EP1593841A1 - Brennstoffeinspritzventil - Google Patents

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EP1593841A1
EP1593841A1 EP05101642A EP05101642A EP1593841A1 EP 1593841 A1 EP1593841 A1 EP 1593841A1 EP 05101642 A EP05101642 A EP 05101642A EP 05101642 A EP05101642 A EP 05101642A EP 1593841 A1 EP1593841 A1 EP 1593841A1
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EP
European Patent Office
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actuator
fuel injection
coupler
injection valve
adjusting means
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EP05101642A
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English (en)
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Dietmar Schmieder
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Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
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Publication date
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    • F02M2200/703—Linkage between actuator and actuated element, e.g. between piezoelectric actuator and needle valve or pump plunger hydraulic
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    • F02M61/08—Fuel-injectors not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00 having valves, e.g. having a plurality of valves in series the valves opening in direction of fuel flow

Definitions

  • the invention relates to a fuel injection valve according to the preamble of the main claim. It is already a fuel injector known from US 2002/0139864 A1, with a valve housing, in which an actuator and a hydraulic coupler is provided, wherein the hydraulic coupler, a cylinder, an axially movable piston in the cylinder and between the piston and the Cylinder provided coupler gap.
  • a fuel injector known from US 2002/0139864 A1
  • a valve housing in which an actuator and a hydraulic coupler is provided, wherein the hydraulic coupler, a cylinder, an axially movable piston in the cylinder and between the piston and the Cylinder provided coupler gap.
  • the disadvantage is that different coupler gaps can occur due to tolerance deviations on the valve housing.
  • the fuel injection valve according to the invention with the characterizing features the main claim has the advantage that the setting of the coupler gap improved in a simple manner, thereby reducing the lifting losses is achieved by attaching an adjustment means in an adjustment of the valve housing is acting on the hydraulic coupler such that a predetermined coupler gap is set.
  • the adjusting means is a bolt, a pin or a Screw.
  • the actuator and the hydraulic coupler in an actuator space are arranged and the valve housing opening into the actuator chamber adjustment channel in which the adjusting means is arranged. In this way, the Kopplerspalteingna sued done in a final assembly step, so that the coupler gap not be adversely affected by subsequent assembly steps again.
  • the adjustment channel in a front side of the valve housing occlusive first housing cover is provided as in the housing cover a sufficient large wall thickness is present, the attachment of the adjusting means in the adjustment channel allows.
  • the adjusting means form-fitting, non-positively and / or cohesively connected to a wall of the adjustment channel, since the adjustment in this way is fixedly arranged in the adjustment channel and a constant coupler gap over the entire life of the fuel injection valve allows.
  • the adjustment in the adjustment channel be pressed, screwed, welded, soldered, pinched or glued.
  • the bolt or the pin has at least one annular groove, because in this way a tighter connection between the adjustment and the Adjustment channel is reached.
  • the adjusting means made of ceramic or steel is because these materials have a sufficiently high strength.
  • a made of ceramic Adjustment means has a bad sound conduction and passes the from the actuator outgoing noise advantageously not continue to the valve body.
  • the drawing shows an inventive fuel injection valve.
  • the fuel injection valve serves to fuel in a combustion chamber of an internal combustion engine inject and is for example in the so-called direct injection used.
  • the fuel injection valve has a valve housing 1 with an input channel 2 for the Fuel.
  • a schematically illustrated Actuator 3 arranged for the axial adjustment of a valve needle 4.
  • the valve needle 4 is provided axially movable in the interior 1.1 of the valve housing 1 and has, for example, a needle shaft 7 facing the actuator 3 and a the actuator 3 remote valve closing body 8.
  • the actuator 3 transmits its movement for example, via a so-called hydraulic coupler 9 on the needle shaft 7 of the valve needle 4, whereby the cooperating with a valve seat 10 valve closing body 8 opens or closes the fuel injector.
  • Fuel injection valve is the valve closing body 8 over its entire circumference on the valve seat 10 with line or surface contact tight and forms a sealing seat 12th
  • the actuator 3 is designed as a piezoelectric or magnetostrictive actuator and for example, arranged in an actuator housing 14 to this relative to the fuel to encapsulate.
  • the actuator housing 14 is arranged in the interior 1.1 of the valve housing 1 and, for example cylindrical.
  • the actuator housing 14 has an actuator chamber 14.1, in addition to the actuator 3, for example, the hydraulic coupler 9 is provided is.
  • the needle shaft 7 of the valve needle 4 extends in the actuator housing 14, for example from starting from the hydraulic coupler 9, in the direction of the valve seat 10 and protrudes the actuator housing 14 through a passage opening 15 to the outside of the actuator housing 14.
  • the passage opening 15 of the actuator housing 14 is by means of a seal 16, for example by means of a bellows, which at its one end to the actuator housing 14 and at its other end connected to the needle shaft 7, opposite the fuel sealed so that no fuel from the valve housing 1 in the actuator housing 14 can get.
  • the hydraulic coupler 9 At the end of the needle shaft 7 facing away from the valve closing body 8, for example the hydraulic coupler 9 is provided, which has an end face on which the valve closing body 8 facing away from the end of the needle shaft 7.
  • the actuator 3 is for example on the needle shaft 7 facing away from the end face of the hydraulic Coupler 9 arranged. But it is also possible, the actuator 3 and the hydraulic Provide coupler 9 in the reverse manner and the actuator 3 to the valve closing body 8 facing away from the end of the needle shaft 7 to order.
