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DE19817320C1 - Einspritzventil für Kraftstoffeinspritzsysteme - Google Patents

Einspritzventil für Kraftstoffeinspritzsysteme

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Publication number
DE19817320C1
DE19817320C1 DE19817320A DE19817320A DE19817320C1 DE 19817320 C1 DE19817320 C1 DE 19817320C1 DE 19817320 A DE19817320 A DE 19817320A DE 19817320 A DE19817320 A DE 19817320A DE 19817320 C1 DE19817320 C1 DE 19817320C1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
piston
nozzle needle
pressure
valve
injector
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
DE19817320A
Other languages
English (en)
Inventor
Karl-Heinz Hoffmann
Heinz Oeing
Gregor Renner
Reinhard Fischer
Guenter Vogt
Jens-Peter Wobbe
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
ERPHI ELECTRONIC GmbH
P & S Prototypen & Sondermasch
DaimlerChrysler AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ERPHI ELECTRONIC GmbH, P & S Prototypen & Sondermasch, DaimlerChrysler AG filed Critical ERPHI ELECTRONIC GmbH
Priority to DE19817320A priority Critical patent/DE19817320C1/de
Priority to DE59909783T priority patent/DE59909783D1/de
Priority to EP99106924A priority patent/EP0952333B1/de
Priority to US09/293,767 priority patent/US6302333B1/en
Application granted granted Critical
Publication of DE19817320C1 publication Critical patent/DE19817320C1/de
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Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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    • F02M55/002Arrangement of leakage or drain conduits in or from injectors
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    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
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Abstract

Ein Einspritzventil für ein Kraftstoffeinspritzsystem ist mit einem Injektorgehäuse, in welchem ein Piezostack angeordnet ist, und mit einem mit dem Injektorgehäuse verbundenen Ventilgehäuse, in dem eine mit einer Düsennadel versehene Ventilverschließeinrichtung verschiebbar angeordnet ist, versehen. Die Ventilverschließeinrichtung ist durch den Piezostack betätigbar. Durch eine Rückstelleinrichtung ist die Ventilverschließeinrichtung rückstellbar. Zwischen dem Piezostack und der Düsennadel der Ventilverschließeinrichtung ist ein hydraulischer Folgeverstärker mit einem von dem Piezostack betätigten Verdrängerkolben, einem dem Verdrängerkolben nachgeschalteten, den Verstellweg vergrößernden Steuerkolben und einem die Düsennadel betätigenden und die Betätigungskraft erhöhenden Arbeitskolben angeordnet.

