WO2001006112A1

WO2001006112A1 - Brennstoffeinspritzventil

Info

Publication number: WO2001006112A1
Application number: PCT/DE2000/002276
Authority: WO
Inventors: Friedrich Boecking
Original assignee: Robert Bosch Gmbh
Priority date: 1999-07-14
Filing date: 2000-07-13
Publication date: 2001-01-25
Also published as: EP1114248A1; JP2003504557A; US6517046B1; DE19932764A1

Abstract

Ein Brennstoffeinspritzventil (1), insbesondere ein Einspritzventil für Brennstoffeinspritzanlagen von Brennkraftmaschinen, hat einen von einer Betätigungseinrichtung mittels einer Ventilnadel (12) betätigbaren Ventilschliesskörper (11), der mit einer Ventilsitzfläche (10) zu einem Dichtsitz zusammenwirkt, wobei die Betätigungseinrichtung zum Erzeugen eines Ventilnadelhubes der Ventilnadel (12) zumindest ein piezoelektrisches erstes Biegeelement (16) aufweist, das sich bei Betätigung der Betätigungseinrichtung durchbiegt. Dabei besteht das Biegeelement (16) aus mehreren in Längsrichtung (57) des ersten Biegeelements (16) gestapelten Piezoelementen (58a - 58e), wobei zwischen den Piezoelementen (58a - 58e) angeordnete Innenelektroden (59a - 59e) senkrecht zu der Längsrichtung (57) des Biegeelementes (16) orientiert sind.

Description

Brennstoffeinspritzventil

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einem Brennstoffeinspritzventil nach der Gattung des Hauptanspruchs .

Aus der DE 38 00 203 C2 ist ein Brennstoffeinspritzventil mit einem von einer Betätigungseinrichtung mittels einer Ventilnadel betätigbaren Ventilschließkörper, der mit einer Ventilsitzfläche zu einem Dichtsitz zusammenwirkt, bekannt. Dabei weist die Betätigungseinrichtung zum Erzeugen eines Ventilnadelhubes der Ventilnadel zwei piezoelektrische Biegeelemente auf, die sich bei Betätigung der Betätigungseinrichtung durchbiegen. Die Biegeelemente sind dabei in ihrer Längsrichtung senkrecht zur Bewegungsrichtung des Ventilschließkörpers orientiert. Jedes der Betätigungselemente weist eine Keramikplatte auf, die zwischen zwei leitenden Folien angeordnet ist. Die Keramikplatte und die leitenden Folien sind dabei in Bewegungsrichtung des Ventilschließkörpers gestapelt. Zur Betätigung der Betätigungseinrichtung wird zwischen den leitenden Folien eine Spannung angelegt, welche die Keramikplatte beaufschlagt, wodurch sich die Keramikplatte biegt. Die Durchbiegung wird über einen Anschlagteller auf die Ventilnadel übertragen, wodurch sich der Ventilschließkörper von der Ventilsitzfläche abhebt und der Dichtsitz geöffnet wird. Durch die Stapelung von Biegeelementen, die so angeordnet sind, daß sie sich konvex bzw. konkav gegeneinander durchbiegen, kann ein größerer Ventilnadelhub erzeugt werden.

Nachteilig bei dem aus der DE 38 00 203 C2 bekannten Brennstoffeinspritzventil ist, daß die Keramikplatte und die Leiterfolien in Bewegungsrichtung des Ventilschließkörpers übereinandergeschichtet sind, wodurch jedes Biegeelement nur einen geringen Ventilnadelhub erzeugt und nur eine geringe Kraft zum Öffnen der Ventilnadel aufgebracht werden kann. Es ist daher eine sehr große Anzahl an gestapelten Biegeelementen nötig, um einen zweckmäßigen Ventilnadelhub zu erreichen.

Ein weiterer Nachteil ist, daß die Biegeelemente eine mittige Bohrung aufweisen, durch welche die Ventilnadel hindurchragt, so daß bei einer Betätigung der Biegeelemente im Mittenbereich der Biegeelemente große Biegespannungen auftreten, wodurch der von den Biegeelementen erreichbare Ventilnadelhub begrenzt ist. Bei einer hochfrequenten Betätigung des Brennstoffeinspritzventils werden außerdem durch die Reibung zwischen Ventilnadel und den Biegeelementen im Bereich der mittigen Bohrung hohe Reibungskräfte erzeugt, wobei gleichzeitig die Isolierfolien elektrisch voneinander getrennt sein müssen. Das in der DE 38 00 203 C2 vorgeschlagene Brennstoffeinspritzventil ist daher aufwendig zu fertigen und nicht als schnellschaltendes Brennstoffeinspritzventil oder als Hochdruckbrennstoff- einspritzventil verwendbar.

