuel injection
coupler
injection valve
duct
valve according
Prior art date
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EP04104467A
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English (en)
French (fr)
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EP1519035B1 (de
Inventor
Guenther Hohl
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
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Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Publication of EP1519035A1 publication Critical patent/EP1519035A1/de
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Publication of EP1519035B1 publication Critical patent/EP1519035B1/de
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M61/00—Fuel-injectors not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00
    • F02M61/16—Details not provided for in, or of interest apart from, the apparatus of groups F02M61/02 - F02M61/14
    • F02M61/167—Means for compensating clearance or thermal expansion
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M51/00—Fuel-injection apparatus characterised by being operated electrically
    • F02M51/06—Injectors peculiar thereto with means directly operating the valve needle
    • F02M51/0603—Injectors peculiar thereto with means directly operating the valve needle using piezoelectric or magnetostrictive operating means
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M2200/00—Details of fuel-injection apparatus, not otherwise provided for
    • F02M2200/70—Linkage between actuator and actuated element, e.g. between piezoelectric actuator and needle valve or pump plunger
    • F02M2200/703—Linkage between actuator and actuated element, e.g. between piezoelectric actuator and needle valve or pump plunger hydraulic
    • F02M2200/705—Linkage between actuator and actuated element, e.g. between piezoelectric actuator and needle valve or pump plunger hydraulic with means for filling or emptying hydraulic chamber, e.g. for compensating clearance or thermal expansion
    • F02M2200/706—Valves for filling or emptying hydraulic chamber

Definitions

  • the invention is based on a fuel injection valve according to the preamble of the main claim.
  • a Fuel injector with a piezoelectric or magnetostrictive actuator known, which in operative connection with a valve needle is.
  • the valve needle points to her discharge end on a valve closing body, which with a valve seat surface cooperates with a sealing seat.
  • One Coupler which compensates for changes in length of Components of the fuel injection valve, in particular of temperature-related changes in length of the actuator, serves, is arranged upstream of the actuator module.
  • the coupler points two mutually axially movable sections, the mesh with each other while doing an annular gap and a Form hydraulic volume.
  • the annular gap connects the Hydraulic volume with one under a pre-pressure Compensation space.
  • To compensate for changes in length of the Actuator becomes the hydraulic medium between the hydraulic volume and the compensation space exchanged, wherein the Annular gap serves as a throttle point.
  • a disadvantage of the above-mentioned document known fuel injection valve is in particular that the flow resistance and the hydraulic behavior of the From the annular gap formed throttle very strong Temperature fluctuations depends. This leads, for example at very long injection times, in which by the Coupler is lost a lot of stroke that, especially at low temperatures and correspondingly high viscosity of the Hydraulic medium, the stroke loss in the injection breaks by refilling the hydraulic volume is not complete can be compensated, or that at high Temperatures of the stroke loss is unfavorably fast, even with only a short load due to the actuation of the actuator, wherein the stroke loss in only short operating breaks not can be fully compensated again.
  • the fuel injection valve according to the invention with the Features of the main claim has the advantage over that hydraulic medium, except through the annular gap, in addition through the duct between hydraulic volume and Compensation space can be replaced.
  • the hydraulic Behavior of the coupler can be so, especially for different temperature conditions, easier to adjust.
  • the size or the cross section, through which or which Hydraulic medium between the hydraulic volume and the Compensating space can be exchanged over a large Temperature band are kept constant.
  • the coupler is in its hydraulic behavior more independent of Temperature fluctuations.
  • Fuel injector is in the duct one Throttle opening arranged, which in cross section clearly smaller than the duct.
  • the hydraulic Behavior of the coupler can thereby be further advantageous to be influenced.
  • Fuel injection valve has the at least one Duct a check valve.
  • the refilling the hydraulic volume from the expansion chamber can thereby be completed in less time.
  • the hydraulic Behavior of the coupler becomes even more independent of Temperature fluctuations.
  • first coupler section a unilaterally closed hollow cylindrical shape forms in the cylindrically shaped second coupler section at least partially engages while forming the gap.
  • the coupler can thereby in a particularly simple manner being constructed.
  • the duct in at least to arrange one of the coupler sections.
  • the coupler can thus be made more compact and easier.
  • the first flexible Section the first compensation space at least partially limited. This makes the coupler very easy build up.
  • the flexible section hole-shaped form.
  • the coupler can thereby better in the actuation strand of the Fuel injector to be integrated, since for example, the flexible section slightly so at the coupler can be arranged that the flexible section is not in the actuation axis of the actuation strand is located.