Description

Die Erfindung betrifft ein Einspritzventil für Kraft­ stoffeinspritzsysteme nach der im Oberbegriff von An­ spruch 1 näher definierten Art.
Ein gattungsgemäßes Einspritzventil ist aus der DE 195 19 191 C2 bekannt. Dabei ist zwischen einem Piezostack und der Düsennadel des Einspritzventiles eine hydrau­ lische Weg-Übersetzungseinheit mit einem Verdränger­ kolben und einem dem Verdrängerkolben nachgeschalteten Steuerkolben. Nachteilig dabei ist jedoch, daß bei der Wegübersetzung die Betätigungskraft für die Düsennadel zurückgeht.
In der DE 195 00 706 A1 ist ein Kraftstoff-Einspritz­ ventil für Brennkraftmaschinen bekannt, welches einen hydraulischen Wegverstärker zur Umsetzung eines Stell­ weges eines piezoelektrischen Aktors aufweist. Bei diesem Ventil sind fluidzuführende und fluidabführende Kanäle voneinander getrennt, wobei das Fluid durch einen in dem Ventilgehäuse angeordneten Kanal in einen Ringraum geführt wird. Nachteilig bei diesem Ein­ spritzventil ist jedoch, daß zwar der Weg verstärkt wird, gleichzeitig jedoch über das Hebelgesetz die Betätigungskraft verringert wird. Nachteilig ist wei­ terhin, daß der Kanal das Kraftstoff-Einspritzventil während der Zuführung von Kraftstoff in den Ringraum einer Biegespannung unterwirft.
Zum weiteren Stand der Technik wird auf die EP 0 218 895 B1 verwiesen, aus der ein Zumessventil zur Dosie­ rung von Flüssigkeiten oder Gasen mit einem piezoelek­ trischen Stellglied bekannt ist. Auf das piezoelektri­ sche Stellglied wirkt dabei direkt der Druck, mit wel­ chem das Ventil beaufschlagt wird. Bei den in Kraft­ stoffeinspritzsystemen auftretenden Drücken von ca. 1000 bar ist eine exakte Funktion des Ventiles auf­ grund von Stellwegverlusten der Ventilnadel nicht mehr gewährleistet. Nachteilig ist weiterhin auch, daß nach dem Abheben der Ventilnadel aus dem Ventilsitz der Kraftstoff durch den entstehenden Spalt unkontrollier­ bar in den Brennraum einspritzt.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Einspritzventil der eingangs erwähnten Art zu schaffen, mit welchem eine Kraftstoffeinspritzung mit hoher Genauigkeit und präzise und ohne Kraftverlust durch eine Weg-Übesetzung möglich ist.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die im kenn­ zeichnenden Teil von Anspruch 1 genannten Merkmale gelöst.
Durch den Einsatz eines hydraulischen Folgeverstärkers in Form eines Arbeitskolbens ist es möglich, das Sy­ stem kräftemäßig zu entkoppeln. Dabei wird der Weg des Piezostacks auf einen Verdrängerkolben übertragen. Ein dem Verdrängerkolben nachgeschalteter Steuerkolben, der den durch den Piezostack erzeugten Verstellweg vergrößert, bewegt sich mit einem vorgegebenen Über­ setzungsverhältnis in Richtung Düsennadel. Über den Arbeitskolben, der die Stellkraft erhöht, erfolgt dann die Betätigung der Düsennadel.
Die erfindungsgemäße Wegverstärkung ist von der Kraft entkoppelt, weil die Kraftaufbringung für das Öffnen der Düsennadel nur über den Systemdruck, z. B. einem Raildruck, erfolgt. Da man keinen Kraftverlust in der Übersetzung bekommt, hat die Piezostackstellung auch keinen negativen Einfluß auf die Öffnung der Düsenna­ del.
In einer sehr vorteilhaften Weiterbildung der Erfin­ dung ist vorgesehen, daß für einen hydraulischen Län­ genausgleich des Piezostacks zwischen dem Verdränger­ kolben und dem Steuerkolben eine Druckausgleichskammer angeordnet ist, die einerseits mit einer Leckagelei­ tung des Steuerkolbens und andererseits mit einer Leckageleitung des Verdrängerkolbens verbunden ist.
Die erfindungsgemäße Druckausgleichskammer mit ihrem hydraulischen Ausgleichsvolumen dient zur Kompensation von Temperatur- und Längendehnungseffekten des Pie­ zostacks.