  • a piezoelectric actuator 3 consists of a plurality of piezoceramic layers, which perform an expansion in the axial direction by applying an electrical voltage. In this case, the so-called inverse piezoelectric effect is exploited, in the electrical Energy is converted into mechanical energy.
  • the by applying the electrical Stress-induced stretching of the piezoceramic layers becomes, for example transferred via the hydraulic coupler 9 to the valve needle 4, wherein the valve needle 4, for example, executes a stroke of 40 to 50 microns.
  • valve housing 1, the actuator housing 14 with the actuator 3 and the hydraulic Coupler 9, the valve needle 4 and the return spring 18 are, for example, concentric relative to each other in the direction of the valve needle 4 extending valve axis 21st arranged.
  • Coupler 9 compensate for the differences in the different length expansion, to ensure that the fuel injector with the valve needle 4 independently from the respective temperature of the fuel injection valve in an opening movement each executes the same stroke as the actuator 3. There must be no lifting losses occur in which the stroke of the actuator 3 is not completely transferred to the valve needle 4 is, so that the stroke of the valve needle 4 is smaller than the stroke of the actuator.
  • the fuel passes through the inlet channel 2 and a flow connection in the valve housing 1 to the valve closing body 8 upstream of the sealing seat 12.
  • the flow connection is, for example, by a first annular gap 19 between the valve housing 1 and the actuator housing 14 and through a second annular gap 20 between the valve housing 1 and the valve needle 4 is formed.
  • the hydraulic coupler 9 is for example between the actuator 3 and the valve needle 4 clamped and has, for example, a pot-shaped cylinder 23 with a pot bottom 24 and in the pot-shaped cylinder 23 axially movable piston 25. Between the cylinder 23 and the piston 25, for example between the bottom of the pot 24 and the pot bottom 24 facing the end face of the piston 25, is a coupler gap 26 provided.
  • the coupler gap 26 facing away from the end face of the pot bottom 24 of the cup-shaped cylinder 23 is applied to the valve needle 4, for example.
  • the piston 25 On a side facing away from the bottom of the pot 24, the piston 25 is for example a Piston rod 29 is provided, which faces away from the piston 25 in a direction extends axially.
  • the piston rod 29 has, for example, at its the piston 25 facing away End of a head part 30 which rests, for example, on the actuator 3.
  • a compensation volume 31 is provided, which by means of an elastic sealing element 32nd is sealed relative to the actuator chamber 14.1 of the actuator housing 14.
  • the elastic Sealing element 32 is designed for example as bellows.
  • the coupler gap 26 and the compensation volume 31 of the hydraulic coupler 9 are with a liquid, for example fuel or a secondary medium such as silicone oil, filled.
  • the coupler gap 26 is flow-connected via a throttle point 34 with the compensation volume 31, for example, via a gap between the cylinder 23 and the Piston 25 or via at least one throttle bore in the piston 25th
  • the stroke of the actuator 3 is, for example, via the head part 30, the piston rod 29, the Piston 25 and the coupler gap 26 on the cylinder 23 of the hydraulic coupler 9 transmitted to the valve stem 7 of the valve needle 4.
  • a pressure is applied to the liquid in the coupler gap 26, so that a small part of the liquid via the throttle 34 in the compensating volume 31 escapes.
  • the leaked during the stroke of the actuator 3 from the coupler gap 26 leakage amount must be the coupler gap 26 each between two consecutive Be strokes of the actuator 3 are fed back so that the coupler gap 26 is not gradual emptied. Since the time intervals between two strokes depend on the operating state the internal combustion engine can be very short, the highest possible pressure in the compensation volume 31 for quick refilling of the coupler gap 26 is needed.
  • the pressure in the compensating volume 31 is, for example, by means of a compression spring 36 increases, which acts compressively on the compensating volume 31.
  • the compression spring 36 is clamped for example between the head part 30 and the compensating volume 31.
  • the valve housing 1 is on the input channel 2 facing the end of a first housing cover 38 and on the valve needle 4 facing end of a second housing cover 39 sealed.
  • the first housing cover 38 closes for example, the input channel 2 facing the front side of the actuator housing 14.
  • the first housing cover 38 has, for example, the input channel 2 and a not shown electrical connector for electrical contacting of the actuator 3 on.
  • the coupler gap 26 is at a predetermined one during assembly of the fuel injector adjust small gap to reduce Hubholde coupler gap 26.
  • the Hubbee in the coupler gap 26 can by small leakage quantities, the Leave coupler gap 26 via throttle point 34 in the direction of equalization volume 31, and caused by compressibility of the liquid in the coupler gap 26.
  • an adjustment means 42 is provided in an adjustment channel 43 of the valve housing 1 attached, which acts on the hydraulic coupler 9 such that a predetermined Coupler gap 26 is set.
  • the adjusting means 42 is for example in one of the valve needle 4 opposite portion of the valve housing 1 is arranged, which also having the input channel 2.
  • the coupler gap 26 is, for example, a gap in the range between XX and YY micrometer set.
  • the input channel 2 in the first housing cover 38 has, for example, a first channel section 2.1, which is arranged centrally with respect to the valve axis 21 and rectilinear in Direction of the valve axis 21 extends, and a second channel section 2.2, of the the first channel section 2.1 branches off and into the interior 1.1 outside of the actuator housing 14 opens, for example, in the first annular gap 19th
  • the adjusting means 42 is mounted in the adjustment channel 43 and has in the adjustment channel 43rd a defined axial position that is unchanged for the life of the fuel injector remains.
