BRENNSTOFFEINSPRITZVENTIL

Beschreibung

Stand der Technik

[0001] Die Erfindung geht aus von einem Brennstoffeinspritzventil nach der Gattung des Anspruchs 1 bzw. des Anspruchs 2.

[0002] Aus der DE 195 34 445 C2 ist ein Brennstoffeinspritzventil nach der Gattung des Anspruchs 1 bekannt. Das aus dieser Druckschrift hervorgehende Brennstoffeinspritzventil besteht aus einem zweiteilig ausgebildeten Ventilgehäuse, in dem eine Ventilnadel axial beweglich geführt ist. Das Ventilgehäuse weist an einem Ende einen Brennstoffanschluß auf, über welchen dem Brennstoffeinspritzventil Brennstoff zugeführt wird. Am anderen Ende wirkt die Ventilnadel mit dem Ventilgehäuse zu einem Dichtsitz zusammen, wobei die Ventilnadel mit einer Rückstellfeder in Schließstellung gehalten wird. Zur Betätigung der Ventilnadel ist diese zulaufseitig mit einer Druckschulter versehen, welche mit einem piezoelektrischen Aktor zusammenarbeitet und fest mit der Ventilnadel verbunden ist. Bei der Betätigung der Ventilnadel wirkt der Aktor dabei gegen die Kraft der Rückstellfeder.

[0003] Bei diesem bekannten Brennstoffeinspritzventil ergeben sich mehrere Nachteile:

[0004] Da die Ventilnadel mit der Druckschulter fest verbunden ist, die Ventilnadel abspritzseitig und die Druckschulter zulaufseitig beweglich im Ventilkörper geführt sind, muß zum Öffnen bzw. Schließen des Brennstoffeinspritzventils vom Aktor bzw. von der Rückstellfeder eine große träge Masse, die sich aus der Masse der Ventilnadel und der Masse der Druckschulter zusammensetzt, betätigt werden. Außerdem sind die beiden zum axial beweglichen Führen der Ventilnadel vorgesehenen Führungen der Ventilnadel im abspritzseitigen Ende und an der Druckschulter am zulaufseitigen Ende aufeinander abzustimmen, wodurch die Fertigung des Brennstoffeinspritzventils relativ aufwendig ist und das Brennstoffeinspritzventil anfällig gegenüber Verbiegungen oder Verspannungen der Ventilnadel und/oder des Ventilgehäuses ist.

[0005] Da die Rückstellfeder zum Schließen des Brennstoffeinspritzventils auch den Aktor zurückstellt, ist die Schließbewegung der Ventilnadel nicht von der Schließbewegung des Aktors entkoppelt.

[0006] Durch die große von der Rückstellfeder zu betätigende Masse, bestehend aus der Masse der Ventilnadel und der Masse der Druckschulter, kommt es beim Schließen des Brennstoffeinspritzventils zum Prellen und somit zu ungewolltem zusätzlichem Abspritzen von Brennstoff. Außerdem kommt es dadurch zu einem erhöhten Verschleiß des Brennstoffeinspritzventils und damit zu einer kürzeren Lebensdauer.

[0007] Durch die fest vorgegebene, starre Führung der Ventilnadel ist außerdem die Lage der Ventilnadel im Dichtsitz fest vorgegeben, wodurch sich die Ventilnadel nicht auf einen herstellungs- oder abnutzungsbedingt von der Idealstellung abweichenden Dichtsitz zentrieren kann. Dadurch kommt es zu einer ungleichmäßigen, erhöhten Abnutzung der Ventilnadel im Bereich des Dichtsitzes, insbesondere zu einem Nachlassen der Dichtheit des Dichtsitzes des Brennstoffeinspritzventils in Schließstellung und zu einer Veränderung der Geometrie des abgespritzten Brennstoffstrahls.