In einer weiteren, ebenfalls sehr vorteilhaften Ausge­ staltung der Erfindung kann ferner vorgesehen sein, daß für einen hydraulischen Längenausgleich für die Düsennadel zwischen der Düsennadel und dem Arbeitskol­ ben ein Druckstück angeordnet ist, wobei sich zwischen dem Druckstück und dem Arbeitskolben ein Längenaus­ gleichsraum mit einer Ausgleichsfeder befindet.
Durch diese erfindungsgemäße Ausgestaltung wird ein hydraulischer Längenausgleich für die Düsennadel be­ dingt durch thermische und hydraulische Längenänderun­ gen erreicht.
Das erfindungsgemäße Einspritzventil ist mit dem glei­ chen Wirkprinzip für sowohl nach außen als auch nach innen öffnende Düsennadeln geeignet.
Vorteilhaften Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den übrigen Unteransprüchen und aus den nachfolgend, anhand der Zeichnung prinzip­ mäßig beschriebenen Ausführungsbeispielen.
Es zeigt:
Fig. 1 eine Gesamtdarstellung eines erfindungsgemäßen Einspritzventils,
Fig. 2 eine Ausschnittvergrößerung des Kreises "X" in der Fig. 1,
Fig. 3 einen Schnitt durch ein Einspritzventil mit einer nach innen sich öffnenden Düsennadel, und
Fig. 4 eine Ausschnittvergrößerung des Kreises "Y" in der Fig. 3.
Das in der Fig. 1 dargestellte Einspritzventil 1 weist ein Injektorgehäuse 2, eine Piezoführung 3, in welcher ein Piezostack 4 angeordnet ist, und ein mit dem Injektorgehäuse 2 mittels einer Überwurfmutter 5 verbundenes Ventilgehäuse 6 auf. In dem Ventilgehäuse 6 ist eine Ventilverschließeinrichtung 7 verschiebbar angeordnet.
Die Ventilverschließeinrichtung 7 weist einen Stößel 8 als Düsennadel mit einem Ventilschaft 9 auf, in wel­ chem der Stößel 8 eingepaßt ist.
An dem dem Brennraum zugewandten Ende des Ventilschaf­ tes 9 ist ein Dichtglied in Form eines Absatzes 10 vorgesehen. Das Ventilgehäuse 6, der Absatz 10 und eine mit dem Ventilschaft 9 fest verbundene Trennein­ richtung, die als Druckausgleichszylinder 11 ausgebil­ det ist, bilden einen im Betrieb mit Kraftstoff ge­ füllten Ringspalt 12. Aus dem Ringspalt 12 wird bei geöffnetem Ventil 1 eine genau dosierte Kraftstoffmen­ ge in einen Brennraum, der in der Zeichnung nicht dar­ gestellt ist, eingespritzt. Hierzu dient ein Durch­ flußbegrenzer 13, der mit einer Federeinrichtung 14 an eine Querschnittsfläche des Absatzes 10 des Ventil­ schaftes 9 gedrückt wird. Die Federeinrichtung 14 stützt sich an einem zylinderförmigen Anschlag 15 ab.
Zwischen der Piezoführung 3 und dem Injektorgehäuse 2 ist ein Ringraum 16 gebildet, in den eine dem Ventil 1 kraftstoffzuführende Leitung 17 mündet. Von hier aus strömt der Kraftstoff über Bohrungen 18 in den Ring­ spalt 12.
Der Piezostack 4 liegt vollständig im Niederdruckbe­ reich von kraftstoffabführenden Kanälen und wird somit nicht durch den mit sehr hohem Druck zugeführten Kraftstoff in seiner Wirkungsweise beeinträchtigt. Die Rückströmung von Kraftstoff erfolgt in diesem Druckbe­ reich in einer Längsnut 19, wo es an dem von dem Brennraum abgewandten Ende des Piezostacks 4 aus dem Ventil 1 austritt.
Wird der Piezostack 4 mit einer Steuerspannung beauf­ schlagt, so bewirkt dies in bekannter Weise eine Län­ gung des Piezostacks 4, womit die Ventilschließein­ richtung 7 öffnet, da zwischen dem Absatz 10 des Ven­ tilschaftes 9 und einem Ventilsitz 6 bzw. dem Durch­ flußbegrenzer 13 ein entsprechender Spalt entsteht. Zur Beendigung des Einspritzvorganges wird die Steuer­ spannung abgeschaltet, womit sich der Piezostack 4 entsprechend wieder auf seine ursprüngliche Länge ver­ kürzt. Die Rückstellung der Düsennadel 8 bewirkt eine Düsennadelfeder 51, die sich an einem Ringbund 55 der Düsennadel 8 abstützt.
