EP2496820A1 - Einspritzventil - Google Patents

Einspritzventil

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EP2496820A1
EP2496820A1 EP10773090A EP10773090A EP2496820A1 EP 2496820 A1 EP2496820 A1 EP 2496820A1 EP 10773090 A EP10773090 A EP 10773090A EP 10773090 A EP10773090 A EP 10773090A EP 2496820 A1 EP2496820 A1 EP 2496820A1
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EP
European Patent Office
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ring
injector body
recess
injection valve
ring element
Prior art date
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Granted
Application number
EP10773090A
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English (en)
French (fr)
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Axel Burkhardt
Robert Kuchler
Joachim Wagner
Roland Wild
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Aumovio Germany GmbH
Original Assignee
Continental Automotive Technologies GmbH
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Publication date
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Publication of EP2496820A1 publication Critical patent/EP2496820A1/de
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Publication of EP2496820B1 publication Critical patent/EP2496820B1/de
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    • F02M2200/31—Fuel-injection apparatus having hydraulic pressure fluctuations damping elements
    • F02M2200/315—Fuel-injection apparatus having hydraulic pressure fluctuations damping elements for damping fuel pressure fluctuations

Definitions

  • Einsprit zventil The invention relates to an injection valve.
  • An object of the invention is to provide an injection valve which is simple and inexpensive to produce and whose mechanical load is limited.
  • the invention is characterized by an injection valve, which has an in ektorbaugrup ⁇ pe with an in ektor redesign, which has a extending in the direction of a longitudinal axis recess of the injector body hydraulically ⁇ lisch coupled with a high pressure circuit of a fluid, and in the recess of the injector axially movably arranged nozzle needle, which ⁇ is formed to prevent in a closed position fluid flow through at least one injection port and otherwise release the fluid flow, a arranged in the recess of the In ektor emotionss actuator unit having a tubular housing in which an actuator is arranged to ⁇ , and the tubular housing at one of the Einsprit zö réelle facing axial end has an end face which mechanically with a in the injector body trained stage is coupled, and an axially disposed between the end face and the step ring element.
  • the ring element At least two opposing, radially extending passage openings are arranged.
  • the passage openings are designed for hydraulic coupling between a ring interior disposed within the ring element and an outside of the ring element angeordne ⁇ th ring outer space.
  • Such a trained injection valve has the advantage that a pressure equalization between the ring interior and the ring outer space is possible.
  • the pressure curves in the ring interior and the ring outer space can thus be matched to each other.
  • the dynamics of the pressure curve in the ring interior and the ring outer space can be kept small.
  • the mechanical stress due to pressure fluctuations in the injection valve and the load of components of the injection valve can be kept small.
  • At least one of the passage openings is formed as a slot or groove in the ring element.
  • Such passage openings have the advantage that a simple production of the passage openings is possible.
  • the ring member with the through openings high mechanical stability aufwei ⁇ sen can.
  • the ring element has a plurality of passage openings, which are arranged point-symmetrically with respect to the longitudinal axis. This has the advantage that a pressure balance zwi ⁇ tween the ring interior and the ring outer space is very possible borrowed.
  • the pressure curves in the ring interior and the ring outer space can be adjusted to each other very well regardless of the azimuth.
  • the dynamics of the pressure curve can be kept small, in particular in the ring outer space, so that the load of components of the injection valve can be small.
  • the ring element is designed as a hexagon with six sides. In each of the sides of the hexagon, one of the through holes is formed.
  • a pressure equalization between the ring interior and the ring outer space is very possible.
  • the pressure curves in the ring interior and the ring outer space can be adjusted very well.
  • the invention is distinguished by an injection valve having an in ektorbaugrup ⁇ pe with an injector body having a located in the direction of a longitudinal axis extending recess of the injector body which is hydrau ⁇ cally coupled to a high-pressure circuit of a fluid , and an axially movable in the recess of the injector body arranged nozzle needle, which is formed ⁇ , to a fluid flow in a closed position
  • arranged in the recess of the In ektor emotionss actuator unit having a tubular housing in which an actuator is arranged to ⁇ , and the tubular housing at one of the Einsprit zö réelle facing axial End has an end face which is mechanically coupled to a formed in the ektor redesign in the step, and an axially disposed between the end face and the step ring element. At least one radially extending through-hole is arranged in the step.
  • the passage recess having a located in the direction of a longitudinal axis extending rece
  • Such a trained injection valve has the advantage that a pressure equalization between the ring interior and the ring outer space is possible.
  • the pressure curves in the ring interior and the ring outer space can be matched to each other.
  • the dynamics of the pressure curve in the ring interior and the ring outer space can be kept small.
  • the mechanical stress due to pressure fluctuations in the injection valve and the load on components of the injection valve can be kept small.
  • the ring element can be formed without through openings and have ei ⁇ ne high mechanical stability.
  • a plurality of naturalgangsauslangun- gene is arranged in the stage, which are arranged point-symmetrically with respect to the longitudinal axis. This has the advantage that a pressure equalization between the ring interior and the ring outer space is very possible. The pressure gradients in the ring The inner space and the outer ring area can be adjusted to each other very well, irrespective of the azimuth.