  • the flexible section can be made very easy and assemble.
  • the movements of the Actuator module transferred directly to the coupler sections and the dynamic properties of the Fuel injector are only minimally negative affected.
  • Fuel injection valve according to the invention are the gap, the hydraulic volume, the compensation chamber and the The duct completely with, ideally from an oil or a gel existing hydraulic medium filled.
  • Inventive fuel injection valve 1 is used in particular for the direct injection of fuel into a combustion chamber of a mixture-compressing, spark-ignited Internal combustion engine.
  • an interlocking housing upper part 4 and a coaxially arranged housing lower part 5 are a Valve needle 8, an actuator 2, whose internal bias is not is shown, a nozzle body 6 and a hydraulic Coupler 3 each coaxially arranged.
  • a Valve needle 8 which in turn the Nozzle body 6 at the downstream end from the inside by a Spray opening 12 passes through, points at her downstream end of a valve closing body 7, which with a at the discharge end of the nozzle body 6 formed valve seat surface 13 to a sealing seat interacts.
  • Actuator 2 communicates with the valve needle 8 via an actuator head 10 and an intermediate piece 9, which the upper housing part 4 in Area of the discharge end of the housing upper part. 4 engages, in operative connection.
  • first Spring element 21 biases the valve needle 6 against the Abspritzides before.
  • the first spring element 21 is here between a shoulder 40 formed in the nozzle body 6 and an upstream side thereof arranged at the Valve needle 8 fixed flange 26 clamped.
  • the Spring force of the first spring element 21 pulls the Valve-closing body 7 in which in this embodiment outwardly opening fuel injection valve 1 in the Sealing seat.
  • the hydraulic coupler 3 has a substantially first coupler section 23 and a cylindrical one second coupler section 24.
  • first coupler section 23rd a one-sided, introduced in the upper housing part 4, closed opening 41 into which the second coupler section 24 downstream influences.
  • One between the reason of Opening 41 and the opening 41 facing the end of the second portion 24 located hydraulic volume 36 is by the axial displaceability of the second coupler section 24 opposite the first coupler section 23 variable.
  • the second coupler section 24 is in the first coupler section 23, or in the opening 41, with a game 32, which is for example between 2 and 10 microns and generated by a gap 25, guided.
  • the Ratio of the minimum engagement depth of the second Section 24 to its diameter is chosen so that the second portion 24 in the opening 41 does not tilt can.
  • the actuator 2 On the upstream side of the actuator 2, the actuator 2 is above a plate-shaped, on the inflow side by a second stage 43 upwardly tapering Aktorfuß 11 with the downstream end of the second coupler section 24 in FIG Operative connection, wherein the Aktorfuß 11 and the second Coupler section 24 fixed, for example cohesively, are connected.
  • the diameter of the actuator base 11 is larger as that of the second coupler section 24, both Components are arranged coaxially with each other.
  • One in this Embodiment designed as a spiral spring second Spring element 20 rotates around the second coupler section 24 in Area of its downstream end.
  • the second Spring element 20 presses the actuator foot 11 with a bias on the actuator 2, wherein the second spring element 20th on the inflow side at a first around the opening 41 Level 42 and downstream on the second stage 43 is supported.
  • a wellrohrförmiger in this embodiment, from Steel is existing and elastic flexible section 27 disposed within the second spring element 20.
  • the inflow-side end of the flexible portion 27 is in Area of the first stage 42 hermetically sealed, for example by welding, joined.
  • the downstream end of the flexible portion 27 is in the vicinity of the Aktorfußes 11th laterally hermetically sealed at the second coupler section 24, for example, joined by welding.
  • the flexible one Section 27 closes the gap 25 and limits together with the area of the discharge end of the second Coupler section 24 a compensation chamber 14.
  • the Compensation space 14 is through the gap 25 with the hydraulic volume 36 connected.
  • a duct 15 arranged, which in this embodiment of a centered, along the longitudinal axis of the second coupler section 24 extending first bore 37, one for first bore 37 with a radial direction component extending second bore 38 and a check valve 16 exists.
  • the second bore 38 opens into the first Bore 37.
  • the Check valve 16 is arranged, which has a return from Hydraulic fluid from the hydraulic volume 36 in the Compensation space 14 prevented by the conduit 15.
