DE19943142A1 - Dosiervorrichtung - Google Patents

Abstract

Die Dosiervorrichtung weist auf eine in einem Gehäuse (17) axialverschiebbar geführte Ventilnadel (20, 30), die zusammen mit einer Wand des Gehäuses ein nach außen öffnendes Ventil darstellt, einem Aktorraum (26) zur Aufnahme eines elektromechanischen Aktors, der sich an dem Gehäuse abstützt, wobei mittels einer Dehnung des Aktors eine Hubbewegung der Ventilnadel zur Öffnung und Schließung des Ventils steuerbar ist, das Ventil gegenüber dem Aktorraum fluidisch abgedichtet ist, dadurch gekennzeichnet, daß bei Aufsatz der Ventilnadel auf einen Ventilsitz (2) des Ventils mindestens eine druckbeaufschlagbare Bohrung (14, 21) in die durch die Ventilnadel und den Ventilsitz gebildete Dichtfläche mündet.

Description

Die Erfindung betrifft eine Dosiervorrichtung, insbesondere zur Einspritzung von Kraftstoff in eine Brennkammer.

Aus DE 43 06 072 C2 ist eine Dosiervorrichtung bekannt, bei der in einem Gehäuse eine Ventilnadel axial verschiebbar ge­ führt wird, wobei die Ventilnadel zusammen mit einer Wand des Gehäuses ein nach außen öffnendes Ventil darstellt. Weiterhin ist ein Aktorraum zur Aufnahme eines Piezoaktors vorhanden, welcher sich einerseits an dem Gehäuse abstützt und anderer­ seits eine Hydraulikkammer begrenzt. Mittels einer Dehnung des Piezoaktors ist über die Hydraulikkammer ein Hub der Ven­ tilnadel steuerbar. Innerhalb des Gehäuses befindet sich ein druckbeaufschlagbarer Ventilraum, über den Fluid durch das Ventil nach außen abgebbar ist.

Aus "Das Common-Rail-Einspritzsystem - ein neues Kapitel der Diesel-Einspritz-Technik", MTZ Motortechnische Zeitschrift 58 (1997) 10, S. 576 ist eine Einspritzdüse mit einem optimier­ ten Sitz und einer beschichteten Ventilnadel offenbart, bei der durch eine Verschiebung der nach innen öffnenden Ventil­ nadel eine Verbindung zwischen einer Einspritzöffnung und ei­ nem druckbeaufschlagbaren Ventilraum herstellbar ist. Auf Seite 594 werden verschiedene Formen der Kraftstoffaufberei­ tung dargestellt, bei denen jedesmal eine Einspritzöffnung in einer Verbindung mit einem druckbeaufschlagten Ventilraum steht.

Bei diesen bekannten Dosiervorrichtungen ergibt sich der Nachteil, daß die Antriebseinheit gegenüber dem druckbeauf­ schlagten Ventilraum temperaturstabil und dauerstandfest ab­ gedichtet werden muß. Dieses Problem tritt insbesondere bei einer Hochdruckbefüllung des Ventilraums auf.

Weiterhin tritt das Problem auf, daß das in der Dosiervor­ richtung gespeicherte Fluid, welches sich beispielsweise im Ventilraum und in einer Zuleitung zwischen Ventilraum und Do­ sieröffnung befindet, wie ein Druckspeicher wirkt und bei ei­ nem schnellen Öffnen der Dosiervorrichtung ein Einstellen ei­ nes Gleichgewichtsdruckes verzögert. Dadurch wird auch ein Einstellen eines Gleichgewichts-Volumenstroms erschwert, wo­ durch eine exakte Dosierung kleiner Dosiermengen gestört wird.

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Dosier­ vorrichtung mit einer verzögerungsarmen Möglichkeit zur exak­ ten Dosierung auch kleiner Mengen bereitzustellen.

Es ist eine weitere Aufgabe, eine Dosiervorrichtung mit einer temperaturstabilen und dauerstandfesten Abdichtung der An­ triebseinheit gegenüber dem Ventilraum bereitzustellen.

Diese Aufgaben werden mittels einer Dosiervorrichtung gemäß des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind den Unteransprüchen entnehmbar.