Aus der Fig. 2 wird die Kraftübertragung von dem Pie­ zostack 4 auf die Düsennadel 8 zu dessen Öffnung er­ sichtlich. Der Piezostack 4 ist von einem mit einer stirnseitigen Dichtkappe versehenen Schutzrohr 20 um­ geben. Die Dichtkappe des Schutzrohres 20 ist in axia­ ler Richtung zwischen dem Piezostack 4 und einem Ver­ drängerkolben 21 angeordnet und betätigt somit diesen bei einer Längung des Piezostackes 4. In axialer Rich­ tung vor dem Verdrängerkolben 21 - bezogen auf den Brennraum - befindet sich ein Steuerkolben 22. Der Steuerkolben 22 besitzt eine kleinere wirksame Druck­ fläche wie der Verdrängerkolben 21. Die hydraulischen Übersetzungsverhältnisse ergeben sich aus den unter­ schiedlichen Geometrien bzw. Durchmesserverhältnissen von Verdrängerkolben 21 und Steuerkolben 22. Durch mehrere hintereinander angeordnete Tellerfedern 23, die sich in einer Druckausgleichskammer 24 befinden, wird eine Piezostackvorspannung erreicht. Der Druck­ ausgleichsraum 24 ist mit Prüföl oder mit Kraftstoff gefüllt. Die Füllung bzw. ein Druckausgleich erfolgt über gezielte Leckagen zwischen dem Steuerkolben 22, dem Verdrängerkolben 21 und dem umgebenden Zylinderge­ häuse 25. In das Zylindergehäuse 25 mündet ein Zulauf 26, der mit dem Zulaufringraum 16 in Verbindung steht. Auf diese Weise ist das Zylindergehäuse 25 axial und verdrehsicher angeordnet. Durch das vorgegebene Über­ setzungsverhältnis zwischen dem Verdrängerkolben 21 und dem Steuerkolben 22 wird der Steuerkolben 22 mehr bewegt als der Verdrängerkolben 21.
Von dem Zulauf 26 aus wird über eine Ringnut 27 und eine Schrägbohrung 28, die in dem Steuerkolben 22 an­ geordnet sind, ein Ringraum 29 mit Systemdruck (Raildruck) aus dem Ringraum 16 beaufschlagt. Der Rin­ graum 29 wird zwischen dem Steuerkolben 22 und einer Schiebehülse 30 gebildet.
Erhält der Piezostack 4 eine Steuerspannung, so werden in Pfeilrichtung B das Schutzrohr 20, der Verdränger­ kolben 21 und der Steuerkolben 22 verschoben, wobei sich eine Vorsteuerkante 31 zwischen dem Steuerkolben 22 und der Schiebehülse 30 öffnet, womit eine Hoch­ druckverbindung über den Ringraum 29 zu einer Bohrung 32 in der Schiebehülse 30 geschaffen wird und damit zu einem damit verbundenen Arbeitszylinder bzw. Arbeits­ druckraum 33, der radial zwischen der Schiebehülse 30 mit einer Rücklaufsteuerkante 36 und dem Zylinderge­ häuse 25 und axial zwischen einer Stirnwand des Zylin­ dergehäuses 25 und einem Arbeitskolben 34 angeordnet ist. Durch die Beaufschlagung des Arbeitsdruckraumes 33 mit Hochdruck wird der Arbeitskolben 34 weggleich dem Steuerkolben 22 in Pfeilrichtung B verschoben. Aufgrund der Vorspannfeder 35 folgt die Schiebehülse 30 dem Arbeitskolben 34 und dichtet mit der Rücklauf­ steuerkante 36 den Druckraum 33 ab. Die Schiebehülse 30 folgt dem Arbeitskolben 34 solange, bis sie wieder auf die Vorsteuerkante 31 zwischen dem Steuerkolben 22 und der Schiebehülse 30 trifft bzw. diese Steuerkante absperrt. Dadurch ist der Arbeitsdruckraum 33 hydrau­ lisch dicht und der Arbeitskolben verharrt in dieser Position. Wie ersichtlich, gibt der Verdrängerkolben 21 den Weg für den aus dem Verdrängerkolben 21, dem Steuerkolben 22, der Schiebehülse 30 und dem Arbeits­ kolben 34 bestehenden Folgeverstärker vor, der an­ schließend auf die Düsennadel 8 umgesetzt wird.
Aufgrund der Durchmesserunterschiede der wirksamen Kolbenflächen zwischen dem Verdrängerkolben 21 und dem Steuerkolben 22 erhält man den größeren Weg des Steu­ erkolbens 22.