Aus der JP 62-121 860 A ist ein Brennstoffeinspritzventil mit zwei parallel zu einer Ventilachse angeordneten Biegeelementen bekannt. Wie in der DE 38 00 203 C2 bestehen die Biegeelemente aus Schichten, die parallel zu einem Substrat angeordnet sind.

Vorteile der Erfindung

Das erfindungsgemäße Brennstoffeinspritzventil mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß durch die m einer Längsrichtung des Biegeelements gestapelten Piezoelemente ein großer Hub erzeugt wird. Außerdem läßt sich das erfindungsgemäße Brennstoffeinspritzventil auch als schnellschaltendes Brennstoffeinspritzventil und/oder als Hochdruckbrennstoffeinspritzventil verwenden.

Durch die m den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen des im Hauptanspruchs angegebenen Brennstoffeinspritzventils möglich.

In vorteilhafter Weise weist die Betätigungseinrichtung ein piezoelektrisches zweites Biegelement auf, welches aus mehreren m Längsrichtung des zweiten Biegeelementes gestapelten Piezoelementen besteht, wobei die beiden Biegeelemente versetzt zueinander angeordnet sind. Dadurch läßt sich der von der Betätigungseinrichtung erzeugte Ventilnadelhub der Ventilnadel vergrößern.

Vorteilhaft ist es ferner, wenn bei Betätigung der Betätigungseinrichtung sich das zweite Biegeelement entgegengesetzt zu dem ersten Biegeelement durchbiegt. Dadurch lassen sich zusätzliche Abstützvorrichtungen und Zwischenplatten einsparen.

Vorteilhaft ist es, wenn die Betätigungseinrichtung ein Zugband aufweist, welches die Biegeelemente mit der Ventilnadel kraftschlüssig verbindet. Dadurch wirkt die Betätigungseinrichtung auf die Ventilnadel ein, ohne die Funktion der Biegeelemente zu beeinträchtigen. Vorteilhaft ist es auch, wenn die Ventilnadel zumindest abschnittsweise von einer Ventilnadelhülse umgeben ist und daß die Ventilnadelhύlse eine Befestigungsfläche aufweist, an welcher das Zugband mit einer Schweißverbindung befestigt ist. Dadurch ist eine einfache Ausgestaltung der Befestigung gegeben. In vorteilhafter Weise umschließt das Zugband die Biegeelemente und sind die freien Enden des Zugbandes mit der Ventilnadel oder der Ventilnadelhülse verbunden. In vorteilhafter Weise sind die Biegeelemente in einer Ausgangsstellung im wesentlichen parallel zu einer Ventilachse orientiert, wodurch eine einbaugünstige Variante gegeben ist.

Vorteilhaft ist es ferner, wenn die Biegeelemente zum Beaufschlagen des Dichtsitzes mit einer Vorspannung m einer Schließstellung des Brennstoffeinspritzventils gegeneinander durchgebogen sind. Dadurch lassen sich zusätzliche Bauteile einsparen. Die Vorspannung läßt sich außerdem durch ein Vorspanne1ement , insbesondere ein Federstahlband verstärken.

Zeichnung

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind m der Zeichnung vereinfacht dargestellt und m der nachfolgenden Beschreibung naher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen axialen Schnitt durch ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen

Brennstoffeinspritzventils ;

Fig. 2 einen axialen Schnitt durch das m Fig. 1 dargestellte Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Brennstoffeinspritzventils mit einer Schnittrichtung quer zu Fig. 1 ;

Fig. 3 ein Detail des erfmdungsgemäßen Brennstoffeinspritzventils ;

Fig. 4 einen Schnitt entlang der m Fig. 3 mit IV-IV bezeichneten Schnittlinie;

Fig. 5 einen axialen Schnitt durch em zweites Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen

Brennstoffeinspritzventils im Ruhezustand;

Fig. 6 einen axialen Schnitt durch das zweite Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Brennstoffeinspritzventils im betätigten Zustand; und

Fig. 7 einen axialen Schnitt durch ein drittes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen

Brennstoffeinspritzventils .

