WO2006032557A1

WO2006032557A1 - Brennstoffeinspritzventil

Info

Publication number: WO2006032557A1
Application number: PCT/EP2005/053568
Authority: WO
Inventors: Patrick Mattes; Kai Sutter; Thomas Schwarz; Burghard Kienzle
Original assignee: Robert Bosch Gmbh
Priority date: 2004-09-23
Filing date: 2005-07-22
Publication date: 2006-03-30
Also published as: TW200610891A; DE102004046095B4; DE102004046095A1

Abstract

Ein Brennstoffeinspritzventil (1), insbesondere ein Einspritzventil für Brennstoffeinspritzanlagen von Brennkraftmaschinen, weist ein Ventilgehäuse (2) und einen darin angeordneten piezoelektrischen Aktor (6) auf. Der Aktor (6) stützt sich zumindest mittelbar an dem Ventilgehäuse (2) ab. Außerdem ist ein von dem Aktor (6) mittels einer Ventilnadel (13) betätigbarer Ventilschließkörper (17) vorgesehen, der mit einer Ventilsitzfläche (16) zu einem Dichtsitz zusammenwirkt. Außerdem ist ein Entkopplungselement (8) vorgesehen, mittels dem sich der Aktor (6) an dem Ventilgehäuse (2) abstützt oder mittels dem der Aktor (6) in Zusammenwirkung mit der Ventilnadel (13) den Ventilschließkörper (17) betätigt, wobei das Entkopplungselement (8) einen Teil der beim Aktivieren des Aktors (6) zur Betätigung des Ventilschließkörpers (17) von dem Aktor (6) umgesetzten mechanischen Energie aufnimmt, um die Betätigung des Ventilschließkörpers (17) zu dämpfen.

Description

Brennstoffeinspritzventil

Gebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Brennstoffeinspritzventil, speziell ein Brennstoffeinspritzventil für Brennstoffeinspritzanlagen von gemischverdichtenden, selbstzündenden Brennkraftmaschinen.

Stand der Technik

Aus der DE 40 05 455 Al ist ein Brennstoffeinspritzventil nach der Gattung des Hauptanspruchs bekannt.

Das aus dieser Druckschrift hervorgehende

Brennstoffeinspritzventil weist einen piezoelektrischen Aktor und einen mittels einer Ventilnadel betätigbaren Ventilschließkörper auf, der mit einer Ventilsitzfläche zu einem Dichtsitz zusammenwirkt. Der Aktor ist dabei an dem der Abspritzseite abgewandten Ende des Brennstoffeinspritzventils angeordnet und über eine sich über den Querschnitt des Brennstoffeinspritzventils erstreckende Federmembran gegen einen seitlich und in Abspritzrichtung unterhalb der Federmembran eingeführten Brennstoff abgedichtet. Der abgedichtete Abschnitt des Brennstoffeinspritzventils weist einen elektrischen Anschluss auf, über den eine elektrische Zuleitung an den Aktor geführt ist. Der elektrische Anschluss ist dabei in eine seitlich an dem Ventilgehäuse des Brennstoffeinspritzventils angebrachte Bohrung gesteckt.

Aus der DE 198 56 202 Al ist ein weiteres

Brennstoffeinspritzventil mit einem piezoelektrischen Aktor bekannt. Bei diesem bekannten Brennstoffeinspritzventil wird eine Kühlung des piezoelektrischen Aktors ohne ein flüssiges Kühlmittel, wie z.B. Motoröl, Wasser oder Brennstoff, ermöglicht, indem ein den Aktor umgebender Raum von einem Kühlluftstrom durchströmt wird, wobei die bei Nutzkraftwagen ohnehin zur Verfügung stehende Druckluft eingesetzt werden kann.

Aus der DE 198 43 940 Al ist ein Brennstoffeinspritzsystem mit einem Brennstoffeinspritzventil für eine

Brennstoffeinspritzanlage, insbesondere für einen Dieselmotor, bekannt. Bei diesem bekannten Brennstoffeinspritzsystem wird der Brennstoff mittels einer Hochdruckpumpe in ein Common-Rail gefördert, und aus diesem über Brennstoffeinspritzventile in die jeweiligen Brennkammern der Brennkraftmaschine eingespritzt.