[0008] Aus der US 5,482,213 A ist bereits ein Brennstoffeinspritzventil für Brennstoffeinspritzanlagen von Brennkraftmaschinen bekannt, das einen erregbaren piezoelektrischen Aktor aufweist. Das Ventil besitzt des weiteren einen von dem Aktor mittels einer Ventilnadel betätigbaren Ventilschließkörper, der mit einer Ventilsitzfläche zu einem Dichtsitz zusammenwirkt und durch eine Rückstellfeder in Schließstellung gehalten wird. Der Aktor wirkt über zwei Verbindungselemente, die getrennt von der Ventilnadel ausgeführt sind, auf die Ventilnadel ein, wobei das von dem Aktor entfernt liegende Verbindungselement als hülsenförmiger Nadelmitnehmer ausgebildet ist. Die Ventilnadel ist axial beweglich zum Nadelmitnehmer angeordnet. Ein Bund des Nadelmitnehmers hintergreift einen Nadelbund der Ventilnadel auf der der Rückstellfeder abgewandten Seite. Die Konstruktion ist relativ aufwändig und bauteilintensiv ausgeführt, da allein die Ventilnadel aus drei Einzelbauteilen zusammengesetzt werden muss und zusätzlich zur Übertragung der Aktorbewegung auf die Ventilnadel zwei weitere Verbindungselemente, die ineinander greifen, vorgesehen sind. Um die Verbindungselemente gegeneinander zu verspannen, ist neben der Rückstellfeder eine weitere Feder erforderlich.

Vorteile der Erfindung

[0009] Das erfindungsgemäße Brennstoffeinspritzventil mit den Merkmalen des Anspruchs 1 bzw. des Anspruchs 2 hat demgegenüber den Vorteil, daß sich eine verschleißarme, reibungsreduzierte Bauweise ergibt. Außerdem ist das Brennstoffeinspritzventil annähernd prellfrei, wodurch sich beim Betätigen des Brennstoffeinspritzventils die Dauer des Abspritzvorgangs und die Abspritzmenge des Brennstoffs definiert vorgeben lassen.

[0010] Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen des im Anspruch 1 bzw. im Anspruch 2 angegebenen Brennstoffeinspritzventils möglich.

[0011] In vorteilhafter Weise ist die Ventilnadel nur an einer Stelle von einer Ventilnadelführung axial beweglich geführt. Die Ventilnadel ist dabei in besonders vorteilhafter Weise klein und massearm ausgeführt.

[0012] Vorteilhaft liegt die Ventilnadelführung an einer ihrer Stirnseiten an einer Drallscheibe an. Dadurch ist die Ventilnadel koaxial zur Achse des Brennstoffeinspritzventils geführt, wodurch sich durch die Ventilnadel eine gleichmäßige Kraftübertragung auf den Dichtsitz und eine gleichmäßige Abnutzung im Bereich des Dichtsitzes ergibt.

[0013] Vorteilhaft weist die Ventilnadelführung und/oder die Drallscheibe Aussparungen zum Durchführen von Brennstoff auf. Dadurch ist eine einfache bauliche Maßnahme zum Durchführen des Brennstoffs gegeben.

[0014] In vorteilhafter Weise ist zwischen dem Nadelbund der Ventilnadel und dem Bund des Nadelmitnehmers ein Spalt ausgebildet, welcher sich in radialer Richtung zur Ventilachse hin verbreitert. Dadurch läßt sich ein zwischen dem Bund des Nadelmitnehmers und dem Nadelbund ausgebildetes Flüssigkeitspolster schnell verdrängen, wodurch das Flüssigkeitspolster keinen Einfluß auf die Schaltzeit hat und sich insbesondere kürzere Schaltzeiten ermöglichen lassen.

[0015] In vorteilhafter Weise weist der Nadelmitnehmer zumindest eine Aussparung bzw. eine Bohrung zum Durchführen von Brennstoff auf. Dadurch kann das Innere des Nadelmitnehmers als Brennstoffleitung dienen, wobei der Brennstoff aus dem Inneren des Nadelmitnehmers durch die Aussparung in Richtung des Dichtsitzes geleitet wird.