  • At least one of the naturalgangsausEnglishun- gene as a groove, as a groove, as an annular groove or as a hole in the Stu ⁇ Fe formed.
  • the ring element is formed from a wire ring with a gap.
  • the gap is formed as a passage opening.
  • FIG. 2 is a detail view of the injection valve in one
  • Figure 3 is a detail view of a ring member of the injection ⁇ valve in a first embodiment
  • Figure 4 is a detail view of the ring member of the Einspritzven ⁇ TILs in another embodiment
  • FIG. 1 shows an injection valve 10.
  • the injection valve 10 has an actuator assembly 14 with an actuator body 12 and an actuator unit 16 arranged in the injector body 12.
  • the actuator unit 16 is designed as a piezo actuator with a stack of piezo elements. The axial extent of the actuator unit 16 changes depending on the applied electrical voltage. The electrical voltage is applied to the actuator unit 16 via a connection socket.
  • the injector body 12 has a central longitudinal axis L and a recess 17.
  • the injector body 12 may be made in one piece or in several pieces.
  • a nozzle needle 18 is arranged in the recess 17 of the injector body 12.
  • the Dü ⁇ nozzle needle 18 can be made in one or more parts.
  • the actuator unit 16 is coupled to a transformer 20, which is likewise arranged in the injector body 12.
  • the actuator 16 and the transformer 20 form a Stell ⁇ drive for the nozzle needle 18th
  • the injector body 12 further comprises a high-pressure connection, via which the injection valve 10 is connected in the assembled state to a high-pressure circuit (not shown) of a fluid.
  • valve 30 In the recess 17 of the injector body 12 a coupled to the transformer 20 valve 30 is arranged.
  • the injection valve 10 further comprises a nozzle body 32, which is coupled by means of a nozzle retaining nut 36 with the injector body 12. At which the actuator unit 16 facing away End is or are arranged in the nozzle body 32, one or more injection openings 34.
  • the nozzle needle 18 has an end face 38 facing the valve 30. At its end facing the actuator unit 16, the nozzle needle 18 has a nozzle needle absature 40, which is in contact with fluid which has approximately the pressure of the high-pressure circuit.
  • the Düsennadelabsat z 40 is formed so that the force caused by the pressure of the fluid opening acts on the nozzle needle 18.
  • a cavity 46 is further formed, which receives a nozzle spring 48, which is supported on the one hand on a shoulder of the cavity 46 and on the other hand, the nozzle needle 18 biased so that it assumes a closed position in which it passes through the fluid flow the at least one injection opening 34 prevents.
  • the position of the nozzle needle 18 depends on the balance of the forces caused by the pressure of the fluid on the nozzle needle absate 40 and on the tip of the nozzle needle 18, and on the other hand, the spring force of the nozzle spring 48 and by the pressure of the fluid caused force, which is introduced via the end face 38 of the nozzle needle 18 in the closing direction of the nozzle needle 18.
  • the actuator unit 16 By activating the actuator unit 16 designed as a piezoactuator, the actuator unit 16 expands, so that the valve 30 opens and fluid can flow out of the space above the end face 38 of the nozzle needle 18.
  • the Düsenna ⁇ del 18 may thus in the direction of the actuator 16 move, whereby the at least one injection port 34 is released. If the injection valve 10 gene successes as fuel ⁇ einsprit zventil formed, then an injection of fuel into a combustion chamber of an internal combustion engine.
  • the actuator 16 is deactivated, whereby the nozzle needle is moved away from the actuator unit 16 in axia ⁇ ler direction 18th
  • the nozzle needle 18 is in a closed position
  • the actuator unit 16 is shown with a tubular actuator housing 60.
  • the stack of piezo elements of the piezoelectric actuator is arranged in the actuator housing 60.
  • the actuator housing 60 is cylindrical and extends in the direction of the longitudinal axis L.
  • the actuator housing 60 has a tube jacket 62 and a bottom plate 64.
  • the bottom plate 64 is disposed at an axial end 65 of the tube shell 62 and thus of the actuator housing 60.
  • the bottom plate 64 is coupled via a diaphragm 66 fle ⁇ xible with the tube jacket 62nd
  • the bottom plate 64 is formed of a metal or has a metal.
  • the actuator housing 60 has at the axial end facing ⁇ to 65 an end face 68 which mechanically sammenwirkt the injection port 34 with a recess formed in the In ektor Congress 12 to-70 level.
  • a ring element 72 is arranged axially between the end face 68 and the step 70.
  • the ring member 72 is shaped as a hexagon.
  • the ring member 72 serves as ⁇ , a resulting in the axial direction Leerhub the actuator unit 16 with respect to the transformer 20, as he during the activation of the actuator unit 16 occurs to set to a predetermined value.
  • a ring interior 74 is arranged within the ring member 72.
  • a ring outer space 76 is arranged outside the ring member 72.
