WO2001031191A2 - Kraftstoffeinspritzventil für brennkraftmaschinen - Google Patents

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WO2001031191A2
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pressure chamber
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Wolfgang Stoecklein
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Robert Bosch Gmbh
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    • F02M47/02—Fuel-injection apparatus operated cyclically with fuel-injection valves actuated by fluid pressure of accumulator-injector type, i.e. having fuel pressure of accumulator tending to open, and fuel pressure in other chamber tending to close, injection valves and having means for periodically releasing that closing pressure
    • F02M47/025—Hydraulically actuated valves draining the chamber to release the closing pressure
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    • F02M2200/00—Details of fuel-injection apparatus, not otherwise provided for
    • F02M2200/70—Linkage between actuator and actuated element, e.g. between piezoelectric actuator and needle valve or pump plunger
    • F02M2200/703—Linkage between actuator and actuated element, e.g. between piezoelectric actuator and needle valve or pump plunger hydraulic

Definitions

  • the invention relates to a fuel injection valve for internal combustion engines according to the preamble of claim 1.
  • Such a fuel injection valve is known from DE 198 13 983 AI.
  • This fuel injection valve is part of a storage fuel injection system and has an injection valve member through which at least one injection opening is controlled and which has a pressure shoulder delimiting a pressure space.
  • Fuel under pressure can be supplied to the pressure chamber from a high-pressure fuel source via a pressure line, through which the injection valve member can be raised against a closing force to open the at least one injection opening from a valve seat.
  • the movement of the E injection valve member is influenced by a control valve which has a control valve member actuated by a piezo actuator, which controls the pressure prevailing in a control pressure chamber connected to a pressure source and which acts on the injection valve member in its closing direction.
  • the control pressure chamber can be connected to a relief chamber by the control valve member, as a result of which the pressure in the control pressure chamber drops and the injection valve member can be moved in the opening direction.
  • the movement of the control valve member by the piezo actuator must take place against the pressure prevailing in the control pressure chamber, so that a large amount of force is required to move it.
  • the fuel injection valve according to the invention with the features according to claim 1 has the advantage that the movement of the control valve member for connecting the control pressure chamber to the relief chamber does not have to take place against the pressure in the control pressure chamber and thus only a small force is required for the movement of the control valve member.
  • This makes it possible to use a piezo actuator with small dimensions, as a result of which the size and weight of the control valve can be kept small.
  • the opening stroke of the injection valve member can be infinitely limited by the control valve member.
  • Storage fuel injection system in a schematic representation and Figure 2 shows a fuel injection valve of the storage fuel injection system in a longitudinal section.
  • Storage fuel injection system has a high-pressure pump 10, through which fuel from a storage tank 12 is conveyed to a storage 14 under high pressure.
  • the memory 14 is designed as a so-called rail, from which lines lead to fuel injection valves 16 which are arranged on an internal combustion engine.
  • Fuel injection valve 16 has a control valve 18, by means of which the opening and closing of the fuel injection valve 16 is controlled.
  • Storage fuel injection system also has a control device 20, to which signals are supplied via various operating parameters of the internal combustion engine and by means of which the control valves 18 of the fuel injection valves 16 are controlled to open or close them.
  • FIG. 2 shows a fuel injection valve 16 with an associated control valve 18.
  • the fuel injection valve 16 has a valve body 22, in which an injection valve member 24 is axially displaceably guided.
  • the valve body 22 has at least one, preferably a plurality of injection openings 26 at its end region facing the combustion chamber of the internal combustion engine.
  • the injection valve member 24 has at that
  • End area facing the combustion chamber has, for example, an approximately conical sealing surface 28 which interacts with a valve seat 30 formed in the valve body 22, from which the injection openings 26 lead away.
  • a valve seat 30 formed in the valve body 22, from which the injection openings 26 lead away.
  • annular space 32 is formed surrounding the injection valve member 24, which is connected to a pressure chamber 34, which in turn is connected to the accumulator 14, so that the pressure generated by the high pressure pump 10 prevails in the pressure chamber 34.
  • the injection valve member 24 has a pressure shoulder 36 arranged in the pressure chamber 34, via the pressure prevailing in the pressure chamber 34 exerts a force acting on the opening valve 38 of the injection valve member 24 on the latter.
  • a pre-tensioned closing spring 40 acts on the injection valve member 24, by means of which the injection valve member 24 is acted against by the force acting in the pressure chamber 34 against the force m closing direction 38 due to the pressure acting in the pressure chamber 34 Closing spring 40 opening 38 movable and gives the
  • E injection openings 26 free through which fuel m is injected into the combustion chamber of the internal combustion engine.
  • the injection valve member 24 m is closed with its sealing surface 28 m and the valve seat 30 is pressed against the valve body 22 so that the injection openings 26 are closed
  • a closing piston 42 which is part of the control valve 18, is arranged in the region of the end of the injection valve member 24 facing away from the combustion chamber.