  • the Check valve 16 consists of a in this Embodiment, the first bore 37 in the direction Compensation chamber 14 conically tapered cross-sectional constriction 17, one in the closed state on the Cross-sectional constriction 17 resting ball body 18 and a the ball body 18 with a bias against the Cross-sectional constriction 17 pressing third spring element 19th
  • the spherical body 18 is characterized by at the bottom of the opening 41 supporting third spring element 19 so on the Cross-sectional constriction 17 pressed that the spherical body 18th the cross-sectional constriction 17 in the closed state hermetically sealed.
  • the bias and the Spring characteristic of the third spring element 19, and the geometric dimensions of spherical body 18 and the Cross-sectional narrowing 17 can be the opening and Set closing conditions of the check valve 16.
  • the compensation space 14, the gap 25, the duct 15 and the hydraulic volume 36 completely with an oily, gas-free and filled with incompressible hydraulic fluid.
  • the flexible one Section 27 is through the selection of materials and / or by a coating diffusion-tight and acts on the Hydraulic medium by its elasticity with a pressure.
  • Fig. 2 shows a fragmentary schematic representation a second embodiment of an inventive Fuel injection valve 1 in the region of the coupler 3, similar to the embodiment of FIG. 1.
  • the Conduit 15 one the first bore 37 and the second Bore 38 connecting throttle opening 39, while the from Fig. 1 known check valve 16 is missing.
  • the throttle bore 39 can the Behavior of the coupler 3 can be influenced, the temperature-related influences are much lower than at the gap formed as an annular gap 25.
  • the gap 25 is in this, as well as in the first embodiment chosen as low as possible to the hydraulic behavior of Coupler 3 as possible exclusively via the duct 15, the throttle opening 39, and the check valve 16 to influence.
  • the actuator 2 is supported on the hydraulic volume 36.
  • the Hydraulic volume 36 is chambered as possible unloaded. Over the gap 25 can be slow, over a long time Hydraulic medium flow in and out to temperature-related Compensate for changes in length, in particular of the actuator 2, wherein at short-term actuation of the actuator 2 it by the Coupler 3 comes to an unwanted stroke loss, the must be minimized.
  • the leakage through the relatively narrow Gap 25 is strongly dependent on the viscosity of the hydraulic medium depends and these in turn strongly temperature dependent.
  • the Leakage occurs through the gap 25 in the elastic chambered compensation chamber 14, through the flexible section 27, which may for example be designed as bellows can.
  • the second spring element 20 ensures that the Hydraulic volume 36 after the end of the injection, or after corresponding temperature-induced changes in length of Components, refilled.
  • the coupler 3 is a closed system, the hydraulic volume 36 slow Temperature-related changes in length follows and at short-term load changes as little as possible, or fast refills again.
  • the invention is not limited to those shown Embodiments limited and z. B. also for internal opening fuel injectors are used.

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Abstract

Ein Brennstoffeinspritzventil (1), insbesondere zum direkten Einspritzen von Brennstoff in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine, mit einem piezoelektrischen, elektrostriktiven oder magnetostriktiven Aktor (2), und einem mit dem Aktor (2) in Wirkverbindung stehenden Ventilschließkörper (7), der mit einer Ventilsitzfläche (13) zu einem Dichtsitz zusammenwirkt, weist einen Koppler (3) auf, der einen ersten Koppler-Abschnitt (23) und einen zweiten Koppler-Abschnitt (24) hat. Die beiden Koppler-Abschnitte (23, 24) sind gegeneinander axial beweglich und stehen miteinander über ein in einem Hydraulik-Volumen (36) befindliches Hydraulikmedium in Wirkverbindung. Zumindest einer der Koppler-Abschnitte (23, 24) wird mit einem Spiel (32), das durch einen Spalt (25) erzeugt ist, geführt ist und das Hydraulik-Volumen (36) steht mit zumindest einem Ausgleichsraum (14) über den Spalt (25) in Verbindung. Ein vom Spalt (25) baulich getrennter Leitungskanal (15) verbindet das Hydraulik-Volumen (36) mit dem zumindest einen Ausgleichsraum (14). <IMAGE>

Description

Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einem Brennstoffeinspritzventil nach der Gattung des Hauptanspruchs.