  • the ring outer space 76 is sealed from the environment by means of an O-ring seal 77.
  • the passage openings 78 have a typical width B_l of 0.5 mm.
  • B_l the width of 0.5 mm.
  • in each of the six sides 80 of the ring member 72 is disposed one of the fürgangsöff ⁇ voltages 78th
  • the number of through holes 78 is generally at least two and may otherwise be arbitrarily large.
  • the ring element 72 has a plurality of passage openings 78, which are arranged point-symmetrically with respect to the longitudinal axis L.
  • the through holes 78 are formed as slots or grooves. By means of the through holes 78 may be of the disposed within the ring member 72.
  • Ring ⁇ inner space 74 hydraulically coupled to the arranged outside the ring member 72.
  • Ring exterior 76th At least two of the through holes 78 are opposite to each other, whereby a secure pressure equalization between the ring interior 74 and the ring outer space 76 via the through holes 78 is possible.
  • the pressure profiles in the ring interior 74 and the ring outer space 76 can thus be adapted very easily to one another.
  • the ring member 72 is formed of a wire ring.
  • the ring member 72 is formed of a steel wire.
  • the wire ring is shaped so that its ends have a gap 82 with a width B_2 in the ring element 72 form.
  • the gap 82 is formed as one of the through holes 78 between the ring interior 74 and the ring outer space 76.
  • the width B_2 is typically a maximum of 0.4 mm.
  • At least one radially ers ⁇ executing forming through hole 84 is arranged.
  • the passage recess 84 extends in the radial direction beyond the radial width of the ring element 72.
  • each of the passage recesses 84 is assigned to one of the sides 80 of the hexagonal ring element 72.
  • the passage recesses 84 are in particular bezüg ⁇ Lich the center axis L are arranged point symmetrical to each other.
  • the passage recesses 84 are formed in particular as a groove, as grooves, as a ring groove or as blind holes in the injector body 12.
  • the hydraulic pressure is intra ⁇ half and outside of the ring element 72 and thus also at the O-ring seal 77 is equal.
  • the pressure profile in the ring interior 74 and the ring outer space 76 can be different.
  • the time courses of the pressures in the ring interior 74 and the ring outer space 76 can be well matched to each other.
  • the invention is not limited to the specified personssbei ⁇ games.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Einspritzventil (10), das aufweist eine Injektorbaugruppe (14) mit einem Injektorkörper (12), der aufweist eine sich in Richtung einer Längsachse (L) erstreckende Ausnehmung (17) des Injektorkörpers (12), die mit einem Hochdruckkreis eines Fluids hydraulisch koppelbar ist, und einer in der Ausnehmung (17) des Injektorkörpers (12) axial beweglich angeordneten Düsennadel (18), die ausgebildet ist, um in einer Schließposition einen Fluidfluss durch mindestens eine Einspritzöffnung (34) zu verhindern und ansonsten den Fluidfluss freizugeben, eine in der Ausnehmung (17) des Injektorkörpers (12) angeordnete Aktuatoreinheit (16), die ein Aktuatorgehäuse (20) aufweist, in dem ein Aktuator-element angeordnet ist, und das Aktuatorgehäuse (60) an einem der Einspritzöffnung (34) zugewandten axialen Ende eine Stirnfläche (68) aufweist, die mechanisch mit einer in dem Injektorkörper (12) ausgebildeten Stufe (70) gekoppelt ist, und ein axial zwischen der Stirnfläche (68) und der Stufe (70) angeordnetes Ringelement (72). In dem Ringelement (72) sind mindestens zwei sich radial erstreckende, einander gegenüberliegende Durchgangsöffnungen (78) angeordnet, die ausgebildet sind zur hydraulischen Kopplung zwischen einem innerhalb des Ringelements (72) angeordneten Ringinnenraum (74) und einem außerhalb des Ringelements (72) angeordneten Ringaußenraum ( 76 ).

Description

Beschreibung
Einsprit zventil Die Erfindung betrifft ein Einspritzventil.
Immer strengere gesetzliche Vorschriften bezüglich der zulässigen Schadstoffemission von Brennkraftmaschinen, die in Kraftfahrzeugen angeordnet sind, machen es erforderlich, di- verse Maßnahmen vorzunehmen, durch welche die Schadstoffemis¬ sionen gesenkt werden. Ein Ansatzpunkt hierbei ist, die von der Brennkraftmaschine erzeugten Schadstoffemissionen zu senken . Entsprechend geringe Schadstoffemissionen können erreicht werden, wenn der Kraftstoff unter sehr hohem Druck zugemessen wird. Im Falle von Diesel-Brennkraftmaschinen betragen die KraftStoffdrücke bis zu über 2000 Bar. Derart hohe Drücke stellen hohe Anforderungen an die Konstruktion eines Ein- spritzventils. Gleichzeitig werden hohe Anforderungen an die Aktuatoreinheit für das Einspritzventil gestellt.
Eine Aufgabe der Erfindung ist es, ein Einspritzventil zu schaffen, das einfach und kostengünstig herstellbar ist und dessen mechanische Belastung begrenzt ist.