Die Dosiervorrichtung weist eine Ventilnadel auf, welche in einem Gehäuse axialverschiebbar führbar ist. Zusammen mit einer Wand des Gehäuses formt die Ventilnadel ein nach außen öffnendes Ventil, über das Fluid abgebbar ist. Unter einem nach außen öffnenden Ventil wird dabei allgemein ein Ventil verstanden, bei dem zur Öffnung des Ventils die Ventilnadel durch eine Verschiebung aus dem Gehäuse heraus von einem Ventilsitz abgehoben wird.

Die Dosiervorrichtung weist weiterhin einen Aktorraum auf, in welchem sich ein elektromechanischer Aktor befindet. Unter einem elektromechanischen Aktor wird ein Aktor verstanden, welcher durch Anlegen eines elektrischen Signals, z. B. einer Spannung oder eines Stroms, dehnbar ist. Ein Beispiel für ei­ nen elektromechanischen Aktor ist ein magnetostriktiver, ein elektrostriktiver oder insbesondere ein piezoelektrischer Ak­ tor.

Der Aktor ist an dem Gehäuse abstützbar. Gleichzeitig ist ein mechanischer Kraftschluß zwischen dem Aktor und der Ventil­ nadel gegeben, so daß mittels einer Dehnung des elektromecha­ nischen Aktors eine Hubbewegung der Ventilnadel steuerbar ist. Dabei ist die spezielle Ausgestaltung des Kraftschlusses zwischen Aktor und Ventilnadel dem Fachmann freigestellt. Beispielsweise kann ein rein mechanischer Kraftschluß gegeben sein, z. B. durch eine direkte Anlenkung der Ventilnadel an den Piezoaktor. Es kann aber auch ein mechanisch-hydrauli­ scher Kraftschluß vorliegen, bei der die Dehnung des Aktors über eine Hydraulikkammer oder über ein Servoventil an die Ventilnadel weitergebbar ist. Durch die Hubbewegung der Ven­ tilnadel ist eine Öffnung des Ventils durch Abheben der Ven­ tilnadel vom Ventilsitz steuerbar.

Bei einem Aufsatz der Ventilnadel auf den dichtenden Ventil­ sitz des Gehäuses, auch Dichtsitz genannt, wird durch den Kontakt von Ventilsitz und Ventilnadel eine fluidisch dich­ tende Dichtfläche, die im wesentlichen der Kontaktfläche ent­ spricht, definiert. Diese Dichtfläche ist bei einem Abheben der Ventilnadel weiterhin für eine gleiche Fläche an der Ven­ tilnadel und am Ventilsitz definiert.

Bei dieser Dosiervorrichtung mündet mindestens eine mit dem zu dosierenden Fluid druckbeaufschlagbare Bohrung in die Dichtfläche. Dadurch wird erreicht, daß bei Aufsatz der Ven­ tilnadel auf dem Ventilsitz auch die mindestens eine Bohrung verschlossen wird und bei dem Abheben der Ventilnadel die Mündung der mindestens einen Bohrung freigegeben wird.

Es können eine oder mehrere Bohrungen in den Ventilsitz mün­ den. Diese können einen, je nach Einsatzzweck jeweils unter­ schiedlichen, Durchmesser aufweisen. Dabei ist zunächst uner­ heblich, an welcher Stelle die mindestens eine Bohrung in die Dichtfläche mündet. So ist es möglich, daß die Bohrungen alleine durch das Gehäuse, alleine durch die Ventilnadel oder durch Gehäuse und Ventilnadel geführt werden.

Diese Dosiervorrichtung besitzt den Vorteil, daß nur noch ein vernachlässigbar kleines oder kein Speichervolumen des Fluids, also des Totvolumens, im Gehäuse mehr vorhanden ist. Dadurch ist eine exakte Dosierung auch einer kleinen Ein­ spritzmenge möglich.

Auch ergibt sich der Vorteil, daß ein maximaler Volumenstrom des zu dosierenden Fluids durch die Anzahl und den Durchmes­ ser der mindestens einen Bohrung genau einstellbar ist.

Es ist ein weiterer Vorteil der Dosiervorrichtung, daß durch die beliebige Verteilung der Bohrungen, auch mit untereinan­ der verschiedenen Durchmessern, eine Vielfalt, auch asymme­ trischer, Strahlbilder erzeugbar ist.