Wird die Steuerspannung von dem Piezostack 4 zurückge­ nommen, wird der Verdrängerkolben 21 durch die Teller­ federn 23 zurückgedrückt. Die Volumenzunahme in der Druckausgleichskammer 24 ermöglicht es der Rückstell­ feder 52, die zwischen der Düsennadel 8 und einer axialen stirnseitigen Vertiefung des Steuerkolbens 22 vorgespannt ist, den Steuerkolben 22 mit der Schiebe­ hülse 30 entgegen der Pfeilrichtung B zurückzubewegen. Dadurch entsteht ein Ringspalt 38 zwischen Rücklauf­ steuerkante 36 und Arbeitskolben 34, der es ermög­ licht, daß aus dem Arbeitszylinder 33 Öl abfließt in Richtung Druckstück 42 und weiter in die Längsnut 19. Dieser Volumenabfluß ermöglicht, daß der Arbeitskolben 34 wieder in seine Ausgangslage zurückgeht.
Ein hydraulischer Längenausgleichsraum 39 für die Dü­ sennadel 8, bedingt durch thermische und hydraulische Längenänderungen, wird auf diese Weise durch das Zy­ lindergehäuse 25, den Arbeitskolben 34, der Aus­ gleichsfeder 40, der Ausgleichsbohrung 41 und dem Druckstück 42 gebildet. Längenänderungen und dadurch Volumenänderungen werden durch die Bohrung 41 kompen­ siert. Auf diese Weise liegt auch dann, wenn z. B. die Düsennadel 8 gestaucht ist, der Arbeitskolben 34 defi­ niert immer an der Rücklaufsteuerkante 36 an.
Das Schutzrohr 20 hat die Aufgabe dafür zu sorgen, daß der Piezostack 4 nicht mit Kraftstoff in Berührung kommt.
Ein hydraulischer Längenausgleich des Piezostacks 4 wird über die gezielte Leckage des Steuerkolbens 22 und einer am Außendurchmesser des Verdrängerkolbens 21 eingearbeiteten Kapillare erreicht, über die Leckage in die Rückleitung bzw. die Längsnut 19 gelangt.
Praktisch liegen zwei Systeme vor, einmal auf der Pie­ zostackseite und einmal auf der Düsennadelseite, wobei die Teile stets unter Vorspannung stehen und damit immer ein Kontakt gewährleistet ist und zwar unabhän­ gig von Längendehnungseffekten oder Temperaturdiffe­ renzen. Wichtig ist hierzu auch, daß der Leckagezulauf in die Druckausgleichskammer 24 etwa der Menge ent­ spricht, die über die Leckageleitung in dem Verdrän­ gerkolben 21 (Kapillare) aus ihr abläuft.
Dies bedeutet auch, daß der Druck in der Druckaus­ gleichskammer 24 kleiner sein muß als die Federkraft der Rückstellfeder 52. Die Tellerfedern 23 sorgen da­ bei dafür, daß der Verdrängerkolben 21 immer an dem Piezostack 4 anliegt und damit der Piezostack 4 gleichzeitig vorgespannt ist.
Die mechanische Leistungsfähigkeit des Piezostackes 4 wird ausschließlich für die Ventilpositionierung ver­ wendet. Dies bedeutet mit anderen Worten, daß die Kraftverstärkung mit dem Piezostack 4 direkt nichts zu tun hat. Es wird also nicht die Piezokraft für die Betätigung der Düsennadel 8 verwendet, sondern alleine der Druck, der in dem Druckraum des Arbeitszylinders 33 aufgebracht wird, und dieser Druck entspricht pro­ portional der Stellkraft.
Das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel bezog sich auf eine Düsennadel 8, die nach außen öffnet, wobei die Wegrichtung des Piezostacks 4 der Wegrich­ tung der Düsenöffnung entspricht. Es ist vorteilhaft, den Leckölabfluß über die Längsnut 19 auf 3 bis 5 bar Gegendruck zu halten (Hohlraumbildung, Kavitation).
In den Fig. 3 und 4 ist ein Einspritzventil darge­ stellt, bei dem die Düsennadel 8' zum Einspritzen von Kraftstoff nach innen öffnet. Dies bedeutet, die Betä­ tigungsrichtung des Piezostackes 4' ist umgekehrt zur Betätigungsrichtung der Düsennadel 8'. Bei diesem Aus­ führungsbeispiel sind für die Teile, die die gleiche Funktion haben wie die bei dem Ausführungsbeispiel nach den Fig. 1 und 2 auch die gleichen Bezugszei­ chen - mit einem entsprechenden Index versehen - ver­ wendet.