  • the locking piston 42 can be integrated with the
  • Injection valve member 24 may be formed or as a separate part.
  • the closing piston 42 is arranged at least approximately coaxially with the injection valve member 24 and is axially displaceably guided in a bore 44 in a housing part 48 of the control valve 18.
  • a channel 46 is formed in the closing piston 40, which has a section 46a starting from the front side of the closing piston 42 facing away from the injection valve member 24 and running approximately coaxially to the longitudinal axis of the closing piston 42, and a section 46b adjoining the latter, approximately perpendicular to the longitudinal axis of the closing piston 42
  • the mouth of the closing piston 42 near its end facing the injection valve member 24 is in the region of the mouth of the section 46b of the channel 46
  • the closing piston 42 is arranged in a section 44a of the bore 44 with an enlarged diameter, while the region of the closing piston 42 facing away from the injection valve member 24 is tightly guided in a section 44b of the bore 44 with a smaller diameter.
  • An enlarged diameter section 44a of the bore 44 has an annular space between it and the closing piston 42 with the mouth of the channel section 44b, which is connected to a relief space, which can be used, for example, as the storage tank 12.
  • closing piston 42 delimits a control pressure chamber 50, which is connected to accumulator 14 via a throttle 52.
  • the end of a control valve member 54 projects into the control pressure chamber 50 at least approximately coaxially to the closing piston 42 and to the section 46a of its channel 46.
  • a sealing surface 55 is formed, which can be, for example, conical and which interacts with the correspondingly also conical opening 47 of the channel section 46a of the closing piston 42 as a valve seat.
  • the opening 47 of the channel section 46a on the closing piston 42 can be opened and closed by the sealing surface 55 of the control valve member 54.
  • Control pressure chamber 50 fuel flows out through the channel 46 in the closing piston 42 and there is a lower pressure in the control pressure chamber 50 than in the accumulator 14, so that the injection valve member 24 by the pressure acting on its pressure shoulder 36 against the force of the closing spring 40 and the force acting on the end face of the closing piston 42 can be opened by the pressure prevailing in the control pressure chamber 50.
  • control valve member 54 protrudes through an opening 56 in an intermediate plate 57 of the control valve housing.
  • a further housing part 58 of the control valve housing which has a stepped bore 60, adjoins the intermediate disk 57, with a section 60a with a larger diameter formed towards the intermediate disk 57 and a section 60b with a smaller diameter subsequently formed thereon.
  • the control valve member 54 In its area arranged in the bore section 60a, the control valve member 54 has an annular collar 62 which is enlarged in diameter compared to the diameter of the end of the control valve member 54 which projects into the control pressure chamber 50.
  • a prestressed spring 64 is arranged between the intermediate disk 57 and the annular collar 62 of the control valve member 54, by means of which the control valve member 54 is pulled away from the closing piston 4.
  • the control valve member 54 again has approximately the same diameter as at its end projecting into the control pressure chamber 50 and passes through the bore section 60b in a tightly guided manner.
  • Another housing part 66 adjoins the housing part 58 of the control valve 18 and has a bore 68 with a larger diameter than the bore section 60b, which is at least approximately coaxial with the control valve member 54.
  • a control piston 70 is formed in its area arranged in the bore 68 with a diameter larger than the control piston 70 passing through the bore section 60b.
  • a working space 72 is delimited in the bore 68 towards the housing part 58 by the control piston 70.
  • On the housing part 66 is followed by a disk-shaped housing part 74, between which and the end face of the control piston 70 facing away from the working space 72, a prestressed return spring 76 is arranged.
  • the work space 72 is connected to a piezo actuator 78 via a hydraulic transmission.
  • the piezo actuator 78 is controlled by the control device 20 and changes its length depending on an electrical voltage applied to it.
  • the piezo actuator 78 is arranged in a cylinder 79 and, when it changes in length, compresses or relaxes a hydraulic volume arranged in the cylinder 79.
  • the hydraulic translation is achieved in that the hydraulic volume influenced by the piezo actuator 78 is reduced in diameter to that
  • Piezo actuator 78 reduced piston 80 acts, which performs a stroke increased by the ratio of the diameter of the piezo actuator 78 to the diameter of the piston 80 when the length of the piezo actuator 78 changes.
  • the piston 80 is arranged at least approximately coaxially with the piezo actuator 78 and is displaceably guided in a cylinder 81 corresponding in diameter.
  • a working space 82 is delimited by the piston 80 and is connected to the working space 72 via a channel 83 with a smaller diameter in the housing part 66.
  • the piezo actuator 78 and the piston 80 can be arranged anywhere on the circumference of the housing part 66 of the control valve 18 and can be inclined with their longitudinal axes approximately perpendicular to the longitudinal axis of the control valve 18 or, as shown in FIG. 2, to the longitudinal axis of the control valve.
