EP1115971B1

EP1115971B1 - Fuel injection valve

Info

Publication number: EP1115971B1
Application number: EP99923386A
Authority: EP
Inventors: Friedrich Boecking
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1998-09-23
Filing date: 1999-03-24
Publication date: 2004-08-11
Anticipated expiration: 2019-03-24
Also published as: JP4309589B2; DE19843535A1; JP2002525486A; US6561436B1; WO2000017509A1; ATE273448T1; EP1115971A1; DE59910221D1

Abstract

A fuel injector, particularly an injection valve for fuel-injection systems of internal combustion engines, has a piezoelectric or magnetostrictive actuator. By way of a valve needle, the actuator actuates a valve-closure member, which interacts with a valve-seat surface to form a sealing seat. The actuator has a tubular design, and encircles a transmission piston that acts on a hydraulic transmission device.

Description

State of the art

Die Erfindung geht aus von einem Brennstoffeinspritzventil nach der Gattung des Anspruchs 1.The invention is based on a fuel injector according to the preamble of claim 1.

Aus der US-A-4,022,166 ist bereits ein Brennstofienspritzventil für Brennstoffeinspritzanlagen von Brennkrafrmaschinen bekannt, das mit einem piezoelektrischen Aktor ausgeführt ist. Das Ventil weist einen von dem Aktor mittels einer Ventilnadel betätigbaren Ventilschließkörper, der mit einer Ventilsitzflache zu einem Dichtsitz zusammenwirkt, auf. Der Aktor ist rohrförmig ausgebildet, und zwischen dem Aktor und der Ventilnadel ist eine ein hydraulisches Medium aufweisende Übersettungseinrichtung vorgesehen. Außerdem hat das Brennstoffeinspritsventil einen als Betätigungselement auf die Übersetzungseinrichtung einwirkenden Übersetzerkolben, wobei der Aktor den Übersetzerkolben umschließt. Das Brennstoffeinspritzventil ist als ein nach innen öffnendes Brennstoffeinspritzventil ausgeführt. Die Funktionsweise des Brennstoffeinspritzventils ist dabei derart, dass sich der Übersetzerkolben und die Ventilnadel bei Erregung des Aktors Stets gleichgerichtet bewegen. Wird der Aktor erregt, so bewegt sich der Übersetzerkolben nach oben, und in Folge dessen hebt durch den Druckabfall in der hydraulischen Übersetzerkammer die Ventilnadel in gleicher Bewegungsrichtung von dem Dichtsitz ab.From US-A-4,022,166 is already a Fuel injection valve for fuel injection systems from Internal combustion engines known with a piezoelectric Actuator is executed. The valve has one of the actuator valve closing body which can be actuated by means of a valve needle, the one with a valve seat surface to a sealing seat cooperates on. The actuator is tubular and there is a between the actuator and the valve needle hydraulic transmission device intended. The fuel injector also has one as an actuator on the translation device acting translation piston, the actuator Encloses the booster piston. The fuel injector is as an inward opening fuel injector executed. How the Fuel injector is such that the Booster piston and the valve needle when the actuator is excited Always move in the same direction. If the actuator is excited, so the booster piston moves up, and in succession which lifts by the pressure drop in the hydraulic Translator chamber the valve needle in the same Direction of movement from the sealing seat.

Aus der DE 195 00 706 A1 ist bereits ein Brennstoffeinspritzventil nach der Gattung des Anspruchs 1 bekannt. Bei dem aus dieser Druckschrift hervorgehenden Brennstoffeinspritzventil ist ein piezoelektrischer Aktor zur Betätigung einer mit einem Ventilschließkörper verbundenen Ventilnadel vorgesehen. Der Ventilschließkörper wirkt mit einer Ventilsitzfläche zu einem Dichtsitz zusammen. Dabei ist sowohl die Ausgestaltung als ein nach außen öffnendes Brennstoffeinspritzventil als auch als ein nach innen öffnendes Brennstoffeinspritzventil möglich. Der aus mehreren, gestapelt angeordneten piezoelektrischen Schichten aufgebaute piezoelektrische Aktor erzeugt zwar relativ große Hubkräfte, jedoch relativ geringe Hubwege. In der genannten Druckschrift wird daher vorgeschlagen, zur Vergrößerung des auf die Ventilnadel übertragenen Hubweges zwischen der Ventilnadel und dem piezoelektrischen Aktor eine hydraulische Übersetzungseinrichtung vorzusehen.DE 195 00 706 A1 already discloses a fuel injector known according to the preamble of claim 1. In the fuel injector resulting from this document is a piezoelectric actuator for Actuation of one connected to a valve closing body Valve needle provided. The valve closing body also works a valve seat surface to form a sealing seat. there is both the design as an outward opening Fuel injector as well as an inside opening fuel injector possible. The one out several, stacked piezoelectric layers constructed piezoelectric actuator produces relatively large Lifting forces, but relatively short lifting distances. In the above Document is therefore proposed to enlarge the transferred to the valve needle stroke between Valve needle and the piezoelectric actuator one provide hydraulic translation device.