Im Unterschied zu dem Ausführungsbeispiel nach der Fig. 1 ist zum Zuführen von Raildruck keine Ringlei­ tung 16 vorgesehen, sondern eine Stichleitung 43. Für den Rücklauf von Kraftstoff ist eine Leckageleitung 44 vorgesehen. Die Piezovorspannung kann wieder in der Druckausgleichskammer 24' durch Teller, oder Spiralfe­ dern 23', eingestellt werden. Bei diesem Einspritzven­ tilsystem muß ja eine Wegumkehr stattfinden, wenn der Piezostack 4' betätigt wird. In diesem Fall ist der Raum, in welchem sich eine Feder 56 befindet, nur ein Entlüftungsraum. Die Druckausgleichskammer 24' hinge­ gen wird bei einer Steuerspannung 4' zusammengedrückt. Darüber wirkt in der Druckausgleichskammer 24' eine Durchmesserdifferenz. Die unterschiedlichen Durchmes­ ser der wirksamen Kolbenflächen des Verdrängerkolbens 21' und des Steuerkolbens 22' um die gewünschten Über­ setzungsverhältnisse und damit einen größeren Weg des Steuerkolbens 22' zu erreichen, ergeben sich aus einer kleineren wirksamen Stirnfläche 46, die in Richtung Piezostack 4' wirkt, im Vergleich zu einer wirksamen Stirnfläche von 21', die in Richtung Düsennadel 8' gerichtet ist. Wird durch eine Steuerspannung 4' die Druckausgleichskammer 24' verkleinert, findet ein Druckaufbau in diesem Raum statt, der den Steuerkolben 22' entgegengesetzt zur Wirkrichtung des Piezostack 4' in Pfeilrichtung C betätigt. Bei dieser Verschiebe­ richtung des Steuerkolbens 22' nimmt er die Schiebe­ hülse 30' ebenfalls in Richtung C mit. Durch diese Verschiebung findet eine Entlastung in einem Arbeits­ zylinder 33' statt, der dem Arbeitszylinder nach dem Ausführungsbeispiel der Fig. 1 und 2 entspricht. Die Druckentlastung in dem Arbeitszylinder 33' findet in die Leckageleitung 44 über Bohrungen 48 in dem Ar­ beitskolben 34' statt. Da man bei diesem Ausführungs­ beispiel eine Wegumkehr hat, bedeutet dies, daß die Vorsteuerkante 31' zur Schließung der Düsennadel 8' führt und die Rücklaufsteuerkante 36' zwischen der Schiebehülse 30' und dem Arbeitskolben 34' zur Öffnung der Düsennadel 8' führt und damit eine Verbindung zwi­ schen der Zuleitung 43 und Einspritzlöchern 49 zur Kraftstoffeinspritzung geschaffen wird.
Zur Schließung der Einspritzlöcher 49 nach Entfernen der Steuerspannung von dem Piezostack 4' erfolgt über die Vorsteuerkante 31' wieder ein Druckaufbau in dem Arbeitszylinder 33', da die Schiebehülse 30' mit Rück­ laufsteuerkante 36' auf den Arbeitszylinder 34' auf­ läuft und damit die Verbindung zu der Leckageleitung 44 unterbricht. Dies bedeutet, wenn die Düsennadel 8' sich in ihrer Schließstellung befindet, steht in dem Druckraum des Arbeitszylinders 33' stets der volle Systemdruck an, denn über die Vorsteuerkante 31' in Verbindung mit dem Zulauf 26' und einem Ringraum 50 zwischen der Schiebehülse 30' und dem Steuerkolben 22' wird der Druckraum des Arbeitszylinders 33' über Schrägbohrungen 53 in der Schiebehülse 30' mit dem vollen Systemdruck versehen. Verschiebt sich nämlich der Arbeitskolben 34' geringfügig, so öffnet sich so­ fort die Vorsteuerkante 31' und stellt damit die Ver­ bindung zur Hochdruckseite über diese Kante her. Nur wenn der Steuerkolben 22' in Richtung C aufgrund einer Steuerspannung des Piezostacks 4' verschoben wird, baut sich der Druck in dem Arbeitszylinder 33' ent­ sprechend ab und die Düsennadel 8' kann zur Einsprit­ zung von Kraftstoff öffnen.
Die Kraftstoffversorgung für die Druckausgleichskammer 24' erfolgt über einen Verbindungskanal 54 in dem Steuerkolben 22' zum Zulauf 26 über einen Bund in dem Steuerkolben 22'.
Ebenso wie durch die Spiralfeder 35 bei dem Ausfüh­ rungsbeispiel nach den Fig. 1 und 2 erfolgt eine Anpressung der Schiebehülse 30' durch eine Tellerfeder 35' an den Arbeitskolben 34'. Die Rückstellung des Steuerkolbens 22' erfolgt durch eine Tellerfeder 52', die sich an dem Verdrängerkolben 34' abstützt.
Es ist auch hier von Vorteil, den Leckölabfluß über die Längsnut 19 auf 3 bis 5 bar Gegendruck zu halten.