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

Fig. 1 zeigt in einer vereinfachten axialen Schnittdarstellung ein erfindungsgemäßes

Brennstoffeinspritzventil 1. Das Brennstoffeinspritzventil 1 dient insbesondere zum direkten Einspritzen von Brennstoff, insbesondere von Benzin, in einen Brennraum einer gemischverdichtenden fremdgezündeten Brennkraftmaschine als sog. Benzindirekteinspritzventil . Das erfindungsgemäße Brennstoffeinspritzventil 1 eignet sich jedoch auch für andere Anwendungsfälle, insbesondere zum Einspritzen von Brennstoff in ein Saugrohr der Brennkra tmaschine.

Das Brennstoffeinspritzventil 1 weist einen Ventilsitzträger 2, der mit einem Brennstoffeinlaßstutzen 3 verbunden ist, auf. Der Ventilsitzträger 2 und der Brennstoffeinlaßstutzen 3 sind von einer Kunststoffummantelung 4 zumindest abschnittsweise umgeben, wobei die Kunststoffummantelung 4 zusammen mit dem Ventilsitzträger 2 ein Gehäuse des Brennstoffeinspritzventils 1 bildet. Die Kunststoffummantelung 4 wird vorzugsweise um den Ventilsitzträger 2 und den Brennstoffeinlaßstutzen 3 gespritzt. Um eine formschlüssige Verbindung zwischen dem Ventilsitzträger 2 und der Kunststoffummantelung 4 bzw. zwischen dem Brennstoffeinlaßstutzen 3 und der Kunststoffummantelung 4 zu erzeugen, sind in dem Ventilsitzträger 2 umlaufende Nuten 5a - 5c vorgesehen, und in dem Brennstoffeinlaßstutzen 3 ist ein umlaufender Bund 6 vorgesehen. Das Brennstoffeinspritzventil 1 weist Dichtringe 7, 8 auf, um einen dichten Anschluß des Brennstoffeinspritzventils 1 an externe Vorrichtungen zu gewährleisten.

Im Inneren des Ventilsitzträgers 2 ist ein Ventilsitzkörper 9 angeordnet, der eine Ventilsitzfläche 10 aufweist, welche mit einem Ventilschließkörper 11 zu einem Dichtsitz zusammenwirkt. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Ventilschließkörper 11 teilkugelförmig ausgebildet und mit einer rohrförmigen, innen hohlen Ventilnadel 12 verbunden. Der Ventilsitzkörper 9 liegt an einer Abspritzplatte 13 an, die einen Abspritzkanal 14 aufweist, über welchen bei Betätigung des Brennstoffeinspritzventils 1 Brennstoff in den Brennraum der Brennkraftmaschine abgespritzt wird. Der Ventilsitzkörper 9 und die Abspritzplatte 13 sind formschlüssig mit dem Ventilsitzträger 2 verbunden. Am dichtsitzseitigen Ende des Ventilsitzträgers 2 ist ein Halteelement 15 zur Abstützung des Dichtrings 8 befestigt, das ebenso eine Schutzkappe darstellt .

Die Betätigung des Brennstoffeinspritzventils 1 erfolgt über ein erstes Biegeelement 16 und ein zweites Biegeelement 17, die in Richtung einer Ventilachse 18 übereinandergestapelt sind. Das erste Biegeelement 16 weist eine piezoelektrische Schicht 19 auf, die sich zwischen einem keramischen Substrat 20 und einer Platte 21 befindet. Das zweite Biegeelement 17 weist eine piezoelektrische Schicht 22 auf, die sich zwischen einem keramischen Substrat 23 und einer Platte 24 befindet.

Die Platten 21, 24 sind vorzugsweise aus elektrisch isolierendem Material gefertigt und können auch durch eine elektrisch isolierende Folie ausgebildet sein. Das keramische Substrat 20 ist fest mit der piezoelektrischen Schicht 19 des ersten Biegeelements 16 verbunden und das keramische Substrat 23 ist fest mit der piezoelektrischen Schicht 22 des zweiten Biegeelements 17 verbunden. Der detaillierte Aufbau der Biegeelemente 16, 17 ist in Fig. 3 und Fig. 4 dargestellt und in der Beschreibung zu diesen Figuren näher erläutert.

