EP1519034A1 - Fuel injection valve - Google Patents
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- EP1519034A1 EP1519034A1 EP04104460A EP04104460A EP1519034A1 EP 1519034 A1 EP1519034 A1 EP 1519034A1 EP 04104460 A EP04104460 A EP 04104460A EP 04104460 A EP04104460 A EP 04104460A EP 1519034 A1 EP1519034 A1 EP 1519034A1
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- F02M61/08—Fuel-injectors not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00 having valves, e.g. having a plurality of valves in series the valves opening in direction of fuel flow
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- F02M51/0603—Injectors peculiar thereto with means directly operating the valve needle using piezoelectric or magnetostrictive operating means
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- F02M61/16—Details not provided for in, or of interest apart from, the apparatus of groups F02M61/02 - F02M61/14
- F02M61/167—Means for compensating clearance or thermal expansion
Definitions
- the invention is based on a fuel injection valve according to the preamble of the main claim.
- a Fuel injector with a piezoelectric or magnetostrictive actuator known, which in operative connection with a valve needle is.
- the valve needle points to her discharge end on a valve closing body, which with a valve seat surface cooperates with a sealing seat.
- One Coupler which compensates for changes in length of Components of the fuel injection valve, in particular of temperature-related changes in length of the actuator, serves, is arranged upstream of the actuator module.
- a coupler in the form of an adaptive, mechanical Tolerance compensation with stroke ratio for the stroke of a piezoelectric actuator is for example from EP 0 447 400 A1.
- the coupler described here has two against each other axially movable sections, the one Annular gap and a hydraulic volume form.
- the annular gap connects the hydraulic volume with a compensation chamber.
- To compensate for changes in length of the actuator is the Hydraulic medium between the hydraulic volume and the Replacement chamber replaced, with the annular gap as Throttle serves. Due to the different sizes Areas of the sections in the hydraulic volume is one Hub translation given.
- the fuel injection valve according to the invention with the Features of the main claim has the advantage over that even with significantly extended injection phases or Aktorerregened the valve closing body the actuator movements can follow exactly in the stroke direction, the flow rate in any operating state of the fuel injection valve is precisely controllable.
- Fuel injection valve the fuel than Hydraulic medium used.
- the fuel injector This makes it easier to build up and the hydraulic volume Can be direct, without consuming and pressure-reducing Seals, are subjected to the fuel pressure.
- first coupler surface of first coupler section is larger than the second coupler area of the second section. This can be a Stroke ratio between actuator stroke and needle stroke reach, with the Ventilnadelhub increases.
- Fuel injector are the two coupler sections shaped like a piston and gripping from opposite sides in each case at least partially in one Coupler housing a.
- the coupler sections are in the Coupler housing with a first annular gap and a second Guided annular gap, these each throttle points for form the hydraulic medium.
- the Fuel injection valve can be particularly easy build up.
- the coupler can in be constructed in a particularly simple manner.
- Coupler sections in part especially in axial Subsections, made of a material, in particular of Aluminum, assures that under hydraulic pressure more deformed than the material from which the housing and / or the coupler housing.
- the gap in an axial on the Coupler sections or coupler surfaces acting Fuel pressure of 0.3 to 0.7 MPa to 0 to 3 microns adjust, wherein the coupler surfaces at a gap of 0 microns only touch almost without pressure.
- the housing has compensation elements, the temperature-related changes in the size of the gap compensate.
- the size of the gap is independent of temperature fluctuations of the fuel injection valve.
- the function of the coupler is added in this way ensured higher fuel pressures.
- Inventive fuel injection valve 1 is used in particular for the direct injection of fuel into a combustion chamber of a mixture-compressing, spark-ignited Internal combustion engine.
- a Valve needle 8 In a step down in the direction of injection tapered hollow cylindrical housing 5 are a Valve needle 8, an actuator 2 and a hydraulic coupler. 3 each arranged coaxially with each other.
- the inflow side is the Housing 5 hermetically sealed by a housing cover 4 locked. On the housing cover 4 is based on the Inside the actuator 2 with its inflow end from.
- the actuator 2 Downstream, the actuator 2 has a disc-shaped Actuator head 10 on.
- the actuator head 10 is in one hollow cylindrical actuator housing 9 guided axially movable.
- the actuator housing 9 has a downstream at the downstream end inside third flange 16 and is on the inflow side hermetically attached tightly to the housing cover 4.
- a third Spring element 22 is between the actuator head 10 and the third flange 22 clamped with a bias and keeps the actuator head 10 in constant contact with the actuator 2.