Die bekannten Brennstoffeinspritzventile haben mehrere Nachteile. Der Einsatz von piezoelektrischen Aktoren in Brennstoffeinspritzventilen ermöglicht zwar hohe Öffnungs¬ bzw. Schließkräfte; durch hohe Bauteilbeschleunigungen oder Reibung werden aber mechanische Geräusche erzeugt, die speziell im Leerlauf durch ein metallisches Klicken hörbar sind. Dieses Problem stellt sich im Besonderen bei Dieselmotoren aufgrund des hohen Brennstoffdrucks von beispielsweise 150 bar. Die hohen Beschleunigungen des piezoelektrischen Aktors regen dabei auch weitere Bauteile, z.B. den Motorblock, an, welche das Geräusch ähnlich dem Funktionsprinzip eines Lautsprechers unerwünscht abstrahlen. Vorteile der Erfindung

Das erfindungsgemäße Brennstoffeinspritzventil mit den Merkmalen des Anspruchs 1 hat demgegenüber den Vorteil, dass die von der Betätigung des Brennstoffeinspritzventils herrührenden Geräuschanteile reduziert werden können und speziell bei Brennkraftmaschinen eine Verbesserung des subjektiv wahrgenommenen Motorgeräusches erreicht werden kann.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen des im Anspruch 1 angegebenen Brennstoffeinspritzventils möglich.

Vorteilhaft ist es, dass das Entkopplungselement als elastisches Entkopplungselement ausgebildet ist, das bei einer Aktivierung des Aktors durch die Aktorkraft zumindest teilweise elastisch verformbar ist. Durch die sehr schnell schaltenden piezoelektrischen Aktoren wird bei periodischer Aktivierung ein breitbandiges Geräusch erzeugt, welches sich unter anderem aufgrund der hochfrequenten Anteile, die oberhalb von 5 kHz liegen können, deutlich von den Geräuschen anderer Bauteile abhebt und als hart und metallisch wahrgenommen wird. Durch das elastische Entkopplungselement kann die bei der Aktivierung des Aktors auftretende Kraftspitze abgefedert werden, so dass die Amplitude des hochfrequenten Anteils des erzeugten Geräusches hörbar gedämpft wird.

Ferner ist es vorteilhaft, dass das Entkopplungselement zur Verringerung der Steifigkeit des Entkopplungselementes zumindest eine Aussparung, vorzugsweise mehrere Aussparungen, aufweist. Die Aussparung ist dabei vorzugsweise als Bohrung ausgebildet. Die Achse der Bohrung kann mit der Kraftübertragungsrichtung des Aktors einen beliebigen Winkel einschließen, vorzugsweise ist dieser Winkel 0° oder 90°. Die Aussparungen ermöglichen eine elastische Verformung des Grundkörpers des Entkopplungselementes . Zumindest eine der Aussparungen bzw. Bohrungen kann ganz oder teilweise ein Dämpfungsmaterial aufnehmen. Es ist auch möglich, eine oder mehrere dieser Aussparungen mit einem Dämpfungsmaterial zu befüllen, z.B. durch Einspritzen dieses Materials in die Aussparungen.

In vorteilhafter Weise weist das Entkopplungselement zumindest ein elastisches Element, insbesondere einen elastischen Ring, auf, das in eine Aussparung, insbesondere eine ringförmige Nut, eines Grundkörpers des Entkopplungselementes zumindest teilweise eingesetzt ist und bei einer Betätigung des Aktors elastisch verformbar ist. Das elastische Element kann auch flächig in den Grundkörper des Entkopplungselementes eingebracht sein. Ferner können auch mehrere Aussparungen zur Aufnahme von ringförmigen, flächigen oder ähnlich ausgebildeten elastischen Elementen vorgesehen sein. Es können auch mehrere Entkopplungselemente vorgesehen sein, insbesondere auf beiden Seiten des piezoelektrischen Aktors, speziell als Aktorfuß und Aktorkopf. Besonders in diesem Fall ist es vorteilhaft, dass zwischen dem Aktor und dem Entkopplungselement eine an einer Stirnseite des Entkopplungselementes anliegende Zwischenplatte vorgesehen ist. Durch die Zwischenplatte kann eine flächige Krafteinleitung auf die Keramik erreicht werden.

