EP1519037A1 - Brennstoffeinspritzventil - Google Patents

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EP1519037A1
EP1519037A1 EP04104647A EP04104647A EP1519037A1 EP 1519037 A1 EP1519037 A1 EP 1519037A1 EP 04104647 A EP04104647 A EP 04104647A EP 04104647 A EP04104647 A EP 04104647A EP 1519037 A1 EP1519037 A1 EP 1519037A1
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EP
European Patent Office
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fuel injection
injection valve
coupler
compensating element
valve according
Prior art date
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EP04104647A
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English (en)
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EP1519037B1 (de
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Hubert Stier
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
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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
    • F02M2200/707—Linkage between actuator and actuated element, e.g. between piezoelectric actuator and needle valve or pump plunger hydraulic with means for avoiding fuel contact with actuators, e.g. isolating actuators by using bellows or diaphragms

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 temperature-related expansion of the hydraulic medium only are insufficiently compensated. Will a volume change of Hydraulic medium by exchange of hydraulic medium between the hydraulic volume and the compensation chamber balanced, the pressure in the compensation room changes, wherein when filling the compensation chamber a Pressure increase in the expansion chamber results in which one counteracts further filling.
  • the power with the Valve closing body acts in the sealing seat is in this way over different temperature conditions of the Fuel injector changed undesirable. This leads to In particular, that the design of other components of Fuel injector only with considerably more effort is possible and also complied with lower tolerances Need to become.
  • the fuel injection valve according to the invention with the Features of the main claim has the advantage over that in particular the sealing force of the sealing seat in all Temperature ranges through simple and inexpensive Measures can be kept constant. Thereby simplifies the design and construction of others Components and the fuel injector as a whole. Of the In addition, coupler becomes more independent in its behavior Temperature fluctuations.
  • Fuel injection valve has the compensation element the operating temperatures of the fuel injection valve a solid state of aggregation. This can be the Compensation element in a very simple way from Disconnect hydraulic fluid permanently.
  • 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.
  • Fuel injection valve is the second coupler section at least partially from the compensating element.
  • the fuel injection valve can thereby very easily be built and assembled.
  • the first coupler section in particular in the field of hollow cylindrical shape, consists of the compensation element and if the temperature expansion coefficient is greater than or is equal to that of the hydraulic medium. This can be the It is particularly easy to set up and assemble couplers.
  • the flexible section hole-shaped or corrugated pipe form.
  • the Coupler can thus better in the operating string 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.
  • the fuel injection valve according to the invention consists Hydraulic medium ideally made of an oil or a gel.
  • 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, a nozzle body 6 and a hydraulic coupler 3 each coaxial arranged.
  • the nozzle body 6 passes through from the inside its downstream end, the downstream end of the Housing base 5.
  • 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 in this Embodiment essentially a first coupler section 23 and a cylindrical second coupler section 24 on.
  • One between the bottom of the mold 17 and that of the mold 17 facing end side of the second portion 24th located hydraulic volume 36 is through the axial Displacement 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 form 17, 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 mold 17 can not tilt.
  • 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 Operatively connected.
  • the diameter of the actuator base 2 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 runs 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 circumferential around the mold 17 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 20 is in Area of the first stage 42 hermetically sealed, for example by welding, joined.
  • the downstream end of the flexible portion 20 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.
  • the hydraulic volume 36 is assigned and in this Embodiment is designed as a hollow cylinder.
  • the recess 16 is one of the shape of the recess 16 similar compensation element 15 is arranged, wherein the Compensation element 15 is inserted only in the recess 16 and thus all its outer surfaces of hydraulic medium are surrounded.
  • the Compensation element 15 is fixed in the recess 16 or be joined, for example, by a weld on the ground the recess 16 or a positive connection.