- the hydraulic Coupler 3 between the actuator 2 and the valve needle. 8 arranged, wherein in a coupler housing 25, a first Coupler section 23 upstream and a second coupler section 24 partially intervene downstream.
- the first Coupler section 23 has a rod-shaped on the inflow side, made of aluminum spacer 34 and downstream a cup-shaped end piece 35.
- the intermediate piece 34 reaches downstream to the bottom of the cup-shaped End piece, is there, for example, cohesive fixed and accesses on the inflow side partially in the Actuator 9, where it is fixed to the actuator head 10 connected is.
- the flexible one Section 26 has one end in the area of downstream end of the actuator housing 9 and with the other end on the intermediate piece 34 hermetically sealed.
- the second coupler section 24 is piston-shaped educated.
- the first coupler section 23 has a first one Coupler face 28 and the second coupler section 24 has a second coupler face 29, the coupler faces 28, 29 at the opposite ends of the Coupler sections 23, 24 are arranged.
- the second coupler portion 24 is smaller in diameter is as the first coupler section 23, is also the first Coupler face 28 larger than the second coupler face 29th
- the two coupler sections 23, 24 are through a gap 27 spaced.
- the size of the gap 27 is defined by the axial Displaceability of the coupler sections between 0 and for example, 50 microns variable.
- a hydraulic volume 17 arranged, which through the coupler housing 25 and the both coupler sections 23, 24 is limited, wherein in This embodiment, the hydraulic volume 17 via a first generated by a first annular gap 32 first Throttle 30 and a through a second annular gap 33 generated second throttle body 31 with the fuel-filled interior of the housing 5 in conjunction stands.
- a second flange 15 is arranged in the region of the downstream end of the second coupler section 24 in the region of the downstream end of the second coupler section 24 .
- One second spring element 21 is between the second flange 15th and the downstream thickened edge of the coupler housing 25th clamped and biases the second coupler section 24 easy in spray direction.
- the valve needle 8 is arranged outflow side of the second Coupler section 24, the valve needle 8 is arranged.
- the valve needle 8 has a Valve-closing body 7 and engages through an am ejection-side end of the housing 5 is arranged Valve seat body 6.
- the valve seat body 6 has a centered ejection opening 12 and a Valve seat surface 13, which communicates with the valve closing body. 7 cooperates to a sealing seat.
- the fuel injection valve 1 opens to the outside.
- compensation elements 36 which, for example made of Invar steel, compensate for the Temperature - related changes in length, which are the size of the Crevices could affect, so that the size of the gap 27th just before a start of the engine from hot and cold state at 0 microns.
- the fuel pressure is usually at 0.5 MPa, as a mechanical drive of a pump through the internal combustion engine is not possible. Instead, it will the fuel pressure usually by an electric driven pump generates, without much effort To operate, only about 0.3 to 0.7 MPa applies.
- both hotter and cooler Internal combustion engine usually a multiple of the Full load fuel injected. This is going through extended valve opening times or longer Actors excited reached.
- conventional Fuel injection valves in particular in Hot start phases, escapes from the hydraulic coupler in These starting phases so much hydraulic medium that the Valve-closing body 7 is no longer sufficient by the actuator 2 can be operated. The seal closes too soon and the required amount of fuel can not be injected.
- inventive Fuel injector 1 is in startup phases the Valve needle 8 and the valve closing body 7 directly, without Intermediate layer of a hydraulic cushion, actuated.
- the size of the Gaps 27 ideally between 25 and 100 microns.
- Fuel pressure 10 MPa or more
- the size of the Gaps 27 ideally between 25 and 100 microns.
- the increased fuel pressure which axially in each case opposite directions on the two coupler sections 23, 24 over the two coupler surfaces 28, 29th acts, causes a compression in the axial direction of the
- made of aluminum intermediate piece 34 whereby during operation of the coupler 3, the functions, Stroke ratio and / or compensation of temperature-related Length changes of the actuator 2, can take over.
- the invention is not limited to those shown Embodiments limited and z. B. also for internal opening fuel injectors are used.
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Abstract
Description
Die Erfindung geht aus von einem Brennstoffeinspritzventil nach der Gattung des Hauptanspruchs.The invention is based on a fuel injection valve according to the preamble of the main claim.