Vorteilhaft ist es, dass das Entkopplungselement einen Grundkörper, der zur Übertragung einer Betätigungskraft des Aktors dient, und zumindest ein mit dem Grundkörper verbundenes schwingungsfähiges Element aufweist. Das schwingungsfähige Element ist vorzugsweise als mit dem Grundkörper verbundene Lamelle ausgebildet. Bei einer periodischen Aktivierung des Aktors mit einer Frequenz im Bereich von beispielsweise 9 bis 11 kHz kann die Anregung über die schwingungsfähigen Elemente dissipiert bzw. in ein anderes bzw. breiteres Frequenzspektrum verändert werden. Z.B. können am Umfang des Grundkörpers Lamellen ausgeformt werden, die in ihrer Eigenfrequenz auf die Anregung durch den Aktor abgestimmt sind. Durch die geeignete Abstimmung von Länge und Querschnitt der einen oder mehreren Lamellen kann die Abstimmung auf die Eigenfrequenz erfolgen. Zur Kühlung des Entkopplungselementes kann die Wärmeenergie über einen Kühlluftstrom oder einen geeignet geleiteten Brennstoffström abgeführt werden.

Vorteilhaft ist es, dass das Entkopplungselement hinsichtlich seiner Dämpfungswirkung so ausgebildet ist, dass bei einer zumindest im Wesentlichen regelmäßigen Aktivierung des Aktors im Betrieb des Brennstoffeinspritzventils die durch die regelmäßige Aktivierung des Aktors erzeugten

Betätigungsgeräusche so stark gedämpft sind, dass diese sich zumindest im Wesentlichen in die gewöhnlichen, insbesondere durch eine Verbrennung von Brennstoff hervorgerufenen, Betriebsgeräusche einer mithilfe des Brennstoffeinspritzventils betriebenen Maschine einfügen.

Zeichnung

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der nachfolgenden Beschreibung anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel eines Brennstoffeinspritzventils in einer schematischen Schnittdarsteilung; Fig. 2 eine Draufsicht auf ein Entkopplungselement des Brennstoffeinspritzventils gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel;

Fig. 3 das in Fig. 2 gezeigte Entkopplungselement in einer Schnittdarstellung entlang der mit III bezeichneten Schnittlinie zusammen mit einer Zwischenplatte und einem auszugsweise piezoelektrischen Aktor eines Brennstoffeinspritzventils gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel;

Fig. 4 ein Entkopplungselement zusammen mit einer Zwischenplatte und einem piezoelektrischen Aktor in einer Schnittdarstellung gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel, wobei das Entkopplungselement und der Aktor auszugsweise dargestellt sind;

Fig. 5 ein Entkopplungselement in einer geschnittenen Darstellung gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel;

Fig. 6 das Entkopplungselement des vierten

Ausführungsbeispiels in einer Draufsicht aus der in Fig. 5 mit VI bezeichneten Richtung;

Fig. 7 ein Entkopplungselement in einer der Fig. 6 entsprechenden Draufsicht gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel und

Fig. 8 eine schematische Darstellung des Frequenzspektrums des von einem Brennstoffeinspritzventil im Betrieb abgegebenen Geräusches zur Veranschaulichung der Wirkung der vorliegenden Erfindung.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele Fig. 1 zeigt in einer axialen Schnittdarstellung ein erfindungsgemäßes Brennstoffeinspritzventil 1. Das Brennstoffeinspritzventil 1 kann insbesondere als Brennstoffeinspritzventil für Brennstoffeinspritzanlagen von gemischverdichtenden, selbstgezündeten Brennkraftmaschinen dienen. Ein bevorzugter Einsatz des Brennstoffeinspritzventils 1 besteht für eine Brennstoffeinspritzanlage mit einem Common- Rail, das Dieselbrennstoff unter hohem Druck zu mehreren Brennstoffeinspritzventilen führt. Das erfindungsgemäße Brennstoffeinspritzventil 1 eignet sich jedoch auch für andere Anwendungsfälle.