Beispielsweise ist aus der DE 35 33 085 A1 ein Brennstoffeinspritzventil mit einem piezoelektrischen oder magnetostriktiven Aktor bekannt, welcher in Wirkverbindung mit einer Ventilnadel steht. Die Ventilnadel weist an ihrem abspritzseitigen Ende einen Ventilschließkörper auf, der mit einer Ventilsitzfläche zu einem Dichtsitz zusammenwirkt. Ein Koppler, welcher zum Ausgleich von Längenänderungen von Bauteilen des Brennstoffeinspritzventils, insbesondere von temperaturbedingten Längenänderungen des Aktors, dient, ist zuströmseitig des Aktormoduls angeordnet. Der Koppler weist zwei gegeneinander axial bewegliche Abschnitte auf, die ineinander greifen und dabei einen Ringspalt und ein Hydraulik-Volumen bilden. Der Ringspalt verbindet das Hydraulik-Volumen mit einem unter einem Vordruck stehenden Ausgleichsraum. Zum Ausgleich von Längenänderungen des Aktors wird das Hydraulikmedium zwischen dem Hydraulik-Volumen und dem Ausgleichsraum ausgetauscht, wobei der Ringspalt als Drosselstelle dient.
Nachteilig bei dem aus der obengenannten Druckschrift bekannten Brennstoffeinspritzventil ist insbesondere, daß der Strömungswiderstand und das hydraulische Verhalten der vom Ringspalt gebildeten Drosselstelle sehr stark von Temperaturschwankungen abhängt. Dies führt beispielsweise bei sehr langen Einspritzzeiten dazu, in denen durch den Koppler sehr viel Hub verloren wird, daß, insbesondere bei tiefen Temperaturen und entsprechend hoher Viskosität des Hydraulikmediums, der Hubverlust in den Einspritzpausen durch Rückbefüllung des Hydraulik-Volumens nicht vollständig ausgeglichen werden kann, bzw. dazu, daß bei hohen Temperaturen der Hubverlust unvorteilhaft schnell erfolgt, auch bei nur kurzer Belastung durch die Aktorbetätigung, wobei der Hubverlust in nur kurzen Betätigungspausen nicht wieder vollständig ausgeglichen werden kann.
Vorteile der Erfindung
Das erfindungsgemäße Brennstoffeinspritzventil mit den Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß Hydraulikmedium, außer über den Ringspalt, zusätzlich durch den Leitungskanal zwischen Hydraulik-Volumen und Ausgleichsraum ausgetauscht werden kann. Das hydraulische Verhalten des Kopplers läßt sich so, insbesondere für unterschiedliche Temperaturzustände, leichter einstellen. Die Größe bzw. der Querschnitt, durch welche bzw. welchen Hydraulikmedium zwischen dem Hydraulik-Volumen und dem Ausgleichsraum ausgetauscht werden, kann über ein großes Temperaturband konstant gehalten werden. Der Koppler wird in seinem hydraulischen Verhalten unabhängiger von Temperaturschwankungen.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterentwicklungen des im Hauptanspruch angegebenen Brennstoffeinspritzventils möglich.
In einer ersten Weiterbildung des erfindungsgemäßen Brennstoffeinspritzventils ist im Leitungskanal eine Drosselöffnung angeordnet, welche in Querschnitt deutlich kleiner ist als der Leitungskanal. Das hydraulische Verhalten des Kopplers kann dadurch weiter vorteilhaft beeinflußt werden.
In einer weiteren Weiterbildung des erfindungsgemäßen Brennstoffeinspritzventils weist der zumindest eine Leitungskanal ein Rückschlagventil auf. Die Rückbefüllung des Hydraulik-Volumens aus dem Ausgleichsraum kann dadurch in noch kürzerer Zeit vollzogen werden. Das hydraulische Verhalten des Kopplers wird dadurch noch unabhängiger von Temperaturschwankungen.
Vorteilhaft ist es zudem, wenn der erste Koppler-Abschnitt eine einseitig geschlossene hohlzylindrische Form bildet in den der zylindrisch ausgebildete zweite Koppler-Abschnitt wenigstens teilweise eingreift und dabei den Spalt bildet. Der Koppler kann dadurch in besonders einfacher Weise aufgebaut werden.
Weiterhin ist es vorteilhaft, den Leitungskanal in zumindest einem der Koppler-Abschnitte anzuordnen. Der Koppler kann dadurch kompakter und einfacher aufgebaut werden.
Vorteilhaft ist es weiterhin, wenn der erste flexible Abschnitt den ersten Ausgleichsraum wenigstens teilweise begrenzt. Dadurch läßt sich der Koppler besonders einfach aufbauen.