Es ist zum Schutz des Aktors vorteilhaft, wenn der Aktorraum gegenüber dem Ventil fluidisch abgedichtet ist. Zur Abdich­ tung ist nur eine Niederdruck-Abdichtung erforderlich, weil das zu dosierende Fluid bei geöffnetem Ventil nahezu ungehin­ dert aus den Bohrungen austreten kann, so daß nur ein gerin­ ger Druckaufbau an der Niederdruck-Abdichtung gebildet wird.

Es ist zur weitflächigen Dosierung sowie zur preiswerten Her­ stellung der Dosiervorrichtung vorteilhaft, wenn die minde­ stens eine Bohrung in der Ventilnadel vorhanden ist. Dabei ist es zunächst unerheblich, ob die mindestens eine Bohrung mit einer vollständig durch die Ventilnadel geführten druck­ beaufschlagbaren Fluidzuleitung verbunden ist oder ob die Fluidzuleitung teilweise in der Ventilnadel und, beispiels­ weise über eine Verbindungsleitung, teilweise im Gehäuse ge­ führt wird.

Es ist zur einfachen Herstellung und zur Sicherstellung einer langen Lebensdauer besonders vorteilhaft, wenn die Fluidzu­ leitung vollständig durch die Ventilnadel geführt wird, bei­ spielsweise um die Längsachse zentriert. Dabei ist es zum einfachen Anschluß zweckmäßig, die Ventilnadel durch eine im elektromechanischen Aktor zentrisch vorhandene Durchführung zu führen.

Es kann aber auch vorteilhaft sein, die Fluidzuleitung nur teilweise in der Ventilnadel zu führen und andererseits im Gehäuse. Dadurch ist z. B. erreichbar, daß der elektromecha­ nische Aktor nicht modifiziert werden muß.

Es ist auch günstig, wenn die Bohrungen und die damit verbun­ dene Fluidzuleitung vollständig im Gehäuse untergebracht ist, weil so das System Aktor-Ventilnadel, welches typischerweise fein abzustimmen ist, nicht modifiziert werden muß. In diesem Fall kann auf ein herkömmliches bzw. nur leicht modifiziertes Antriebssystem zurückgegriffen werden, so daß sich eine vereinfachte Konstruktion und Herstellung ergibt.

Es ist auch günstig, wenn die mindestens eine Bohrung gedros­ selt ausgeführt ist, weil dadurch der maximale Volumenstrom aus der Bohrung heraus einfach und präzise einstellbar ist. Es ist weiterhin vorteilhaft, wenn mehrere Bohrungen vorhan­ den sind, weil sich so eine feine und großflächige Dosierung bzw. Zerstäubung ergibt.

Es ist besonders vorteilhaft, wenn der elektromechanische Aktor ein Vielschicht-Piezoaktor ist, weil dieser zuverlässig herstellbar und gut elongierbar ist.

Eine solche Dosiervorrichtung ist besonders vorteilhaft ein­ setzbar zur Direkteinspritzung von Brennstoff in eine Brenn­ kammer eines Kraftstoffmotors. Insbesondere günstig ist ein Einsatz zur Benzin-Direkteinspritzung in Ottomotoren und zur Diesel-Direkteinspritzung in Dieselmotoren.

Selbstverständlich sind aber auch andere Anwendungsfälle denkbar, z. B. eine Einspritzung von Kerosin, Alkohol oder Methan sowie eine Zerstäubung von Lösungsmitteln, Wasser oder anderen Stoffen zur Oberflächenbenetzung.

In den folgenden Ausführungsbeispielen wird die Dosiervor­ richtung schematisch dargestellt.

Fig. 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Dosiervorrichtung in Form eines Kraftstoffeinspritzers zur Benzin-Di­ rekteinspritzung,

Fig. 2 zeigt eine weitere Ausführungsform einer Dosiervor­ richtung zur Kraftstoff-Direkteinspritzung,

Fig. 3 zeigt einen Ausschnitt einer Dosiervorrichtung gemäß Fig. 1 oder Fig. 2 im Bereich der Bohrungen,

Fig. 4 zeigt eine herkömmliche Dosiervorrichtung,

Fig. 5 zeigt eine weitere Ausführungsform einer Dosiervor­ richtung.

Fig. 4 zeigt als Schnittdarstellung in Seitenansicht eine Dosiervorrichtung zur Direkteinspritzung von Benzin in einen Brennraum eines Ottomotors.