  • the inserted in the recess 16, made of invar steel existing compensating element 15 has a smaller Temperature expansion coefficient on as the Hydraulic medium and / or the materials of which the first Coupler section 24 in the area of the hydraulic volume 36 consists. Because the ones commonly used Hydraulic media expand more than the coupler sections 23, 24, but the compensating element 15 is less strong expands, equalizes the compensating element 15 the different dimensions of the coupler sections 23, 24th and the hydraulic medium at least partially.
  • the example of bronze, brass, aluminum or a thermoplastic plastic material existing part of the first coupler section 23 has an expansion coefficient on, which is greater than or equal to the hydraulic medium.
  • the compensation space 14, the gap 25 and the hydraulic volume 36 with the recess 16 completely with an oil-like, 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.
  • 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. Das Hydraulik-Volumen (36) steht mit zumindest einem Ausgleichsraum (14) zum Austausch von Hydraulikmedium in Verbindung. Zumindest einer der Koppler-Abschnitte (23, 24) ist mit einem Spiel (32), welches durch einen Spalt (25) gebildet ist, geführt. Zumindest ein Ausgleichselement (15) gleicht die temperaturbedingten Volumenänderungen des Hydraulikmediums aus, wobei das Ausgleichselement (15) das Hydraulik-Volumen (36) wenigstens teilweise begrenzt und/oder im Hydraulik-Volumen (36) angeordnet ist. <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 die temperaturbedingte Ausdehnung des Hydraulikmediums nur unzureichend kompensiert sind. Wird eine Volumenänderung des Hydraulikmediums durch Austausch von Hydraulikmedium zwischen dem Hydraulik-Volumen und dem Ausgleichsraum ausgeglichen, verändert sich der Druck im Ausgleichsraum, wobei sich bei Füllung des Ausgleichsraums eine Druckerhöhung im Ausgleichsraum ergibt, welche einer weiteren Befüllung entgegenwirkt. Die Kraft mit der der Ventilschließkörper im Dichtsitz wirkt, wird in dieser Weise über verschiedene Temperaturzustände des Brennstoffeinspritzventils unerwünscht verändert. Dies führt insbesondere dazu, daß die Bemessung anderer Bauteile des Brennstoffeinspritzventils nur mit erheblich mehr Aufwand möglich ist und zudem geringere Toleranzen eingehalten werden müssen.
Vorteile der Erfindung
Das erfindungsgemäße Brennstoffeinspritzventil mit den Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß insbesondere die Dichtkraft des Dichtsitzes in allen Temperaturbereichen durch einfache und kostengünstige Maßnahmen konstanter gehalten werden kann. Dadurch vereinfacht sich die Bemessung und die Bauweise anderer Bauteile und des Brennstoffeinspritzventils als ganzes. Der Koppler wird in seinem Verhalten zudem 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 weist das Ausgleichselement bei den Betriebstemperaturen des Brennstoffeinspritzventils einen festen Aggregatzustand auf. Damit läßt sich das Ausgleichselement in sehr einfacher Weise vom Hydraulikmedium dauerhaft trennen.
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.
In einer weiteren Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Brennstoffeinspritzventils besteht der zweite Koppler-Abschnitt wenigstens teilweise aus dem Ausgleichselement. Das Brennstoffeinspritzventil kann dadurch sehr einfach aufgebaut und zusammengebaut werden.
Weiterhin ist es vorteilhaft, das in einem der Koppler-Abschnitte eine Ausnehmung eingebracht ist, in welcher das Ausgleichselement angeordnet ist. Der Koppler kann dadurch kompakter und einfacher aufgebaut werden.
Weist das Ausgleichselement einen geringeren Temperatur-Ausdehnungskoeffizienten auf als das Hydraulikmedium, so kann die Kompensation in besonders einfacher Weise erfolgen.
Vorteilhaft ist es weiterhin, wenn zumindest ein Teil des ersten Koppler-Abschnitts, insbesondere im Bereich der hohlzylindrischen Form, aus dem Ausgleichselement besteht und wenn der Temperatur-Ausdehnungskoeffizient größer oder gleich dem des Hydraulikmediums ist. Dadurch läßt sich der Koppler besonders einfach aufbauen und montieren.