[0016] Vorteilhaft ist die Aussparung durch wenigstens einen in axialer Richtung verlaufenden Schlitz im Nadelmitnehmer ausgebildet. Dadurch ist die Form der Aussparung der Durchflußrichtung des Brennstoffes angepaßt.

[0017] Vorteilhaft weist der Nadelmitnehmer eine Öffnung mit radialen Erweiterungen an seinem nadelbundseitigen Ende auf, die die angrenzende Stirnfläche des Nadelbundes unter Bildung von Durchflußfenstern überlappen. Durch die entstehenden Durchflußfenster kann der Brennstoff geleitet werden.

[0018] Alternativ weist der Nadelmitnehmer eine kreisförmige Öffnung an seinem nadelbundseitigen Ende auf und ist die Stirnfläche des Nadelbundes mehrkantig ausgebildet, so daß die Stirnfläche des Nadelbundes durch die Öffnung des Nadelmitnehmers unter Bildung von Durchflußöffnungen teilweise überlappt ist. Dadurch sind am Nadelmitnehmer keine weiteren baulichen Änderungen nötig und es ergeben sich strömungsgünstig angeordnete Durchflußöffnungen. Außerdem läßt sich ein zwischen dem Bund des Nadelmitnehmers und dem Nadelbund ausgebildetes Flüssigkeitspolster schnell verdrängen, wodurch das Flüssigkeitspolster keinen Einfluß auf die Schaltzeit hat und sich insbesondere kürzere Schaltzeiten ermöglichen lassen.

[0019] In vorteilhafter Weise stützt sich die Rückstellfeder an der von dem Nadelbund abgewandten Seite an einem Einstellelement ab, wobei das Einstellelement mit dem Nadelmitnehmer verbunden ist. Dadurch kann zum einen die Rückstellfeder produktionstechnisch einfach, definiert vorgespannt werden. Zum anderen wird durch die Rückstellfeder nur die Schließkraft des Brennstoffeinspritzventils bei geschlossenem Brennstoffeinspritzventil vorgegeben. Die zum Öffnen und Schließen des Brennstoffeinspritzventils benötigten Kräfte können dann durch den Aktor und zumindest eine weitere Feder vorgegeben werden.

Zeichnung

[0020] Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung vereinfacht dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1

einen auszugsweisen axialen Schnitt durch ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Brennstoffeinspritzventils,

Fig. 2

einen auszugsweisen axialen Schnitt durch den abspritzseitigen Bereich eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Brennstoffeinspritzventils,

Fig. 3

eine vorteilhafte Weiterbildung des in Fig. 2 dargestellten, mit III bezeichneten Ausschnitts,

Fig. 4

einen auszugsweisen axialen Schnitt durch einen Teil des Brennstoffeinspritzventils, wobei in dem Nadelmitnehmer zwei bohrungsförmige Durchflußöffnungen vorgesehen sind,

Fig. 5

einen auszugsweisen axialen Schnitt durch ein erfindungsgemäßes Brennstoffeinspritzventil, wobei zwischen dem Nadelbund der Ventilnadel und dem Bund des Nadelmitnehmers Schlitze zum Durchleiten des Brennstoffs vorgesehen sind,

Fig. 6

einen auszugsweisen axialen Schnitt durch ein erfindungsgemäßes Brennstoffeinspritzventil, wobei im Nadelmitnehmer Aussparungen mit radialen Erweiterungen vorgesehen sind,

Fig. 7

die Vorderansicht des in Fig. 6 dargestellten Ausführungsbeispiels in der mit VII bezeichneten Richtung,

Fig. 8

einen auszugsweisen axialen Schnitt durch ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Brennstoffeinspritzventils, bei dem der Nadelbund dreikantförmig ausgebildet ist,

Fig. 9

die Vorderansicht des in Fig. 8 dargestellten Ausführungsbeispiels in der mit IX bezeichneten Richtung, und