Nachteilig ist bei dieser bekannten Bauform eines Brennstoffeinspritzventils mit piezoelektrischem Aktor, daß aufgrund des ein relativ großes Volumen und eine relativ große Querschnittsfläche einnehmenden Aktors sich keine besonders kompakte Bauform realisieren läßt. Ferner ist nachteilig, daß für die Übersetzungseinrichtung ein spezielles hydraulisches Medium eingesetzt wird, daß sich aufgrund von Leckageverlusten im Laufe der Zeit verflüchtigen kann. Dies kann die Funktionsweise der Übersetzungseinrichtung und die Lebensdauer des Brennstoffeinspritzventils beeinträchtigen.A disadvantage of this known design is one Fuel injector with piezoelectric actuator that because of a relatively large volume and a relative large cross-sectional area actuator particularly compact design can be realized. Furthermore is disadvantageous that for the translation device special hydraulic medium is used that itself due to leakage loss over time can evaporate. This can be how the Transmission device and the service life of the fuel injector affect.

Aus der DE 43 06 073 C1 ist ein Brennstoffeinspritzventil mit einem piezoelektrischen Aktor in einer anderen Bauform bekannt. Bei diesem Brennstoffeinspritzventil erfolgt eine Transformation der Bewegung des piezoelektrischen Aktors auf die Bewegung der Ventilnadel ebenso mittels einer hydraulischen Übersetzungseinrichtung. Auch bei diesem Brennstoffeinspritzventil sind die relativ voluminöse, wenig kompakte Bauform und der Leckageverlust des hydraulischen Mediums nachteilig.DE 43 06 073 C1 discloses a fuel injector with a piezoelectric actuator in a different design known. With this fuel injector there is a Transformation of the movement of the piezoelectric actuator the movement of the valve needle also by means of a hydraulic translation device. This too Fuel injection valves are the relatively voluminous, little compact design and the leakage loss of the hydraulic Medium disadvantageous.

Advantages of the invention

Das erfindungsgemäße Brennstoffeinspritzventil mit den Merkmalen des Anspruchs 1 hat den Vorteil, daß aufgrund des rohrförmig ausgebildeten Aktors, der die Ventilnadel oder ein Betätigungselement zur Betätigung der Ventilnadel zumindest abschnittsweise umschließt, eine besonders kompakte und kostengünstige Bauform erzielt wird. Das Innenvolumen des rohrförmigen, piezoelektrischen oder magnetostriktiven Aktors kann zur Aufnahme von Bauteilen dienen, die bei dem bekannten Piezoaktor sich in der axialen Verlängerung des Piezoaktors befinden. Ferner lassen sich rohrförmige Aktoren mit relativ geringem Fertigungsaufwand herstellen. Das erfindungsgemäße Brennstoffeinspritzventil ist insbesondere zum direkten Einspritzen von Benzin in den Brennraum einer Brennkraftmaschine geeignet, da die dort auftretenden Brennstoffdrücke in einem Bereich von etwa 100 bis 200 bar liegen und vergleichsweise deutlich niedriger sind als bei Diesel-Einspritzventilen. Bei diesen Benzindirekteinspritzventilen sind daher auch die von den piezoelektrischen oder magnetostriktiven Aktoren aufzubringenden Betätigungskräfte geringer als bei Diesel-Einspritzventilen, so daß die durch die rohrförmige Bauform bedingte, gegenüber einem Aktor aus Vollmaterial reduzierte Betätigungskraft für die Betätigung dieser Brennstoffeinspritzventile noch vollkommen ausreichend ist.The fuel injector according to the invention with the Features of claim 1 has the advantage that due to the tubular actuator that the Valve needle or an actuating element for actuating the Valve needle encloses at least in sections, one particularly compact and inexpensive design is achieved. The internal volume of the tubular, piezoelectric or magnetostrictive actuator can be used to hold components serve that in the known piezo actuator in the axial Extension of the piezo actuator. Furthermore, tubular actuators with relatively little manufacturing effort produce. The fuel injector according to the invention is particularly suitable for injecting petrol directly into the Combustion chamber of an internal combustion engine is suitable as there occurring fuel pressures in a range of about 100 are up to 200 bar and comparatively significantly lower are as with diesel injectors. With these Gasoline direct injection valves are therefore also those of the piezoelectric or magnetostrictive actuators actuation forces to be applied are lower than with diesel injection valves, so that by the tubular design conditional, reduced compared to an actuator made of solid material Actuating force for operating these fuel injectors is still completely sufficient.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Hauptanspruch angegebenen Brennstoffeinspritzventils möglich.By the measures listed in the subclaims advantageous developments and improvements in Main claim specified fuel injector possible.