  • the spring valve 64 pulls the control valve member 54 away from the closing piston 42, while the control valve member 54 is pressed toward the closing piston 42 by the return spring 76.
  • the bias of the return spring 76 is Greater than the bias of the spring 64, so that at low pressure in the working chamber 72, the control valve member 54 is pressed by the return spring 76 against the closing piston 42 and keeps the channel 46 closed, again by acting on the closing piston 42 in the control pressure chamber 50
  • the piezo actuator 78 When the piezo actuator 78 is controlled by the control device 20, its length increases and the piston 80 displaces hydraulic volume from the working space 82 via the channel 83 into the working space 72, where the pressure rises until it reaches the control piston 70 Exerted force together with the force of the spring 64 can overcome the bias of the return spring 76 and the control valve member 54 is moved away from the closing piston 42. Through the control valve member 54, the mouth 47 of the channel 46 in the closing piston 42 is opened, so that there is a gap between the sealing surface 55 of the control valve member 54 and the mouth 47 of the channel 46, through which
  • Control pressure chamber 50 fuel can flow through the channel 46.
  • the pressure in the control pressure chamber 50 thus falls, so that the injection valve member 24 is moved in the opening direction 38 against the reduced pressure in the control pressure chamber 50 and against the force of the closing spring 40 by the pressure acting on the pressure shoulder 36 in the pressure chamber 34 and opens the injection openings 26.
  • the closing piston 42 moves together with the injection valve member 24 in its opening direction 38, whereby the gap between the sealing surface 55 of the control valve member 54 and the mouth 47 of the channel 46 is reduced again. This results in a stronger throttling effect at the gap between the sealing surface 55 of the control valve member 54 and the mouth 47 of the channel 46, as a result of which the pressure in the control pressure chamber 50 rises again, since less fuel from the Control pressure chamber 50 can flow out.
  • the closing piston 42 thus follows the position of the control valve member 54, the gap between the sealing surface 55 of the control valve member 54 and the mouth 47 of the channel 46 on the end face of the closing piston 42 being set such that the system of the control valve 18 is in equilibrium.
  • the closing piston 42 can be formed in one piece with the injection valve member 24 or as a separate component which is connected to the injection valve member 24.
  • a coupling between the closing piston 42 and the injection valve member 24 is also brought about by the pressure prevailing in the control pressure chamber 50, by means of which the closing piston 42 is pressed against the injection valve member 24. If the gap between the sealing surface 55 and the mouth 47 of the channel 46 were too small, the pressure in the control pressure chamber 50 increases and the closing piston 42 moves away from the control valve member 54.
  • the opening stroke of the injection valve member 24 can be infinitely limited by the corresponding position of the control valve member 54.
  • the pressure in the control pressure chamber 50 does not result in any force on the control valve member 54, since its cross-sectional area in the control pressure chamber 50 is equal to the cross-sectional area of the mouth 47 of the channel 46 of the closing piston 42.
  • the control valve member 54 is thus force balanced.
  • the piezo actuator 78 and the hydraulic one Translation can therefore be carried out with small dimensions.
  • the time of opening, the duration of the opening and the size of the opening stroke of the fuel injection valve 16 are determined.
  • a pre-injection can be realized by first opening the fuel injection valve only briefly and / or with a small opening stroke for the pre-injection, then closing it and then opening it for the main injection for a longer time and / or with a larger opening stroke.
  • a specific course of the injection can also be achieved, in which, for example, the fuel injection valve is initially only opened with a small opening stroke and then opened with a larger opening stroke. Any other course of injection can also be achieved.

Abstract

Das Kraftstoffeinspritzventil (16) weist ein Einspritzventilglied (24) auf, durch das wenigstens eine Einspritzöffnung (26) gesteuert wird. Die Bewegung des Einspritzventilglieds (24) wird durch ein Steuerventil (18) beeinflußt, das ein Steuerventilglied (54) aufweist, durch den der Druck in einem Steuerdruckraum (50) gesteuert wird, indem durch dieses ein Entlastungskanal (46) in einem den Steuerdruckraum (50) begrenzenden Schließkolben (42) gesteuert wird, der durch den im Steuerdruckraum (50) herrschenden Druck das Einspritzventilglied (24) in seiner Schließrichtung beaufschlagt. Das Steuerventilglied (54) ist über eine hydraulische Übersetzung durch einen Piezoaktor (78) verschiebbar, wodurch dieses den Entlastungskanal (46) öffnet oder schließt. Das Steuerventilglied (54) wirkt mit der Mündung (47) des Entlastungskanals (46) am Schließkolben (42) als Ventilsitz zusammen und dessen Querschnittsfläche im Steuerdruckraum (50) ist zumindest annähernd gleich der Querschnittsfläche der Mündung (47) des Entllastungskanals (46), so daß durch den Druck im Steuerdruckraum (50) keine Kraft auf das Steuerventilglied (54) ausgeübt wird und für dessen Verschiebung nur eine geringe Kraft erforderlich ist.