Vorteilhaft ist es zudem, den flexiblen Abschnitt lochscheibenförmig auszubilden. Der Koppler kann dadurch besser in den Betätigungsstrang des Brennstoffeinspritzventils integriert werden, da beispielsweise der flexible Abschnitt leicht so am Koppler angeordnet werden kann, daß der flexible Abschnitt nicht in der Betätigungsachse des Betätigungsstrangs liegt. Der flexible Abschnitt läßt sich dadurch sehr einfach herstellen und montieren. Außerdem können die Bewegungen des Aktormoduls direkt auf die Koppler-Abschnitte übertragen werden und die dynamischen Eigenschaften des Brennstoffeinspritzventils werden nur minimal negativ beeinflußt.
In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Brennstoffeinspritzventils sind der Spalt, das Hydraulik-Volumen, der Ausgleichsraum und der Leitungskanal vollständig mit dem, idealerweise aus einem Öl oder einem Gel bestehenden Hydraulikmedium, gefüllt.
Zeichnung
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung vereinfacht dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1
eine vereinfachte schematische axiale Schnittdarstellung durch ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Brennstoffeinspritzventils und
Fig. 2
eine ausschnittsweise schematische Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Brennstoffeinspritzventils im Bereich des Kopplers.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung beispielhaft beschrieben. Übereinstimmende Bauteile sind dabei in den Figuren mit übereinstimmenden Bezugszeichen versehen.
Ein in Fig. 1 in einer axialen Schnittdarstellung gezeigtes erfindungsgemäßes Brennstoffeinspritzventil 1 dient insbesondere zum direkten Einspritzen von Brennstoff in einen Brennraum einer gemischverdichtenden, fremdgezündeten Brennkraftmaschine.
In jeweils einem ineinandergreifenden Gehäuseoberteil 4 und einem koaxial dazu angeordneten Gehäuseunterteil 5 sind eine Ventilnadel 8, ein Aktor 2, dessen interne Vorspannung nicht dargestellt ist, ein Düsenkörper 6 und ein hydraulischer Koppler 3 jeweils zueinander koaxial angeordnet. Der Düsenkörper 6 durchgreift von innen mit seinem abströmseitigen Ende das abströmseitige Ende des Gehäuseunterteils 5. Die Ventilnadel 8, welche wiederum den Düsenkörper 6 am abströmseitigen Ende von innen durch eine Abspritzöffnung 12 durchgreift, weist an ihrem abströmseitigen Ende einen Ventilschließkörper 7 auf, welcher mit einer am abspritzseitigen Ende des Düsenkörpers 6 ausgebildeten Ventilsitzfläche 13 zu einem Dichtsitz zusammenwirkt.
Der in der unteren Hälfte des Gehäuseoberteils 4 angeordnete Aktor 2 steht mit der Ventilnadel 8 über einen Aktorkopf 10 und ein Zwischenstück 9, welches das Gehäuseoberteil 4 im Bereich des abspritzseitigen Endes des Gehäuseoberteils 4 durchgreift, in Wirkverbindung.
Ein spiralförmiges, um die Ventilnadel 8 umlaufendes erstes Federelement 21 spannt die Ventilnadel 6 entgegen der Abspritzrichtung vor. Das erste Federelement 21 ist dabei zwischen einer im Düsenkörper 6 ausgebildeten Schulter 40 und einem zuströmseitig davon angeordneten, an der Ventilnadel 8 fixierten Flansch 26 eingespannt. Die Federkraft des ersten Federelements 21 zieht den Ventilschließkörper 7 bei dem in diesem Ausführungsbeispiel nach außen öffnenden Brennstoffeinspritzventil 1 in den Dichtsitz.
Der hydraulische Koppler 3 weist im wesentlichen einen ersten Koppler-Abschnitt 23 und einen zylinderförmigen zweiten Koppler-Abschnitt 24 auf. In diesem Ausführungsbeispiel bildet der erste Koppler-Abschnitt 23 eine einseitig, im Gehäuseoberteil 4 eingebrachte, geschlossene Öffnung 41, in die der zweite Koppler-Abschnitt 24 abströmseitig eingreift. Ein zwischen dem Grund der Öffnung 41 und der der Öffnung 41 zugewandten Stirnseite des zweiten Abschnitts 24 befindliches Hydraulik-Volumen 36, ist durch die axiale Verschiebbarkeit des zweiten Koppler-Abschnitts 24 gegenüber dem ersten Koppler Abschnitt 23 variierbar.