Es ist vorteilhaft, wenn zwischen der Ventilnadel und dem Aktor eine hydraulische Übersetzungseinrichtung vorgesehen ist und der Aktor einen auf die Übersetzungseinrichtung einwirkenden Übersetzerkolben umschließt. Zur Verbindung mit dem Aktor kann der Übersetzerkolben vorzugsweise auf der dem Dichtsitz abgewandten Seite einen Flansch aufweisen, an welchem sich der Aktor abstützt und mit welchem der Aktor vorzugsweise verklebt ist. Der Übersetzerkolben kann in den rohrförmigen Aktor integriert werden, wodurch sich eine kompakte Bauform ergibt.It is advantageous if between the valve needle and the Actuator provided a hydraulic translation device is and the actuator one on the translation device enclosing acting piston. To connect with the actuator, the translation piston can preferably on the Side facing away from the sealing seat have a flange which the actuator is supported on and with which the actuator is preferably glued. The translation piston can be in the tubular actuator can be integrated, creating a compact design results.

Vorzugsweise erfolgt eine Vorspannung des Aktors durch eine erste Vorspannfeder und die Rückstellung des Ventilschließkörpers und der Ventilnadel mittels einer davon unabhängigen Rückstellfeder.The actuator is preferably pretensioned by a first bias spring and the reset of the Valve closing body and the valve needle by means of one of them independent return spring.

Wenn das Brennstoffeinspritzventil ein nach innen öffnendes Brennstoffeinspritzventil ist, ist es vorteilhaft, wenn die Übersetzungseinrichtung eine Kraftumlenkung zwischen dem Übersetzerkolben und der Ventilnadel bewirkt. Je nach Konfiguration der Übersetzungseinrichtung sind daher bei grundsätzlich gleicher Bauweise des Aktors und des Übersetzerkolbens sowohl nach außen öffnende Brennstoffeinspritzventile als auch nach innen öffnende Brennstoffeinspritzventile realisierbar. Zur Erzielung der Kraftumlenkung für ein nach innen öffnendes Brennstoffeinspritzventil umfaßt die Übersetzungseinrichtung vorteilhaft einen Gehäusekörper mit einer inneren Ausnehmung, in welcher der Ubersetzerkolben verschiebbar ist. Der Gehäusekörper ist dabei von der Ventilnadel oder einem Kupplungsstück umschlossen, wobei zwischen dem Übersetzerkolben und dem Gehäusekörper eine Innenkammer und zwischen der Ventilnadel bzw. dem Kupplungsstück und dem Gehäusekörper eine Außenkammer gebildet sind, die miteinander kommunizierend verbunden sind. Auf diese Weise ist eine besonders kompakte Übersetzungseinrichtung gebildet, die sich mit besonders niedrigem Fertigungsaufwand herstellen läßt.If the fuel injector is an inward opening Is fuel injector, it is advantageous if the Translation device a force redirection between the Translator piston and the valve needle. Depending on Configuration of the translation facility are therefore at basically the same design of the actuator and Booster piston both outward opening fuel injectors as well as inward opening fuel injectors realizable. To achieve the Force redirection for an inward opening fuel injector advantageously comprises the translation device a housing body with an inner recess, in which of the booster pistons is displaceable. The Housing body is from the valve needle or one Coupling piece enclosed, being between the booster piston and the housing body an inner chamber and between the valve needle or the coupling piece and the Housing body are formed an outer chamber are communicating with each other. In this way is a particularly compact translation facility formed, which is particularly low in manufacturing costs can be made.

Vorzugsweise findet als hydraulisches Medium für die Übersetzungseinrichtung der in dem Brennstoffeinspritzventil geführte und von dem Brennstoffeinspritzventil abzuspritzende Brennstoff Verwendung. Somit muß in das Brennstoffeinspritz-ventil kein besonderes hydraulisches Medium, beispielsweise ein Hydrauliköl eingefüllt werden, das über Leckageverluste im Laufe der Zeit entweichen könnte. Vielmehr wird über Führungsspalte quasi-statisch Brennstoff als hydraulisches Medium automatisch kontinuierlich nachgefüllt.Preferably takes place as a hydraulic medium for the Translation device in the fuel injector guided and by the fuel injector fuel to be used. Thus, in that Fuel injector no special hydraulic Medium, for example a hydraulic oil, that leak through leakage over time could. Rather, it becomes quasi-static through management columns Fuel as hydraulic medium automatically continuously refilled.

drawing

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung vereinfacht dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1: einen axialen Schnitt durch ein Beispiel eines Brennstoffeinspritzventils gemäß dem Stand der Technik;
Fig. 2: einen axialen Schnitt durch ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Brennstoffeinspritzventil; und
Fig. 3: eine vergrößerte Darstellung des Ausschnitts III in Fig. 2.