Fig. 10

einen auszugsweisen axialen Schnitt durch ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Brennstoffeinspritzventils.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

[0021] Fig. 1 zeigt in einer auszugsweisen axialen Schnittdarstellung ein erfindungsgemäßes Brennstoffeinspritzventil 1. Das Brennstoffeinspritzventil 1 ist hier als innenöffnendes Brennstoffeinspritzventil 1 ausgeführt. Das Brennstoffeinspritzventil 1 dient insbesondere zum direkten Einspritzen von Brennstoff, insbesondere von Benzin, in einen Brennraum einer gemischverdichtenden fremdgezündeten Brennkraftmaschine als sogenanntes Benzindirekteinspritzventil. Das erfindungsgemäße Brennstoffeinspritzventil 1 eignet sich jedoch auch für andere Anwendungsfälle.

[0022] Das Brennstoffeinspritzventil 1 weist ein Ventilgehäuse 2 auf, das sich aus einem vorderen Ventilgehäuse 3, einem hinteren Ventilgehäuse 4 und einem Brennstoffanschluß 5 zusammensetzt. Im vorderen Ventilgehäuse 3 befindet sich ein mittels einer Ventilnadel 6 betätigbarer Ventilschließkörper 7, der in dem dargestellten Ausführungsbeispiel mit der Ventilnadel 6 einteilig ausgebildet ist. Der Ventilschließkörper 7 ist kegelstumpfförmig sich in Abspritzrichtung verjüngend ausgebildet und wirkt mit einer an einem Ventilsitzkörper 8 ausgebildeten Ventilsitzfläche 9 zu einem Dichtsitz zusammen. Dabei wird die Ventilnadel 6 durch eine Rückstellfeder 10, die über einen Ventilnadelbund 11 der Ventilnadel 6 auf die Ventilnadel 6 einwirkt, in Schließstellung gehalten. Die Rückstellfeder 10 wird auf der Seite des Nadelbundes 11 durch einen Zentrierkörper 12 zentriert. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Ventilnadel 6, der Nadelbund 11 und der Zentrierkörper 12 einteilig ausgebildet. Die sehr kleine und massearme (0,1 .... 0,5 g) Ventilnadel 6 wird bei ihrer axialen Bewegung durch eine einzige Ventilnadelführung 13 geführt. Dabei liegt die Ventilnadelführung 13 an ihrer abspritzseitigen Stirnseite an einer Drallscheibe 14 an. Die Drallscheibe 14 ist im vorderen Teil des Ventilgehäuses 3 befestigt und liegt auf ihrer der Ventilnadelführung 13 gegenüberliegenden Stirnseite an dem Ventilsitzkörper 8 an. Um den Durchfluß von Brennstoff zu ermöglichen, weisen die Ventilnadelführung 13 und die Drallscheibe 14 Aussparungen 15a, 15b, 16a, 16b auf, wobei die Aussparungen 16a, 16b in der Drallscheibe 14 als Drallkanäle ausgebildet sind.

[0023] Zur Betätigung des Brennstoffeinspritzventils 1 dient ein Aktor 17, der piezoelektrisch, magnetostriktiv oder elektromagnetisch (Fig. 10) ausgeführt ist. Die Betätigung des Aktors 17 erfolgt über ein elektrisches Steuersignal, das über einen elektrischen Anschluß 18 und eine nicht dargestellte elektrische Zuleitung auf den Aktor 17 übertragen wird. Bei Betätigung des Aktors 17 dehnt sich dieser aus und bewegt einen rohrförmig ausgebildeten, den Aktor 17 in einer inneren Längsöffnung durchragenden Nadelmitnehmer 19 entgegen der Kraft einer Vorspannfeder 20 in Richtung auf den Brennstoffanschluß 5. Der Nadelmitnehmer 19 hintergreift den Nadelbund 11 und wirkt bei Betätigung des Aktors 17 auf die Ventilnadel 6 ein, wodurch sich die Ventilnadel 6 in Richtung auf den Brennstoffanschluß 5 bewegt. Dadurch hebt sich der Ventilschließkörper 7 von der Ventilsitzfläche 9 des Ventilsitzkörpers 8 ab und gibt den Dichtsitz frei. Durch den entstandenen Spalt zwischen Ventilschließkörper 7 und der Ventilsitzfläche 9 des Ventilsitzkörpers 8 kommt es zum Austritt von Brennstoff aus dem Brennstoffeinspritzventil 1 in die Brennkammer der Brennkraftmaschine.