Das erste Biegeelement 16 stützt sich über die Platte 21 an einer fest mit dem Ventilsitzträger 2 verbundenen Grundplatte 25, welche Aussparungen 26a, 26b aufweist, ab, wobei die Platte 21 im unbetätigten Zustand der Betätigungseinrichtung an einer oberen Fläche 27 der Grundplatte 25 eben anliegt.

Die Platte 24 des zweiten Biegeelements 17 liegt im unbetätigten Zustand der Betätigungseinrichtung eben an einer unteren Fläche 28 einer Druckplatte 29 an. Die Druckplatte 29 weist abgerundete Kanten 30a, 30b auf, an denen ein Zugband 31 über die Druckplatte 29 läuft. Das Zugband 31 ist an einer Ventilnadelhülse 32 befestigt. Hierzu weist die Ventilnadelhülse 32 Befestigungsflächen 33a, 33b auf, an denen das Zugband 31 mit der Ventilnadelhülse 32 verschweißt ist. Die Ventilnadelhülse 32 umgibt die Ventilnadel 12 abschnittsweise auf der dem Ventilschließkörper 11 abgewandten Seite und ist formschlüssig mit der Ventilnadel 12 verbunden. Die Verbindung kann z. B. durch eine Preßpassung gegeben sein. In der in Fig. 1 dargestellten Ansicht hat das Zugband 31 eine U-förmige Gestalt, wobei beide freien Enden 34a, 34b des Zugbandes 31 an den Befestigungsflächen 33 der Ventilnadelhülse 32 befestigt sind. Alternativ dazu kann die Befestigung des Zugbandes 31 auch direkt an die Ventilnadel 12 erfolgen oder auch nur über eine geeignete Einrichtung auf die Ventilnadel 12 einwirken.

Zwischen den beiden sich in axialer Richtung erstreckenden freien Enden 34a, 34b des Zugbandes 31 ist eine Druckfeder 35 angeordnet, die sich einerseits an der Grundplatte 25 und andererseits an der Ventilnadelhülse 32 abstützt. Dabei ist die Druckfeder 35 mit einer Vorspannung beaufschlagt, so daß der Ventilschließkörper 11 über die Ventilnadel 12 in die Ventilsitzfläche 10 des Ventilsitzkörpers 9 gepreßt wird, um einen Dichtsitz zu bilden und dadurch den Abfluß von Brennstoff aus einer Brennstoffkammer 36 in den Abspritzkanal 14 zu verhindern. Die Zuleitung des Brennstoffs vom Brennstoffeinlaßstutzen 3 in die Brennstoffkammer 36 erfolgt dabei über eine innere Längsöffnung 37 des Brennstoffeinlaßstutzens 3, die Aussparungen 26a, 26b der Grundplatte 25 und eine innere Aussparung 38 der Ventilnadel 12, welche über quer verlaufende Bohrungen 39a, 39b mit der Brennstoffkammer 36 verbunden ist. Die Brennstoffleitung vom Brennstoffeinlaßstutzen 3 in Richtung des aus dem Ventilschließkörper 11 und der Ventilsitzfläche 10 gebildeten Dichtsitzes ist in dem dargestellten Ausführungsbeispiel vereinfacht ausgeführt .

Zum Betätigen der Betätigungseinrichtung werden die Biegeelemente 16, 17 mit einer elektrischen Spannung beaufschlagt. Durch Beaufschlagen des ersten Biegeelements 16 mit der elektrischen Betätigungsspannung dehnt sich die piezoelektrische Schicht 19 in der senkrecht zur Ventilachse 18 orientierten Längsrichtung des ersten Biegeelements 16 aus, wobei das keramische Substrat 20 keine Ausdehnung erfährt. Da die piezoelektrische Schicht 19 fest mit dem keramischen Substrat 20 verbunden ist, wird das erste Biegeelement 16 konkav zu dem zweiten Biegeelement 17 gekrümmt. Ebenso wird das zweite Biegeelement 17 bei Beaufschlagung mit einer elektrischen Spannung konkav gegen das erste Biegeelement 16 gekrümmt .