Embodiments of the invention are shown in simplified form in the drawing and explained in more detail in the following description. Show it:

Fig. 1: an axial section through an example of a fuel injector according to the prior art;
Fig. 2: an axial section through an embodiment of a fuel injector according to the invention; and
Fig. 3: an enlarged view of section III in Fig. 2nd

Fig. 1 zeigt in einer axialen Schnittdarstellung ein Beispiel eines Brennstoffeinspritzventils 1. Das Brennstoffeinspritzventil eignet sich insbesondere zum direkten Einspritzen von Brennstoff, insbesondere von Benzin, in den Brennraum einer vorzugsweise gemischverdichtenden, fremdgezündeten Brennkraftmaschine.1 shows an axial sectional view Example of a fuel injector 1. The fuel injector is suitable especially for direct fuel injection, especially of gasoline, preferably in the combustion chamber mixture-compressing, spark-ignited internal combustion engine.

Das Brennstoffeinspritzventil 1 weist ein Gehäuse auf, das aus einem ersten Gehäusekörper 2 und einem zweiten Gehäusekörper 3 besteht. Ein Ventilschließkörper 4 ist im Ausführungsbeispiel einstückig mit einer Ventilnadel 5 ausgebildet und wirkt mit einer an einem Ventilsitzträger 6 ausgebildeten Ventilsitzfläche 7 zu einem Dichtsitz zusammen. Der Ventilsitzträger 6 ist zwischen einer Spannmutter 8 und dem zweiten Gehäusekörper 3 eingespannt. Der Ventilschließkörper 4 ist mittels einer Rückstellfeder 9 gegen die Ventilsitzfläche 7 vorgespannt. Dazu ist ein Flansch 10, an welcher sich die Rückstellfeder 9 abstützt, mit der Ventilnadel 5 verbunden.The fuel injector 1 has a housing that from a first housing body 2 and a second Housing body 3 is made. A valve closing body 4 is in the Embodiment in one piece with a valve needle 5 trained and acts with one on a valve seat support 6 trained valve seat 7 to a sealing seat together. The valve seat support 6 is between one Clamping nut 8 and the second housing body 3 clamped. The valve closing body 4 is by means of a return spring 9 biased against the valve seat surface 7. There is a Flange 10, on which the return spring 9 is supported, connected to the valve needle 5.

Der von dem Brennstoffeinspritzventil 1 abzuspritzende Brennstoff strömt über einen Brennstoffeinlaßstutzen 11 zu und über eine in dem zweiten Gehäusekörper 3 vorgesehene Brennstoffleitung 12 und eine sich daran anschließende, in dem Ventilsitzträger 6 vorgesehene weitere Brennstoffleitung 13 in eine Ausnehmung 14 des Ventilsitzträgers 6. Von der Ausnehmung 14 strömt der Brennstoff weiter über stromaufwärts des Ventilschließkörpers 4 vorgesehene Drallnuten 15, die zur besseren Verteilung des Brennstoffs dienen, zu dem durch den Ventilschließkörper 4 und die Ventilsitzfläche 7 gebildeten Dichtsitz.The one to be sprayed by the fuel injector 1 Fuel flows in via a fuel inlet connection 11 and via one provided in the second housing body 3 Fuel line 12 and a subsequent, in the valve seat support 6 provided further fuel line 13 into a recess 14 of the valve seat carrier 6. From the Recess 14 the fuel continues to flow upstream of the valve closing body 4 provided swirl grooves 15, which serve to better distribute the fuel to which through the valve closing body 4 and the valve seat surface 7 formed sealing seat.

Die Betätigung der Ventilnadel 5 und des Ventilschließkörpers 4 erfolgt über einen piezoelektrischen Aktor 16, der rohrförmig ausgebildet ist. Statt eines piezoelektrischen Aktors 16 kann in gleicher Weise auch ein magnetostriktiver Aktor zum Einsatz kommen. The actuation of the valve needle 5 and the Valve closing body 4 takes place via a piezoelectric Actuator 16, which is tubular. Instead of a piezoelectric actuator 16 can in the same A magnetostrictive actuator can also be used.