Ein Gehäuse 1 weist einen Aktorraum 26 zur Aufnahme eines elektromechanischen Aktors auf. Der elektromechanische Aktor besteht aus einem Vielschicht-Piezoaktor ("Piezoelectric mul­ tilayer actor" = PMA) 11, der mit einer Endfläche auf einer Kopfplatte 12 aufliegt und mit seiner anderen Endfläche auf einer Fußplatte 13 aufliegt. Weiterhin zum Aktor gehört eine Rohrfeder 24, die den PMA 11 seitlich umschließt und die so mit der Kopfplatte 12 und mit der Fußplatte 13 verschweißt ist, daß mit ihrer Hilfe der PMA 11 unter einer Druckvorspan­ nung gehalten wird. Durch die Druckvorspannung wird ein Ent­ stehen einer schädlichen Zugspannung im Piezoaktor auch im dynamischen Betrieb verhindert. Eine Dehnung des PMA 11 in Längsrichtung ist über elektrische Anschlüsse 25 steuerbar.

Der Aktor wird durch eine Verschweißung der Fußplatte 13 mit dem Gehäuse 1 am Gehäuse 1 abgestützt.

An der Kopfplatts 12 ist eine Ventilnadel 3 angelenkt. An dem der Kopfplatte 12 entgegengesetzten Ende ist die Ventilnadel 3 in Form eines Tellerventils 4 ausgearbeitet, so daß sie zu­ sammen mit einer Wand des Gehäuses 1 ein nach außen öffnendes Ventil darstellt. Das Gehäuse 1 und die Ventilnadel 3 begren­ zen einen Ventilraum 9, der mittels einer Fluidzuleitung 10 druckbeaufschlagbar ist. Die Fluidzuleitung 10 kann bei­ spielsweise mit einer Hochdruck-Kraftstoffpumpe verbunden sein.

Der Ventilraum 9 ist vom Aktorraum 26 durch einen Dichtblock 7 sowie durch eine in eine Nut des Dichtblocks 7 eingebrachte Abdichtung 8 getrennt. Die Abdichtung 8, hier: ein O-Ring aus einem Elastomermaterial, wird auf die Ventilnadel 3 gepreßt und verhindert so einen Fluidfluß vom Ventilraum 9 durch die Passung zwischen Dichtblock 7 und Ventilnadel 3 in den Aktor­ raum 26. Dadurch ist der Aktor vor einem schädlichen Einfluß des zu dosierenden Fluids geschützt.

Im Ventilraum 9 befindet sich eine Rückstellfeder 5, die sich einerseits am Gehäuse 1 und andererseits an einem an der Ven­ tilnadel 3 angebrachten Sprengring 6 abstützt. Mittels der Rückstellfeder 5 wird die Ventilnadel 3 in Richtung des Aktors gedrückt und sorgt für eine zusätzliche Druckkraft auf den PMA 11. Andererseits sargt die Rückstellfeder 5 dafür, daß der Ventilteller 4 der Ventilnadel 3 auch bei einem höhe­ ren Druck des Fluids (typischerweise bis zu 300 bar bei einer Benzin-Direkteinspritzung) in den vom Gehäuse 1 gebildeten Ventilsitz 2 gedrückt wird.

Im geschlossenen Zustand ist der PMA 11 und damit der Aktor in Längsrichtung kontrahiert. Die Ventilnadel 3 ist maximal in das Gehäuse 1 zurückgezogen, und der Ventilteller 4 setzt dichtend auf den Ventilsitz 2 auf. Es wird kein Fluid nach außen abgegeben.

Zur dosierten Abgabe von Fluid wird über die elektrischen An­ schlüsse 25 ein elektrisches Signal an den PMA 11 geleitet, der dadurch in seiner Längsrichtung elongiert wird. Weil der Aktor über seine Fußplatte 13 fest mit dem Gehäuse 1 verbun­ den ist, wird die Elongation des PMA 11 in einen Hub der Ven­ tilnadel 3 umgewandelt. Durch die Hubbewegung der Ventilnadel 3 wird ihr Ventilteller 4 vom Ventilsitz 2 abgehoben und da­ durch eine Dosieröffnung des Ventils freigegeben. Die Dosier­ öffnung weist im wesentlichen einen ringförmigen Querschnitt auf, der durch den Durchmesser des Ventilsitzes 2 (auf der Dichtlinie) und dem entsprechenden Durchmesser der Ventilna­ del 3 bestimmt wird. Bei geöffnetem Ventil fließt Fluid aus der weiten Passung zwischen Ventilnadel 3 und Gehäuse 1 durch die Dosieröffnung nach außen. Im weiteren Verlauf des Dosier­ vorgangs wird Fluid aus der Fluidzuleitung 10 und aus dem Ventilraum 9 nachgeliefert.