Claims (9)

1. Einspritzventil für Kraftstoffeinspritzsysteme, mit einem Injektorgehäuse, in welchem ein Pie­ zostack angeordnet ist, und einem mit dem Injek­ torgehäuse verbundenen Ventilgehäuse, in dem eine mit einer Düsennadel versehene Ventilver­ schließeinrichtung verschiebbar angeordnet ist, welche durch den Piezostack betätigbar ist, wobei eine Rückstelleinrichtung vorgesehen ist, mittels der die Ventilverschließeinrichtung rückstellbar ist, und wobei zwischen dem Piezostack und der Dü­ sennadel der Ventilverschließeinrichtung ein von dem Piezostack betätigter Verdrängerkolben und ein dem Verdrängerkolben nachgeschalteter, den Ver­ stellweg vergrößernden Steuerkolben angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß für eine hydraulische Folgeverstärkung ein die Düsennadel (8) betätigender und die Betätigungs­ kraft erhöhenden Arbeitskolben (34) vorgesehen ist.
2. Einspritzventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die wirksame Druckfläche des Steuerkolbens (22) kleiner ist als die des Verdrängerkolbens (21).
3. Einspritzventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Steuerkolben (22) und dem Arbeitskol­ ben (34) eine Schiebehülse (30) angeordnet ist, an der eine Vorsteuerkante (31) und eine Rücksteuer­ kante (36) zum Druckaufbau und zum Druckabbau in einem zwischen dem Steuerkolben (22) und dem Ar­ beitskolben (34) angeordneten Arbeitsraum eines Arbeitszylinders (33) vorgesehen sind.
4. Einspritzventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Piezostack (4) und der Düsennadel (8) mindestens eine Vorspanneinrichtung (23, 40) ange­ ordnet ist.
5. Einspritzventil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß für einen hydraulischen Längenausgleich des Pie­ zostack (4) zwischen dem Verdrängerkolben (21) und dem Steuerkolben (22) eine Druckausgleichskammer (24) angeordnet ist, die einerseits mit einer Leckageleitung des Steuerkolbens (22) und anderer­ seits mit einer Leckageleitung des Verdrängerkol­ bens (21) verbunden ist.
6. Einspritzventil nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß für einen hydraulischen Längenausgleich für die Düsennadel (8) zwischen der Düsennadel (8) und dem Arbeitskolben (34) ein Druckstück (42) angeordnet ist, wobei sich zwischen dem Druckstück (42) und dem Arbeitskolben (34) ein Längenausgleichsraum (39) mit einer Ausgleichsfeder (40) befindet.
7. Einspritzventil nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer nach innen, entgegen der Piezobetätigung sich öffnenden Düsennadel (8) eine Wegumkehr zwi­ schen dem Verdrängerkolben (21) und dem Steuerkol­ ben (22) stattfindet.
8. Einspritzventil nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Piezostack (4) von einer Piezoführung (3) um­ geben ist.
9. Einspritzventil nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Piezoführung (3) und dem Injektorge­ häuse (2) ein Ringraum (16) gebildet ist, in den eine Kraftstoffzuleitung (17) mündet.
DE19817320A 1998-04-18 1998-04-18 Einspritzventil für Kraftstoffeinspritzsysteme Expired - Lifetime DE19817320C1 (de)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19817320A DE19817320C1 (de) 1998-04-18 1998-04-18 Einspritzventil für Kraftstoffeinspritzsysteme
DE59909783T DE59909783D1 (de) 1998-04-18 1999-04-08 Einspritzventil für Kraftstoffeinspritzsysteme
EP99106924A EP0952333B1 (de) 1998-04-18 1999-04-08 Einspritzventil für Kraftstoffeinspritzsysteme
US09/293,767 US6302333B1 (en) 1998-04-18 1999-04-19 Injector for fuel injector systems