Beispielsweise ist aus der DE 35 33 085 A1 ein
Brennstoffeinspritzventil mit einem piezoelektrischen oder
magnetostriktiven Aktor bekannt, welcher in Wirkverbindung
mit einer Ventilnadel steht. Die Ventilnadel weist an ihrem
abspritzseitigen Ende einen Ventilschließkörper auf, der mit
einer Ventilsitzfläche zu einem Dichtsitz zusammenwirkt. Ein
Koppler, welcher zum Ausgleich von Längenänderungen von
Bauteilen des Brennstoffeinspritzventils, insbesondere von
temperaturbedingten Längenänderungen des Aktors, dient, ist
zuströmseitig des Aktormoduls angeordnet.For example, from
Ein Koppler in Form eines adaptiven, mechanischen Toleranzausgleichs mit Hubübersetzung für den Hub eines piezoelektrischen Aktors, ist beispielsweise aus der EP 0 447 400 A1 gekannt. Der hier beschriebene Koppler weist zwei gegeneinander axial bewegliche Abschnitte auf, die einen Ringspalt und ein Hydraulik-Volumen bilden. Der Ringspalt verbindet das Hydraulik-Volumen mit einem Ausgleichsraum. Zum Ausgleich von Längenänderungen des Aktors wird das Hydraulikmedium zwischen dem Hydraulik-Volumen und dem Ausgleichsraum ausgetauscht, wobei der Ringspalt als Drosselstelle dient. Durch die unterschiedlich großen Flächen der Abschnitte im Hydraulik-Volumen ist eine Hubübersetzung gegeben.A coupler in the form of an adaptive, mechanical Tolerance compensation with stroke ratio for the stroke of a piezoelectric actuator, is for example from EP 0 447 400 A1. The coupler described here has two against each other axially movable sections, the one Annular gap and a hydraulic volume form. The annular gap connects the hydraulic volume with a compensation chamber. To compensate for changes in length of the actuator is the Hydraulic medium between the hydraulic volume and the Replacement chamber replaced, with the annular gap as Throttle serves. Due to the different sizes Areas of the sections in the hydraulic volume is one Hub translation given.
Nachteilig bei dem obengenannten Stand der Technik ist insbesondere, daß es in Folge von länger dauernden Einspritzphasen bzw. Aktorerregungen, die beispielsweise bei einem Start der zugehörigen Brennkraftmaschine aus heißem sowie aus kaltem Zustand notwendig sind, zu übergroßem Verlust der Hydraulikflüssigkeit aus dem Hydraulik-Volumen kommen kann. Die Folge davon ist, daß der Ventilschließkörper vorzeitig den Dichtsitz schließt und die erforderliche Brennstoffmenge nicht in den Brennraum abgegeben werden kann.A disadvantage of the above-mentioned prior art in particular, that it is due to longer lasting Injection phases or Aktorerregungen, for example, at a start of the associated internal combustion engine from hot as well as from cold condition are necessary, to oversized Loss of hydraulic fluid from the hydraulic volume can come. The consequence of this is that the Valve closing body prematurely closes the sealing seat and the required amount of fuel not in the combustion chamber can be delivered.
Das erfindungsgemäße Brennstoffeinspritzventil mit den Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß auch bei deutlich verlängerten Einspritzphasen bzw. Aktorerregungen der Ventilschließkörper den Aktorbewegungen in Hubrichtung genau folgen kann, wobei die Durchflußmenge in jedem Betriebszustand des Brennstoffeinspritzventils genau steuerbar ist.The fuel injection valve according to the invention with the Features of the main claim has the advantage over that even with significantly extended injection phases or Aktorerregungen the valve closing body the actuator movements can follow exactly in the stroke direction, the flow rate in any operating state of the fuel injection valve is precisely controllable.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterentwicklungen des im Hauptanspruch angegebenen Brennstoffeinspritzventils möglich.By the measures listed in the dependent claims are advantageous developments of the main claim specified fuel injector possible.
In einer ersten Weiterbildung des erfindungsgemäßen Brennstoffeinspritzventils wird der Brennstoff als Hydraulikmedium verwendet. Das Brennstoffeinspritzventil läßt sich dadurch einfacher aufbauen und das Hydraulik-Volumen kann direkt, ohne aufwendige und druckmindernde Dichtungen, mit dem Brennstoffdruck beaufschlagt werden.In a first embodiment of the invention Fuel injection valve, the fuel than Hydraulic medium used. The fuel injector This makes it easier to build up and the hydraulic volume Can be direct, without consuming and pressure-reducing Seals, are subjected to the fuel pressure.