Description

Kraf stoffeinspntzventil für Brennkraftmaschinen
Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einem Kraftstoffeinspntzventil für Brennkraftmaschinen nach der Gattung des Anspruchs 1.
Ein solches Kraftstoffeinspntzventil ist durch die DE 198 13 983 AI bekannt. Dieses Kraftstoffeinspntzventil ist Bestandteil eines Speicherkraftstoffemspritzsystems und weist ein Emspritzventilglied auf, durch das wenigstens eine Einspritzöffnung gesteuert wird und das eine einen Druckraum begrenzenden Druckschulter aufweist . Dem Druckraum ist unter Druck stehender Kraftstoff von einer Kraftstoffhochdruckquelle über eine Druckleitung zuführbar, durch den das Emspritzventilglied entgegen einer Schließkraft zur Öffnung der wenigstens einen Einspritzöffnung von einem Ventilsitz abhebbar ist. Die Bewegung des E spritzventilglieds wird durch ein Steuerventil beeinflußt, das ein von einem Piezoaktor betätigtes Steuerventilglied aufweist, das den einem mit einer Druckquelle verbundenen Steuerdruckraum herrschenden Druck steuert, der das Emspritzventilglied m dessen Schließrichtung beaufschlagt. Durch das Steuerventilglied ist der Steuerdruckraum mit einem Entlastungsraum verbindbar, wodurch der Druck im Steuerdruckraum absinkt und das Emspritzventilglied m Öffnungsrichtung bewegt werden kann. Die Bewegung des Steuerventilglieds durch den Piezoaktor muß gegen den im Steuerdruckraum herrschenden Druck erfolgen, so daß ein großer Kraftaufwand zu dessen Bewegung erforderlich ist.
Vorteile der Erfindung Das erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritzventil mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1 hat demgegenüber den Vorteil, daß die Bewegung des Steuerventilglieds zur Verbindung des Steuerdruckraums mit dem Entlastungsraum nicht gegen den Druck im Steuerdruckraum erfolgen muß und somit für die Bewegung des Steuerventilglieds nur eine geringe Kraft erforderlich ist. Dies ermöglicht es einen Piezoaktor mit geringen Abmessungen zu verwenden, wodurch die Baugröße und das Gewicht des Steuerventils gering gehalten werden können. Außerdem kann durch das Steuerventilglied der Öffnungshub des Einspritzventilglieds stufenlos begrenzt werden.
In den abhängigen Ansprüchen sind vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzventils angegeben. Durch die Ausbildung gemäß Anspruch 2 ist ein sicheres Verschließen des Kanals am Schließkolben durch das Steuerventilglied erreicht, wenn der Piezoaktor nicht aktiviert ist . Durch die gemäß Anspruch 3 vorgesehene Feder wird die vom Piezoaktor aufzubringende Kraft für die Bewegung des Steuerventilglieds gegen die Rückstellfeder reduziert.
Zeichnung
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert . Es zeigen Figur 1 ein
Speicherkraftstoffeinspritzsystem in schematischer Darstellung und Figur 2 ein Kraftstoffeinspritzventil des Speicherkraftstoffeinspritzsystems in einem Längsschnitt.
Beschreibung des Ausführungsbeispiels Ein m Figur 1 schematisch dargestelltes
Speicherkraftstoffemspπtzsystem weist eine Hochdruckpumpe 10 auf, durch die Kraftstoff aus einem Vorratstank 12 unter Hochdruck einen Speicher 14 gefördert wird. Der Speicher 14 ist als sogenanntes Rail ausgebildet, von dem Leitungen zu Kraftstoffeinspritzventilen 16 abführen, die an einer Brennkraftmaschine angeordnet sind. Jedes
Kraftstoffeinspntzventil 16 weist ein Steuerventil 18 auf, durch das das Öffnen und Schließen des Kraftstoffeinspritzventils 16 gesteuert wird. Das
Speicherkraftstoffemspπtzsystem weist außerdem eine Steuereinrichtung 20 auf, der Signale über verschiedene Betriebsparameter der Brennkraftmaschine zugeführt werden und durch die abhängig hiervon die Steuerventile 18 der Kraftstoffemspritzventile 16 zu deren Öffnen oder Schließen angesteuert werden.