[0024] Die Rückstellung des Nadelmitnehmers 19 erfolgt über die Vorspannfeder 20, die sich am Brennstoffanschluß 5 gegen den Nadelmitnehmer 19 abstützt, wobei durch die Vorspannfeder 20 auch die Rückstellung des Aktors 17 erfolgt. Der Nadelmitnehmer 19 weist eine innere Aussparung 21, in der sich ein hülsenförmiges Einstellelement 22 befindet, auf. An dem Einstellelement 22 stützt sich die Rückstellfeder 10 auf der gegenüber dem Nadelbund 11 liegenden Seite ab. Durch Verschieben des Einstellelements 22 in der inneren Aussparung 21 des Nadelmitnehmers 19 kann die Rückstellfeder 10 auf einfache Weise definiert vorgespannt werden. Die Rückstellung der Ventilnadel 6 erfolgt durch die Rückstellfeder 10.

[0025] Die Führung des Brennstoffs erfolgt vom Brennstoffanschluß 5 aus durch die innere Aussparung 21 des Nadelmitnehmers 19 und eine innere Aussparung 24 des Einstellelements 22 in Richtung des Nadelbundes 11 an der Ventilnadel 6. Um den Durchfluß von Brennstoff in Richtung auf den Dichtsitz zu ermöglichen, sind im Nadelmitnehmer 19 Durchflußöffnungen ausgebildet. Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Durchflußöffnungen durch zwei quer verlaufende Bohrungen 25a, 25b im Nadelmitnehmer 19 gegeben. Diese und andere Ausführungen der Brennstoffdurchführung sind in der weiteren Beschreibung behandelt.

[0026] In Fig. 2 ist in einer auszugsweisen axialen Schnittdarstellung ein Detail des abspritzseitigen Endes des Brennstoffeinspritzventils 1 dargestellt. Bereits beschriebene Elemente sind mit übereinstimmenden Bezugszeichen versehen. Auf eine wiederholende Beschreibung wird diesbezüglich verzichtet.

[0027] Im Unterschied zu Fig. 1 ist der Ventilschließkörper 7 teilkugelförmig ausgebildet. Diese Ausgestaltung ist bei der in der Beschreibung zu Fig. 1 ausgeführten Selbstführung der Ventilnadel 6 und des Ventilschließkörpers 7 besonders vorteilhaft. In einem den Nadelbund 11 untergreifenden, einen Bund darstellenden Bodenabschnitt 37 des Nadelmitnehmers 19 ist eine mittlere Öffnung 38 vorgesehen, die einen größeren Durchmesser aufweist als die Ventilnadel 6 und von dieser durchragt wird. Auf diese Weise ist ein kreisringförmiger Ringspalt 39 zwischen Nadelmitnehmer 19 und Ventilnadel 6 ausgebildet. Außerdem ist der Außendurchmesser des Nadelbundes 11 kleiner als der Innendurchmesser des Nadelmitnehmers 19, so daß zwischen Nadelbund 11 und Nadelmitnehmer 19 ein kreisringförmiger Ringspalt 26 ausgebildet ist. Der Nadelmitnehmer 19 wirkt mit seinem Bodenabschnitt 37 auf eine Anschlagfläche 27 des Nadelbundes 11 ein.