Vorteilhaft ist es zudem, wenn die erste Koppler-Fläche des ersten Koppler-Abschnitts größer ist als die zweite Koppler-Fläche des zweiten Abschnitts. Dadurch läßt sich ein Hubübersetzungsverhältnis zwischen Aktorhub und Nadelhub erreichen, wobei sich der Ventilnadelhub vergrößert.It is also advantageous if the first coupler surface of first coupler section is larger than the second coupler area of the second section. This can be a Stroke ratio between actuator stroke and needle stroke reach, with the Ventilnadelhub increases.
In einer weiteren Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Brennstoffeinspritzventils sind die beiden Koppler-Abschnitte kolbenförmig geformt und greifen von entgegengesetzten Seiten jeweils zumindest teilweise in ein Kopplergehäuse ein. Die Koppler-Abschnitte sind in dem Kopplergehäuse mit einem ersten Ringspalt und einem zweiten Ringspalt geführt, wobei diese jeweils Drosselstellen für das Hydraulikmedium bilden.In a further developments of the invention Fuel injector are the two coupler sections shaped like a piston and gripping from opposite sides in each case at least partially in one Coupler housing a. The coupler sections are in the Coupler housing with a first annular gap and a second Guided annular gap, these each throttle points for form the hydraulic medium.
Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn die sich im Kopplergehäuse gegenüberliegenden Stirnflächen der Koppler-Abschnitte die beiden Koppler-Flächen bilden, über die das Hydraulikmedium axial auf die Koppler-Abschnitte wirkt. Das Brennstoffeinspritzventil läßt sich dadurch besonders leicht aufbauen.Furthermore, it is advantageous if in the Coupler housing opposite end faces of the coupler sections the two coupler surfaces form over which the Hydraulic medium acts axially on the coupler sections. The Fuel injection valve can be particularly easy build up.
Wird das Hydraulik-Volumen durch das Kopplergehäuse und die beiden Koppler-Abschnitte begrenzt, so kann der Koppler in besonders einfacher Weise aufgebaut werden.Is the hydraulic volume through the coupler housing and the limited to two coupler sections, the coupler can in be constructed in a particularly simple manner.
Vorteilhaft ist es weiterhin, wenn zumindest einer der Koppler-Abschnitte zum Teil, insbesondere in axialen Teilabschnitten, aus einem Material, insbesondere aus Aluminium, besteht, daß sich unter hydraulischem Druck stärker verformt als das Material, aus welchem das Gehäuse und/oder das Kopplergehäuse besteht.It is also advantageous if at least one of Coupler sections in part, especially in axial Subsections, made of a material, in particular of Aluminum, insists that under hydraulic pressure more deformed than the material from which the housing and / or the coupler housing.
Vorteilhaft ist es zudem, den Spalt bei einem axial auf die Koppler-Abschnitte bzw. Koppler-Flächen wirkenden Brennstoffdruck von 0,3 bis 0,7 MPa auf 0 bis 3 Mikrometern einzustellen, wobei sich die Koppler-Flächen bei einem Spalt von 0 Mikrometern lediglich nahezu drucklos berühren.It is also advantageous, the gap in an axial on the Coupler sections or coupler surfaces acting Fuel pressure of 0.3 to 0.7 MPa to 0 to 3 microns adjust, wherein the coupler surfaces at a gap of 0 microns only touch almost without pressure.
Vorteilhafterweise weist das Gehäuse Ausgleichselemente auf, die temperaturbedingte Änderungen der Größe des Spalts kompensieren. Die Größe des Spalts wird dadurch unabhängig von Temperaturschwankungen des Brennstoffeinspritzventils.Advantageously, the housing has compensation elements, the temperature-related changes in the size of the gap compensate. The size of the gap is independent of temperature fluctuations of the fuel injection valve.
Weiterhin ist es vorteilhaft, den Spalt bei einem Brennstoffdruck von 10 MPa oder höher auf mindestens 100 Mikrometer, besonders bevorzugt bei einem Brennstoffdruck von 60 Mpa oder höher auf mindestens 25 Mikrometer, zu bemessen. Die Funktion des Kopplers wird in dieser Weise bei höheren Brennstoffdrücken sichergestellt.Furthermore, it is advantageous, the gap in a Fuel pressure of 10 MPa or higher to at least 100 Micrometer, more preferably at a fuel pressure from 60 Mpa or higher to at least 25 microns, too sized. The function of the coupler is added in this way ensured higher fuel pressures.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung vereinfacht dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigt:
- Fig. 1
- eine vereinfachte schematische axiale Schnittdarstellung durch das Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Brennstoffeinspritzventils.