Die Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
Gemäß eines ersten Aspekts zeichnet sich die Erfindung aus durch ein Einspritzventil, das aufweist eine In ektorbaugrup¬ pe mit einem In ektorkörper, der aufweist eine sich in Richtung einer Längsachse erstreckende Ausnehmung des Injektor- körpers, die mit einem Hochdruckkreis eines Fluids hydrau¬ lisch koppelbar ist, und einer in der Ausnehmung des Injektorkörpers axial beweglich angeordneten Düsennadel, die aus¬ gebildet ist, um in einer Schließposition einen Fluidfluss durch mindestens eine Einspritzöffnung zu verhindern und ansonsten den Fluidfluss freizugeben, eine in der Ausnehmung des In ektorkörpers angeordneten Aktuatoreinheit , die ein rohrförmiges Gehäuse aufweist, in dem ein Aktuatorelement an¬ geordnet ist, und das rohrförmige Gehäuse an einem der Ein- sprit zöffnung zugewandten axialen Ende eine Stirnfläche aufweist, die mechanisch mit einer in dem Injektorkörper ausgebildeten Stufe gekoppelt ist, und ein axial zwischen der Stirnfläche und der Stufe angeordnetes Ringelement. In dem Ringelement sind mindestens zwei einander gegenüberliegende, sich radial erstreckende Durchgangsöffnungen angeordnet. Die Durchgangsöffnungen sind ausgebildet zur hydraulischen Kopplung zwischen einem innerhalb des Ringelements angeordneten Ringinnenraum und einem außerhalb des Ringelements angeordne¬ ten Ringaußenraum.
Ein derart ausgebildetes Einspritzventil hat den Vorteil, dass ein Druckausgleich zwischen dem Ringinnenraum und dem Ringaußenraum möglich ist. Die Druckverläufe in dem Ringinnenraum und dem Ringaußenraum können somit aneinander angeglichen werden. Damit kann die Dynamik des Druckverlaufs in dem Ringinnenraum und dem Ringaußenraum klein gehalten werden. Damit kann die mechanische Belastung durch Druckschwankungen in dem Einspritzventil und die Belastung von Bauteilen des Einspritzventils klein gehalten werden.
In einer vorteilhaften Ausführungsform ist mindestens eine der Durchgangsöffnungen als Schlitz oder Nut in dem Ringelement ausgebildet. Derartige Durchgangsöffnungen haben den Vorteil, dass eine einfache Herstellung der Durchgangsöffnun- gen möglich ist. Des Weiteren kann das Ringelement mit den Durchgangsöffnungen eine hohe mechanische Stabilität aufwei¬ sen . In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform weist das Ringelement eine Vielzahl von Durchgangsöffnungen auf, die zueinander punktsymmetrisch bezüglich der Längsachse angeordnet sind. Dies hat den Vorteil, dass ein Druckausgleich zwi¬ schen dem Ringinnenraum und dem Ringaußenraum sehr gut mög- lieh ist. Damit können die Druckverläufe in dem Ringinnenraum und dem Ringaußenraum unabhängig vom Azimut sehr gut aneinander angeglichen werden. Damit kann die Dynamik des Druckverlaufs insbesondere in dem Ringaußenraum klein gehalten werden, so dass die Belastung von Bauteilen des Einspritzventils klein sein kann.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist das Ringelement als Sechseck mit sechs Seiten ausgebildet. In jeder der Seiten des Sechsecks ist eine der Durchgangsöffnungen ausgebildet. Dies hat den Vorteil, dass das Ringelement ein¬ fach und kostengünstig herstellbar ist. Des Weiteren ist ein Druckausgleich zwischen dem Ringinnenraum und dem Ringaußenraum sehr gut möglich. Damit können die Druckverläufe in dem Ringinnenraum und dem Ringaußenraum sehr gut angeglichen wer- den.
Gemäß eines zweiten Aspekts zeichnet sich die Erfindung aus durch ein Einspritzventil, das aufweist eine In ektorbaugrup¬ pe mit einem Injektorkörper, der aufweist eine sich in Rich- tung einer Längsachse erstreckende Ausnehmung des Injektorkörpers, die mit einem Hochdruckkreis eines Fluids hydrau¬ lisch koppelbar ist, und einer in der Ausnehmung des Injektorkörpers axial beweglich angeordneten Düsennadel, die aus¬ gebildet ist, um in einer Schließposition einen Fluidfluss durch mindestens eine Einspritzöffnung zu verhindern und ansonsten den Fluidfluss freizugeben, eine in der Ausnehmung des In ektorkörpers angeordneten Aktuatoreinheit , die ein rohrförmiges Gehäuse aufweist, in dem ein Aktuatorelement an¬ geordnet ist, und das rohrförmige Gehäuse an einem der Ein- sprit zöffnung zugewandten axialen Ende eine Stirnfläche aufweist, die mechanisch mit einer in dem In ektorkörper ausgebildeten Stufe gekoppelt ist, und ein axial zwischen der Stirnfläche und der Stufe angeordnetes Ringelement. In der Stufe ist mindestens eine sich radial erstreckende Durch- gangsausnehmung angeordnet. Die Durchgangsausnehmung ist ausgebildet zur hydraulischen Kopplung zwischen einem innerhalb des Ringelements angeordneten Ringinnenraum und einem außerhalb des Ringelements angeordneten Ringaußenraum.