In Figur 2 ist ein Kraftstoffeinspntzventil 16 mit zugehörigem Steuerventil 18 dargestellt. Das Kraftstoffeinspntzventil 16 weist einen Ventilkorper 22 auf, m dem ein Emspritzventilglied 24 axial verschiebbar geführt ist. Der Ventilkörper 22 weist an seinem dem Brennraum der Brennkraftmaschine zugewandten Endbereich wenigstens eine, vorzugsweise mehrere Einspritzöffnungen 26 auf. Das Emspritzventilglied 24 weist an seinem dem
Brennraum zugewandten Endbereich eine beispielsweise etwa kegelförmige Dichtfläche 28 auf, die mit einem im Ventilkorper 22 ausgebildeten Ventilsitz 30 zusammenwirkt, von dem aus die Einspritzöffnungen 26 abführen. Im Ventilkörper 22 ist ein das Emspritzventilglied 24 umgebender Ringraum 32 ausgebildet, der mit einem Druckraum 34 verbunden ist, der wiederum mit dem Speicher 14 verbunden ist, so daß im Druckraum 34 der von der Hochdruckpumpe 10 erzeugte Druck herrscht. Das Emspritzventilglied 24 weist eine im Druckraum 34 angeordnete Druckschulter 36 auf, über die der im Druckraum 34 herrschende Druck eine m Offnungsπchtung 38 des Emspπtzventilglieds 24 wirkende Kraft auf dieses ausübt. Am Emspritzventilglied 24 greift eine vorgespannte Schließfeder 40 an, durch die das Emspritzventilglied 24 entgegen der durch den im Druckraum 34 herrschenden Druck auf dieses m Offnungsπchtung 38 wirkenden Kraft m Schließrichtung beaufschlagt ist Durch den im Druckraum 34 herrschenden Druck ist das Emspritzventilglied 24 gegen die Kraft der Schließfeder 40 Offnungsπchtung 38 bewegbar und gibt dabei die
E spritzoffnungen 26 frei, durch die Kraftstoff m den Brennraum der Brennkraftmaschine eingespritzt wird Zur Beendung der Einspritzung wird das Emspritzventilglied 24 m Schließrichtung mit seiner Dichtflache 28 m den Ventilsitz 30 am Ventilkorper 22 gepresst, so daß die Emspritzoffnungen 26 verschlossen werden
Im Bereich des dem Brennraum abgewandten Endes des Emspritzventilglieds 24 ist ein Schließkolben 42 angeordnet, der Teil des Steuerventils 18 ist. Der Schließkolben 42 kann emstuckig mit dem
Emspritzventilglied 24 ausgebildet sein oder als separates Teil Der Schließkolben 42 ist zumindest annähernd koaxial zum Emspritzventilglied 24 angeordnet und m einer Bohrung 44 m einem Gehauseteil 48 des Steuerventils 18 axial verschiebbar gefuhrt. Im Schließkolben 40 ist ein Kanal 46 ausgebildet, der einen von der dem Emspritzventilglied 24 abgewandten Stirnseite des Schließkolbens 42 ausgehenden und etwa koaxial zur Langsachse des Schließkolbens 42 verlaufenden Abschnitt 46a und einen an diesen anschließenden, etwa senkrecht zur Langsachse des Schließkolbens 42 verlaufenden Abschnitt 46b aufweist, der am Mantel des Schließkolbens 42 nahe dessen dem Emspritzventilglied 24 zugewandten Endes mundet Im Bereich der Mundung des Abschnitts 46b des Kanals 46 ist der Schließkolben 42 in einem Abschnitt 44a der Bohrung 44 mit vergrößertem Durchmesser angeordnet, während der dem Einspritzventilglied 24 abgewandte Bereich des Schließkolbens 42 in einem Abschnitt 44b der Bohrung 44 mit kleinerem Durchmesser dicht geführt ist. Durch den im
Durchmesser vergrößerten Abschnitt 44a der Bohrung 44 ist zwischen dieser und dem Schließkolben 42 mit der Mündung des Kanala Schnitts 44b ein Ringraum vorhanden, der mit einem Entlastungsraum verbunden ist, als der beispielsweise der Vorratstank 12 dienen kann.
Der Schließkolben 42 begrenzt im Abschnitt 44b der Bohrung 44 einen Steuerdruckraum 50, der über eine Drossel 52 mit dem Speicher 14 verbunden ist. In den Steuerdruckraum 50 ragt zumindest annähernd koaxial zum Schließkolben 42 und zum Abschnitt 46a von dessen Kanal 46 das Ende eines Steuerventilglieds 54 hinein. Am Ende des Steuerventilglieds 54 ist eine Dichtfläche 55 ausgebildet, die beispielsweise konisch sein kann und die mit der entsprechend ebenfalls konisch ausgebildeten Mündung 47 des Kanalabschnitts 46a des Schließkolbens 42 als Ventilsitz zusammenwirkt. Durch die Dichtfläche 55 des Steuerventilglieds 54 kann die Mündung 47 des Kanalabschnitts 46a am Schließkolben 42 geöffnet und verschlossen werden. Wenn die Mündung 47 des Kanalabschnitts 46a am Schließkolben 42 durch das Steuerventilglied 54 verschlossen ist, so herrscht im Steuerdruckraum 50 derselbe Druck wie im Speicher 14 und das Einspritzventilglied 24 wird in seiner Schließstellung gehalten. Wenn die Mündung 47 des Kanalabschnitts 46a am Schließkolben 42 durch das Steuerventilglied 54 geöffnet ist, so kann aus dem
Steuerdruckraum 50 durch den Kanal 46 im Schließkolben 42 Kraftstoff abströmen und im Steuerdruckraum 50 herrscht ein geringerer Druck als im Speicher 14, so daß das Einspritzventilglied 24 durch den auf dessen Druckschulter 36 wirkenden Druck gegen die Kraft der Schließfeder 40 und die durch den im Steuerdruckraum 50 herrschenden Druck auf die Stirnfläche des Schließkolbens 42 wirkende Kraft geöffnet werden kann.