Vorteilhaft ist es zudem, den flexiblen Abschnitt lochscheibenförmig oder wellrohrförmig 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 besteht das Hydraulikmedium idealerweise aus einem Öl oder einem Gel.
Zeichnung
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung vereinfacht dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigt:
Fig. 1
eine vereinfachte schematische axiale Schnittdarstellung durch das Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Brennstoffeinspritzventils.
Beschreibung des Ausführungsbeispiels
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung beispielhaft beschrieben.
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, ein Düsenkörpers 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 in diesem Ausführungsbeispiel 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 geschlossene, im Gehäuseoberteil 4 eingebrachte, hohlzylindrische Form 17, in die der zweite Koppler-Abschnitt 24 abströmseitig eingreift. Ein zwischen dem Grund der Form 17 und der der Form 17 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 Form 17, 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 Form 17 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. Der Durchmesser des Aktorfußes 2 ist größer als der des zweiten Koppler-Abschnitts 24, wobei beide Bauteile zueinander koaxial angeordnet sind. Ein in diesem Ausführungsbeispiel als Spiralfeder ausgebildetes zweites Federelement 20 läuft um den zweiten Koppler-Abschnitt 24 im Bereich seines abströmseitigen Endes um. 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 Form 17 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 20 ist im Bereich der ersten Stufe 42 hermetisch dicht, beispielsweise durch Schweißen, gefügt. Das abströmseitige Ende des flexiblen Abschnitts 20 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 eine zum Hydraulik-Volumen 36 hin geöffnete Ausnehmung 16 angeordnet, welche dem Hydraulik-Volumen 36 zugeordnet ist und in diesem Ausführungsbeispiel hohlzylinderförmig ausgebildet ist. In der Ausnehmung 16 ist ein der Form der Ausnehmung 16 ähnliches Ausgleichselement 15 angeordnet, wobei das Ausgleichselement 15 nur in die Ausnehmung 16 eingelegt ist und somit alle seine Außenflächen von Hydraulikmedium umgeben sind. In anderen Ausführungsbeispielen kann das Ausgleichselement 15 in der Ausnehmung 16 fixiert bzw. gefügt sein, beispielsweise durch eine Schweißung am Boden der Ausnehmung 16 oder eine formschlüssige Verbindung.
Das in der Ausnehmung 16 eingelegte, aus Invar-Stahl bestehende Ausgleichselement 15 weist einen geringeren Temperatur-Ausdehnungskoeffizienten auf als das Hydraulikmedium und/oder die Materialien aus denen der erste Koppler-Abschnitt 24 im Bereich des Hydraulik-Volumens 36 besteht. Da sich die für gewöhnlich verwendeten Hydraulikmedien stärker ausdehnen als die Koppler-Abschnitte 23, 24, aber das Ausgleichselement 15 sich weniger stark ausdehnt, gleicht das Ausgleichselement 15 die unterschiedlichen Ausdehnungen der Koppler-Abschnitte 23, 24 und des Hydraulikmediums wenigsten teilweise aus.
In anderen Ausführungsbeispielen kann zumindest ein Teil des ersten Koppler-Abschnitts 23, insbesondere im Bereich der hohlzylindrischen Form 17 bzw. des Hydraulik-Volumens 36, aus dem Ausgleichselement 15 bestehen. In diesem Fall weist der beispielsweise aus Bronze, Messing, Aluminium oder einem thermoplastischen Kunststoffmaterial bestehende Teil des ersten Koppler-Abschnitts 23 einen Ausdehnungskoeffizienten auf, der größer oder gleich dem des Hydraulikmediums ist.
In diesem Ausführungsbeispiel sind der Ausgleichsraum 14, der Spalt 25 und das Hydraulik-Volumen 36 mit der Ausnehmung 16 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.
Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt und kann z. B. auch für nach innen öffnende Brennstoffeinspritzventile verwendet 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), 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, wobei das Hydraulik-Volumen (36) mit zumindest einem Ausgleichsraum (14) zum Austausch von Hydraulikmedium in Verbindung steht und wobei zumindest einer der Koppler-Abschnitte (23, 24) mit einem Spiel (32), welches durch einen Spalt (25) gebildet ist, geführt ist,
    dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Ausgleichselement (15) die temperaturbedingten Volumenänderungen des Hydraulikmediums ausgleicht, wobei das Ausgleichselement (15) das Hydraulik-Volumen (36) wenigstens teilweise begrenzt und/oder im Hydraulik-Volumen (36) angeordnet ist.
  2. Brennstoffeinspritzung nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgleichselement (15) bei den Betriebstemperaturen des Brennstoffeinspritzventils (1), insbesondere zwischen 20° Celsius und 100° Celsius, einen festen Aggregatzustand aufweist.
  3. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet, daß der erste Koppler-Abschnitt (23) durch eine einseitig geschlossene hohlzylindrische Form (17) gebildet ist, in den der zylindrisch ausgebildete zweite Koppler-Abschnitt (24) wenigstens teilweise eingreift und dabei den Spalt (25) bildet.
  4. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 3,
    dadurch gekennzeichnet,
    das der zweite Koppler-Abschnitt (24) wenigstens teilweise aus dem Ausgleichselement (15) besteht.
  5. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 3 oder 4,
    dadurch gekennzeichnet, daß in zumindest einem der Koppler-Abschnitte (23, 24) zumindest eine zum Hydraulik-Volumen (36) unmittelbar geöffnete Ausnehmung (16) eingebracht ist und in der Ausnehmung (16) das zumindest eine Ausgleichselement (15) angeordnet ist.
  6. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 5,
    dadurch gekennzeichnet, daß die gesamte Außenfläche des Ausgleichselements (15) mit dem Hydraulikmedium in Kontakt steht.
  7. Brennstoffeinspritzventil nach einem der Ansprüche 3 bis 6,
    dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgleichselement (15) einen geringeren Temperatur-Ausdehnungskoeffizienten aufweist als das Hydraulikmedium und/oder als die Materialien aus denen der erste Koppler-Abschnitt (24) im Bereich des Hydraulik-Volumens (36) besteht.
  8. Brennstoffeinspritzventil nach einem der Ansprüche 3 bis 7,
    dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgleichselement (15) aus Invar-Stahl besteht.
  9. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 3,
    dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Teil des ersten Koppler-Abschnitts (23), insbesondere im Bereich der hohlzylindrischen Form (17), aus dem Ausgleichselement (15) besteht.
  10. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 9,
    dadurch gekennzeichnet, daß der Temperatur-Ausdehnungskoeffizient des Ausgleichselements (15) größer oder gleich dem des Hydraulikmediums ist.
  11. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 9 oder 10,
    dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgleichselement (15) wenigstens teilweise aus einer Kupfer-Zinn-Legierung, Kupfer-Zink-Legierung, Aluminium oder einem thermoplastischen Werkstoff besteht.
  12. Brennstoffeinspritzventil nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, daß ein flexibler Abschnitt (27) einen Ausgleichsraum (14) wenigsten teilweise begrenzt.
  13. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 12,
    dadurch gekennzeichnet, daß der flexible Abschnitt (27) lochscheibenförmig oder wellrohrförmig ausgebildet ist.
  14. Brennstoffeinspritzventile nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, daß das Hydraulikmedium ein Öl oder Gel ist.
EP20040104647 2003-09-29 2004-09-24 Brennstoffeinspritzventil Expired - Lifetime EP1519037B1 (de)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
DE2003145203 DE10345203A1 (de) 2003-09-29 2003-09-29 Brennstoffeinspritzventil
DE10345203 2003-09-29

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