Zum Schließen des Ventils wird der PMA 11 kontrahiert, bei­ spielsweise durch Kurzschließen an den elektrischen An­ schlüssen 25, worauf der PMA 11 wieder durch die von der Rohrfeder 24 und der Rückstellfeder 25 aufgegebenen Kräfte auf seine Länge im Ausgangszustand reduziert wird. Dadurch wird die Ventilnadel 3 in das Gehäuse 1 zurückgezogen und der Ventilteller 4 setzt dichtend auf den Ventilsitz 2 auf.

Eine solche herkömmliche Dosiervorrichtung weist u. a. den Nachteil auf, daß zwischen der Fluidzuleitung 10 und der Do­ sieröffnung bzw. dem Ventil ein Totvolumen vorhanden ist, welches hier aus dem Volumen des Ventilraums 9 und dem Volu­ men der weiten Passung zwischen Ventilnadel 3 und Gehäuse 1 besteht. Ein solches Totvolumen ist aufgrund seiner verzö­ gernden sowie fluiddynamischen Eigenschaften zur exakten Do­ sierung einer sehr kleinen Dosiermenge sehr nachteilig.

Weiterhin nachteilig ist, daß eine individuelle Einstellung des Strahlbildes, beispielsweise eines asymmetrischen Strahl­ bildes, nur durch einen vergleichsweise hohen konstruktiven Aufwand erreichbar ist, wobei zudem durch eine Änderung der Form des Ventilsitzes oder der weiten Passung eine ver­ schlechterte Steuerbarkeit oder ein erhöhter Aufwand zur Sicherstellung einer sicheren Betätigung kommt.

Zudem ist eine genaue Einstellung des maximalen Volumenstroms durch die Dosieröffnung nur schwer erreichbar.

Es kommt nachteilig hinzu, daß zur Abdichtung des druckbe­ füllten Ventilraums 9 gegenüber dem in der Regel drucklosen und mit Luft gefüllten Aktorraum 26 eine hochdruckfeste Ab­ dichtung 8 erforderlich ist, welche entsprechend aufwendig ausfällt.

Fig. 1 zeigt als Schnittdarstellung in Seitenansicht eine Ausführungsform der Dosiervorrichtung.

Im Gegensatz zur Dosiervorrichtung in Fig. 4 wird nun die Fluidzuleitung 15 durch das Gehäuse und, über eine flexible Zuleitung 27 verbunden, durch die Ventilnadel 20 geführt. Die Fluidzuleitung 15 reicht in der Ventilnadel 20 bis in den Ventilteller 4 und ist dort mit zwei oder mehreren Bohrungen 14 verbunden, welche in eine durch Dichtsitz 2 und Ventil­ nadel 20 gebildete Dichtfläche münden. Dadurch wird bei ge­ schlossener Dosiervorrichtung jede Bohrung 14 durch den Ven­ tilsitz 2 des Gehäuses 17 verschlossen, und somit eine Abgabe von Fluid aus den Bohrungen unterbunden.

Zur Dosierung wird der Aktor elongiert und die Ventilnadel 20 verschiebt sich aus dem Gehäuse 17 heraus. Dadurch hebt der Ventilteller 28 vom Gehäuse 17 ab. Durch das Abheben des Ven­ tiltellers 28 werden die Öffnungen der Bohrungen 14 freigege­ ben, worauf Fluid aus ihnen abgegeben wird.

Zur Beendigung eines Dosiervorgangs wird der Aktor wieder kontrahiert, so daß der Ventilteller 28 auf den Dichtsitz 2 aufsetzt und somit die Mündungen 14 verschlossen werden.