Das Brennstoffeinspritzventil 1 weist ein Ventilgehäuse 2 und eine in dem Ventilgehäuse 2 ausgebildete Brennstoffeinlassöffnung 3 auf, die zum Einführen von Brennstoff in einen Brennstoffräum 4 des Brennstoffeinspritzventils 1 dient. Das

Brennstoffeinspritzventil 1 weist außerdem einen Aktorraum 5 auf, in dem ein von dem Ventilgehäuse 2 umgebener piezoelektrischer Aktor 6 vorgesehen ist. Der Aktor 6 stützt sich über eine Zwischenplatte 7 und ein Entkopplungselement 8 an einer Wand 9 des Ventilgehäuses 2 ab. Die Zwischenplatte 7 und das Entkopplungselement 8 bilden den Aktorfuß 10 des Aktors 6.

Ferner ist ein Aktorkopf 11 vorgesehen, über den der Aktor 6 auf eine Druckplatte 12 einwirkt, die mit einer Ventilnadel 13 verbunden ist. Ferner ist eine Ventilnadelführung 14 vorgesehen, die einstückig mit dem Ventilgehäuse 2 ausgebildet ist und zum Führen der Ventilnadel 13 bei einer Betätigung des Aktors 6 dient. An einem mit dem Ventilgehäuse 2 verbundenen Ventilsitzkörper 15 ist eine Ventilsitzfläche 16 ausgebildet, die mit einem von der Ventilnadel 13 betätigbaren Ventilschließkörper 17 zu einem Dichtsitz zusammenwirkt. In diesem Ausführungsbeispiel ist der Ventilschließkörper 17 einteilig mit der Ventilnadel 13 ausgebildet.

Bei einer Aktivierung des Aktors 6 wird die Ventilnadel 13 zusammen mit der Druckplatte 12 entgegen der Kraft einer Druckfeder 18 betätigt, so dass sich der Ventilschließkörper

17 von der Ventilsitzfläche 16 abhebt und der Dichtsitz geöffnet wird. Dadurch strömt Brennstoff aus dem Brennstoffräum 4 über eine ringförmige Aussparung 19 des Ventilgehäuses 2, die im Bereich des Dichtsitzes vorgesehen ist, und den geöffneten Dichtsitz, wodurch der Brennstoff in den Brennraum einer (nicht dargestellten) Brennkraftmaschine gespritzt wird.

Nach der Deaktivierung des Aktors 6 erfolgt aufgrund der Kraft der Druckfeder 18 eine Rückstellung der Ventilnadel 13, um den aus der Ventilsitzfläche 16 und dem Ventilschließkörper 17 gebildeten Dichtsitz wieder zu schließen.

Insbesondere bei dem Einsatz des Brennstoffeinspritzventils 1 im Rahmen eines Common-Rail-Systems hat der Brennstoff im Brennstoffräum 4 einen hohen Druck, so dass von der Druckfeder

18 eine erhebliche Druckkraft aufgebracht werden muss, um das Brennstoffeinspritzventil 1 im geschlossenen Zustand zu halten. Entsprechend ist eine hohe Betätigungskraft des Aktors 6 zum Öffnen des Brennstoffeinspritzventils 1 entgegen der Kraft der Druckfeder 18 erforderlich. Um die beim Schalten des Brennstoffeinspritzventils erzeugten mechanischen Geräusche wirkungsvoll zu verringern, ist das Entkopplungselement 8 vorgesehen, das nachfolgend im Detail beschrieben ist.

Das Entkopplungselement 8 des Aktorfußes 10 weist eine Aussparung 20 und eine Aussparung 21 auf, die als Durchgangsbohrungen ausgebildet sind. Eine Achse 22 der Aussparung 20 schließt mit einer auf einer Achse 23 des Brennstoffeinspritzventils 1 liegenden Kraftübertragungsrichtung 24 des Aktors 6 auf das Entkopplungselement 8 einen Winkel OC von 90° ein. Entsprechend schließt auch die Achse der Aussparung 21 mit der Kraftübertragungsrichtung 24 einen Winkel von 90° ein. Der Winkel OC kann jedoch auch andere Werte, insbesondere 0°, annehmen. Der Winkel OC von 90° hat den Vorteil, dass die Kraftübertragung auf das Entkopplungselement 8 über die gesamte Querschnittsfläche erfolgt. In diesem Fall kann die Zwischenplatte 7 des Aktorfußes 10 auch entfallen und die Kraftübertragung von dem Aktor 6 direkt auf das Entkopplungselement 8 erfolgen.