- Fig. 1
- a simplified schematic axial sectional view through the embodiment of a fuel injection valve according to the invention.
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung beispielhaft beschrieben.Hereinafter will be an embodiment of the invention described by way of example.
Ein in Fig. 1 in einer axialen Schnittdarstellung gezeigtes erfindungsgemäßes Brennstoffeinspritzventil 1 dient insbesondere zum direkten Einspritzen von Brennstoff in einen Brennraum einer gemischverdichtenden, fremdgezündeten Brennkraftmaschine.One shown in Fig. 1 in an axial sectional view Inventive fuel injection valve 1 is used in particular for the direct injection of fuel into a combustion chamber of a mixture-compressing, spark-ignited Internal combustion engine.
In einem sich stufenartig nach unten in Abspritzrichtung
verjüngenden hohlzylindrischen Gehäuse 5 sind eine
Ventilnadel 8, ein Aktor 2 und ein hydraulischer Koppler 3
jeweils zueinander koaxial angeordnet. Zuströmseitig ist das
Gehäuse 5 durch einen Gehäusedeckel 4 hermetisch dicht
verschlossen. Am Gehäusedeckel 4 stützt sich an der
Innenseite der Aktor 2 mit seinem zuströmseitigen Ende ab. In a step down in the direction of injection
tapered hollow
Abströmseitig weist der Aktor 2 einen scheibenförmigen
Aktorkopf 10 auf. Der Aktorkopf 10 ist in einem
hohlzylindrischen Aktorgehäuse 9 axial beweglich geführt.
Das Aktorgehäuse 9 weist am abströmseitigen Ende einen nach
innen weisenden dritten Flansch 16 auf und ist zuströmseitig
hermetisch dicht am Gehäusedeckel 4 befestigt. Ein drittes
Federelement 22 ist zwischen dem Aktorkopf 10 und dem
dritten Flansch 22 mit einer Vorspannung eingespannt und
hält den Aktorkopf 10 in ständiger Anlage an den Aktor 2.Downstream, the
Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist der hydraulische
Koppler 3 zwischen dem Aktor 2 und der Ventilnadel 8
angeordnet, wobei in ein Kopplergehäuse 25 ein erster
Koppler-Abschnitt 23 zuströmseitig und ein zweiter Koppler-Abschnitt
24 abströmseitig teilweise eingreifen. Der erste
Koppler-Abschnitt 23 weist zuströmseitig ein stabförmiges,
aus Aluminium bestehendes Zwischenstück 34 und abströmseitig
ein becherförmiges Endstück 35 auf. Das Zwischenstück 34
greift abströmseitig bis zum Boden des becherförmigen
Endstücks ein, ist dort beispielsweise stoffschlüssig
fixiert und greift zuströmseitig teilweise in das
Aktorgehäuse 9 ein, wo es mit dem Aktorkopf 10 fest
verbunden ist.In the illustrated embodiment, the
Ein flexibler Abschnitt 26, der beispielsweise
wellrohrförmig oder lochscheibenförmig ausgebildet ist,
dichtet das Aktorgehäuse 9 gegen Brennstoff ab. Der flexible
Abschnitt 26 ist mit einem Ende im Bereich des
abströmseitigen Endes des Aktorgehäuses 9 und mit dem
anderen Ende am Zwischenstück 34 hermetisch dicht gefügt.
Der zweite Koppler-Abschnitt 24 ist kolbenförmig
ausgebildet. Der erste Koppler-Abschnitt 23 weist eine erste
Koppler-Fläche 28 und der zweite Koppler-Abschnitt 24 weist
eine zweite Koppler-Fläche 29 auf, wobei die Koppler-Flächen
28, 29 an den sich gegenüberliegenden Stirnseiten der
Koppler-Abschnitten 23, 24 angeordnet sind.A
Da der zweite Koppler-Abschnitt 24 im Durchmesser kleiner
ist als der erste Koppler-Abschnitt 23, ist auch die erste
Koppler-Fläche 28 größer als die zweite Koppler-Fläche 29.