Der piezoelektrische Aktor 16 besteht aus einer Vielzahl von übereinander gestapelten piezoelektrischen Keramikscheiben. Diese Keramikscheiben sind jeweils mit Elektroden versehen und so mittels einer über einen Verbindungsstecker 17 zuführbaren elektrischen Spannung beaufschlagbar, daß sich der Aktor 16 bei Betätigen mit der elektrischen Spannung zusammenzieht. Der Verbindungsstecker 17 kann als Kunststoffspritzteil an den ersten Gehäusekörper 2 angespritzt und über eine Verbindungsleitung 20 mit dem Aktor 16 verbunden sein. Der Aktor 16 ist zwischen dem zweiten Gehäusekörper 2 und einem Flansch 18, im Ausführungsbeispiel unter Zwischenlage einer Zwischenlagescheibe 21 eingespannt und mittels einer Vorspannfeder 22 vorgespannt. Die Vorspannung der Vorspannfeder 22 ist im Ausführungsbeispiel mittels einer Stellschraube 23 einstellbar. Der Aktor 16, die Zwischenlagescheibe 21, der Flansch 18 und die Vorspannfeder 22 befinden sich innerhalb einer Längsbohrung 24 des ersten Gehäusekörpers 2. Der Aktor 16 ist vorzugsweise mit dem zweiten Gehäusekörper 3 und der Zwischenlagescheibe 21 verklebt.The piezoelectric actuator 16 consists of a large number of stacked piezoelectric ceramic disks. These ceramic discs are each provided with electrodes and so by means of a connector 17 supplyable electrical voltage that can be applied the actuator 16 when actuated with the electrical voltage contracts. The connector 17 can as Plastic injection molded part on the first housing body 2 molded and via a connecting line 20 with the Actuator 16 can be connected. The actuator 16 is between the second housing body 2 and a flange 18, in Embodiment with the interposition of an intermediate washer 21 clamped and by means of a bias spring 22 biased. The bias of the bias spring 22 is in Embodiment adjustable by means of an adjusting screw 23. The actuator 16, the intermediate washer 21, the flange 18 and the bias spring 22 are within one Longitudinal bore 24 of the first housing body 2. The actuator 16 is preferably with the second housing body 3 and Intermediate washer 21 glued.

Mit dem Flansch 18 ist vorzugsweise justierbar über ein Gewinde 25 ein Übersetzerkolben 19 verbunden. Der Übersetzerkolben 19 erstreckt sich durch eine axiale Längsöffnung 26 des rohrförmig ausgebildeten Aktors 16 hindurch und ist bis zu einer Übersetzungseinrichtung 27 verlängert. Durch die Integration des Übersetzerkolbens 16 in die Längsöffnung 26 des Aktors 16 ergibt sich eine besonders kompakte Bauform des Brennstoffeinspritzventils 1, so daß das Brennstoffeinspritzventil 1 insgesamt ein nur geringes Volumen einnimmt.With the flange 18 is preferably adjustable via a Thread 25 a booster piston 19 connected. The Translator piston 19 extends through an axial Longitudinal opening 26 of the tubular actuator 16 through and up to a translation device 27 extended. By integrating the translator piston 16 one results in the longitudinal opening 26 of the actuator 16 particularly compact design of fuel injector 1, so that the fuel injector 1 as a whole only takes up small volume.

Die Übersetzungseinrichtung 27 besteht aus einer hydraulischen Kammer 28, die mit einem hydraulischen Medium, im Ausführungsbeispiel mit dem über den Brennstoffeinlaufstutzen 11 und die Brennstoffleitungen 12, 13 zugeführten Brennstoff, gefüllt ist. Der Übersetzerkolben 19 weist an seiner in die hydraulische Kammer 28 ragenden Stirnseite eine Fläche A1 auf, während die Ventilnadel 5 an ihrer in die hydraulische Kammer 28 ragenden Stirnfläche eine Fläche A2 hat. Die Fläche A2 der Ventilnadel 5 ist kleiner als die Fläche A1 des Übersetzerkolbens 19.The translation device 27 consists of a hydraulic chamber 28 which is filled with a hydraulic medium, in the embodiment with the over the fuel inlet nozzle 11 and the fuel lines 12, 13 supplied Fuel that is filled. The translation piston 19 instructs its end projecting into the hydraulic chamber 28 an area A1, while the valve needle 5 at its in the hydraulic chamber 28 projecting end face a surface A2 has. The area A2 of the valve needle 5 is smaller than that Area A1 of the booster piston 19.