Eine solche Dosiervorrichtung weist den Vorteil auf, daß durch eine Wahl eines oder mehrerer Durchmesser der Bohrungen 14 ein maximaler Volumenstrom des Fluids einstellbar ist.

Zudem ist durch eine beliebige Verteilung der Bohrungen 14, wobei diese auch einen untereinander unterschiedlichen Durch­ messer aufweisen können, eine Erzeugung einer Vielfalt, auch asymmetrischer, Strahlbilder möglich. Dies ist ein besonderer Vorteil bei einer gezielten Steuerung einer Verbrennung in einem Brennraum.

Weiterhin sehr vorteilhaft ist eine Vermeidung eines Totvolu­ mens zwischen der Fluidzuleitung 15 und der Einspritzöffnung, welche sich in diesem Fall durch die Summe der Einspritzöff­ nungen der Bohrungen 14 ergibt. Dadurch ist es möglich, kleine und kleinste Einspritzmengen exakt zu dosieren.

Zudem muß das Ventil gegenüber dem Aktorraum 26 lediglich durch eine Niederdruck-Abdichtung 23 abgeschlossen werden, wodurch sich ein Vorteil in Bezug auf eine einfache Konstruk­ tion, eine erhöhte Langlebigkeit und eine größere Auswahl einsetzbarer Materialien ergibt. Der niedrige Druck in der Passung zwischen Ventilnadel 20 und Gehäuse 17, also der Nadelführung 16, ist dadurch zu erklären, daß das Fluid bei geöffneter Dosiervorrichtung nahezu ungehindert aus den Boh­ rungen 14 austreten kann. Dadurch staut sich kaum Fluid in der Nadelführung 16 entlang der Ventilnadel 20 auf, so daß sich in ihr auch kein nennenswerter Druck bilden kann. Zur Erlangung eines gleichmäßigen Kegelstrahlbildes sind mehrere Bohrungen 14 vorteilhaft.

Diese Dosiervorrichtung besitzt auch den Vorteil, daß sich ein nur geringerer Mehraufwand in der Herstellung und der Einstellung im Vergleich zur Dosiervorrichtung in Fig. 4 er­ gibt.

Fig. 2 zeigt als Schnittdarstellung in Seitenansicht eine weitere Ausführungsform der Dosiervorrichtung in Form eines direkt angetriebenen, nach außen öffnenden Kraftstoffein­ spritzers.

Im Vergleich zur Dosiervorrichtung in Fig. 1 wird nun die Fluidzuleitung 22 vollständig durch die Ventilnadel 30 ge­ führt. Dadurch entfällt die flexible Verbindung 27. Die weg­ fallende Bearbeitung des Gehäuses 17 und der Wegfall der fle­ xiblen Verbindung 27 resultiert in einer vereinfachten Her­ stellung.

Zur Anbindung der Fluidzuleitung 22 an einen externen Fluidspeicher wird in diesem Ausführungsbeispiel die Ventil­ nadel 30 durch eine im Aktor vorhandene Aussparung geführt. Dazu enthalten die Kopfplatte 12 und die Fußplatte 13 jeweils eine um die Längsachse des PMA 11 zentrierte Durchführung. Auch ist der PMA 11 mit einer analogen Durchführung ausge­ stattet. Zwar ergibt sich hierbei der Nachteil, daß eine Her­ stellung des Aktors, insbesondere des PMA 11, aufwendiger ist als bei den Dosiervorrichtungen gemäß Fig. 1 und 4, aller­ dings kann die Ventilnadel 30 vergleichsweise einfach mit dem Aktor verbunden werden.

Fig. 3 zeigt eine vergrößerte Darstellung einer Dosiervor­ richtung gemäß Fig. 1 oder Fig. 2 im Bereich des Ventils.

Der Ventilteller 28 und der Ventilsitz 2 sind im Bereich ihrer Dichtfläche kegelförmig ausgestaltet. Der Kegelwinkel des Ventiltellers 28 ist identisch mit dem Kegelwinkel des Ventilsitzes 2. Dadurch ergibt sich eine Dichtfläche (d. h. eine Kontaktfläche zwischen Ventilteller 28 und Ventilsitz 2 im geschlossenen Zustand).