Das Steuerventilglied 54 ragt mit seinem Ende durch eine Öffnung 56 in einer Zwischenscheibe 57 des Steuerventilgehäuses hindurch. An die Zwischenscheibe 57 schließt sich ein weiteres Gehäuseteil 58 des Steuerventilgehäuses an, das eine gestufte Bohrung 60 aufweist, mit einem zur Zwischenscheibe 57 hin ausgebildeten Abschnitt 60a mit größerem Durchmesser und einem an diesen anschließend ausgebildeten Abschnitt 60b mit kleinerem Durchmesser. In seinem im Bohrungsabschnitt 60a angeordneten Bereich weist das Steuerventilglied 54 einen im Durchmesser gegenüber dem Durchmesser des in den Steuerdruckraum 50 ragenden Endes des Steuerventilglieds 54 vergrößerten Ringbund 62 auf. Zwischen der Zwischenscheibe 57 und dem Ringbund 62 des Steuerventilglieds 54 ist eine vorgespannte Feder 64 angeordnet, durch die das Steuerventilglied 54 vom Schließkolben 4 weggezogen wird.
An den Ringbund 62 anschließend weist das Steuerventilglied 54 wieder etwa denselben Durchmesser auf wie an seinem in den Steuerdruckraum 50 ragenden Ende und tritt dicht geführt durch den Bohrungsabschnitt 60b hindurch. An das Gehäuseteil 58 des Steuerventils 18 schließt sich ein weiteres Gehäuseteil 66 an, das eine zum Steuerventilglied 54 zumindest annähernd koaxiale Bohrung 68 mit größerem Durchmesser als der Bohrungsabschnitt 60b aufweist. Am Steuerventilglied 54 ist an dessen in der Bohrung 68 angeordnetem Bereich ein im Durchmesser gegenüber dessen durch den Bohrungsabschnitt 60b hindurchtretendem Bereich vergrößerter Steuerkolben 70 ausgebildet. Durch den Steuerkolben 70 wird in der Bohrung 68 zum Gehäuseteil 58 hin ein Arbeitsraum 72 begrenzt. An das Gehäuseteil 66 schließt sich ein scheibenförmiges Gehäuseteil 74 an, zwischen dem und der dem Arbeitsraum 72 abgewandten Stirnseite des Steuerkolbens 70 eine vorgespannte Rückstellfeder 76 angeordnet ist.
Der Arbeitsraum 72 ist über eine hydraulische Übersetzung mit einem Piezoaktor 78 verbunden. Der Piezoaktor 78 wird von der Steuereinrichtung 20 angesteuert und ändert abhängig von einer an diesem anliegenden elektrischen Spannung seine Länge. Der Piezoaktor 78 ist in einem Zylinder 79 angeordnet und bewirkt bei seiner Längenänderung eine Verdichtung bzw. Entspannung eines im Zylinder 79 angeordneten Hydraulikvolumens. Die hydraulische Übersetzung ist dadurch erreicht, daß das vom Piezoaktor 78 beeinflußte Hydraulikvolumen auf einen im Durchmesser gegenüber dem
Piezoaktor 78 verkleinerten Kolben 80 wirkt, der bei einer Längenänderung des Piezoaktors 78 einen um das Verhältnis des Durchmessers des Piezoaktors 78 zum Durchmesser des Kolbens 80 vergrößerten Hub ausführt. Der Kolben 80 ist zumindest annähernd koaxial zum Piezoaktor 78 angeordnet und in einem im Durchmesser entsprechenden Zylinder 81 verschiebbar geführt. Durch den Kolben 80 wird ein Arbeitsraum 82 begrenzt, der über einen im Durchmesser kleineren Kanal 83 im Gehäuseteil 66 mit dem Arbeitsraum 72 verbunden ist. Der Piezoaktor 78 sowie der Kolben 80 können beliebig am Umfang des Gehäuseteils 66 des Steuerventils 18 angeordnet sein und mit ihren Längsachsen etwa senkrecht zur Längsachse des Steuerventils 18 oder wie in Figur 2 dargestellt beliebig zur Längsachse des Steuerventils geneigt.