Die beiden Koppler-Abschnitte 23, 24 sind durch einen Spalt
27 beabstandet. Die Größe des Spalts 27 ist durch die axiale
Verschiebbarkeit der Koppler-Abschnitte zwischen 0 und
beispielsweise 50 Mikrometer variabel.Because the
Im sich ebenfalls in Strömungsrichtung stufenartig
verjüngenden Kopplergehäuse 25 ist ein Hydraulik-Volumen 17
angeordnet, welches durch das Kopplergehäuse 25 und die
beiden Koppler-Abschnitte 23, 24 begrenzt wird, wobei in
diesem Ausführungsbeispiel das Hydraulik-Volumen 17 über
eine durch einen ersten Ringspalt 32 erzeugte erste
Drosselstelle 30 und über eine durch einen zweiten Ringspalt
33 erzeugte zweite Drosselstelle 31 mit dem
brennstoffbefüllten Inneren des Gehäuses 5 in Verbindung
steht.Im also in the flow direction stepwise
Tapered
Im Bereich des abströmseitigen Endes des zweiten Koppler-Abschnitts
24 ist ein zweiter Flansch 15 angeordnet. Ein
zweites Federelement 21 ist zwischen dem zweiten Flansch 15
und dem abströmseitig verdickten Rand des Kopplergehäuses 25
eingespannt und spannt den zweiten Koppler-Abschnitt 24
leicht in Abspritzrichtung vor. Abströmseitig des zweiten
Koppler-Abschnitts 24 ist die Ventilnadel 8 angeordnet.In the region of the downstream end of the
Abspritzseitig weist die Ventilnadel 8 einen
Ventilschließkörper 7 auf und greift durch einen am
abspritzseitigen Ende des Gehäuses 5 angeordneten
Ventilsitzkörper 6. Der Ventilsitzkörper 6 weist eine
zentriert angeordnete Abspritzöffnung 12 und eine
Ventilsitzfläche 13 auf, die mit dem Ventilschließkörper 7
zu einem Dichtsitz zusammenwirkt. Zuströmseitig weist die
Ventilnadel 8 einen ersten Flansch 14 auf. Zwischen dem
ersten Flansch 14 und dem Ventilsitzkörper 6 ist ein erstes
Federelement 20 eingespannt, das den Ventilschließkörper 7
in den Dichtsitz zieht und wie das zweite Federelement 21
und das dritte Federelement 22 spiralförmig ausgebildet ist.
Das Brennstoffeinspritzventil 1 öffnet nach außen. Abspritzseitig, the
Im Ruhezustand des Brennstoffeinspritzventils 1 bzw. der
zugehörigen abgestellten Brennkraftmaschine liegt die Größe
des Spalts 27 bei Drücken unterhalb von 0,7 MPa idealerweise
bei 0 Mikrometern, wobei sich die beiden Koppler-Flächen 28,
29 nur nahezu drucklos berühren. Im Ventilgehäuse
eingebrachte Ausgleichselemente 36, welche beispielsweise
aus Invar-Stahl bestehen, kompensieren die
temperaturbedingten Längenänderungen, die die Größe des
Spalts beeinflussen könnten, so daß die Größe des Spalts 27
kurz vor einem Start der Brennkraftmaschine aus heißem und
kaltem Zustand bei 0 Mikrometern liegt. Bei einem Start der
Brennkraftmaschine liegt der Brennstoffdruck üblicherweise
bei 0,5 MPa, da ein mechanischer Antrieb einer Pumpe durch
die Brennkraftmaschine nicht möglich ist. Statt dessen wird
der Brennstoffdruck üblicherweise durch eine elektrisch
angetriebene Pumpe erzeugt, die, ohne großen Aufwand
betreiben zu müssen,lediglich ca. 0,3 bis 0,7 MPa aufbringt.In the idle state of the fuel injection valve 1 or the
associated parked internal combustion engine is the size
of
In Startphasen, sowohl bei heißer als auch kalter
Brennkraftmaschine, wird üblicherweise ein Vielfaches der
Volllastbrennstoffmenge eingespritzt. Dies wird durch
verlängerte Ventilöffnungszeiten bzw. längere
Aktorerregungen erreicht. Bei herkömmlichen
Brennstoffeinspritzventilen, insbesondere in
Heißstartphasen, entweicht aus dem hydraulischen Koppler in
diesen Startphasen soviel Hydraulikmedium, daß der
Ventilschließkörper 7 nicht mehr ausreichend durch den Aktor
2 betätigt werden kann. Der Dichtsitz schließt zu früh und
die erforderliche Menge an Brennstoff kann nicht
eingespritzt werden. Bei dem erfindungsgemäßen
Brennstoffeinspritzventil 1 wird in Startphasen die
Ventilnadel 8 bzw. der Ventilschließkörper 7 direkt, ohne
Zwischenlage eines Hydraulikpolsters, betätigt.In start-up phases, both hotter and cooler
Internal combustion engine, usually a multiple of the
Full load fuel injected. This is going through
extended valve opening times or longer
Actors excited reached. In conventional