Bei Betätigung des Aktors 16 zieht sich dieser zusammen und überträgt diese Bewegung über den Flansch 18 auf den Übersetzerkolben 19, der in Fig. 1 nach unten in Richtung auf den Ventilschließkörper 4 verschoben wird. Das dadurch in der hydraulischen Kammer 28 verdrängte Volumen des hydraulischen Mediums bewirkt eine Verschiebung der Ventilnadel 5 ebenfalls in Fig. 1 nach unten in Richtung auf den Ventilschließkörper 4. Da jedoch die Fläche A2 der Ventilnadel 5 kleiner ist als die Fläche A1 des Übersetzerkolbens 19, ist der auf die Ventilnadel 5 übertragene Hub größer als der von dem Übersetzerkolben 19 ausgeübte Hub. Der Ventilschließkörper 4 hebt von der Ventilsitzfläche 7 ab und gibt den Dichtsitz frei, so daß Brennstoff abgespritzt wird. Zum Schließen des Brennstoffeinspritzventils 1 wird die den piezoelektrischen/ magnetostriktiven Aktor 16 betätigende elektrische Spannung abgeschaltet, so daß sich der Aktor 16 wieder gegen die Vorspannfeder 22 ausdehnt. Die Rückstellung der Ventilnadel 5 und des mit dieser einstückig ausgebildeten Ventilschließkörpers 4 erfolgt sehr rasch mittels der Rückstellfeder 9.When the actuator 16 is actuated, it contracts and transmits this movement via the flange 18 to the Translator piston 19, the downward in Fig. 1 in the direction is moved to the valve closing body 4. That through in the hydraulic chamber 28 displaced volume of hydraulic medium causes a displacement of the Valve needle 5 also in Fig. 1 down towards the valve closing body 4. However, since the area A2 of the Valve needle 5 is smaller than the area A1 of the Booster piston 19, is on the valve needle 5th transferred stroke larger than that of the translator piston 19th exerted stroke. The valve closing body 4 lifts from the Valve seat surface 7 and releases the sealing seat, so that Fuel is sprayed. To close the fuel injector 1 is the piezoelectric / magnetostrictive actuator 16 actuating electrical voltage turned off so that the actuator 16 again against the Preload spring 22 expands. The reset of the valve needle 5 and the valve closing body formed in one piece therewith 4 takes place very quickly by means of the return spring 9.

Mit dem beschriebenen Brennstoffeinspritzventil 1 lassen sich sehr kurze Schaltzeiten realisieren, wie sie beispielsweise zum direkten Einspritzen von Brennstoff in den Brennraum einer gemischverdichtenden Brennkraftmaschine, insbesondere einer Turbo-Brennkraftmaschine erforderlich sind.Leave with the described fuel injector 1 very short switching times are realized, for example for the direct injection of fuel into the Combustion chamber of a mixture-compressing internal combustion engine, especially a turbo engine is required are.

Besonders vorteilhaft ist die Verwendung des Brennstoffs zugleich als hydraulisches Medium für die Übersetzungseinrichtung 27. Dadurch ist sichergestellt, daß durch eventuelle Leckagen entweichendes hydraulisches Medium kontinuierlich nachgefüllt wird. Im Beispiel erfolgt die Nachfüllung quasi-statisch über einen Führungsspalt zwischen der Ventilnadel 5 und dem zweiten Gehäusekörper 3 aus einem sich in der Ausnehmung 14 des Ventilsitzträgers 16 gebildeten Brennstoffreservoir. Dabei ist wesentlich, daß der Führungsspalt zwischen der Ventilnadel 5 und dem zweiten Gehäusekörper 3 derart gering bemessen ist, daß das hydraulische Medium bzw. der Brennstoff bei der Betätigung des Brennstoffeinspritzventils und der dadurch erfolgenden Druckbeaufschlagung der hydraulischen Kammer 28 nicht bzw. nur vernachlässigbar über diesen Führungsspalt entweicht.The use of the fuel is particularly advantageous at the same time as a hydraulic medium for the translation device 27. This ensures that by possible leakage of hydraulic medium is continuously refilled. For example the refill takes place quasi-statically via a Guide gap between the valve needle 5 and the second Housing body 3 from one in the recess 14 of the Valve seat support 16 formed fuel reservoir. there it is essential that the leadership gap between the Valve needle 5 and the second housing body 3 so low is dimensioned that the hydraulic medium or Fuel when the fuel injector is actuated and the resulting pressurization of the hydraulic chamber 28 not or only negligibly this leadership gap escapes.

Fig. 2 zeigt einen Längsschnitt durch ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Brennstoffeinspritzventils 1, das ebenfalls vorzugsweise zum direkten Einspritzen von Brennstoff, insbesondere von Benzin, in den Brennraum einer gemischverdichtenden, fremdgezündeten Brennkraftmaschine dient. Dabei zeigt Fig. 3 den Ausschnitt III in Fig. 2. Bereits beschriebene Elemente sind mit übereinstimmenden Bezugszeichen versehen, um die Zuordnung zu erleichtern. Auf eine wiederholende Beschreibung wird insoweit verzichtet.Fig. 2 shows a longitudinal section through a Embodiment of a fuel injector according to the invention 1, which is also preferably for direct Injecting fuel, especially gasoline, into the Combustion chamber of a mixture-compressing, spark-ignition internal combustion engine serves. 3 shows section III in Fig. 2. Elements already described are with matching reference numerals provided to the assignment to facilitate. On a repetitive description so far waived.