Durch die Feder 64 wird das Steuerventilglied 54 vom Schließkolben 42 weggezogen, während das Steuerventilglied 54 durch die Rückstellfeder 76 zum Schließkolben 42 hin gedrückt wird. Die Vorspannung der Rückstellfeder 76 ist größer als die Vorspannung der Feder 64, so daß bei geringem Druck im Arbeitsraum 72 das Steuerventilglied 54 durch die Rückstellfeder 76 gegen den Schließkolben 42 gedrückt wird und den Kanal 46 verschlossen hält, wobei wiederum durch den auf den Schließkolben 42 im Steuerdruckraum 50 wirkenden
Druck das Einspritzventilglied 24 in seiner Schließstellung gehalten wird.
Wenn der Piezoaktor 78 von der Steuereinrichtung 20 angesteuert wird, so vergrößert sich dessen Länge und durch den Kolben 80 wird Hydraulikvolumen aus dem Arbeitsraum 82 über den Kanal 83 in den Arbeitsraum 72 verdrängt, wo der Druck ansteigt, bis die von diesem auf den Steuerkolben 70 ausgeübte Kraft zusammen mit der Kraft der Feder 64 die Vorspannung der Rückstellfeder 76 überwinden kann und das Steuerventilglied 54 vom Schließkolben 42 weg bewegt wird. Durch das Steuerventilglied 54 wird dabei die Mündung 47 des Kanals 46 im Schließkolben 42 geöffnet, so daß sich zwischen der Dichtfläche 55 des Steuerventilglieds 54 und der Mündung 47 des Kanals 46 ein Spalt ergibt, durch den aus dem
Steuerdruckraum 50 Kraftstoff durch den Kanal 46 abströmen kann. Der Druck im Steuerdruckraum 50 fällt dadurch ab, so daß das Einspritzventilglied 24 gegen den reduzierten Druck im Steuerdruckraum 50 und gegen die Kraft der Schließfeder 40 durch den im Druckraum 34 auf dessen Druckschulter 36 wirkenden Druck in Öffnungsrichtung 38 bewegt wird und die Einspritzöffnungen 26 freigibt. Der Schließkolben 42 bewegt sich hierbei zusammen mit dem Einspritzventilglied 24 in dessen Öffnungsrichtung 38, wodurch der Spalt zwischen der Dichtfläche 55 des Steuerventilglieds 54 und der Mündung 47 des Kanals 46 wieder verringert ist. Hierdurch ergibt sich am Spalt zwischen der Dichtfläche 55 des Steuerventilglieds 54 und der Mündung 47 des Kanals 46 eine stärkere Drosselwirkung, wodurch der Druck im Steuerdruckraum 50 wieder ansteigt, da weniger Kraftstoff aus dem Steuerdruckraum 50 abströmen kann. Der Schließkolben 42 folgt somit der Position des Steuerventilglieds 54, wobei der Spalt zwischen der Dichtfläche 55 des Steuerventilglieds 54 und der Mündung 47 des Kanals 46 an der Stirnseite des Schließkolbens 42 sich derart einstellt, daß sich das System des Steuerventils 18 im Gleichgewicht befindet. Wie bereits vorstehend angegeben kann der Schließkolben 42 einstückig mit dem Einspritzventilglied 24 ausgebildet sein oder als separates Bauteil, das mit dem Einspritzventilglied 24 verbunden ist. Eine Kopplung zwischen dem Schließkolben 42 und dem Einspritzventilglied 24 wird auch durch den im Steuerdruckraum 50 herrschenden Druck bewirkt, durch den der Schließkolben 42 gegen das Einspritzventilglied 24 gepresst wird. Wäre der Spalt zwischen der Dichtfläche 55 und der Mündung 47 des Kanals 46 zu klein, so erhöht sich der Druck im Steuerdruckraum 50 und der Schließkolben 42 bewegt sich vom Steuerventilglied 54 weg. Wäre der Spalt zwischen der Dichtfläche 55 und der Mündung 47 des Kanals 46 zu groß, so fällt der Druck im Steuerdruckraum 50 ab und der Schließkolben 42 bewegt sich zum Steuerventilglied 54 hin. Der Öffnungshub des Einspritzventilglieds 24 kann durch entsprechende Stellung des Steuerventilglieds 54 stufenlos begrenzt werden.
Durch den Druck im Steuerdruckraum 50 ergibt sich keine Kraft auf das Steuerventilglied 54, da dessen Querschnittsfläche im Steuerdruckraum 50 gleich der Querschnittsfläche der Mündung 47 des Kanals 46 des Schließkolbens 42 ist. Das Steuerventilglied 54 ist somit kraftausgeglichen. Für eine Bewegung des Steuerventilglieds 54, die durch die vom Piezoaktor 78 bewirkte Änderung des Drucks im Arbeitsraum 72 hervorgerufen wird, ist somit nur eine geringe auf das Steuerventilglied 54 wirkende Kraft erforderlich. Der Piezoaktor 78 sowie die hydraulische Übersetzung können daher mit geringen Abmessungen ausgeführt werden.