  • the adjustment channel 43 extends in the first housing cover 38 of the first channel section 2.1, starting in the direction of the valve axis 21 and opens into the Actuator 14.1 of the actuator housing 14.
  • the diameter of the adjustment channel 43 is smaller as the diameter of the first channel section 2.1 of the input channel 2.
  • the adjusting means 42 for example, a bolt, a pin or a Screw.
  • the adjusting means 42 is positively and / or non-positively and / or cohesively connected to a wall of the adjustment channel 43, for example in the adjustment channel 43 pressed, screwed, welded, clamped and / or glued. That's the way it is Adjustment means 42 after assembly fixed and without external action in the axial direction immovably arranged in the adjustment channel 43.
  • the adjustment channel 43 has a thread.
  • the adjusting means 42 is for example made of ceramic, sintered material or metal, for example Steel, made.
  • An adjustment made of ceramic or sintered material 42 has the advantage that it conducts noise and vibrations badly and on This way the outgoing noise from the actuator 3 in a muted way the valve housing 1 forwards.
  • the adjusting means 42 is inserted during assembly in the first channel section 2.1 and by a tool from the first channel section 2.1 in the adjustment channel 43rd introduced by a predetermined insertion length, for example, pressed, wherein the Diameter of the adjusting means 42 is greater than the diameter of the Einstellkanals 43rd
  • the insertion of the adjusting means 42 in the adjustment channel 43 for example, in two steps, wherein the adjusting means 42 in the first step by the predetermined insertion length in the adjustment channel 43 to the concern of the actuator 3 or on the hydraulic Coupler 9 is moved.
  • the adjustment means 42 is a moved further, previously determined insertion length in the direction of the valve seat 10.
  • the adjustment of the coupler gap 26 is independent of tolerance deviations at the fuel injection valve.
  • the adjusting means 42 projects through the adjustment channel 43 into the actuator housing 14 and extends to the actuator 3 or the hydraulic coupler 9, for example, the actuator 3.
  • Das Adjustment means 42 projects with a predetermined Kochstehin in the actuator chamber 14 and exercises against the spring force of the compression spring 36 of the hydraulic coupler 9 a predetermined Compressive force on the actuator 3 and the hydraulic coupler 9, which is larger as the spring force of the compression spring 36 and therefore the piston 25 of the hydraulic Coupler 9 presses in the direction of the pot bottom 24 of the hydraulic coupler 9, so that Liquid from the coupler gap 26 through the throttle 34 in the compensation volume 31 is displaced and the coupler gap 26 sets to a predetermined level.
  • the compressive force of the compression spring 36 attempts against the force of the adjusting 42nd Liquid from the compensating volume 31 via the throttle point 34 in the coupler gap To press 26, the piston 25 in this way in the pot bottom 24 opposite direction to move, the dimension of the coupler gap 26 and thus the longitudinal extent of the hydraulic coupler 9 to enlarge.
  • the actuator 3 and the hydraulic coupler 9 are between the adjusting means 42 and the Valve needle 4 clamped and stored, for example gimbal.
  • the adjusting means 42 and the valve needle 4 are for forming a gimbal bearing, for example at the end facing the actuator chamber 14.1 rounded and / or conical.
  • the adjusting means 42 when pressing the setting means 42 as solid as possible to achieve seating of the adjusting means 42 in the adjusting channel 43, the adjusting means 42 for example, one or more mutually axially spaced annular grooves 44th on.
  • the Setting means 42 also cup-shaped hollow and open to the first channel section 2.1 out be (as shown by dashed lines, for example), so that the pressure of the fuel of the first channel section 2.1, the adjusting means 42 radially outwardly against the wall of the adjustment channel 43 presses.
  • the setting of the coupler gap 26 takes place, for example, in a final assembly step after assembly of the actuator 3 and the hydraulic coupler 9 in the actuator housing 14, after assembly of the actuator housing 14, the valve needle 4 and the return spring 18 in the valve housing 1, and after the frontal closure of the valve housing 1 with the housing covers 38,39. This will avoid that Coupler gap 26 could be adjusted by subsequent assembly steps again.

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Abstract

Es sind schon Brennstoffeinspritzventile bekannt, mit einem Ventilgehäuse, in dem ein Aktor und ein hydraulischer Koppler vorgesehen ist, wobei der hydraulische Koppler einen Zylinder, einen in dem Zylinder axial beweglichen Kolben und einen zwischen dem Kolben und dem Zylinder vorgesehenen Kopplerspalt aufweist. Nachteilig ist, dass sich durch Toleranzabweichungen am Ventilgehäuse unterschiedliche Kopplerspalte einstellen können. Bei dem erfindungsgemäßen Brennstoffeinspritzventil wird die Einstellung des Kopplerspaltes auf einfache Art und Weise verbessert und werden die Hubverluste im Kopplerspalt verringert, indem der Kopplerspalt auf ein vorbestimmtes kleines Spaltmaß eingestellt wird. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass in einem Einstellkanal (43) des Ventilgehäuses (1) ein Einstellmittel (42) befestigt ist, das derart auf den hydraulischen Koppler (9) wirkt, dass ein vorbestimmter Kopplerspalt (26) eingestellt ist. <IMAGE>

Description

Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einem Brennstoffeinspritzventil nach der Gattung des Hauptanspruchs.