Im geschlossenen Zustand der Dosiervorrichtung münden zwei oder mehrere gedrosselte Bohrungen 14 in diese Dichtfläche. Die Bohrungen 14 sind mit einer zentralen Fluidzuleitung 15, 22 fluidisch verbunden. Zahl und Durchmesser der Bohrungen 14 werden so festgelegt, daß durch deren Wahl der maximale Durchfluß von Fluid durch die Bohrungen 14 auf ein, typi­ scherweise auf den Anwendungsfall festgelegtes, Sollmaß be­ grenzt wird. Zudem wird durch die Wahl das gewünschte, in der Regel gleichmäßige, Kegelstrahlbild am Austritt der Dosier­ vorrichtung eingestellt. Die Mündungen der Bohrungen 14 sind so eingebracht, daß sie im geschlossenen Zustand der Dosier­ vorrichtung sowohl zur Nadelführung 16 hin als auch zum Strahlaustritt hin durch die Dichtfläche verschlossen sind.

Fig. 5 zeigt eine weitere Ausführungsform der Dosiervorrich­ tung als Schnittdarstellung in Seitenansicht zur Verwendung als Kraftstoffeinspritzer.

In diesem Ausführungsbeispiel sind die gedrosselten Bohrungen 21 in den Ventilsitz 2 des Gehäuses 1 eingearbeitet. Im Ge­ häuse 17 befindet sich eine Ringnut 19, die das zu dosierende Fluid über den Umfang verteilt. Der Ventilsitz 2 bildet zu­ sammen mit dem Ventilteller 28 eine kegelförmige Flächendich­ tung, bei der der Kegelwinkel des Ventiltellers 28 dem Kegel­ winkel des Ventilsitzes 2 entspricht. Die Bohrungen 21 sind mit der Ringnut 19 verbunden, welche wiederum mit einer zen­ tralen Fluidzuleitung 18 verbunden ist.

Im geschlossenen Zustand der Dosiervorrichtung werden die Mündungen der Bohrungen 21 mittels der Dichtfläche zur Nadel­ führung 16 und zum Strahlaustritt hin dicht verschlossen.

Öffnet die Dosiervorrichtung durch Aufladen des PMA 11, so öffnen sich durch Abheben des Ventiltellers 28 die Mündungen der gedrosselten Bohrungen 21, und das Fluid kann durch das Ventil ausströmen. Der Druck des Fluids im Düsenspalt zwi­ schen Ventilteller 28 und Ventilsitz 2 wird durch die Dros­ selwirkung der gedrosselten Bohrungen 21 reduziert. Weil das Fluid durch den Düsenspalt nahezu ungehindert austreten kann, staut sich auch kaum Fluid in der Nadelführung 16 entlang der Ventilnadel 20 auf, und es kann sich kein nennenswerter Druck in der Nadelführung 16 aufbauen.

Claims (7)

1. Dosiervorrichtung, aufweisend

• - eine in einem Gehäuse (17) axialverschiebbar geführte Ven­ tilnadel (20,30), die zusammen mit einer Wand des Gehäuses (17) ein nach außen öffnendes Ventil darstellt,
• - einem Aktorraum (26) zur Aufnahme eines elektromechani­ schen Aktors, der sich an dem Gehäuse (17) abstützt, wobei mittels einer Dehnung des Aktors eine Hubbewegung der Ven­ tilnadel (20,30) zur Öffnung und Schließung des Ventils steuerbar ist,

dadurch gekennzeichnet, daß bei Aufsatz der Ventilnadel (20,30) auf einen Ventilsitz (2) des Ventils mindestens eine druckbeaufschlagbare Bohrung (14, 21) in die durch die Ventilnadel (20, 30) und den Ventil­ sitz (2) gebildete Dichtfläche mündet.

2. Dosiervorrichtung nach Anspruch 1, bei der die mindestens eine Bohrung (14) in der Ventilnadel (20, 30) vorhanden ist.

3. Dosiervorrichtung nach Anspruch 1, bei der die mindestens eine Bohrung (21) im Gehäuse (17) vorhanden ist.

4. Dosiervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die mindestens eine Bohrung (14, 21) gedrosselt ist.

5. Dosiervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der das Ventil gegenüber dem Aktorraum (26) fluidisch abgedichtet ist.

6. Dosiervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der der elektromechanische Aktor ein Vielschicht-Piezoak­ tor (11) ist.

7. Dosiervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche zur Einspritzung von Kraftstoff in eine Brennkammer.