Während es sich bei dem in Fig. 1 dargestellten Brennstoffeinspritzventil 1 um ein nach außen öffnendes Brennstoffeinspritzventil 1 handelt, ist das in Fig. 2 dargestellte Brennstoffeinspritzventil ein nach innen öffnendes Brennstoffeinspritzventil 1. Der Ventilschließkörper 4 ist daher bezüglich der an dem Ventilsitzträger 6 vorgesehenen Ventilsitzfläche 7 innenseitig angeordnet und bildet mit der Ventilsitzfläche 7 einen Dichtsitz, die in der geschlossenen Stellung des Brennstoffeinspritzventils 1 eine Abspritzöffnung 40 verschließt. Der Ventilschließkörper 4 und die mit diesem einstückig ausgebildete Ventilnadel 5 ist mittels der Rückstellfeder 9 vorgespannt. Die Rückstellfeder 9 ist im Ausführungsbeispiel zwischen dem zweiten Gehäusekörper 3 und einem auf einer Verdickung 41 der Ventilnadel 5 aufliegenden Flansch 10 eingespannt.While it is the one shown in Fig. 1 Fuel injector 1 by an outward opening Fuel injector 1 is in FIG. 2 shown fuel injector an inside opening fuel injector 1. The valve closing body 4 is therefore related to that on the valve seat support 6 provided valve seat 7 arranged on the inside and forms a sealing seat with the valve seat 7, which in the closed position of the fuel injector 1 closes a spray opening 40. The valve closing body 4 and the valve needle 5 formed in one piece therewith is biased by the return spring 9. The Return spring 9 is in the embodiment between the second housing body 3 and one on a thickening 41 the valve needle 5 clamped flange 10.

Der wie beim in Fig. 1 dargestellten Beispiel ebenfalls rohrförmig ausgebildete Aktor 16 wird auch bei dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel von dem Übersetzer-kolben 19 durchdrungen.The same as in the example shown in FIG. 1 also tubular actuator 16 is also in the shown in Fig. 2 embodiment of the Translator piston 19 penetrated.

Da der Aktor 16 sich beim Anlegen einer elektrischen Betätigungsspannung zusammenzieht und somit der Übersetzerkolben 19 nach unten verschoben wird, während es zum Öffnen des Brennstoffeinspritzventils 1 jedoch notwendig ist, die Ventilnadel 5 in Fig. 2 nach oben anzuheben, muß die hydraulische Übersetzungseinrichtung 27 bei diesem Ausführungsbeispiel eine Kraftumlenkung bewirken. Dazu dient die aus Fig. 3 besser zu ersehende Konstruktion der Übersetzungseinrichtung 27. Ein dritter Gehäusekörper 42 ist über ein Gewinde 43 mit dem ersten Gehäusekörper 2 verschraubt und somit starr fixiert. Zwischen dem dritten Gehäusekörper 42 und dem Übersetzerkolben 19 ist eine Innenkammer 44 gebildet, die über Bohrungen 45 mit einer Außenkammer 46 verbunden ist. Die Außenkammer 46 ist zwischen einem den dritten Gehäusekörper 42 umschließenden, mit der Ventilnadel 5 mittels einer Schweißnaht 47 fest verbundenen Kupplungsstück 48 und dem dritten Gehäusekörper 3 gebildet.Since the actuator 16 is when applying an electrical Actuating voltage contracts and thus the booster piston 19 is moved down while opening it of the fuel injector 1 is necessary, however To raise valve needle 5 in Fig. 2, the hydraulic translation device 27 in this Embodiment cause a force redirection. It serves the better seen from Fig. 3 construction of the Translation device 27. A third housing body 42 is via a thread 43 with the first housing body 2 screwed and thus rigidly fixed. Between the third Housing body 42 and the booster piston 19 is one Inner chamber 44 formed, the holes 45 with a Outer chamber 46 is connected. The outer chamber 46 is between a third housing body 42, with the valve needle 5 by means of a weld seam 47 connected coupling piece 48 and the third housing body 3 formed.

Wenn der Übersetzerkolben 19 in Fig. 2 nach Betätigung des Aktors 16 nach unten verschoben wird, verringert sich das Volumen in der Innenkammer 44, so daß das in der Innenkammer 44 befindliche hydraulische Medium über die Bohrung 45 in die Außenkammer 46 verdrängt wird, wo es das Kupplungsstück 48 unter Vergrößerung des Volumens der Außenkammer 46 in Fig. 2 nach oben verschiebt. Diese Bewegung des Kupplungsstücks 48 wird auf die Ventilnadel 5 und somit auf den Ventilschließkörper 4 übertragen, so daß der zwischen dem Ventilschließkörper 4 und der Ventilsitzfläche 7 gebildete Dichtsitz geöffnet wird.If the booster piston 19 in Fig. 2 after actuation of the Actuator 16 is moved downward, that reduces Volume in the inner chamber 44, so that in the inner chamber 44 located hydraulic medium through the bore 45 in the outer chamber 46 is displaced where there is the coupling piece 48 while increasing the volume of the outer chamber 46 in Fig. 2 moves upwards. This movement of the Coupling piece 48 is on the valve needle 5 and thus on the valve closing body 4 transmitted so that the between the valve closing body 4 and the valve seat surface 7 formed sealing seat is opened.