Es ist schon ein Brennstoffeinspritzventil aus der US 2002/0139864 A1 bekannt, mit einem Ventilgehäuse, in dem ein Aktor und ein hydraulischer Koppler vorgesehen ist, wobei der hydraulische Koppler einen Zylinder, einen in dem Zylinder axial beweglichen Kolben und einen zwischen dem Kolben und dem Zylinder vorgesehenen Kopplerspalt aufweist.
Nachteilig ist, dass sich durch Toleranzabweichungen am Ventilgehäuse unterschiedliche Kopplerspalte einstellen können.
Vorteile der Erfindung
Das erfindungsgemäße Brennstoffeinspritzventil mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, dass die Einstellung des Kopplerspaltes auf einfache Art und Weise verbessert und dadurch eine Verringerung der Hubverluste erzielt wird, indem in einem Einstellkanal des Ventilgehäuses ein Einstellmittel befestigt ist, das derart auf den hydraulischen Koppler wirkt, dass ein vorbestimmter Kopplerspalt eingestellt ist.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Hauptanspruch angegebenen Brennstoffeinspritzventils möglich.
Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das Einstellmittel ein Bolzen, ein Stift oder eine Schraube.
Besonders vorteilhaft ist, wenn der Aktor und der hydraulische Koppler in einem Aktorraum angeordnet sind und das Ventilgehäuse einen in den Aktorraum mündenden Einstellkanal aufweist, in dem das Einstellmittel angeordnet ist. Auf diese Weise kann die Kopplerspalteinstellung in einem letzten Montageschritt erfolgen, so dass der Kopplerspalt nicht durch nachfolgende Montageschritte wieder nachteilig verändert wird.
Weiterhin vorteilhaft ist, wenn der Einstellkanal in einem das Ventilgehäuse stirnseitig verschließenden ersten Gehäusedeckel vorgesehen ist, da in dem Gehäusedeckel eine ausreichend große Wanddicke vorliegt, die eine Befestigung des Einstellmittels in dem Einstellkanal zulässt.
Sehr vorteilhaft ist es, wenn das Einstellmittel formschlüssig, kraftschlüssig und/oder stoffschlüssig mit einer Wandung des Einstellkanals verbunden ist, da das Einstellmittel auf diese Weise fest in dem Einstellkanal angeordnet ist und einen konstanten Kopplerspalt über die gesamte Lebensdauer des Brennstoffeinspritzventils ermöglicht.
Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung ist vorgesehen, das Einstellmittel in den Einstellkanal einzupressen, einzuschrauben, einzuschweißen, einzulöten, einzuklemmen oder einzukleben.
Auch vorteilhaft ist, wenn der Bolzen oder der Stift zumindest eine ringförmige Nut aufweist, da auf diese Weise eine festere Verbindung zwischen dem Einstellmittel und dem Einstellkanal erreicht wird.
Des weiteren vorteilhaft ist, wenn das Einstellmittel aus Keramik oder Stahl hergestellt ist, da diese Werkstoffe eine ausreichend hohe Festigkeit aufweisen. Ein aus Keramik gefertigtes Einstellmittel weist eine schlechte Schallleitung auf und leitet die vom Aktor ausgehenden Geräusche vorteilhafterweise nicht an das Ventilgehäuse weiter.
Darüber hinaus vorteilhaft ist, wenn der Aktor und der hydraulische Koppler zwischen dem Einstellmittel und der Ventilnadel gelagert sind, da auf diese eine einfache Einstellung des Kopplerspaltes erzielt wird.
Außerdem vorteilhaft ist, wenn das Einstellmittel an dem dem Aktorraum zugewandten Ende abgerundet und/oder kegelförmig ausgebildet ist, da auf diese Weise eine kardanische Lagerung erreicht ist.
Zeichnung
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung vereinfacht dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
Beschreibung des Ausführungsbeispiels
Die Zeichnung zeigt ein erfindungsgemäßes Brennstoffeinspritzventil.
Das Brennstoffeinspritzventil dient dazu, Kraftstoff in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine einzuspritzen und wird beispielsweise bei der sogenannten Direkteinspritzung verwendet.
Das Brennstoffeinspritzventil hat ein Ventilgehäuse 1 mit einem Eingangskanal 2 für den Kraftstoff. In einem Innenraum 1.1 des Ventilgehäuses 1 ist ein schematisch dargestellter Aktor 3 zur axialen Verstellung einer Ventilnadel 4 angeordnet.
Die Ventilnadel 4 ist in dem Innenraum 1.1 des Ventilgehäuses 1 axial beweglich vorgesehen und weist beispielsweise einen dem Aktor 3 zugewandten Nadelschaft 7 und einen dem Aktor 3 abgewandten Ventilschließkörper 8 auf. Der Aktor 3 überträgt seine Bewegung beispielsweise über einen sogenannten hydraulischen Koppler 9 auf den Nadelschaft 7 der Ventilnadel 4, wodurch der mit einem Ventilsitz 10 zusammenwirkende Ventilschließkörper 8 das Brennstoffeinspritzventil öffnet oder schließt. Bei geschlossenem Brennstoffeinspritzventil liegt der Ventilschließkörper 8 über seinen gesamten Umfang an dem Ventilsitz 10 mit Linien- oder Flächenberührung dicht an und bildet einen Dichtsitz 12.