Die Aussparungen 20, 21 verringern die Steifigkeit des Entkopplungselementes 8, so dass bei einer Aktivierung des Aktors 6 eine elastische Verformung des Entkopplungselementes 8 erfolgt, was eine Aufnahme eines Teils der bei der Aktivierung des Aktors 6 umgesetzten mechanischen Energie zur Folge hat. Dadurch wird die Betätigung des Ventilschließkörpers 17 gedämpft. Beim Betrieb der Brennkraftmaschine können zur Reduzierung der

Verbrennungsgeräusche mittels des Brennstoffeinspritzventils 1 Voreinspritzungen abgesetzt, d.h. kleine Mengen an Brennstoff vor der eigentlichen Verbrennung in den Brennraum eingespritzt werden. Die dabei erzeugten mechanischen Geräusche, die insbesondere durch die hohen Bauteilbeschleunigungen oder durch Reibung hervorgerufen werden, können mittels des Entkopplungselementes 8 ebenfalls wirksam reduziert werden.

Fig. 2 zeigt die Draufsicht auf ein Entkopplungselement 8, d.h. eine Ansicht in Richtung der Achse 23 des

Brennstoffeinspritzventils 1, in einer alternativen Ausführung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Sich entsprechende Elemente sind in dieser und in allen anderen Figuren mit übereinstimmenden Bezugszeichen versehen, wodurch sich eine wiederholende Beschreibung erübrigt.

In Fig. 2 sind mehrere als Durchgangsbohrungen ausgebildete Aussparungen vorgesehen, von denen der Einfachheit halber nur die Aussparungen 20, 21, 30 und 31 gekennzeichnet sind. Die Aussparungen 20, 21, 30, 31 schließen mit der Kraftübertragungsrichtung 24 des Aktors 6 und in diesem Ausführungsbeispiel auch mit der Achse 23 des Brennstoffeinspritzventils 1 einen Winkel OC von 0° ein. Das Entkopplungselement 8 weist einen im Wesentlichen quadratischen Querschnitt auf. Es sind jedoch auch andere Querschnitte, insbesondere ein kreisförmiger Querschnitt, denkbar.

Fig. 3 zeigt eine Schnittdarstellung des Entkopplungselementes 8 zusammen mit einer Zwischenplatte 7 und einem Aktor 6 entlang der in Fig. 2 mit III bezeichneten Schnittlinie gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel. In Fig. 3 ist eine zur Achse 23 des Brennstoffeinspritzventils 1 parallele Achse 32 eingezeichnet, um zu verdeutlichen, dass der Winkel OC zwischen jeder der Aussparungen 20, 21, 30, 31 und der Kraftübertragungsrichtung 24, die in Richtung der Achse 32 liegt, zumindest im Wesentlichen 0° ist. Eine dem Aktor 6 zugewandte Stirnfläche 33 des Entkopplungselementes 8 liegt an einer dem Aktor 6 abgewandten Stirnfläche 34 der Zwischenplatte 7 an. Ohne die Zwischenplatte 7 würde das Entkopplungselement 8 mit seiner Stirnfläche 33 unmittelbar an einer Stirnfläche 35 des Aktors 6 anliegen. Durch die Ausnehmungen 20, 21, 30, 31 und die weiteren Ausnehmungen des Entkopplungselementes 8 kann es in Abhängigkeit von dem Material des Aktors 6 zu einer Beschädigung des Aktors 6 im Bereich der Stirnfläche 35 aufgrund der hohen Betätigungskraft des Aktors 6 kommen, insbesondere, wenn das Brennstoffeinspritzventil 1 als Einspritzventil für Dieselkraftstoff im Rahmen eines Common-Rail-Systems eingesetzt wird. Für diesen Fall ist es besonders vorteilhaft, dass die Zwischenplatte 7, die aus einem geeigneten, mechanisch widerstandsfähigen Material ausgebildet ist, zwischen dem Aktor 6 und dem Entkopplungselement 8 vorgesehen ist, um eine Beschädigung des Aktors 6 im Bereich seiner Stirnfläche 35 zu verhindern. Durch die Zwischenplatte 7 kann auch eine Druckübersetzung in Bezug auf unterschiedliche Querschnittsflächen des Aktors 6 und des Entkopplungselementes 8 erfolgen.