Wenn die elektrische Betätigungsspannung den piezoelektrischen Aktor 16 nicht weiter beaufschlagt, dehnt sich dieser gegen die Vorspannfeder 22 wieder aus und verschiebt den Übersetzerkolben 19 in Fig. 2 nach oben. Entsprechend wird die Ventilnadel 5 in Fig. 2 nach unten verschoben. Diese Bewegung wird durch die Rückstellfeder ,9 unterstützt, so daß das Brennstoffeinspritzventil 1 mit einer sehr kurzen Schließzeit schließt.If the electrical actuation voltage piezoelectric actuator 16 is not further applied, stretches this against the bias spring 22 again and moves the booster piston 19 upwards in FIG. 2. Accordingly, the valve needle 5 in Fig. 2 is down postponed. This movement is caused by the return spring, 9 supports so that the fuel injector 1 with a very short closing time.

Zum Nachbefüllen der Innenkammer 44 und der Außenkammer 46 der Übersetzungseinrichtung 27 dient ein Nachfüllraum 49, der über eine Längsbohrung 50 und ein über eine Querbohrung 51 mit der in dem Brennstoffeinlaufstutzen 11 verbundenen Ausnehmung 14 verbunden ist und somit mit Brennstoff entsprechend dem an dem Brennstoffeinlaßstutzen 11 herrschenden Einlaßdruck gefüllt ist. Die Nachbefüllung der Außenkammer 46 und der Innenkammer 44 der Übersetzungseinrichtung 27 erfolgt über einen Führungsspalt zwischen dem Kupplungsstück 48 und dem dritten Gehäusekörper 42 ebenfalls quasi-statisch.For refilling the inner chamber 44 and the outer chamber 46 a refill space 49 serves for the translation device 27, the one over a longitudinal bore 50 and one over a transverse bore 51 connected to that in the fuel inlet connection 11 Recess 14 is connected and thus with fuel corresponding to that on the fuel inlet port 11 prevailing inlet pressure is filled. The refill of the Outer chamber 46 and the inner chamber 44 of the translation device 27 takes place via a guide gap between the Coupling piece 48 and the third housing body 42 also quasi-static.

Die Erfindung ist nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt und auch bei einer Vielzahl anderer Bauweisen von Brennstoffeinspritzventilen 1 realisierbar.The invention is not based on the illustrated Embodiment limited and also with a variety other designs of fuel injection valves 1 can be realized.

Claims

Fuel injection valve (1), in particular injection valve for fuel injection systems of internal combustion engines, having a piezoelectric or magnetostrictive actuator (16), and a valve closing body (4) which can be actuated by the actuator (16) by means of a valve needle (5) and interacts with a valve seat surface (7) to form a sealing seat, the actuator (16) being of tubular design, having a transmission device (27) which is provided between the actuator (16) and the valve needle (5) and has a hydraulic medium, and having a transmitter plunger (19) which acts as an actuating element on the transmission device (27), the actuator (16) enclosing the transmitter plunger (19), and the fuel injection valve (1) being configured as a fuel injection valve (1) which opens into the interior, characterized in that the transmission device (27) is configured in such a way that a force deflection is effected between the transmitter plunger (19) and the valve needle (5), the movement directions of the transmitter plunger (19) and of the valve needle (5) being opposed during the actuation of the actuator (16).
Fuel injection valve according to Claim 1, characterized in that the transmission device (27) has a housing body (42) with an inner recess in which the transmitter plunger (19) can be displaced, the housing body (42) being enclosed by the valve needle (5) or a coupling piece (48) which is connected to the valve needle (5), and in that an inner chamber (44) is formed between the transmitter plunger (19) and the housing body (42) and an outer chamber (46) which is connected to the inner chamber (44) is formed between the valve needle (5) or the coupling piece (48) and the housing body (42).
Fuel injection valve according to Claim 1 or 2, characterized in that, at one end facing away from the sealing seat, the transmitter plunger (19) has a flange (18) on which the actuator (16) is supported.
Fuel injection valve according to Claim 3, characterized in that the actuator (16) is prestressed by means of a prestressing spring (22) which acts on the flange (18) of the transmitter plunger (19), and the valve closing body (4) is restored by means of a return spring (9) which acts on the valve needle (5).
Fuel injection valve according to one of Claims 1 to 4, characterized in that the hydraulic medium of the transmission device (27) is fuel which is guided in the fuel injection valve (1).