Ein derart ausgebildetes Einspritzventil hat den Vorteil, dass ein Druckausgleich zwischen dem Ringinnenraum und dem Ringaußenraum möglich ist. Die Druckverläufe in dem Ringinnenraum und dem Ringaußenraum können aneinander angeglichen werden. Damit kann die Dynamik des Druckverlaufs in dem Ringinnenraum und dem Ringaußenraum klein gehalten werden. Damit kann die mechanische Belastung durch Druckschwankungen in dem Einspritzventil und die Belastung von Bauteilen des Ein- sprit zventils klein gehalten werden. Des Weiteren kann das Ringelement ohne Durchgangsöffnungen ausgebildet sein und ei¬ ne hohe mechanische Stabilität aufweisen.
In einer vorteilhaften Ausführungsform gemäß des zweiten Aspekts ist in der Stufe eine Vielzahl von Durchgangsausnehmun- gen angeordnet, die zueinander punktsymmetrisch bezüglich der Längsachse angeordnet sind. Dies hat den Vorteil, dass ein Druckausgleich zwischen dem Ringinnenraum und dem Ringaußenraum sehr gut möglich ist. Die Druckverläufe in dem Ringin- nenraum und dem Ringaußenraum können unabhängig vom Azimut sehr gut aneinander angeglichen werden.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform gemäß des zweiten Aspekts ist mindestens eine der Durchgangsausnehmun- gen als Nut, als Rille, als Ringnut oder als Loch in der Stu¬ fe ausgebildet. Dies hat den Vorteil, dass eine einfache Herstellung der Durchgangsausnehmungen in dem In ektorkörper möglich ist.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform gemäß des ersten und des zweiten Aspekts ist das Ringelement aus einem Drahtring mit einem Spalt ausgebildet. Der Spalt ist als Durchgangsöffnung ausgebildet. Dies hat den Vorteil, dass das Ringelement einfach und kostengünstig herstellbar ist.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind im Folgenden anhand der schematischen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
Figur 1 einen Längsschnitt durch ein Einspritzventil,
Figur 2 eine Detailansicht des Einspritzventils in einem
Längsschnitt,
Figur 3 eine Detailansicht eines Ringelements des Einspritz¬ ventils in einer ersten Ausführungsform, Figur 4 eine Detailansicht des Ringelements des Einspritzven¬ tils in einer weiteren Ausführungsform, und
Figur 5 eine Detailansicht des Ringelements des Einspritzven¬ tils in einer weiteren Ausführungsform. Figur 1 zeigt ein Einspritzventil 10. Das Einspritzventil 10 hat eine In ektorbaugruppe 14 mit einem In ektorkörper 12 und eine in dem Injektorkörper 12 angeordnete Aktuatoreinheit 16.
Die Aktuatoreinheit 16 ist als Piezoaktuator mit einem Stapel von Piezoelementen ausgebildet. Die axiale Ausdehnung der Aktuatoreinheit 16 ändert sich abhängig von der angelegten elektrischen Spannung. Die elektrische Spannung wird über ei- ne Anschlussbuchse an die Aktuatoreinheit 16 angelegt.
Der Injektorkörper 12 weist eine zentrale Längsachse L und eine Ausnehmung 17 auf. Der Injektorkörper 12 kann einstückig oder mehrstückig ausgeführt sein. In der Ausnehmung 17 des Injektorkörpers 12 ist eine Düsennadel 18 angeordnet. Die Dü¬ sennadel 18 kann einteilig oder mehrteilig ausgeführt sein.
Die Aktuatoreinheit 16 ist mit einem Übertrager 20 gekoppelt, der ebenfalls in dem Injektorkörper 12 angeordnet ist. Die Aktuatoreinheit 16 und der Übertrager 20 bilden einen Stell¬ antrieb für die Düsennadel 18.
Der Injektorkörper 12 umfasst ferner einen Hochdruckan- schluss, über den das Einspritzventil 10 im montierten Zu- stand mit einem nicht dargestellten Hochdruckkreis eines Fluids verbunden ist.
In der Ausnehmung 17 des Injektorkörpers 12 ist ein mit dem Übertrager 20 gekoppeltes Ventil 30 angeordnet.
Das Einspritzventil 10 umfasst weiter einen Düsenkörper 32, der mittels einer Düsenspannmutter 36 mit dem Injektorkörper 12 gekoppelt ist. An dem der Aktuatoreinheit 16 abgewandten Ende ist oder sind in dem Düsenkörper 32 eine oder mehrere Einspritzöffnungen 34 angeordnet.