Durch entsprechende Ansteuerung des Piezoaktors 78 des Steuerventils 18 über die Steuereinrichtung 20 kann der
Zeitpunkt der Öffnung, die Dauer der Öffnung und die Größe des Öffnungshubs des Kraftstoffeinspritzventils 16 bestimmt werden. Es kann damit beispielsweise eine Voreinspritzung realisiert werden, indem das Kraftstoffeinspritzventil zunächst nur kurzzeitig und/oder mit geringem Öffnungshub geöffnet wird für die Voreinspritzung, danach geschlossen wird und anschließend für die Haupteinspritzung für längere Zeit und/oder mit größerem Öffnungshub geöffnet wird. Es kann auch ein bestimmter Verlauf der Einspritzung erzielt werden, bei der beispielsweise das Kraftstoffeinspritzventil zunächst nur mit einem geringen Öffnungshub geöffnet wird und anschließend mit einem größeren Öffnungshub geöffnet wird. Es kann auch ein beliebiger anderer Verlauf der Einspritzung erzielt werden.

Claims

Ansprüche
1. Kraftstoffeinspritzventil für Brennkraftmaschinen, insbesondere als Bestandteil eines Speicherkraftstoffeinspritzsystems, mit einem axial verschiebbar geführten Einspritzventilglied (24) , durch das wenigstens eine Einspritzöffnung (26) gesteuert wird und das eine einen Druckraum (34) begrenzenden Druckschulter (36) aufweist, wobei dem Druckraum (36) unter Druck stehender Kraftstoff von einer Kraftstoffhochdruckquelle (10; 14) zugeführt wird, durch den das Einspritzventilglied (24) entgegen einer Schließkraft zur Öffnung der wenigstens einen Einspritzöffnung (26) von einem Ventilsitz (30) abhebbar ist, und mit einem die Bewegung des Einspritzventilglieds (24) beeinflussenden Steuerventil (18) , das ein von einem
Piezoaktor (78) betätigtes Steuerventilglied (54) aufweist, das den in einem mit einer Druckquelle (10; 14) verbundenen Steuerdruckraum (50) herrschenden Druck steuert, der das Einspritzventilglied (24) zumindest mittelbar in seiner Schließrichtung beaufschlagt, wobei durch das
Steuerventilglied (54) der Steuerdruckraum (50) mit einem Entlastungsraum (12) verbindbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerventil (18) einen auf das Einspritzventilglied (24) wirkenden Schließkolben (42) aufweist, der den Steuerdruckraum (50) begrenzt, daß im Schließkolben (42) ein Kanal (46) zur Verbindung des Steuerdruckraums (50) mit dem Entlastungsraum (12) ausgebildet ist, und daß das Steuerventilglied (54) mit der Mündung (47) des Kanals (46) am Schließkolben (42) als Ventilsitz zum Öffnen und Schließen des Kanals (46) zusammenwirkt, wobei die Querschnittsfläche des Steuerventilglieds (54) im Steuerdruckraum (50) zumindest annähernd gleich groß ist wie die Querschnittsfläche der Mündung (47) des Kanals (46) .
2. Kraftstoffeinspritzventil nach /Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerventilglied (54) einen Steuerkolben (70) aufweist, der einen Arbeitsraum (72) begrenzt, daß der Druck im Arbeitsraum (72) durch den Piezoaktor (78) beeinflußt ist und das Steuerventilglied (54) über den Steuerkolben (70) durch den im Arbeitsraum
(72) herrschenden Druck gegen die Kraft einer vorgespannten Rückstellfeder (76) zum Schließkolben (42) hin gedrückt wird.
3. Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß am Steuerventilglied (54) eine der Rückstellfeder (76) entgegenwirkende vorgespannte Feder (64) angreift, wobei die Vorspannung der Rückstellfeder (76) größer ist als die Vorspannung der Feder (64) .
4. Kraftstoffeinspritzventil nach einem der Ansprüche 1 bis
3, dadurch gekennzeichnet, daß der Kanal (46) im Steuerdruckraum (50) an der Stirnseite des Schließkolbens (42) mündet und daß das Steuerventilglied (54) zumindest annähernd koaxial zum Schließkolben (42) angeordnet ist.
5. Kraftstoffeinspritzventil nach einem der Ansprüche 1 bis
4, dadurch gekennzeichnet, daß der Schließkolben (42) in einer im Durchmesser gestuften Bohrung (44) eines Gehäuseteils (48) des Steuerventils (18) angeordnet ist, wobei der Schließkolben (42) in einem im Durchmesser kleineren, den Steuerdruckraum (50) begrenzenden Bohrungsabschnitt (44b) verschiebbar geführt ist und der Kanal (46) zur Verbindung mit dem Entlastungsraum (12) in einem im Durchmesser größeren Bohrungsabschnitt (44a) mündet .
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