Indem die Biegeelemente 16, 17 mit einer umgekehrten Spannung beaufschlagt werden, läßt sich die Krümmung der Biegeelemente 16, 17 umkehren. Eine Umkehrung kann außerdem durch Vertauschen der Biegeelemente 16, 17 erreicht werden. In diesem Fall liegen die Biegeelemente 16, 17 über die Platten 21, 24 aneinander an, und die keramischen Substrate 20 , 23 liegen an der Druckplatte 29 bzw. an der Grundplatte 25 an.

Zur Erzeugung eines axialen Hubes der Bewegungseinrichtung ist es vorteilhaft, wenn sich entweder der Rand der Biegeelemente 16, 17 bewegt, so daß die Biegeelemente 16, 17 bei Anlegen einer Spannung konvex zueinander gekrümmt sind und sich im Mittelbereich aneinander abstützen oder aber, daß die Bewegung im Mittelbereich der Biegeelemente 16, 17 erfolgt, so daß die Biegeelemente 16, 17 konkav zueinander gekrümmt sind und sich jeweils am Rand gegeneinander abstützen.

Erfindungsgemäß kann auch ein einzelnes Biegeelement 16 zum Einsatz kommen oder es können weitere Biegeelemente vorgesehen sein, um einen größeren Hub der Betätigungseinrichtung zu erreichen.

Der Hub der Betätigungseinrichtung wird über das Zugband 31 auf die Ventilnadel 12 übertragen, so daß sich der Ventilschließkörper 11 von der Ventilsitzflache 10 des Ventilsitzkörpers 9 abhebt und den Dichtsitz freigibt, wodurch Brennstoff aus der Brennstoffkammer 36 in den Abspritzkanal 14 gelangt und von dort abgespritzt wird. Das Zugband 31 wird bei Betätigung der Betätigungseinrichtung nicht verformt, so daß es diesbezüglich auch keiner Belastung ausgesetzt ist.

Das in der Fig. 2 dargestellte Brennstoffeinspritzventil 1 zeigt das in der Fig. 1 dargestellte Brennstoffeinspritzventil 1 in einer zur Ventilachse 18 um 90° gedrehten Ansicht. Bereits beschriebene Elemente sind in allen Figuren mit übereinstimmenden Bezugszeichen versehen, so daß sich eine wiederholende Beschreibung erübrigt.

Wie aus Fig. 2 im einzelnen zu erkennen, besteht das erste Biegeelement 16 aus einem keramischen Substrat 20 und einer darauf angebrachten piezoelektrischen Schicht 19, die aus mehreren in der Längsrichtung des ersten Biegeelementes 16 gestapelten Piezoelementen besteht, wobei zwischen den Piezoelementen angeordnete Innenelektroden senkrecht zu der Längsrichtung des Biegeelementes orientiert sind. Dabei ist die Längsrichtung des ersten Biegeelementes 16 senkrecht zur Ventilachse 18 orientiert. Entsprechend ist das zweite Biegeelement 17 aufgebaut. Bei Betätigung des ersten Biegeelementes 16 dehnt sich die piezoelektrische Schicht 19 aus und da diese mit dem keramischen Substrat 20 verbunden ist, wird das erste Biegeelement 16 verbogen, wobei es sich mit seinen Enden 50a, 50b an den Enden 51a, 51b des zweiten Biegeelements 17 und mit seiner Mitte an der Platte 21 abstützt. Wird die piezoelektrische Schicht 22 des zweiten Biegeelements 17 mit einer Spannung beaufschlagt, so dehnt sich die mit dem keramischen Substrat 23 verbundene piezoelektrische Schicht 22 aus, wodurch sich das zweite Biegeelement 17 durchbiegt. Dabei stützt sich das zweite Biegeelement 17 an seinen Enden 51a, 51b gegen das erste Biegeelement 16 und an seiner Mitte gegen die Platte 24 ab. Der durch die beiden Biegeelemente 16, 17 erzeugte Hub wird über die Druckplatte 29 auf das Zugband 31 übertragen. Da das Zugband 31 an der Befestigungsflache 33 mit der Ventilnadelhülse 32 verbunden ist, wird der Hub der Biegeelemente 16, 17 auf den Ventilschließkörper 11 übertragen .