[0028] Wenn nach Betätigung des Brennstoffeinspritzventils 1 der Nadelmitnehmer 19 schneller als die Ventilnadel 6 zurückgestellt wird, bildet sich unter der Anschlagfläche 27 ein Flüssigkeitspolster zwischen dem Bodenabschnitt 37 des Nadelmitnehmers 19 und dem Nadelbund 11 aus. Um das Brennstoffeinspritzventil 1 vollständig zu schließen, muß die Rückstellfeder 10 das Flüssigkeitspolster unter der Anschlagfläche 27 verdrängen. Um das Flüssigkeitspolster möglichst schnell zu verdrängen, ist der Nadelbund vorteilhaft modifiziert. Eine mögliche Ausführungsform ist im Detail in Fig. 3 beschrieben.

[0029] Fig. 3 zeigt den in Fig. 2 mit III bezeichneten Detailausschnitt, wobei eine vorteilhafte Weiterbildung des Nadelbundes 11 ausgeführt ist. Um die radiale Beweglichkeit der Ventilnadel 6 zu ermöglichen, sind die bereits beschriebenen Ringspalte 26, 39 zwischen Ventilnadel 6 bzw.

[0030] Nadelbund 11 und dem Nadelmitnehmer 19 ausgebildet. Dabei sind die Ventilnadel 6, der Nadelbund 11 und der Zentrierkörper 12 einteilig ausgebildet. Zwischen dem Nadelbund 11, der Ventilnadel 6 und dem Bodenabschnitt 37 des Nadelmitnehmers 19 ist ein Spalt 28 ausgebildet, welcher sich in radialer Richtung zur Ventilachse 23 hin verbreitert. In der Schnittzeichnung hat der Spalt 28 daher eine keilförmige Gestalt. Die Anschlagfläche 27 reduziert sich daher auf eine schmale, kreisringförmige Fläche. Durch die besondere Ausgestaltung des Nadelbundes 11 kann das Flüssigkeitspolster zwischen Nadelbund 11 und Bodenabschnitt 37 des Nadelmitnehmers 19 schnell verdrängt werden, wodurch die Ventilnadel 6 schneller in ihre Ausgangslage zurückgestellt wird. Der Spalt 28 kann auch durch eine besondere Ausgestaltung des Bodenabschnitts 37 des Nadelmitnehmers 19 ausgeführt sein. In einem nicht dargestellten Ausführungsbeispiel kann die Anschlagfläche 27 auch in umgekehrter Weise geneigt sein, so daß sich der Spalt 28 zur Ventilachse 23 hin verkleinert.

[0031] Fig. 4 zeigt in einer auszugsweisen axialen Schnittdarstellung ein Detail des erfindungsgemäßen Brennstoffeinspritzventils 1. Bereits beschriebene Elemente sind mit übereinstimmenden Bezugszeichen versehen, wodurch sich eine wiederholende Beschreibung erübrigt. In der dargestellten Ausführungsform weist der Nadelmitnehmer 19 seitliche Bohrungen 25a, 25b auf, die den Durchfluß von Brennstoff von der inneren Aussparung 21 durch die Bohrungen 25a, 25b in Richtung des Dichtsitzes ermöglichen.

[0032] Fig. 5 zeigt in einer auszugsweisen axialen Schnittdarstellung ein Detail des erfindungsgemäßen Brennstoffeinspritzventils 1. Bereits beschriebene Elemente sind mit übereinstimmenden Bezugszeichen versehen, wodurch sich eine wiederholende Beschreibung erübrigt. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel weist der Nadelmitnehmer 19 in axialer Richtung verlaufende Schlitze 29a, 29b auf, durch die der Brennstoff aus der inneren Aussparung 21 des Nadelmitnehmers 19 in Richtung des Dichtsitzes fließen kann.

[0033] Es können auch mehr als zwei Schlitze 29a, 29b vorgesehen werden, um einen größeren Brennstoffdurchfluß zu ermöglichen.

