WO2004094811A1 - Brennstoffeinspritzventil - Google Patents

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Hubert Stier
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Robert Bosch Gmbh
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    • F02M63/0012—Valves
    • F02M63/0057—Means for avoiding fuel contact with valve actuator, e.g. isolating actuators by using bellows or diaphragms

Definitions

  • the invention relates to a fuel injector according to the preamble of the main claim.
  • DE 35 33 085 AI discloses a metering valve for metering liquids or gases, in particular an injection valve for fuel injection systems in internal combustion engines, which has a piezo stack actuator, the change in length of which is transmitted to a valve needle controlling a metering opening when an excitation voltage is applied, and determines the stroke of the valve needle.
  • the substance to be measured is fed via a feed line, which is designed in the form of a deep hole in the valve body.
  • a disadvantage of the metering valve known from DE 35 33 085 AI is the lack of possibility to compensate for offsets of the valve needle, which is rigidly connected to the actuator. This can lead to malfunction of the metering valve.
  • the fuel injector according to the invention with the characterizing features of the main claim has the advantage that the hydraulic coupler is provided on a side facing the valve needle with a recess into which the correspondingly shaped valve needle engages.
  • the recess is designed so that angular offsets can be compensated.
  • valve needle is advantageously rounded and the recess is conical. With a circular line of equipment, offsets can be compensated for reliably and easily.
  • Another advantage is that the arrangement can be produced in a very simple manner and does not require any additional components.
  • Figure 1 is a schematic section through the downstream end of an embodiment of a fuel injector designed according to the invention.
  • Fig. 2 is a partial representation of the pivotable mounting of the coupler between the actuator and
  • a fuel injector 1 shown in FIG. 1 is in the form of a fuel injector 1 for fuel injection systems of mixture-compressing, spark-ignited internal combustion engines.
  • the fuel injection valve 1 is particularly suitable for injecting fuel directly into a combustion chamber (not shown) of an internal combustion engine. Shown. is the downstream end of fuel injector 1.
  • the fuel injection valve 1 comprises a housing 2, in which a piezoelectric or magnetostrictive actuator 4 provided with an actuator coating 3 is arranged.
  • the actuator 4 is preloaded by a tubular spring 5 in order to enable a non-destructive assembly and a reproducible actuation of the actuator 4.
  • An electrical voltage can be supplied to the actuator 4 by means of an electrical line 6.
  • the actuator 4 is supported on the inflow side on an actuator foot, not shown, and on the outflow side on an actuator head 8.
  • the actuator 4 is encapsulated in an actuator housing 9.
  • the fuel fine injection valve 1 has a hydraulic coupler 10 on the downstream side of the actuator 4.
  • the hydraulic coupler 10 is designed as a second medium coupler 10 and is shown as an overall component in the present exemplary embodiment for the sake of clarity.
  • a hydraulic coupler 10 usually includes a master piston and a slave piston which are urged against one another by a coupler spring.
  • the hydraulic coupler 10 can be, for example, by a Corrugated tube-shaped seal against an interior 7 of the fuel injector 1 to be sealed.
  • the hydraulic coupler 10 rests on a valve needle 11.
  • An inflow end 12 of the valve needle 11 is hemispherical in shape and lies in a recess 13 of the hydraulic coupler 10.
  • the inflow end 12 of the valve needle 11 and the hydraulic coupler 10 are shown enlarged in FIG. 2 and described in detail below.
  • the valve needle 11 has a valve closing body 15 on an outflow-side end 14, which cooperates with a valve seat surface 16 to form a sealing seat.
  • the fuel injection valve 1 opens outward.
  • the valve needle 11 is guided in a multi-part nozzle body 17 and acted upon by a return spring 18, which at the same time prestresses the actuator 4.
  • the return spring 18 is arranged in the actuator housing 9.
  • the actuator housing 9 is also sealed off from the interior 7 of the fuel injector 1 by a corrugated tube seal 19.
  • FIG. 2 shows a section of the section of the fuel injector 1 designed according to the invention, designated II in FIG. 1.
  • the inflow end 12 of the valve needle 11 is rounded.
  • a curve 20 of the end 12 can be cap-shaped or hemispherical.
  • the recess 13 in the hydraulic coupler 10 is conical.
  • the curvature 20 lies in the recess 13 on a circular contact line 21, whereby forces can be absorbed evenly.
  • the arrangement ensures in a simple and reliable manner the compensation of offsets of the valve needle 11 during operation of the fuel injector 1, which would otherwise lead to malfunctions of fuel injector 1 by jamming valve needle 11 or by destruction of actuator 4 due to shear forces in the event of offsets.
  • the arrangement shown is particularly easy to manufacture. In particular, no additional components are required.
  • Embodiment limited and suitable for any designs of fuel injection valves 1.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
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Abstract