Die Düsennadel 18 hat eine dem Ventil 30 zugewandte Stirnsei- te 38. An seinem der Aktuatoreinheit 16 zugewandten Ende hat die Düsennadel 18 einen Düsennadelabsat z 40, der mit Fluid in Kontakt steht, das in etwa den Druck des Hochdruckkreises hat. Der Düsennadelabsat z 40 ist so ausgebildet, dass die durch den Druck des Fluids hervorgerufene Kraft öffnend auf die Düsennadel 18 wirkt.
In dem In ektorkörper 12 ist weiter ein Hohlraum 46 ausgebildet, der eine Düsenfeder 48 aufnimmt, die sich einerseits an einem Absatz des Hohlraums 46 abstützt und andererseits die Düsennadel 18 so vorspannt, dass sie eine dieser zugeordnete Schließposition einnimmt, in der sie den Fluidfluss durch die mindestens eine Einspritzöffnung 34 unterbindet.
Im Folgenden soll kurz die Funktion des Einspritzventils 10 dargestellt werden:
Die Position der Düsennadel 18 hängt von der Bilanz der Kräfte ab, die hervorgerufen durch den Druck des Fluids auf den Düsennadelabsat z 40 und auf die Spitze der Düsennadel 18 wir- ken, und andererseits der Federkraft der Düsenfeder 48 und die durch den Druck des Fluids hervorgerufene Kraft, die über die Stirnseite 38 der Düsennadel 18 in der Schließrichtung der Düsennadel 18 eingeleitet wird. Durch Aktivieren der als Piezoaktuator ausgebildeten Aktuatoreinheit 16 dehnt sich die Aktuatoreinheit 16 aus, so dass das Ventil 30 öffnet und Fluid aus dem Raum oberhalb der Stirnseite 38 der Düsennadel 18 abfließen kann. Die Düsenna¬ del 18 kann sich damit in Richtung auf die Aktuatoreinheit 16 hin bewegen, wodurch die mindestens eine Einspritzöffnung 34 freigegeben wird. Ist das Einspritzventil 10 als Kraftstoff¬ einsprit zventil ausgebildet, so kann eine Einspritzung von Kraftstoff in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine erfol- gen .
Sobald die Einspritzung beendet werden soll, wird die Aktua- toreinheit 16 deaktiviert, wodurch die Düsennadel 18 in axia¬ ler Richtung von der Aktuatoreinheit 16 wegbewegt wird. Damit gelangt die Düsennadel 18 in eine Schließposition und der
Fluidfluss durch die mindestens eine Einspritzöffnung 34 wird unterbunden .
In den Figuren 1 und 2 ist die Aktuatoreinheit 16 mit einem rohrförmigen Aktuatorgehäuse 60 dargestellt. In dem Aktuator- gehäuse 60 ist der Stapel von Piezoelementen des Piezoaktua- tors angeordnet. Das Aktuatorgehäuse 60 ist zylinderförmig ausgebildet und erstreckt sich in Richtung der Längsachse L. Das Aktuatorgehäuse 60 weist einen Rohrmantel 62 sowie eine Bodenplatte 64 auf. Die Bodenplatte 64 ist an einem axialen Ende 65 des Rohrmantels 62 und damit des Aktuatorgehäuses 60 angeordnet. Die Bodenplatte 64 ist über eine Membran 66 fle¬ xibel mit dem Rohrmantel 62 gekoppelt. Die Bodenplatte 64 ist aus einem Metall gebildet beziehungsweise weist ein Metall auf.
Das Aktuatorgehäuse 60 hat an dem der Einspritzöffnung 34 zu¬ gewandten axialen Ende 65 eine Stirnfläche 68, die mechanisch mit einer in dem In ektorkörper 12 ausgebildeten Stufe 70 zu- sammenwirkt . Dazu ist axial zwischen der Stirnfläche 68 und der Stufe 70 ein Ringelement 72 angeordnet. Das Ringelement 72 ist als ein Sechseck geformt. Das Ringelement 72 dient da¬ zu, einen in axialer Richtung entstehenden Leerhub der Aktuatoreinheit 16 in Bezug auf den Übertrager 20, wie er während der Aktivierung der Aktuatoreinheit 16 auftritt, auf einen vorgegebenen Wert einzustellen.
Innerhalb des Ringelements 72 ist ein Ringinnenraum 74 an- geordnet. Außerhalb des Ringelements 72 ist ein Ringaußenraum 76 angeordnet. Der Ringaußenraum 76 ist gegenüber der Umgebung mittels einer O-Ring-Dichtung 77 abgedichtet.