Der Aktor 3 ist als ein piezoelektrischer oder magnetostriktiver Aktor ausgebildet und beispielsweise in einem Aktorgehäuse 14 angeordnet, um diesen gegenüber dem Kraftstoff zu kapseln.
Das Aktorgehäuse 14 ist im Innenraum 1.1 des Ventilgehäuses 1 angeordnet und beispielsweise zylindrisch ausgeführt. Das Aktorgehäuse 14 weist einen Aktorraum 14.1 auf, in dem neben dem Aktor 3 beispielsweise auch der hydraulische Koppler 9 vorgesehen ist. Der Nadelschaft 7 der Ventilnadel 4 verläuft im Aktorgehäuse 14, beispielsweise von dem hydraulischen Koppler 9 ausgehend, in Richtung des Ventilsitzes 10 und durchragt das Aktorgehäuse 14 durch eine Durchgangsöffnung 15 bis nach außerhalb des Aktorgehäuses 14. Die Durchgangsöffnung 15 des Aktorgehäuses 14 ist mittels einer Dichtung 16, beispielsweise mittels eines Wellbalgs, der an seinem einen Ende mit dem Aktorgehäuse 14 und an seinem anderen Ende mit dem Nadelschaft 7 verbunden ist, gegenüber dem Kraftstoff abgedichtet, so dass kein Kraftstoff aus dem Ventilgehäuse 1 in das Aktorgehäuse 14 gelangen kann.
An dem dem Ventilschließkörper 8 abgewandten Ende des Nadelschafts 7 ist beispielsweise der hydraulische Koppler 9 vorgesehen, der mit einer Stirnseite an dem dem Ventilschließkörper 8 abgewandten Ende des Nadelschafts 7 anliegt. Der Aktor 3 ist beispielsweise auf der dem Nadelschaft 7 abgewandten Stirnseite des hydraulischen Kopplers 9 angeordnet. Es ist aber auch möglich, den Aktor 3 und den hydraulischen Koppler 9 in umgekehrter Weise vorzusehen und den Aktor 3 an dem dem Ventilschließkörper 8 abgewandten Ende des Nadelschafts 7 anzuordnen.
Ein piezoelektrischer Aktor 3 besteht aus einer Vielzahl von piezokeramischen Schichten, die durch Anlegen einer elektrischen Spannung eine Dehnung in axialer Richtung ausführen. Dabei wird der sogenannte inverse piezoelektrische Effekt ausgenutzt, bei dem elektrische Energie in mechanische Energie umgewandelt wird. Die durch das Anlegen der elektrischen Spannung erzeugte Dehnung der piezokeramischen Schichten wird beispielsweise über den hydraulischen Koppler 9 auf die Ventilnadel 4 übertragen, wobei die Ventilnadel 4 beispielsweise einen Hub von 40 bis 50 Mikrometer ausführt. Nach erfolgter Öffnung des Brennstoffeinspritzventils verkürzt sich der Aktor 3 nach Abschalten der elektrischen Spannung und die Ventilnadel 4 wird mittels einer Rückstellfeder 18 wieder in Richtung Ventilsitz 10 zurückbewegt und schließt das Brennstoffeinspritzventil.
Das Ventilgehäuse 1, das Aktorgehäuse 14 mit dem Aktor 3 und dem hydraulischen Koppler 9, die Ventilnadel 4 und die Rückstellfeder 18 sind beispielsweise konzentrisch zueinander bezüglich einer in Richtung der Ventilnadel 4 verlaufenden Ventilachse 21 angeordnet.
Da sich der Aktor 3 und die übrigen Komponenten des Brennstoffeinspritzventils, beispielsweise das Ventilgehäuse 1, wegen unterschiedlicher thermischer Ausdehnungskoeffizienten bei Temperaturänderung unterschiedlich stark ausdehnen, muss der hydraulische Koppler 9 die Differenzen in der unterschiedlichen Längenausdehnung ausgleichen, um zu gewährleisten, dass das Brennstoffeinspritzventil mit der Ventilnadel 4 unabhängig von der jeweiligen Temperatur des Brennstoffeinspritzventils bei einer Öffnungsbewegung jeweils den gleichen Hub ausführt wie der Aktor 3. Es dürfen keine Hubverluste auftreten, bei denen der Hub des Aktors 3 nicht vollständig auf die Ventilnadel 4 übertragen wird, so dass der Hub der Ventilnadel 4 kleiner ist als der Hub des Aktors 3.
Der Kraftstoff gelangt über den Eingangskanal 2 und eine Strömungsverbindung im Ventilgehäuse 1 zum Ventilschließkörper 8 stromauf des Dichtsitzes 12. Die Strömungsverbindung ist beispielsweise durch einen ersten Ringspalt 19 zwischen dem Ventilgehäuse 1 und dem Aktorgehäuse 14 und durch einen zweiten Ringspalt 20 zwischen dem Ventilgehäuse 1 und der Ventilnadel 4 gebildet. Beim Öffnen des Brennstoffeinspritzventils hebt der Ventilschließkörper 8 von dem Ventilsitz 10 ab, wodurch ein Ausgang 11 des Brennstoffeinspritzventils zu dem Brennraum der Brennkraftmaschine geöffnet wird, so dass Kraftstoff über einen zwischen dem Ventilschließkörper 8 und dem Ventilsitz 10 gebildeten Ausgangsspalt in den Brennraum ausströmt. Je größer der Hub der Ventilnadel 4 in Öffnungsrichtung ist, desto größer ist der Ausgangsspalt und desto mehr Kraftstoff wird pro Zeiteinheit in den Brennraum eingespritzt.