Ein Brennstoffeinspritzventil (1), insbesondere ein Brennstoffeinspritzventil (1) für Brennstoffeinspritzanlagen von Brennkraftmaschine, umfaßt einen über eine elektrische Leitung (6) erregbaren piezoelektrischen oder magnetostriktiven Aktor (4), der einen in einem Gehäuse (2) angeordneten Ventilschließkörper (15) betätigt, der mit einer Ventilsitzfläche (16) zu einem Dichtsitz zusammenwirk, und einen hydraulischen Koppler (10). Der hydraulische Koppler (10) weist abströmseitig eine Ausnehmung (13) auf, in welcher ein Ende (12) einer Ventilnadel (11) schwenkbar in Eingriff ist.

Description

Brennstoffeinspritzventil
Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einem Brennstoffeinspritzventil nach der Gattung des Hauptanspruchs.
Aus der DE 35 33 085 AI ist ein Zumeßventil zur Dosierung von Flüssigkeiten oder Gasen, insbesondere ein Einspritzventil für Kraftstoff-Einspritzsysteme in Brennkraftmaschinen bekannt, welches einen Piezo-Stapelaktor aufweist, dessen Längenänderung bei Anlegen einer Erregerspannung auf eine eine Zumeßöffnung steuernde Ventilnadel übertragen wird und den Hubweg der Ventilnadel bestimmt. Der zuzumessende Stoff wird über eine Zuleitung zugeführt, welche in Form einer Tieflochbohrung im Ventilkörper ausgeführt ist.
Nachteilig an dem aus der DE 35 33 085 AI bekannten Zumeßventil ist die mangelnde Möglichkeit, Versätze der Ventilnadel auszugleichen, welche starr mit dem Aktor in Wirkverbindung steht. Dies kann zu Fehlfunktionen des Zumeßventils führen. Vorteile der Erfindung
Das erfindungsgemäße Brennstoffeinspritzventil mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß der hydraulische Koppler an einer der Ventilnadel zugewandten Seite mit einer Ausnehmung versehen ist, in welche die entsprechend geformte Ventilnadel eingreift. Die Ausnehmung ist dabei so gestaltet, daß Winkelversätze ausgeglichen werden können.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterentwicklungen des im Hauptanspruch angegebenen Brennstoffeinspritzventils möglich.
Vorteilhafterweise ist die Ventilnadel gerundet und die Ausnehmung kegelförmig. Durch eine kreisförmige Anlagelinie können Versätze zuverlässig und einfach ausgeglichen werden.
Weiterhin ist von Vorteil, daß die Anordnung in sehr einfacher Weise herstellbar ist und ohne zusätzliche Bauteile auskommt.
Zeichnung
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung vereinfacht dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 einen schematischen Schnitt durch das abströ seitige Ende eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäß ausgestalteten Brennstoffeinspritzventils; und
Fig. 2 eine ausschnittsweise Darstellung der schwenkbaren Lagerung des Kopplers zwischen Aktor und
Ventilnadel des erfindungsgemäß ausgestalteten
Brennstoffeinspritzventils im Bereich II in
Fig. 1. Beschreibung des AusführungsbeiSpiels
Nachfolgend wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung beispielhaft. beschrieben. Übereinstimmende Bauteile sind dabei in allen Figuren mit übereinstimmenden Bezugszeichen versehen.
Ein in Fig. 1 dargestelltes Brennstoffeinspritzventil 1 ist in der Form eines Brennstoffeinspritzventils 1 für Brennstoffeinspritzanlagen von gemischverdichtenden, fremdgezündeten Brennkraftmaschinen ausgeführt. Das Brennstoffeinspritzventil 1 eignet sich insbesondere zum direkten Einspritzen von Brennstoff in einen nicht dargestellten Brennraum einer Brennkraftmaschine. Dargestellt. ist das abströmseitige Ende des Brennstoffeinspritzventils 1.
Das Brennstoffeinspritzventil 1 umfaßt ein Gehäuse 2, in welchem ein mit einer Aktorumspritzung 3 versehener piezoelektrischer oder magnetostriktiver Aktor 4 angeordnet ist. Der Aktor 4 ist durch eine Rohrfeder 5 vorgespannt, um eine zerstörungsfreie Montage und eine reproduzierbare Betätigung des Aktors 4 zu ermöglichen. Dem Aktor 4 kann mittels einer elektrischen Leitung 6 eine elektrische Spannung zugeführt werden. Der Aktor 4 stützt sich zuströmseitig an einem nicht weiter dargestellten Aktorfuß und abströmseitig an einem Aktorkopf 8 ab. Der Aktor 4 ist in einem Aktorgehäuse 9 gekapselt .
Das Brennsto feinspritzventil 1 weist abströmseitig des Aktors 4 einen hydraulischen Koppler 10 auf. Der hydraulische Koppler 10 ist als Zweitmediumskoppler 10 ausgebildet und ist der Übersichtlichkeit halber im vorliegenden Ausführungsbeispiel als Gesamtbauteil dargestellt. Ein hydraulischer Koppler 10 umfaßt gewöhnlich einen Geberkolben und einen Nehmerkolben, die durch eine Kopplerfeder gegeneinander beaufschlagt sind. Der hydraulische Koppler 10 kann durch eine beispielsweise wellrohrformige Dichtung gegen einen Innenraum 7 des Brennstoffeinspritzventils 1 abgedichtet sein.
Der hydraulische Koppler 10 liegt an einer Ventilnadel 11 an. Ein zustromseitiges Ende 12 der Ventilnadel 11 ist dabei halbkugelförmig ausgeformt und liegt in einer Ausnehmung 13 des hydraulischen Kopplers 10. Das zuströ seitige Ende 12 der Ventilnadel 11 und der hydraulische Koppler 10 sind in Fig. 2 vergrößert dargestellt und weiter unten detailliert beschrieben.
Die Ventilnadel 11 weist an einem abströmseitigen Ende 14 einen Ventilschließkörper 15 auf, der mit einer Ventilsitzfläche 16 zu einem Dichtsitz zusammenwirkt . Im Ausführungsbeispiel handelt es sich um ein nach außen öffnendes Brennstoffeinspritzventil 1.
Die Ventilnadel 11 ist in einem mehrteiligen Düsenkörper 17 geführt und durch eine Rückstellfeder 18, welche gleichzeitig den Aktor 4 vorspannt, beaufschlagt. Die Rückstellfeder 18 ist dabei im Aktorgehäuse 9 angeordnet. Die Abdichtung des Aktorgehäuses 9 gegen den Innenraum 7 des Brennstoffeinspritzventils 1 erfolgt im Ausführungsbeispiel ebenfalls durch eine Wellrohrdichtung 19.
Fig. 2 zeigt in einer ausschnittsweisen Schnittdarstellung den in Fig. 1 mit II bezeichneten Ausschnitt aus dem erfindungsgemäß ausgestalteten Brennstoffeinspritzventil 1.
Wie bereits erwähnt, ist das zuströmseitige Ende 12 der Ventilnadel 11 gerundet geformt. Eine Rundung 20 des Endes 12 kann dabei kappen- oder halbkugelförmig sein. Die Ausnehmung 13 im hydraulischen Koppler 10 ist kegelförmig ausgebildet. Die Rundung 20 liegt in der Ausnehmung 13 auf einer kreisförmigen Anlagelinie 21 an, wodurch Kräfte gleichmäßig aufgenommen werden können. Die Anordnung sorgt in einfacher und zuverlässiger Weise für den Ausgleich von Versätzen der Ventilnadel 11 beim Betrieb des Brennstoffeinspritzventils 1, welche sonst zu Fehlfunktionen des Brennstoffeinspritzventils 1 durch Verklemmen der Ventilnadel 11 oder durch Zerstörung des Aktors 4 durch Scherkräfte bei Versätzen führen können. Die dargestellt Anordnung zeichnet sich dabei durch besonders einfache Herstellbarkeit aus. Es werden insbesondere keine zusätzlichen Bauteile benötigt.
Die Erfindung ist nicht auf das dargestellte
Ausführungsbeispiel beschränkt und für beliebige Bauformen von Brennstoff einspritzventilen 1 geeignet.