Der zweite Koppler-Abschnitt 24 ist im ersten Koppler-Abschnitt 23, bzw. in der Öffnung 41, mit einem Spiel 32, welches beispielsweise zwischen 2 und 10 Mikrometer beträgt und durch einen Spalt 25 erzeugt ist, geführt. Das Verhältnis der minimalen Eingreiftiefe des zweiten Abschnitts 24 zu seinem Durchmesser ist so gewählt, daß sich der zweite Abschnitt 24 in der Öffnung 41 nicht verkanten kann.
Zuströmseitig des Aktors 2 steht der Aktor 2 über einen plattenförmigen, sich zuströmseitig durch eine zweite Stufe 43 nach oben verjüngenden Aktorfuß 11 mit dem abströmseitigen Ende des zweiten Koppler-Abschnitts 24 in Wirkverbindung, wobei der Aktorfuß 11 und der zweite Koppler-Abschnitt 24 fest, beispielsweise stoffschlüssig, verbunden sind. Der Durchmesser des Aktorfußes 11 ist größer als die des zweiten Koppler-Abschnitts 24, wobei beide Bauteile zueinander koaxial angeordnet sind. Ein in diesem Ausführungsbeispiel als Spiralfeder ausgebildetes zweites Federelement 20 umläuft den zweiten Koppler-Abschnitt 24 im Bereich seines abströmseitigen Endes. Das zweite Federelement 20 drückt den Aktorfuß 11 mit einer Vorspannung auf den Aktor 2, wobei sich das zweite Federelement 20 zuströmseitig an einer um die Öffnung 41 umlaufenden ersten Stufe 42 und abströmseitig an der zweiten Stufe 43 abstützt.
Ein in diesem Ausführungsbeispiel wellrohrförmiger, aus Stahl bestehender und elastischer flexibler Abschnitt 27 ist innerhalb des zweiten Federelements 20 angeordnet. Das zuströmseitige Ende des flexiblen Abschnitts 27 ist im Bereich der ersten Stufe 42 hermetisch dicht, beispielsweise durch Schweißen, gefügt. Das abströmseitige Ende des flexiblen Abschnitts 27 ist in der Nähe des Aktorfußes 11 seitlich am zweiten Koppler-Abschnitt 24 hermetisch dicht, beispielsweise durch Schweißen gefügt. Der flexible Abschnitt 27 verschließt den Spalt 25 und begrenzt zusammen mit dem Bereich des abspritzseitigen Endes des zweiten Koppler-Abschnitts 24 einen Ausgleichsraum 14. Der Ausgleichsraum 14 ist durch den Spalt 25 mit dem Hydraulik-Volumen 36 verbunden.
Im zweiten Koppler-Abschnitt 24 ist ein Leitungskanal 15 angeordnet, welcher in diesem Ausführungsbeispiel aus einer mittig, entlang der Längsachse des zweiten Koppler-Abschnitts 24 verlaufende ersten Bohrung 37, einer zur ersten Bohrung 37 mit einem radialen Richtungsanteil verlaufenden zweiten Bohrung 38 und einem Rückschlagventil 16 besteht. Die zweite Bohrung 38 mündet in die erste Bohrung 37. Im Verlauf der ersten Bohrung 37 ist das Rückschlagventil 16 angeordnet, welche einen Rücklauf von Hydraulikmedium vom Hydraulik-Volumen 36 in den Ausgleichsraum 14 durch den Leitungskanal 15 verhindert. Das Rückschlagventil 16 besteht aus einer in diesem Ausführungsbeispiel die erste Bohrung 37 in Richtung Ausgleichsraum 14 konisch verjüngenden Querschnittsverengung 17, einem im geschlossenen Zustand auf der Querschnittsverengung 17 aufliegenden Kugelkörper 18 und einem den Kugelkörper 18 mit einer Vorspannung gegen die Querschnittsverengung 17 drückenden dritten Federelement 19. Der Kugelkörper 18 wird durch das sich am Boden der Öffnung 41 abstützende dritte Federelement 19 so auf die Querschnittsverengung 17 gedrückt, daß der Kugelkörper 18 die Querschnittsverengung 17 im geschlossenen Zustand hermetisch abdichtet. Durch die Vorspannung und die Federkennlinie des dritten Federelements 19, sowie die geometrischen Ausmaße von Kugelkörper 18 und die Querschnittsverengung 17 lassen sich die Öffnungs- und Schließbedingungen des Rückschlagventils 16 einstellen.