Fig. 4 zeigt einen auszugsweisen axialen Schnitt durch ein Entkopplungselement 8, eine Zwischenplatte 7 und einen Aktor 6 gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung.

In diesem Ausführungsbeispiel weist ein Grundkörper 50 des Entkopplungselementes 8 eine als ringförmige Nut ausgebildete Aussparung 40 auf, in die ein als elastischer Ring ausgebildetes elastisches Element 41 teilweise eingesetzt ist. Die Fig. 4 zeigt dabei einen Zustand vor dem Zusammenbau des Brennstoffeinspritzventils 1. Im zusammengebauten Zustand des Brennstoffeinspritzventils 1 liegt die Stirnseite 33 des Grundkörpers 50 des Entkopplungselementes 8 an der Stirnseite 34 der Zwischenplatte 7 flächig an, so dass das elastische Element 41 in die Aussparung 40 gedrückt ist. In diesem Ausführungsbeispiel sind die Aussparung 40 und das elastische Element 41 symmetrisch zu der Achse 23 des

Brennstoffeinspritzventils ausgebildet bzw. angeordnet. Das Material des elastischen Elementes 41 zeichnet sich durch eine hohe Dämpfungseigenschaft aus und kann z.B. Gummi sein. Es ist auch möglich, dass die Zwischenplatte 7 fortgelassen ist, d.h., dass das Entkopplungselement 8 an seiner Stirnseite 33 direkt an der Stirnseite 35 des Aktors 6 anliegt. Fig. 5 zeigt ein Entkopplungselement 8 in einer axialen Schnittdarstellung gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung.

Das Entkopplungselement 8 weist einen Grundkörper 50, schwingungsfähige Elemente 51a, 51b, 51c, 51d, die in der Fig. 5 auf der linken Seite des Entkopplungselementes 8 vorgesehen sind, und schwingungsfähige Elemente 52a, 52b, 52c, 52d, die in der Fig. 5 auf der rechten Seite des Entkopplungselementes

8 vorgesehen sind, auf. In diesem Ausführungsbeispiel sind die schwingungsfähigen Elemente 51a bis 51d und 52a bis 52d aus dem gleichen Material wie der Grundkörper 50 und einstückig mit diesem ausgebildet. Die schwingungsfähigen Elemente 51a bis 51d und 52a bis 52d sind als Lamellen ausgebildet. Jeweils benachbarte Elemente der schwingungsfähigen Elemente 51a bis 51d bzw. 52a bis 52d haben einen Abstand A voneinander. Außerdem hat jedes der schwingungsfähigen Elemente 51a bis 51d bzw. 52a bis 52d eine mittlere Breite B. Im Bereich der schwingungsfähigen Elemente 51a bis 51d und 52a bis 52d hat der Grundkörper 50 einen Querschnitt der Länge 1. Der entsprechende Querschnitt des Entkopplungselementes 8 hat die Länge L. Durch die Wahl der Längen L, 1 kann daher die Länge der schwingungsfähigen Elemente 51a bis 51d, 52a bis 52d vorgegeben werden. Bei einer regelmäßigen Aktivierung des Aktors 6 mit einer Frequenz aus dem Bereich von beispielsweise

9 bis 11 kHz werden die schwingungsfähigen Elemente 51a bis 51d, 52a bis 52d entsprechend ihrer Abstimmung zum Schwingen angeregt, wodurch die mechanische Energie des Aktors teilweise dissipiert bzw. in andere Frequenzspektren verändert wird. Die Anpassung kann dabei über den Abstand A, die Anzahl der schwingungsfähigen Elemente 51a bis 51d, 52a bis 52d, die Breite B und die Längen L, 1 vorgenommen werden. Insbesondere kann durch die Länge der schwingungsfähigen Elemente 51a bis 51d, 52a bis 52d und deren Querschnitt die wirksame Eigenfrequenz des Entkopplungselementes 8 eingestellt werden. Fig. 6 zeigt das Entkopplungselement 8 entsprechend dem vierten Ausführungsbeispiel aus der in Fig. 5 mit VI bezeichneten Richtung. Wie in Fig. 6 gezeigt, haben die schwingungsfähigen Elemente 51a bis 51d bzw. 52a bis 52d jeweils einen im Wesentlichen quaderförmigen Aufbau. Diese können beispielsweise durch mehrere schlitzförmige Aussparungen gebildet werden, von denen beispielhaft in der Fig. 5 eine mit dem Bezugszeichen 53 gekennzeichnet ist.