Claims

Ansprüche
1. Brennstoffeinspritzventil (1), insbesondere Brennstoffeinspritzventil (1) für Brennstoffeinspritzanlagen von Brennkraftmaschinen, mit einem piezoelektrischen oder agnetostriktiven Aktor (4), der einen in einem Gehäuse (2) angeordneten Ventilschließkörper (15) betätigt, der mit einer Ventilsitzfläche (16) zu einem Dichtsitz zusammenwirkt, und mit einem hydraulischen Koppler (10) , dadurch gekennzeichnet, daß der hydraulische Koppler (10) abströmseitig eine Ausnehmung (13) aufweist, in welcher ein Ende (12) einer Ventilnadel (11) schwenkbar in Eingriff ist.
2. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmung (13) kegelförmig ausgeführt ist.
3. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Ausnehmung (13) in einer Abströmrichtung erweitert .
4. Brennstoffeinspritzventil nach einem der Ansprüche 1 bis
3, dadurch gekennzeichnet, daß das zuströmseitige Ende (12) der Ventilnadel (11) eine Rundung (20) aufweist.
5. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Rundung (20) kappen- oder halbkugelförmig ist.
6. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Rundung (20) mit einer kreisförmigen Anlagelinie (21) in der Ausnehmung (13) anliegt.
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