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2005121544A1 (de) 2004-06-08 2005-12-22 Robert Bosch Gmbh Kraftstoffinjektor mit variabler aktorübersetzung
EP2960123A1 (de) * 2014-06-24 2015-12-30 Airbus DS GmbH Biegerahmen zur verlängerung des stellwegs eines aktors für ein mechanisch betätigtes bauteil

Families Citing this family (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19953562A1 (de) * 1999-11-08 2001-05-23 Bosch Gmbh Robert Kraftstoff-Einspritzdüse
DE10000575A1 (de) * 2000-01-10 2001-07-19 Bosch Gmbh Robert Einspritzdüse
DE10006319A1 (de) * 2000-02-12 2001-08-16 Daimler Chrysler Ag Einspritzventil
EP1174615B1 (de) 2000-07-18 2007-01-31 Delphi Technologies, Inc. Kraftstoffeinspritzventil
DE10112147A1 (de) * 2001-03-14 2002-09-19 Bosch Gmbh Robert Ventil zum Steuern von Flüssigkeiten
ITBO20010279A1 (it) * 2001-05-08 2002-11-08 Magneti Marelli Spa Iniettore di carburante con attuatore piezoelettrico alloggiato in una camera isolata
DE10133265A1 (de) * 2001-07-09 2003-01-23 Bosch Gmbh Robert Brennstoffeinspritzventil
US6766965B2 (en) * 2001-08-31 2004-07-27 Siemens Automotive Corporation Twin tube hydraulic compensator for a fuel injector
US6792921B2 (en) * 2001-12-17 2004-09-21 Caterpillar Inc Electronically-controlled fuel injector
US6983894B2 (en) 2002-02-13 2006-01-10 Siemens Vdo Automotive Inc. Piezo-electrically actuated canister purge valve with a hydraulic amplifier
EP1391607A1 (de) * 2002-08-20 2004-02-25 Siemens VDO Automotive S.p.A. Dosiergerät
US6811093B2 (en) * 2002-10-17 2004-11-02 Tecumseh Products Company Piezoelectric actuated fuel injectors
DE10310790A1 (de) * 2003-03-12 2004-09-23 Robert Bosch Gmbh Brennstoffeinspritzventil
DE102004035280A1 (de) * 2004-07-21 2006-03-16 Robert Bosch Gmbh Kraftstoffinjektor mit direkter mehrstufiger Einspritzventilgliedansteuerung
DE102005008972A1 (de) * 2005-02-28 2006-08-31 Robert Bosch Gmbh Einspritzdüse
US7307371B2 (en) * 2005-11-18 2007-12-11 Delphi Technologies, Inc. Actuator with amplified stroke length
US7628139B2 (en) * 2006-07-11 2009-12-08 Detroit Diesel Corporation Fuel injector with dual piezo-electric actuator
US7658179B2 (en) * 2008-05-28 2010-02-09 Caterpillar Inc. Fluid leak limiter
US7661410B1 (en) 2008-08-18 2010-02-16 Caterpillar Inc. Fluid leak limiter
DE102012212266B4 (de) * 2012-07-13 2015-01-22 Continental Automotive Gmbh Fluidinjektor
DE102012212264B4 (de) 2012-07-13 2014-02-13 Continental Automotive Gmbh Verfahren zum Herstellen eines Festkörperaktuators

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0218895B1 (de) * 1985-09-17 1988-12-07 Robert Bosch Gmbh Zumessventil zur Dosierung von Flüssigkeiten oder Gasen
DE19500706A1 (de) * 1995-01-12 1996-07-18 Bosch Gmbh Robert Zumeßventil zur Dosierung von Flüssigkeiten oder Gasen
DE19519191C2 (de) * 1995-05-24 1997-04-10 Siemens Ag Einspritzventil

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3501099A (en) * 1967-09-27 1970-03-17 Physics Int Co Electromechanical actuator having an active element of electroexpansive material
DE4311627B4 (de) * 1993-04-08 2005-08-25 Robert Bosch Gmbh Kraftstoffeinspritzeinrichtung für Brennkraftmaschinen
US5779149A (en) * 1996-07-02 1998-07-14 Siemens Automotive Corporation Piezoelectric controlled common rail injector with hydraulic amplification of piezoelectric stroke
DE19701288C2 (de) * 1997-01-16 1999-10-14 Daimler Benz Ag Ventil zur dosierten Abgabe von Fluiden

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0218895B1 (de) * 1985-09-17 1988-12-07 Robert Bosch Gmbh Zumessventil zur Dosierung von Flüssigkeiten oder Gasen
DE19500706A1 (de) * 1995-01-12 1996-07-18 Bosch Gmbh Robert Zumeßventil zur Dosierung von Flüssigkeiten oder Gasen
DE19519191C2 (de) * 1995-05-24 1997-04-10 Siemens Ag Einspritzventil

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2005121544A1 (de) 2004-06-08 2005-12-22 Robert Bosch Gmbh Kraftstoffinjektor mit variabler aktorübersetzung
US7406951B2 (en) 2004-06-08 2008-08-05 Robert Bosch Gmbh Fuel injector with variable actuator boosting
EP2960123A1 (de) * 2014-06-24 2015-12-30 Airbus DS GmbH Biegerahmen zur verlängerung des stellwegs eines aktors für ein mechanisch betätigtes bauteil
US10215300B2 (en) 2014-06-24 2019-02-26 Airbus Ds Gmbh Bending frame for extending travel of an actuator for a mechanically actuated component

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EP0952333A3 (de) 2002-02-13
EP0952333B1 (de) 2004-06-23

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