Fig. 7 zeigt das in Fig. 6 dargestellte Entkopplungselement 8 entsprechend einem fünften Ausführungsbeispiel der Erfindung. In diesem Ausführungsbeispiel sind die schwingungsfähigen Elemente 51a bis 51d als umlaufende Lamellen ausgebildet.

Fig. 8 zeigt eine illustrierende Darstellung eines Frequenzspektrums einer Brennkraftmaschine zur Veranschaulichung der Erfindung. Auf der Abszisse ist die Frequenz f des Frequenzspektrums und auf der Ordinate die Amplitude angetragen. Ein vereinfachter möglicher Frequenzgang des VerbrennungsSpektrums einer Brennkraftmaschine ist durch die unterbrochene Linie 55 eingezeichnet. Bei einer periodischen Aktivierung des Aktors 6 ergibt sich bei einem Brennstoffeinspritzventil des Standes der Technik eine erhöhte Geräuschemission durch den Aktor, die speziell im Leerlauf durch ein metallisches Klicken hörbar wird. Diese ist in der Zeichnung durch die durchgezogene Linie 56 veranschaulicht und kann beispielsweise bei einer Frequenz fo von 10 kHz lokalisiert sein. Durch das bei dem Brennstoffeinspritzventil 1 der Erfindung vorgesehene Entkopplungselement 8 kann eine Reduzierung (eingezeichnet durch den Pfeil 57) der Amplitude des durch den Aktor 6 bedingten zusätzlichen Geräusches erreicht werden. Je nach Anwendungsfall kann diese Reduzierung auch so stark erfolgen, dass sich diese zumindest im Wesentlichen in die gewöhnlichen Betriebsgeräusche 55 der Brennkraftmaschine einfügen, wie es durch die strichpunktierte Linie 58 dargestellt ist.

Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. Insbesondere kann das Entkopplungselement 8 auch als Aktorkopf 11 ausgebildet sein. Es ist auch möglich, Entkopplungselemente beiderseits des Aktors 6 vorzusehen. Das Material des Entkopplungselementes 8 kann ein Metall, insbesondere ein Gussmetall, eine Keramik oder ein geeigneter Kunststoff sein. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel des Brennstoffeinspritzventils 1 erfolgt eine direkte Betätigung der Ventilnadel 13. Es ist auch möglich, den Hub des Aktors 6 durch einen hydraulischen Koppler zu übersetzen, der auf ein Schaltventil wirkt und mittels eines Servoprinzips die Ventilnadel 13 steuert. In beiden Fällen kann durch die erfindungsgemäße Lösung die Amplitude der hochfrequenten Geräuschanteile reduziert und damit dem Geräusch die "Härte" und "Schärfe" genommen werden und damit die Kundenzufriedenheit erhöht werden. Durch die konstruktive Entkopplung des Aktors 6 mittels des Entkopplungselementes 8 kann die sehr hohe Beschleunigung der Keramik des Aktors 6, speziell in der Anfangsphase der Bewegung, reduziert werden, um die Anregung anderer Bauteile zu reduzieren. Die Aussparungen 20, 21, 30, 31 können durch mehrere Parameter variiert werden, um die Elastizität bzw. Steifigkeit des Entkopplungselementes 8 einzustellen. Parameter sind insbesondere: Querschnitt der Aussparungen, insbesondere Durchmesser der Bohrungen, Anzahl der Aussparungen, Tiefe der Aussparungen, wobei auch eine Ausbildung als Sackloch möglich ist, Abstand der Aussparungen von einer Seitenfläche (z.B. 60, 61 in Fig. 2) des Entkopplungselementes 8 bzw. von Aussparung zu Aussparung und der Winkel OC der Aussparung zur Kraftübertragungsrichtung 24 des Aktors 6 bzw. zur Achse 23 des Brennstoffeinspritzventils 1. Das Entkopplungselement 8 kann auch als Teil des Aktors 6 ausgebildet sein. Beispielsweise können die Aussparungen 20, 21, 30, 31 auch direkt in den passiven Keramikschichten des Aktors 6 vorgesehen sein, um den zur Verfügung stehenden Bauraum bestmöglich auszunutzen.