In dem Ringelement 72 sind mehrere sich radial erstreckende Durchgangsöffnungen 78 angeordnet. Die Durchgangsöffnungen 78 haben eine typische Breite B_l von 0,5 mm. In den in den Figuren 3 und 4 gezeigten Ausführungsformen ist in jeder von sechs Seiten 80 des Ringelements 72 eine der Durchgangsöff¬ nungen 78 angeordnet. Die Anzahl der Durchgangsöffnungen 78 beträgt generell mindestens zwei und kann ansonsten beliebig groß sein. Das Ringelement 72 hat in den in den Figuren 3 und 4 gezeigten Ausführungsformen mehrere Durchgangsöffnungen 78, die zueinander punktsymmetrisch bezüglich der Längsachse L angeordnet sind. Die Durchgangsöffnungen 78 sind als Schlitze oder Nute ausgebildet. Mittels der Durchgangsöffnungen 78 kann der innerhalb des Ringelements 72 angeordnete Ringinnen¬ raum 74 mit dem außerhalb des Ringelements 72 angeordneten Ringaußenraum 76 hydraulisch gekoppelt werden. Mindestens zwei der Durchgangsöffnungen 78 liegen einander gegenüber, wodurch ein sicherer Druckausgleich zwischen dem Ringinnenraum 74 und dem Ringaußenraum 76 über die Durchgangsöffnungen 78 möglich ist. Die Druckverläufe in dem Ringinnenraum 74 und dem Ringaußenraum 76 können somit sehr einfach aneinander an- gepasst werden.
In den in den Figuren 3, 4 und 5 gezeigten Ausführungsformen ist das Ringelement 72 aus einem Drahtring gebildet. Vorzugs¬ weise ist das Ringelement 72 aus einem Stahldraht gebildet. Der Drahtring ist so geformt, dass seine Enden einen Spalt 82 mit einer Breite B_2 in dem Ringelement 72 bilden. Der Spalt 82 ist als eine der Durchgangsöffnungen 78 zwischen dem Ringinnenraum 74 und dem Ringaußenraum 76 ausgebildet. Die Breite B_2 ist typischerweise maximal 0,4 mm.
In der in Figur 5 gezeigten Ausführungsform des Einspritzventils 10 ist in der Stufe 70 mindestens eine sich radial ers¬ treckende Durchgangsausnehmung 84 angeordnet. Die Durchgangs- ausnehmung 84 reicht in radialer Richtung über die radiale Breite des Ringelements 72 hinaus. Mittels der Durchgangsaus¬ nehmung 84 kann der Ringinnenraum 74 mit dem Ringaußenraum 76 hydraulisch gekoppelt werden.
In der in Figur 5 gezeigten Ausführungsform des Einsprit zven- tils 10 sind in der Stufe 70 mehrere Durchgangsausnehmungen
84 angeordnet, wobei jede der Durchgangsausnehmungen 84 einer der Seiten 80 des sechseckförmigen Ringelements 72 zugeordnet ist. Die Durchgangsausnehmungen 84 sind insbesondere bezüg¬ lich der Längsachse L zueinander punktsymmetrisch angeordnet sind.
Die Durchgangsausnehmungen 84 sind insbesondere als Nute, als Rillen, als Ringnute oder als Sacklöcher in dem Injektorkörper 12 ausgebildet.
Zwischen zwei Aktivierungsphasen der als Piezoaktuator ausgebildeten Aktuatoreinheit 16 ist der hydraulische Druck inner¬ halb und außerhalb des Ringelements 72 und damit auch an der O-Ring-Dichtung 77 gleich.
Bei einem Aktivieren der als Piezoaktuator ausgebildeten Aktuatoreinheit 16 kann der Druckverlauf in dem Ringinnenraum 74 und dem Ringaußenraum 76 unterschiedlich sein. Grundsätzlich besteht der Vorteil der Durchgangsöffnungen 78 in dem Ringelement 72 beziehungsweise der Durchgangsausnehmungen 84 in dem In ektorkörper 12 darin, dass insbesondere bei einem Aktivieren der Aktuatoreinheit 16 ein sehr guter und schnel¬ ler Druckausgleich zwischen dem Ringinnenraum 74 und dem Ringaußenraum 76 möglich ist. Damit können die zeitlichen Verläufe der Drücke in dem Ringinnenraum 74 und dem Ringaußenraum 76 gut aneinander angeglichen werden. Dies kann besonders gut erreicht werden, wenn die Durchgangsöffnungen 78 in dem Ringelement 72 beziehungsweise die Durchgangsausneh¬ mungen 84 bezüglich der Längsachse L punktsymmetrisch angeordnet sind, da in diesem Fall der Druck in dem Ringaußenraum 76 unabhängig vom Azimut gut an den Druck im Ringinnenraum 74 angepasst werden kann. Es ist so möglich, die mecha¬ nische Belastung durch Druckschwankungen in dem Einspritzven til 10 und insbesondere eine Belastung von Bauteilen des Ein spritzventils 10 außerhalb des Ringaußenraums 76 klein zu halten. Damit kann insbesondere auch eine mechanische Belas¬ tung der O-Ring-Dichtung 77 klein gehalten werden, so dass ein häufiger Austausch der O-Ring-Dichtung 77 vermieden werden kann. Damit können Austauschkosten vermieden werden.