Der hydraulische Koppler 9 ist beispielsweise zwischen dem Aktor 3 und der Ventilnadel 4 eingespannt und weist beispielsweise einen topfförmigen Zylinder 23 mit einem Topfboden 24 und einen in dem topfförmigen Zylinder 23 axial beweglichen Kolben 25 auf. Zwischen dem Zylinder 23 und dem Kolben 25, beispielsweise zwischen dem Topfboden 24 und der dem Topfboden 24 zugewandten Stirnseite des Kolbens 25, ist ein Kopplerspalt 26 vorgesehen.
Die dem Kopplerspalt 26 abgewandte Stirnseite des Topfbodens 24 des topfförmigen Zylinders 23 liegt beispielsweise an der Ventilnadel 4 an.
An einer dem Topfboden 24 abgewandten Stirnseite des Kolbens 25 ist beispielsweise eine Kolbenstange 29 vorgesehen, die sich in einer vom Kolben 25 abgewandten Richtung axial erstreckt. Die Kolbenstange 29 weist beispielsweise an ihrem dem Kolben 25 abgewandten Ende ein Kopfteil 30 auf, das beispielsweise an dem Aktor 3 anliegt.
Auf der dem Kopplerspalt 26 abgewandten Stirnseite des Kolbens 25 ist beispielsweise eine Ausgleichsvolumen 31 vorgesehen, das mittels eines elastischen Dichtelementes 32 gegenüber dem Aktorraum 14.1 des Aktorgehäuses 14 abgedichtet ist. Das elastische Dichtelement 32 ist beispielsweise als Wellbalg ausgeführt.
Der Kopplerspalt 26 und das Ausgleichsvolumen 31 des hydraulischen Kopplers 9 sind mit einer Flüssigkeit, beispielsweise Kraftstoff oder einem Zweitmedium wie etwa Silikonöl, gefüllt.
Der Kopplerspalt 26 ist über eine Drosselstelle 34 mit dem Ausgleichsvolumen 31 strömungsverbunden, beispielsweise über einen Spalt zwischen dem Zylinder 23 und dem Kolben 25 oder über zumindest eine Drosselbohrung im Kolben 25.
Der Hub des Aktors 3 wird beispielsweise über das Kopfteil 30, die Kolbenstange 29, den Kolben 25 und über den Kopplerspalt 26 auf den Zylinder 23 des hydraulischen Kopplers 9 auf den Ventilschaft 7 der Ventilnadel 4 übertragen.
Bei zeitlich schnellen auf den hydraulischen Koppler 9 wirkenden Bewegungsvorgängen, wie beispielsweise der Ausdehung des Aktors 3 bei Beschalten mit einer elektrischen Spannung, verhält sich der hydraulische Koppler 9 als extrem steifes Bauteil, da in der kurzen Zeit nur wenig Flüssigkeit aus dem Kopplerspalt 26 durch die Drosselstelle 34 in das Ausgleichsvolumen 31 fließen kann. Da also der Kopplerspalt 26 nahezu konstant bleibt, wird der Hub des Aktors 3 vollständig auf die Ventilnadel 4 übertragen. Bei zeitlich langsamen auf den hydraulischen Koppler 9 wirkenden Bewegungsvorgängen, wie beispielsweise der Dehnung aufgrund von Temperaturänderungen, verkleinert oder vergrößert sich der Kopplerspalt 26, da die Flüssigkeit genügend Zeit hat, über die Drosselstelle 34 aus dem Kopplerspalt 26 heraus- oder in den Kopplerspalt 26 hineinzuströmen.
Bei der Hubübertragung wird auf die Flüssigkeit im Kopplerspalt 26 ein Druck ausgeübt, so dass ein geringer Teil der Flüssigkeit über die Drosselstelle 34 in das Ausgleichsvolumen 31 entweicht. Die beim Hub des Aktors 3 aus dem Kopplerspalt 26 entwichene Leckagemenge muss dem Kopplerspalt 26 jeweils zwischen zwei aufeinanderfolgenden Hüben des Aktors 3 wieder zugeführt werden, damit sich der Kopplerspalt 26 nicht allmählich entleert. Da die Zeitabstände zwischen zwei Hüben abhängig vom Betriebszustand der Brennkraftmaschine sehr kurz sein können, wird ein möglichst hoher Druck in dem Ausgleichsvolumen 31 zur schnellen Wiederbefüllung des Kopplerspaltes 26 benötigt. Der Druck in dem Ausgleichsvolumen 31 wird beispielsweise mittels einer Druckfeder 36 erhöht, die komprimierend auf das Ausgleichsvolumen 31 wirkt. Die Druckfeder 36 ist beispielsweise zwischen dem Kopfteil 30 und dem Ausgleichsvolumen 31 eingespannt.
Das Ventilgehäuse 1 ist auf der dem Eingangskanal 2 zugewandten Stirnseite von einem ersten Gehäusedeckel 38 und auf der der Ventilnadel 4 zugewandten Stirnseite von einem zweiten Gehäusedeckel 39 dicht verschlossen. Der erste Gehäusedeckel 38 verschließt beispielsweise auch die dem Eingangskanal 2 zugewandte Stirnseite des Aktorgehäuses 14. Der erste Gehäusedeckel 38 weist beispielsweise den Eingangskanal 2 und einen nicht dargestellten elektrischen Anschlussstecker zur elektrischen Kontaktierung des Aktors 3 auf.