In diesem Ausführungsbeispiel sind der Ausgleichsraum 14, der Spalt 25, der Leitungskanal 15 und das Hydraulik-Volumen 36 vollständig mit einem ölartigen, gasfreien und inkompressiblen Hydraulikmedium gefüllt. Der flexible Abschnitt 27 ist durch die Auswahl der Materialien und/oder durch eine Beschichtung diffusionsdicht und beaufschlagt das Hydraulikmedium durch seine Elastizität mit einem Druck.
Wird der Aktor 2 über eine nicht dargestellte elektrische Leitung erregt, so dehnt er sich schnell aus. Da das Hydraulikmedium nicht schnell genug vom Hydraulik-Volumen 36 in den Ausgleichsraum 14 abfließen kann, verhält sich der Koppler 3 sehr hart, wodurch die Längenausdehnung des Aktors 2 fast vollständig auf die Ventilnadel 8 wirkt. Die Ventilnadel 8 wird entgegen der Vorspannkraft des ersten Federelements 21 axial in Abspritzrichtung bewegt. Dadurch öffnet der Dichtsitz und der über den nur teilweise dargestellten Brennstoffkanal 22 druckbehaftet zugeleitete Brennstoff wird über die Abspritzöffnung 12 in den nicht dargestellten Brennraum abgespritzt.
Langsame Längenänderungen des Aktors 2 werden durch den Austausch von Hydraulikmedium zwischen dem Hydraulik-Volumen 36 und dem Ausgleichsraum 14 ausgeglichen. Insbesondere bei über einen längeren Zeitraum stattfindenden Einspritzintervallen mit langandauernden Aktorerregungen, kommt es bei gewöhnlichen Kopplern zu einem Hubverlust, weil das Hydraulikmedium nicht genügend schnell während der Einspritzpausen vom Ausgleichsraum 14 durch den Spalt 25 in das Hydraulik-Volumen 36 zurückgeführt werden kann. Dies geschieht insbesondere in den Kaltstartphasen. Das Rückschlagventil 16 ist so eingestellt, daß es während solcher Phasen bzw. Zuständen für eine ausreichend schnelle Rückführung des Hydraulikmediums in das Hydraulik-Volumen 36 sorgt, gleichzeitig aber einen Hubverlust durch Austausch von Hydraulikmedium durch den Leitungskanal 15 während der Einspritzintervalle verhindert.
Fig. 2 zeigt eine ausschnittsweise schematische Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Brennstoffeinspritzventils 1 im Bereich des Kopplers 3, ähnlich dem Ausführungsbeispiel aus Fig. 1. Im Unterschied zum ersten Ausführungsbeispiel aus Fig. 1, weist der Leitungskanal 15 eine die erste Bohrung 37 und die zweite Bohrung 38 verbindende Drosselöffnung 39 auf, während das aus Fig. 1 bekannte Rückschlagventil 16 fehlt. Durch die geometrische Gestaltung der Drosselbohrung 39 kann das Verhalten des Kopplers 3 beeinflußt werden, wobei die temperaturbedingten Einflüsse weitaus geringer ausfallen als bei dem als Ringspalt ausgebildeten Spalt 25. Der Spalt 25 ist in diesem, wie auch im ersten Ausführungsbeispiel möglichst gering gewählt, um das hydraulische Verhalten des Kopplers 3 möglichst ausschließlich über den Leitungskanal 15, die Drosselöffnung 39, bzw. das Rückschlagventil 16 zu beeinflussen.
Der Aktor 2 stützt sich auf dem Hydraulik-Volumen 36 ab. Das Hydraulik-Volumen 36 ist möglichst unbelastet gekammert. Über den Spalt 25 kann langsam, über längere Zeit Hydraulikmedium zu- und abfließen, um temperaturbedingte Längenänderungen, insbesondere des Aktors 2 auszugleichen, wobei bei kurzzeitiger Betätigung des Aktors 2 es durch den Koppler 3 zu einem unerwünschten Hubverlust kommt, der minimiert werden muß. Die Leckage durch den relativ engen Spalt 25 ist stark von der Viskosität des Hydraulikmediums abhängt und diese wiederum stark temperaturabhängig. Die Leckage erfolgt durch den Spalt 25 in den elastisch gekammerten Ausgleichsraum 14, durch den flexiblen Abschnitt 27, der beispielsweise auch als Wellbalg ausgeführt sein kann. Das zweite Federelement 20 sorgt dafür, daß das Hydraulik-Volumen 36 nach Ende der Einspritzung, bzw. nach entsprechenden temperaturbedingten Längenänderungen von Bauteilen, wieder befüllt wird. Der Koppler 3 ist ein geschlossenes System, dessen Hydraulik-Volumen 36 langsamen temperaturbedingten Längenänderungen folgt und bei kurzzeitiger Last sich möglichst wenig ändert, bzw. schnell wieder füllt.
Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt und kann z. B. auch für nach innen öffnende Brennstoffeinspritzventile verwendet werden.
Die Merkmale der Ausführungsbeispiele können beliebig miteinander kombiniert werden.

Claims (14)

  1. Brennstoffeinspritzventil (1), insbesondere zum direkten Einspritzen von Brennstoff in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine, mit einem piezoelektrischen, elektrostriktiven oder magnetostriktiven Aktor (2), und einem mit dem Aktor (2) in Wirkverbindung stehenden Ventilschließkörper (7), der mit einer Ventilsitzfläche (13) zu einem Dichtsitz zusammenwirkt, und einem Koppler (3), der einen ersten Koppler-Abschnitt (23) und einen zweiten Koppler-Abschnitt (24) aufweist, wobei die beiden Koppler-Abschnitte (23, 24) gegeneinander beweglich sind und miteinander über ein in einem Hydraulik-Volumen (36) befindliches Hydraulikmedium in Wirkverbindung stehen, zumindest einer der Koppler-Abschnitte (23, 24) mit einem Spiel (32), das durch einen Spalt (25) erzeugt ist, geführt ist und das Hydraulik-Volumen (36) mit zumindest einem Ausgleichsraum (14) über den Spalt (25) in Verbindung steht,
    dadurch gekennzeichnet, daß ein baulich vom Spalt (25) getrennter Leitungskanal (15) das Hydraulik-Volumen (36) mit dem zumindest einen Ausgleichsraum (14) verbindet.
  2. Brennstoffeinspritzung die in Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, daß der Leitungskanal (15) eine Drosselöffnung (39) aufweist, welche im Querschnitt deutlich kleiner ist als der übrige Querschnitt des Leitungskanals (15).
  3. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet, daß der zumindest eine Leitungskanal (15) ein Rückschlagventil (16) aufweist.
  4. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 3,
    dadurch gekennzeichnet, daß das Rückschlagventil (16) im Verlauf des Leitungskanals (15) angeordnet ist und eine Querschnittsverengung (17) aufweist, auf die ein Kugelkörper (18) durch ein Federelement (19) mit einer Vorspannung hydraulisch dichtend gedrückt wird.
  5. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 4,
    dadurch gekennzeichnet, daß die Querschnittsverengung (17) den Leitungskanal (15) in Richtung auf den zumindest einen Ausgleichsraum (14) verengt.
  6. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 4 oder 5,
    dadurch gekennzeichnet, daß das Federelement (19) spiralförmig ausgebildet ist.
  7. Brennstoffeinspritzventil nach einem der Ansprüche 4 bis 6,
    dadurch gekennzeichnet, daß sich das Federelement (19) am ersten Koppler-Abschnitt (23) abstützt.
  8. Brennstoffeinspritzventil nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, daß der erste Koppler-Abschnitt (23) eine einseitig geschlossene hohlzylindrische Form bildet, in den der zylindrisch ausgebildete zweite Koppler-Abschnitt (24) wenigstens teilweise eingreift und dabei den Spalt (25) bildet.
  9. Brennstoffeinspritzventil nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, daß der Leitungskanal (15) in zumindest einem der Koppler-Abschnitte (23, 24) ausgebildet ist.
  10. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 9,
    dadurch gekennzeichnet, daß der Leitungskanal (15) aus einer ersten Bohrungen (37) und einer zweiten Bohrung (38) besteht, die über die Drosselöffnung (39) verbunden sind.
  11. Brennstoffeinspritzventile nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, daß ein flexibler Abschnitt (27) den Ausgleichsraum (14) wenigsten teilweise begrenzt.
  12. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 11,
    dadurch gekennzeichnet, daß der flexible Abschnitt (27) lochscheibenförmig ausgebildet ist.
  13. Brennstoffeinspritzventil nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, daß der Spalt (25), der Ausgleichsraum (14), der Leitungskanal (15) und das Hydraulik-Volumen (36) vollständig mit dem Hydraulikmedium gefüllt sind.
  14. Brennstoffeinspritzventile nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, daß das Hydraulikmedium ein Öl oder Gel ist.
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