Für eine optimale Wirkung ist eine Anpassung der Parameter und Materialien des Entkopplungselementes 8 an das VerbrennungsSpektrum 55 der Brennkraftmaschine, für die das Brennstoffeinspritzventil 1 eingesetzt wird, von Vorteil.

Claims

Ansprüche

1. Brennstoffeinspritzventil (1), insbesondere Einspritzventil für Brennstoffeinspritzanlagen von Brennkraftmaschinen, mit einem in einem Ventilgehäuse (2) angeordneten piezoelektrischen Aktor (6), der sich zumindest mittelbar an dem Ventilgehäuse (2) abstützt, und einem von dem Aktor (6) mittels einer Ventilnadel (13) betätigbaren

Ventilschließkörper (17), der mit einer Ventilsitzfläche (16) zu einem Dichtsitz zusammenwirkt, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Entkopplungselement (8) vorgesehen ist, mittels dem sich der Aktor (6) an dem Ventilgehäuse (2) abstützt oder mittels dem der Aktor in Zusammenwirkung mit der Ventilnadel (13) den Ventilschließkörper (17) betätigt, wobei das Entkopplungselement (8) einen Teil der beim Aktivieren des Aktors (6) zur Betätigung des Ventilschließkörpers (17) von dem Aktor (6) umgesetzten mechanischen Energie aufnimmt, um die Betätigung des Ventilschließkörpers (17) zu dämpfen.

2. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Entkopplungselement (8) als Aktorfuß (10) ausgebildet ist.

3. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Entkopplungselement (8) als elastisches Entkopplungselement ausgebildet ist, das bei einer Aktivierung des Aktors (6) durch die Aktorkraft zumindest teilweise elastisch verformbar ist.

4. Brennstoffeinspritzventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Entkopplungselement (8) zur Verringerung der Steifigkeit des Entkopplungselementes (8) zumindest eine Aussparung (20, 21, 30, 31) , vorzugsweise mehrere Aussparungen (20, 21, 30, 31), aufweist.

5. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Aussparung (20) als Bohrung ausgebildet ist, deren Achse (22) mit der Kraftübertragungsrichtung (24) des Aktors einen Winkel (OC) von vorzugsweise 0° oder 90° einschließt.

6. Brennstoffeinspritzventil nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Entkopplungselement (8) zumindest ein elastisches Element (41), insbesondere einen elastischen Ring, aufweist, das in eine Aussparung (40) , insbesondere eine ringförmige Nut, eines Grundkörpers (50) des Entkopplungselementes (8) zumindest teilweise eingesetzt ist und bei einer Betätigung des Aktors (6) elastisch verformbar ist.

7. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Entkopplungselement (8) einen Grundkörper (50) , der zur Übertragung einer Betätigungskraft des Aktors (6) dient, und zumindest ein mit dem Grundkörper (50) verbundenes schwingungsfähiges Element (51a - 51d, 52a - 52d) aufweist.

8. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das schwingungsfähige Element (51a - 51d, 52a - 52d) als mit dem Grundkörper (50) verbundene Lamelle ausgebildet ist.

9. Brennstoffeinspritzventil nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Aktor (6) und dem Entkopplungselement (8) eine an einer Stirnfläche (33) des Entkopplungselementes (8) anliegende Zwischenplatte (7) vorgesehen ist.

10. Brennstoffeinspritzventil nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Entkopplungselement (8) hinsichtlich seiner Dämpfungswirkung so ausgebildet ist, dass bei einer zumindest im Wesentlichen regelmäßigen Aktivierung des Aktors (6) im Betrieb des Brennstoffeinspritzventils (1) die durch die regelmäßige Aktivierung des Aktors (6) erzeugten Betätigungsgeräusche (56) so stark gedämpft (57) sind, dass diese (58) sich zumindest im Wesentlichen in die gewöhnlichen, insbesondere durch eine Verbrennung von Brennstoff hervorgerufenen, Betriebsgeräusche (55) einer mithilfe des Brennstoffeinspritzventils (1) betriebenen Maschine einfügen.