Um die Abnützung der keramischen Substrate 20, 23 zu verringern, können die Enden 50a, 50b des keramischen Substrats 20 und die Enden 51a, 51b des keramischen Substrats 23 abgerundet sein. Die Biegeelemente 16, 17 können auch so in das Brennstoffeinspritzventil 1 eingebaut sein, daß sich die piezoelektrischen Schichten 19, 22 gegeneinander abstützen und sich das keramische Substrat 20 bzw. 23 an der Platte 21 bzw. 24 abstützt. Hierzu ist es vorteilhaft, wenn sich die Platten 21, 24 über die gesamte Längsrichtung der Biegeelemente 16, 17 erstrecken. Bei Betätigung der Biegeelemente 16, 17 stützen sich die Biegeelemente 16, 17 dann in vorteilhafter Weise mit ihren Enden 50a, 50b und 51a, 51b an den Platten 21 und 24 ab.

Fig. 3 zeigt ein Detail des erfindungsgemäßen Brennstoffeinspritzventils 1 in einer Schnittdarstellung. Das erste Biegeelement 16 besteht aus einer piezoelektrischen Schicht 19, die mit einem keramischen Substrat 20 fest verbunden ist. Das keramische Substrat 20 liegt mit seiner Unterseite 55 auf der Oberseite 56 der Platte 21 an. Das Biegeelement 16 besteht aus mehreren in einer Längsrichtung 57 des ersten Biegeelements 16 gestapelten Piezoelementen 58a bis 58e, wobei zwischen den Piezoelementen 58a bis 58e angeordnete Innenelektroden 59a bis 59e senkrecht zu der Längsrichtung 57 des Biegeelementes 16 orientiert sind.

In Fig. 4 ist der in Fig. 3 mit IV bezeichnete Schnitt durch die piezoelektrische Schicht 19 des Biegeelements 16 gezeigt. Zwischen den in der Längsrichtung 57 gestapelten Piezoelementen 58 sind die Innenelektroden 59a bis 59e gestapelt. Zwischen den senkrecht zu der Längsrichtung 57 orientierten Innenelektroden 59a bis 59e sind die Piezoelemente 58a bis 58e in der Längsrichtung 57 gestapelt. Die Innenelektroden 59a, 59c, 59e sind mit einer ersten Außenelektrode 60 verbunden. Die Innenelektroden 59b, 59d sind mit einer zweiten Außenelektrode 61 verbunden. Indem eine Spannung zwischen der ersten Außenelektrode 60 und der zweiten Außenelektrode 61 angelegt wird, werden die Piezoelemente 58a bis 58e mit einem elektrischen Feld beaufschlagt, wodurch sich diese je nach Orientierung des piezoelektrischen Materials der Piezoelemente 58a bis 58e zusammenziehen oder ausdehnen. In vorteilhafter Weise sind die Innenelektroden 59a bis 59e in Längsrichtung 57 abwechselnd mit der ersten Außenelektrode 60 und der zweiten Außenelektrode 61 verbunden. Dadurch dehnen sich entweder alle Piezoelemente 58a bis 58e in Längsrichtung 57 aus oder sie ziehen sich in Längsrichtung 57 zusammen, wobei sich die Ausdehnung der Piezoelemente 58a bis 58e zu einem Hub der piezoelektrischen Schicht 19 addiert.

Die in Fig. 3 dargestellte piezoelektrische Schicht 19 ist an einer Verbindungsfläche 65 mit dem keramischen Substrat 20 verbunden. Bei Beaufschlagen der piezoelektrischen Schicht 19 mit einer elektrischen Spannung dehnt sich diese aus, wobei die Ausdehnung nicht gleichmäßig erfolgt, sondern im Bereich der Verbindungsflache 65 geringer als im Bereich der oberen Seitenfläche der piezoelektrischen Schicht 19 ist. Dadurch wird das erste Biegeelement 16 durchgebogen, wobei es sich teilweise von der Oberseite 56 der Platte 21 abhebt und sich an einer Randfläche 67 der Platte 21 abstützt .

Fig. 5 zeigt in einer axialen Schnittdarstellung ein zweites Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen

Brennstoffeinspritzventils 1.