Die Erfindung ist nicht auf die angegebenen Ausführungsbei¬ spiele beschränkt. Insbesondere ist es möglich, die Merkmale der beiden Aspekte der Erfindung und deren verschiedene Aus¬ führungsbeispiele miteinander zu kombinieren, so dass auch derartige Anordnungen von der Erfindung umfasst sind.

Claims

Patentansprüche
1. Einspritzventil (10), das aufweist
- eine In ektorbaugruppe (14) mit einem In ektorkörper (12), der aufweist eine sich in Richtung einer Längsachse (L) ers¬ treckende Ausnehmung (17) des Injektorkörpers (12), die mit einem Hochdruckkreis eines Fluids hydraulisch koppelbar ist, und einer in der Ausnehmung (17) des Injektorkörpers (12) axial beweglich angeordneten Düsennadel (18), die ausgebildet ist, um in einer Schließposition einen Fluidfluss durch mindestens eine Einspritzöffnung (34) zu verhindern und ansonsten den Fluidfluss freizugeben,
- eine in der Ausnehmung (17) des Injektorkörpers (12) angeordneten Aktuatoreinheit (16), die ein Aktuatorgehäuse (60) aufweist, in dem ein Aktuatorelement angeordnet ist, und das Aktuatorgehäuse (60) an einem der Einspritzöffnung (34) zugewandten axialen Ende eine Stirnfläche (68) aufweist, die me¬ chanisch mit einer in dem Injektorkörper (12) ausgebildeten Stufe (70) gekoppelt ist, und
- ein axial zwischen der Stirnfläche (68) und der Stufe (70) angeordnetes Ringelement (72),
wobei in dem Ringelement (72) mindestens zwei einander gege¬ nüberliegende, sich radial erstreckende Durchgangsöffnungen (78) angeordnet sind, die ausgebildet sind zur hydraulischen Kopplung zwischen einem innerhalb des Ringelements (72) angeordneten Ringinnenraum (74) und einem außerhalb des Ringelements (72) angeordneten Ringaußenraum (76).
2. Einspritzventil (10) nach Anspruch 1, wobei mindestens ei- ne der Durchgangsöffnungen (78) als Schlitz oder Nut in dem
Ringelement (72) ausgebildet ist.
3. Einspritzventil (10) nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Ringelement (72) eine Vielzahl von Durchgangsöffnungen (78) aufweist, die zueinander punktsymmetrisch bezüglich der
Längsachse (L) angeordnet sind.
4. Einspritzventil (10) nach einem der vorhergehenden Ansprü- che, wobei das Ringelement (72) als Sechseck mit sechs Seiten
(80) ausgebildet ist, und in jeder der Seiten (80) des Sechs¬ ecks eine der Durchgangsöffnungen (78) ausgebildet ist.
5. Einspritzventil (10), das aufweist
- eine In ektorbaugruppe (14) mit einem Injektorkörper (12), der aufweist eine sich in Richtung einer Längsachse (L) ers¬ treckende Ausnehmung (17) des Injektorkörpers (12), die mit einem Hochdruckkreis eines Fluids hydraulisch koppelbar ist, und einer in der Ausnehmung (17) des Injektorkörpers (12) axial beweglich angeordneten Düsennadel (18), die ausgebildet ist, um in einer Schließposition einen Fluidfluss durch mindestens eine Einspritzöffnung (34) zu verhindern und ansonsten den Fluidfluss freizugeben,
- eine in der Ausnehmung (17) des Injektorkörpers (12) an- geordneten Aktuatoreinheit (16), die ein Aktuatorgehäuse (60) aufweist, in dem ein Aktuatorelement angeordnet ist, und das Aktuatorgehäuse (60) an einem der Einspritzöffnung (34) zugewandten axialen Ende eine Stirnfläche (68) aufweist, die me¬ chanisch mit einer in dem Injektorkörper (12) ausgebildeten Stufe (70) gekoppelt ist, und
- ein axial zwischen der Stirnfläche (68) und der Stufe (70) angeordneten Ringelement (72), wobei
in der Stufe (70) mindestens eine sich radial erstreckende Durchgangsausnehmung (84) angeordnet ist, die ausgebildet ist zur hydraulischen Kopplung zwischen einem innerhalb des Ringelements (72) angeordneten Ringinnenraum (74) und einem außerhalb des Ringelements (72) angeordneten Ringaußenraum (74) .
6. Einspritzventil (10) nach Anspruch 5, wobei in der Stufe (70) eine Vielzahl von Durchgangsausnehmungen (84) angeordnet ist, die zueinander punktsymmetrisch bezüglich der Längsachse (L) angeordnet sind.
7. Einspritzventil (10) nach Anspruch 5 oder 6, wobei mindes¬ tens eine der Durchgangsausnehmungen (84) als Nut, als Rille, als Ringnut oder als Loch in der Stufe (70) ausgebildet ist.
8. Einspritzventil (10) nach einem der vorhergehenden Ansprü¬ che, wobei das Ringelement (72) aus einem Drahtring mit einem Spalt (82) ausgebildet ist, wobei der Spalt (82) als Durch¬ gangsöffnung (78) ausgebildet ist.
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