Fuel injection valves, in particular in
Hot start phases, escapes from the hydraulic coupler in
These starting phases so much hydraulic medium that the
Valve-closing body 7 is no longer sufficient by the
Im Betrieb der nicht dargestellten Brennkraftmaschine, nach
längerer Laufzeit bzw. bei einem sich üblicherweise kurz
nach dem Start der Brennkraftmaschine einstellenden
Brennstoffdruck von 10 MPa oder mehr, beträgt die Größe des
Spalts 27 idealerweise zwischen 25 und 100 Mikrometer. Der
erhöhte Brennstoffdruck, welcher axial in jeweils
entgegengesetzten Richtungen auf die beiden Koppler-Abschnitte
23, 24 über die beiden Koppler-Flächen 28, 29
wirkt, bewirkt eine Stauchung in axialer Richtung des
beispielsweise aus Aluminium gefertigten Zwischenstücks 34,
wodurch im laufenden Betrieb der Koppler 3 die Funktionen,
Hubübersetzung und/oder Ausgleich von temperaturbedingten
Längenänderungen des Aktors 2, übernehmen kann.In the operation of the internal combustion engine, not shown, after
longer term or usually short
after the start of the engine adjusting
Fuel pressure of 10 MPa or more, the size of the
Wird nach der Startphase der Aktor 2 über eine nicht
dargestellte elektrische Leitung erregt, so dehnt er sich
schnell aus. Da das Hydraulikmedium nicht schnell genug
durch die Drosselstellen 30, 31 aus dem Hydraulik-Volumen 17
abfließen kann, verhält sich der Koppler 3 sehr steif,
wodurch die Längenausdehnung des Aktors 2 fast vollständig
auf die Ventilnadel 8 wirkt. Die Ventilnadel 8 wird entgegen
der Vorspannkraft des ersten Federelements 20 axial in
Abspritzrichtung bewegt. Dadurch öffnet der Dichtsitz und
der druckbehaftet zugeleitete Brennstoff wird über die
Abspritzöffnung 12 in den nicht dargestellten Brennraum
abgespritzt. Langsame Längenänderungen des Aktors 2 werden
durch den Austausch von Hydraulikmedium zwischen dem
Hydraulik-Volumen 17 und dem brennstoffbefüllten Inneren des
Gehäuses 5 ausgeglichen.If after the start phase of the
Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt und kann z. B. auch für nach innen öffnende Brennstoffeinspritzventile verwendet werden.The invention is not limited to those shown Embodiments limited and z. B. also for internal opening fuel injectors are used.
Claims (11)
dadurch gekennzeichnet, daß der Brennstoffdruck so auf zumindest einen der beiden Koppler-Abschnitte (23, 24) wirkt, daß er sich axial verkürzt, wobei sich der Spalt (27) mit zunehmendem Brennstoffdruck vergrößert. Fuel injection valve (1), in particular for the direct injection of fuel into a combustion chamber of an internal combustion engine, with a housing (5), a piezoelectric, electrostrictive or magnetostrictive actuator (2), a valve closing body (7) operatively connected to the actuator (2), which cooperates with a valve seat surface (13) to a sealing seat, and a coupler (3) having a first coupler portion (23) with a first coupler surface (28) and a second coupler portion (24) with a second coupler Surface (29), wherein the two coupler sections (23, 24) are mutually movable and with each other in a hydraulic volume (17) are in operative connection, and wherein the hydraulic volume (17) with hydraulic medium, the at least a throttle point (30, 31) is supplied or discharged, is filled and is pressurized by the fuel, and wherein between the coupler portions (23, 24), a gap (27) is arranged over d the hydraulic medium acts in each case axially on the coupler surfaces (28, 29) or coupler sections (23, 24),
characterized in that the fuel pressure acts on at least one of the two coupler portions (23, 24) so as to be shortened axially, the gap (27) increasing with increasing fuel pressure.
dadurch gekennzeichnet, daß das Hydraulikmedium der Brennstoff ist.Fuel injection valve according to claim 1,
characterized in that the hydraulic medium is the fuel.
dadurch gekennzeichnet, daß die erste Koppler-Fläche (28) größer ist als die zweite Koppler-Fläche (29).Fuel injection valve according to claim 1 or 2,
characterized in that the first coupler surface (28) is larger than the second coupler surface (29).
dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Koppler-Abschnitte (23, 24) im Bereich ihrer in ein Kopplergehäuse (25) von entgegengesetzten Seiten wenigstens teilweise eingreifenden Enden jeweils kolbenförmig geformt sind und so in das Kopplergehäuse (25) eingreifen, daß der erste Koppler-Abschnitt (23) in einem ersten Ringspalt (32), der eine erste Drosselstelle (30) bildet, geführt ist und daß der zweite Koppler-Abschnitt (24) in einem zweiten Ringspalt (33), der eine zweite Drosselstelle (31) bildet, geführt ist.Fuel injection valve according to one of the preceding claims,
characterized in that the two coupler portions (23, 24) in the region of their in a coupler housing (25) from opposite sides at least partially engaging ends are each shaped like a piston and so in the coupler housing (25) engage, that the first coupler section (23) in a first annular gap (32) which forms a first throttle point (30), is guided and that the second coupler portion (24) in a second annular gap (33), which forms a second throttle point (31) out is.
dadurch gekennzeichnet,
das die beiden Koppler-Flächen (28, 29) der Koppler-Abschnitte (23, 24) aus den sich im Kopplergehäuse (25) gegenüberliegenden Stirnflächen der Koppler-Abschnitte (23, 24) gebildet sind.Fuel injection valve according to claim 4,
characterized
in that the two coupler surfaces (28, 29) of the coupler sections (23, 24) are formed from the end faces of the coupler sections (23, 24) which are opposite in the coupler housing (25).
dadurch gekennzeichnet, daß das Hydraulik-Volumen (17) durch das Kopplergehäuse (25) und die beiden Koppler-Abschnitte (23, 24) begrenzt ist.Fuel injection valve according to claim 4 or 5,
characterized in that the hydraulic volume (17) through the coupler housing (25) and the two coupler sections (23, 24) is limited.
dadurch gekennzeichnet,
das zumindest einer der Koppler-Abschnitte (23, 24) zumindest teilweise aus einem Material besteht, daß sich unter hydraulischem Druck stärker verformt als das Material aus welchem das Gehäuse (5) und/oder das Kopplergehäuse (25) besteht.Fuel injection valve according to one of claims 4 to 6,
characterized
the at least one of the coupler sections (23, 24) is at least partially made of a material that deforms more under hydraulic pressure than the material of which the housing (5) and / or the coupler housing (25) is made.
dadurch gekennzeichnet,
das zumindest einer der Koppler-Abschnitte (23, 24) zumindest teilweise aus Aluminium besteht.Fuel injection valve according to one of the preceding claims,
characterized
the at least one of the coupler sections (23, 24) consists at least partially of aluminum.
dadurch gekennzeichnet, daß sich bei einem axial auf die Koppler-Abschnitte (23, 24) bzw. Koppler-Flächen (28, 29) wirkenden Brennstoffdruck von 0,3 bis 0,7 MPa ein Spalt (27) von 0 bis 3 Mikrometer einstellt, wobei sich bei einem Spalt (25) von 0 Mikrometern die Koppler-Flächen (28, 29) lediglich nahezu drucklos berühren.Fuel injection valve according to one of the preceding claims,
characterized in that at a axially on the coupler sections (23, 24) or coupler surfaces (28, 29) acting fuel pressure of 0.3 to 0.7 MPa, a gap (27) from 0 to 3 microns adjusts , wherein at a gap (25) of 0 microns, the coupler surfaces (28, 29) only touch almost without pressure.
dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (5) Ausgleichselemente (36) aufweist, die temperaturbedingte Änderungen der Größe des Spalts (27) kompensieren.Fuel injection valve according to claim 9,
characterized in that the housing (5) compensating elements (36) which compensate for temperature-induced changes in the size of the gap (27).
dadurch gekennzeichnet, daß sich bei einem axial auf die Koppler-Abschnitte (23, 24) bzw. Koppler-Flächen (28, 29) wirkenden Brennstoffdruck von 10 MPa oder höher ein Spalt (27) zwischen 25 Mikrometer und 100 Mikrometer oder bevorzugt von mindestens 50 Mikrometer einstellt.Fuel injection valve according to one of the preceding claims,
characterized in that at a fuel pressure of 10 MPa or higher acting axially on the coupler sections (23, 24) or coupler surfaces (28, 29), a gap (27) of between 25 microns and 100 microns or preferably of at least 50 microns.
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