Das Brennstoffeinspritzventil 1 weist ein Ventilgehäuse 70 auf, das mit einem Ventilsitzkörper 71 verbunden ist. An dem Ventilsitzkörper 71 ist eine Ventilsitzfläche 72 ausgebildet, die mit einem Ventilschließkörper 73 zu einem Dichtsitz zusammenwirkt. Der Ventilschließkörper 73 ist mit einer rohrförmigen Ventilnadel 74 verbunden, die für die Durchführung von Brennstoff BrennstoffÖffnungen 75a - 75e aufweist. Die Zufuhr von Brennstoff erfolgt über einen seitlich am Ventilgehäuse 70 angeordneten Brennstoffeinlaßstutzen 76 in einen ersten Innenraum 77 des Brennstoffeinspritzventils 1 und von diesem über eine Öffnung 78 in einen zweiten Innenraum 79. Der Brennstoff wird aus dem Innenraum 79 über die Öffnungen 75a - 75e und die innere Öffnung der Ventilnadel 74 in einen dritten Innenraum 80 geleitet.

Eine rohrförmige Ventilnadelhülse 81 umschließt die Ventilnadel 74 abschnittsweise und ist fest mit dieser verbunden. Eine Druckfeder 82 stützt sich einerseits an einem Bund 83 des Ventilgehäuses 70 und andererseits an der Ventilnadelhülse 81 ab. Dadurch wird der Ventilschließkδrper 73 an die Ventilsitzflache 72 gepreßt.

Die Betätigung des Brennstoffeinspritzventils 1 erfolgt über eine Betätigungseinrichtung, die das erste Biegeelement 16 und das zweite Biegeelement 17 aufweist . Die Biegeelemente 16, 17 sind in diesem Ausführungsbeispiel an einem Ende mit einem Federelement 84 und an ihrem anderen Ende mit der Ventilnadel 74 verbunden. Außerdem sind die Biegeelemente 16, 17 von einer Hülse 85 umschlossen. Das Federelement 84 stützt sich an einem Bund 86, der am Ventilgehäuse 70 ausgebildet ist, gegen die Kraft der Druckfeder 82 ab. Durch das Federelement 84 und die Hülse 85 werden die Biegeelemente 16, 17 an ihren Enden zusammengehalten. Auf der Seite der Biegeelemente 16, 17 ist das Ventilgehäuse 70 mit einer Platte 87 verschlossen.

Fig. 6 zeigt das zweite Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Brennstoffeinspritzventils 1 bei Betätigung der Betätigungseinrichtung. Das keramische Substrat 20 des ersten Biegelements 16 liegt plan an dem keramischen Substrat 23 des zweiten Biegeelements 17 an. Bei Betätigung der beiden Biegeelemente 16, 17 dehnen sich die piezoelektrischen Schichten 1^*9, 22 aus, wodurch sich die Biegeelemente 16, 17 konkav zueinander durchbiegen. Dadurch ergibt sich die in Fig. 6 dargestellte Konfiguration.

Das erste Biegeelement 16 ist konkav zum zweiten Biegeelement 17 gebogen, wobei die Biegeelemente 16, 17 an ihrem Rand durch das Federelement 84 und die Hülse 85 zusammengehalten sind und sich in der Mitte voneinander abheben. Dadurch wird in Richtung der Ventilachse 88 ein Hub der Ventilnadel 74 erzeugt, wodurch sich der Ventilschließkörper 73 von der Ventilsitzfläche 72 des Ventilsitzkörpers 71 abhebt und den Dichtsitz freigibt.

Fig. 7 zeigt in einer axialen Schnittdarstellung ein drittes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Brennstoff- einspritzventils 1.

In diesem Ausführungsbeispiel ist das Federelement 84 mit einem zusätzlichen Stützelement 90 an dem Bund 86 des Ventilgehäuses 70 befestigt. Die Biegeelemente 16, 17 der Betätigungseinrichtung sind in Schließstellung des Brennstoffeinspritzventils 1 mit einer mittleren Durchbiegung gegeneinander durchgebogen. Dadurch wird der durch den Ventilschließkörper 73 und die Ventilsitzflache 72 gebildete Dichtsitz mit einer Vorspannung beaufschlagt. Um diese Vorspannung zu vergrößern, kann zumindest ein Vorspannelement 91 vorgesehen sein, das in diesem Ausführungsbeispiel mit dem ersten Biegeelement 16 verbunden ist. Es kann auch ein Vorspannelement 91 vorgesehen sein, das sich zwischen den beiden Biegeelementen 16, 17 befindet und sich in axialer Richtung elastisch verformt. Das Vorspannelement 91 kann insbesondere als Federstahlband ausgebildet sein. Außerdem kann es elektrisch gegen die Biegeelemente 16, 17 isoliert sein. Zum Öffnen des Brennstoffeinspritzventils 1 wird die Betätigungseinrichtung mit einer Spannung beaufschlagt, wodurch sich die Biegeelemente 16, 17 noch stärker gegeneinander durchbiegen und der Dichtsitz geöffnet wird. Um Ventilnadelpreller der Ventilnadel 74 zu vermeiden, ist es vorteilhaft, daß sich die Biegeelemente 16, 17 über das Federelement 84 an dem Ventilgehäuse 70 des Brennstoffeinspritzventils 1 abstützen.

Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. Insbesondere eignet sich die Erfindung auch für ein außenöffnendes Brennstoffeinspritzventil 1. Dabei kann die Einwirkung der Biegeelemente 16, 17 in dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 und 2 auch über eine formschlüssige Verbindung erfolgen.

Claims

Ansprüche

1. Brennstoffeinspritzventil (1), insbesondere Einspritzventil für Brennstoffeinspritzanlagen von Brennkraftmaschinen, mit einem von einer Betätigungseinrichtung mittels einer Ventilnadel (12, 74) betätigbaren Ventilschließkörper (11, 73) , der mit einer Ventilsitzfläche (10, 72) zu einem Dichtsitz zusammenwirkt, wobei die Betätigungseinrichtung zum Erzeugen eines Ventilnadelhubes der Ventilnadel (12, 74) zumindest ein piezoelektrisches erstes Biegeelement (16) aufweist, das sich bei Betätigung der Betätigungseinrichtung durchbiegt, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Biegelelement (16) aus mehreren in einer Längsrichtung (57) des ersten Biegeelementes (16) gestapelten Piezoelementen (58a - 58e) besteht, und daß zwischen den Piezoelementen (58a - 58e) angeordnete Innenelektroden (59a - 59e) senkrecht zu der Längsrichtung (57) des ersten Biegeelmentes (16) orientiert sind.

2. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigungseinrichtung ein piezoelekrisches zweites Biegeelement (17) aufweist, welches aus mehreren in Längsrichtung des zweiten Biegeelementes (17) gestapelten Piezoelementen besteht, wobei die beiden Biegeelemente (16, 17) versetzt zueinander angeordnet sind.

3. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei Betätigung der Betätigungseinrichtung sich das zweite Biegeelement (17) entgegengesetzt zu dem ersten Biegeelement (16) durchbiegt.

4. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Biegeelemente (16, 17) in einer Ausgangsstellung im wesentlichen senkrecht zu einer Ventilachse (18) orientiert sind.

5. Brennstoffeinspritzventil nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigungseinrichtung ein Zugband (31) aufweist, welches die Biegeelemente (16, 17) mit der Ventilnadel (12) kraftschlüssig verbindet.

6. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilnadel (12) zumindest abschnittsweise von einer Ventilnadelhülse (32) umgeben ist, und daß die Ventilnadelhülse (32) Befestigungsflächen (33a, 33b) aufweist, an welchen das Zugband (31) befestigt ist.

7. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Zugband (31) mit einer Schweißverbindung an der Ventilnadelhülse (32) befestigt ist.

8. Brennstoffeinspritzventil nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Zugband (31) die Biegeelemente (16, 17) umschlingt und die freien Enden (34a, 34b) des Zugbandes (31) mit der Ventilnadel (12) oder der Ventilnadelhülse (32) verbunden sind.

9. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 2 oder 3 , dadurch gekennzeichnet, daß die Biegeelemente (16, 17) in einer Ausgangsstellung im wesentlichen parallel zu einer Ventilachse (88) orientiert sind.

10. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Biegeelemente (16, 17) zum Beaufschlagen des Dichtsitzes mit einer Vorspannung in einer Schließstellung des Brennstoffeinspritzventils (1) gegeneinander durchgebogen sind.

11. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigungseinrichtung ein Vorspannelement (91) , insbesondere ein Federstahlband, aufweist.

12. Brennstoffeinspritzventil nach einem der Ansprüche 9 bis

11, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Biegeelemente (16, 17) über ein Federelement (84) an einem Ventilgehäuse (70) des Brennstoffeinspritzventils (1) abstützen.