Der Kopplerspalt 26 ist bei der Montage des Brennstoffeinspritzventils auf ein vorbestimmtes kleines Spaltmaß einzustellen, um Hubverluste im Kopplerspalt 26 zu verringern. Die Hubverluste im Kopplerspalt 26 können durch kleine Leckagemengen, die den Kopplerspalt 26 über die Drosselstelle 34 in Richtung Ausgleichsvolumen 31 verlassen, und durch Kompressibilität der Flüssigkeit in dem Kopplerspalt 26 entstehen.
Erfindungsgemäß ist in einem Einstellkanal 43 des Ventilgehäuses 1 ein Einstellmittel 42 befestigt, das derart auf den hydraulischen Koppler 9 wirkt, dass ein vorbestimmter Kopplerspalt 26 eingestellt ist. Das Einstellmittel 42 ist beispielsweise in einem der Ventilnadel 4 gegenüberliegenden Abschnitt des Ventilgehäuses 1 angeordnet ist, der auch den Eingangskanal 2 aufweist.
Der Kopplerspalt 26 wird beispielsweise auf ein Spaltmaß im Bereich zwischen XX und YY Mikrometer eingestellt.
Der Eingangskanal 2 im ersten Gehäusedeckel 38 hat beispielsweise einen ersten Kanalabschnitt 2.1, der zentrisch bezüglich der Ventilachse 21 angeordnet ist und geradlinig in Richtung der Ventilachse 21 verläuft, und einen zweiten Kanalabschnitt 2.2, der von dem ersten Kanalabschnitt 2.1 abzweigt und in den Innenraum 1.1 außerhalb des Aktorgehäuses 14 mündet, beispielsweise in den ersten Ringspalt 19.
Das Einstellmittel 42 ist in dem Einstellkanal 43 befestigt und hat in dem Einstellkanal 43 eine definierte axiale Position, die für die Lebensdauer des Brennstoffeinspritzventil unverändert bleibt. Der Einstellkanal 43 verläuft in dem ersten Gehäusedeckel 38 von dem ersten Kanalabschnitt 2.1 ausgehend in Richtung der Ventilachse 21 und mündet in den Aktorraum 14.1 des Aktorgehäuses 14. Der Durchmesser des Einstellkanals 43 ist kleiner als der Durchmesser des ersten Kanalabschnitts 2.1 des Eingangskanals 2.
Das Einstellmittel 42 ist erfindungsgemäß beispielsweise ein Bolzen, ein Stift oder eine Schraube.
Das Einstellmittel 42 ist formschlüssig und/oder kraftschlüssig und/oder stoffschlüssig mit einer Wandung des Einstellkanals 43 verbunden, beispielsweise in den Einstellkanal 43 gepresst, geschraubt, geschweißt, geklemmt und/oder geklebt. Auf diese Weise ist das Einstellmittel 42 nach der Montage fest und ohne äußere Einwirkung in axialer Richtung unbeweglich in dem Einstellkanal 43 angeordnet.
Bei einer Schraube als Einstellmittel 42 weist der Einstellkanal 43 ein Gewinde auf.
Das Einstellmittel 42 ist beispielsweise aus Keramik, Sintermaterial oder Metall, beispielsweise Stahl, hergestellt. Ein aus Keramik oder Sintermaterial gefertigtes Einstellmittel 42 hat den Vorteil, dass es Geräusche und Schwingungen schlecht leitet und auf diese Weise die vom Aktor 3 ausgehende Geräuschentwicklung in gedämpfter Weise an das Ventilgehäuse 1 weiterleitet.
Das Einstellmittel 42 wird bei der Montage in den ersten Kanalabschnitt 2.1 eingeschoben und durch ein Werkzeug vom ersten Kanalabschnitt 2.1 aus in den Einstellkanal 43 um eine vorbestimmte Einschublänge eingeführt, beispielsweise eingepresst, wobei der Durchmesser des Einstellmittels 42 größer ist als der Durchmesser des Einstellkanals 43.
Das Einführen des Einstellmittels 42 in den Einstellkanal 43 erfolgt beispielsweise in zwei Schritten, wobei das Einstellmittel 42 im ersten Schritt um die vorbestimmte Einschublänge in den Einstellkanal 43 bis zum Anliegen an dem Aktor 3 oder an dem hydraulischen Koppler 9 bewegt wird. Im zweiten Schritt wird das Einstellmittel 42 um eine weitere, vorher ermittelte Einschublänge in Richtung des Ventilsitzes 10 bewegt. Auf diese Weise ist das Einstellen des Kopplerspaltes 26 unabhängig von Toleranzabweichungen am Brennstoffeinspritzventil.
Das Einstellmittel 42 ragt durch den Einstellkanal 43 in das Aktorgehäuse 14 und reicht bis an den Aktor 3 oder den hydraulischen Koppler 9, beispielsweise den Aktor 3. Das Einstellmittel 42 ragt mit einer vorbestimmten Überstehlänge in den Aktorraum 14 und übt entgegen der Federkraft der Druckfeder 36 des hydraulischen Kopplers 9 eine vorbestimmte Druckkraft auf den Aktor 3 und den hydraulischen Koppler 9 aus, die größer ist als die Federkraft der Druckfeder 36 und daher den Kolben 25 des hydraulischen Kopplers 9 in Richtung des Topfbodens 24 des hydraulischen Kopplers 9 drückt, so dass Flüssigkeit aus dem Kopplerspalt 26 durch die Drosselstelle 34 in das Ausgleichsvolumen 31 verdrängt wird und sich der Kopplerspalt 26 auf ein vorbestimmtes Maß einstellt.
Die Druckkraft der Druckfeder 36 versucht entgegen der Kraft des Einstellmittels 42 Flüssigkeit aus dem Ausgleichsvolumen 31 über die Drosselstelle 34 in den Kopplerspalt 26 zu drücken, den Kolben 25 auf diese Weise in vom Topfboden 24 abgewandter Richtung zu bewegen, das Maß des Kopplerspaltes 26 und damit die Längserstreckung des hydraulischen Kopplers 9 zu vergrößern.
Der Aktor 3 und der hydraulische Koppler 9 sind zwischen dem Einstellmittel 42 und der Ventilnadel 4 eingespannt und gelagert, beispielsweise kardanisch. Das Einstellmittel 42 und die Ventilnadel 4 sind zur Ausbildung einer kardanischen Lagerung beispielsweise an dem dem Aktorraum 14.1 zugewandten Ende abgerundet und/oder konisch ausgeführt.
Für eine leichtere Montage sind der Aktor 3 und der hydraulische Koppler 9 beispielsweise fest miteinander verbunden, beispielsweise miteinander verschweißt, verlötet verklebt oder ähnliches.
Um beispielsweise bei einem Einpressen des Einstellmittels 42 einen möglichst festen Sitz des Einstellmittels 42 in dem Einstellkanal 43 zu erzielen, weist das Einstellmittel 42 beispielsweise einen oder mehrere zueinander axial beabstandete ringförmige Nuten 44 auf. Darüber hinaus ist eine vorbestimmte in axialer Richtung gemessene Kanallänge des Einstellkanals 43 zur Erreichung einer Mindestpressung erforderlich. Alternativ kann das Einstellmittel 42 auch topfförmig hohl und zum ersten Kanalabschnitt 2.1 hin offen ausgebildet sein (wie beispielsweise gestrichelt dargestellt ist), so dass der Druck des Kraftstoffs des ersten Kanalabschnitts 2.1 das Einstellmittel 42 radial nach außen an die Wandung des Einstellkanal 43 presst.
Die Einstellung des Kopplerspaltes 26 erfolgt beispielsweise in einem letzten Montageschritt nach der Montage des Aktors 3 und des hydraulischen Kopplers 9 in dem Aktorgehäuse 14, nach der Montage des Aktorgehäuses 14, der Ventilnadel 4 und der Rückstellfeder 18 in dem Ventilgehäuse 1, und nach dem stirnseitigen Verschließen des Ventilgehäuses 1 mit den Gehäusedeckeln 38,39. Auf diese Weise wird vermieden, dass der Kopplerspalt 26 durch nachfolgende Montageschritte wieder verstellt werden könnte.

Claims (12)

  1. Brennstoffeinspritzventil mit einem Ventilgehäuse, in dem ein Aktor und ein hydraulischer Koppler vorgesehen ist, wobei der hydraulische Koppler einen Zylinder, einen in dem Zylinder axial beweglichen Kolben und einen zwischen dem Kolben und dem Zylinder vorgesehenen Kopplerspalt aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Einstellkanal (43) des Ventilgehäuses (1) ein Einstellmittel (42) befestigt ist, das derart auf den hydraulischen Koppler (9) wirkt, dass ein vorbestimmter Kopplerspalt (26) eingestellt ist.
  2. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Einstellmittel (42) ein Bolzen, ein Stift oder eine Schraube ist.
  3. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktor (3) und der hydraulische Koppler (9) in einem Aktorraum (14.1) angeordnet sind und das Ventilgehäuse (1) einen in den Aktorraum (14.1) mündenden Einstellkanal (43) aufweist, in dem das Einstellmittel (42) angeordnet ist.
  4. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Einstellkanal (43) in einem das Ventilgehäuse (1) stirnseitig verschließenden ersten Gehäusedeckel (38) vorgesehen ist.
  5. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Einstellmittel (42) formschlüssig, kraftschlüssig und/oder stoffschlüssig mit einer Wandung des Einstellkanals (43) verbunden ist.
  6. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Einstellmittel (42) in den Einstellkanal (43) gepresst, geschraubt, geschweißt, gelötet, geklemmt oder geklebt ist.
  7. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Bolzen oder der Stift am Umfang zumindest eine ringförmige Nut (44) aufweist.
  8. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Einstellmittel (42) aus Keramik oder Stahl hergestellt ist.
  9. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktor (3) und der hydraulische Koppler (9) zwischen dem Einstellmittel (42) und einer Ventilnadel (4) gelagert sind.
  10. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Einstellmittel (42) an einem einem Aktorraum (14.1) zugewandten Ende abgerundet und/oder kegelförmig ausgebildet ist.
  11. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Einstellmittel (42) in einem der Ventilnadel (4) gegenüberliegenden Abschnitt des Ventilgehäuses (1) angeordnet ist.
  12. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktor (3) und der hydraulische Koppler (9) einteilig miteinander verbunden sind.
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