[0034] Fig. 6 zeigt in einer auszugsweisen axialen Schnittdarstellung ein Detail des erfindungsgemäßen Brennstoffeinspritzventils 1. Bereits beschriebene Elemente sind mit übereinstimmenden Bezugszeichen versehen, wodurch sich eine wiederholende Beschreibung erübrigt. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Öffnung 38 im Bodenabschnitt 37 des Nadelmitnehmers 19 mit radialen Erweiterungen 31a - 31c ausgeführt, wobei in dieser Darstellung nur die radiale Erweiterung 31a zu erkennen ist. Die radiale Erweiterung 31a überlappt die angrenzende untere Anschlagfläche 27 des Nadelbundes 11 zur Bildung eines Durchflußfensters 33a.

[0035] Fig. 7 zeigt die in Fig. 6 mit VII bezeichnete Vorderansicht auf das Detail des erfindungsgemäßen Brennstoffeinspritzventils 1. Der Nadelbund 11 der Ventilnadel 6 befindet sich im Inneren des Nadelmitnehmers 19. Der Nadelmitnehmer 19 weist die Öffnung 38 mit den radialen Erweiterungen 31a bis 31c auf. Die Erweiterungen 31a bis 31c der Öffnung 38 überlappen den Nadelbund 11 der Ventilnadel 6, so daß die Durchflußfenster 33a bis 33c entstehen. Durch die z. B. um 120° voneinander beabstandet angeordneten Durchflußfenster 33a bis 33c erfolgt der Durchfluß von Brennstoff aus dem Inneren des Nadelmitnehmers 19 in Richtung des Dichtsitzes des Brennstoffeinspritzventils 1.

[0036] Fig. 8 zeigt in einer auszugsweisen axialen Schnittdarstellung ein Detail des erfindungsgemäßen Brennstoffeinspritzventils 1. Bereits beschriebene Elemente sind mit übereinstimmenden Bezugszeichen versehen. In diesem Ausführungsbeispiel weist der Bodenabschnitt 37 des Nadelmitnehmers 19 eine kreisförmige Öffnung 38 auf, die sich durch einen vergleichsweise großen Innendurchmesser auszeichnet. Der Nadelbund 11 ist dreikantförmig ausgebildet und stützt sich im Bereich seiner Anschlagfläche 27 mit Anlageflächen 35a bis 35c ab, wobei in dieser Darstellung nur die Anlagefläche 35a zu erkennen ist. Die kreisförmige Öffnung 38 des Nadelmitnehmers 19 überlappt die Anschlagfläche 27 des Nadelbundes 11 zur Bildung des Durchflußfensters 33a auf der der Anlagefläche 35a genau gegenüberliegenden Seite.

[0037] In Fig. 9 ist die in Fig. 8 mit IX bezeichnete Vorderansicht auf das Detail des Brennstoffeinspritzventils 1 gezeigt. Der Nadelmitnehmer 19 weist eine kreisförmige Öffnung 38 an seinem nadelbundseitigen Ende auf, die den dreikantförmig ausgebildeten Nadelbund 11 der Ventilnadel 6 unter Bildung von Durchflußfenstern 33a bis 33c teilweise überlappt. Der Nadelmitnehmer 19 wirkt über Anlageflächen 35a bis 35c auf den Nadelbund 11 der Ventilnadel 6 ein. Da die durch die Anlageflächen 35a bis 35c gegebene gesamte Anlagefläche relativ klein ist, ergibt sich der Vorteil, daß das in der Beschreibung zu Fig. 2 und 3 erläuterte Flüssigkeitspolster zwischen Nadelmitnehmer 19 und Nadelbund 11 unter den Anlageflächen 35a bis 35c durch die Rückstellfeder 10 schnell verdrängt werden kann, wodurch sich ein geringer Einfluß des Flüssigkeitspolsters auf die Schaltzeit des Brennstoffeinspritzventils 1 ergibt.

[0038] Fig. 10 zeigt in einer auszugsweisen axialen Schnittdarstellung ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Brennstoffeinspritzventils 1. Bereits beschriebene Elemente sind mit übereinstimmenden Bezugszeichen versehen, so daß sich eine wiederholende Beschreibung erübrigt.

[0039] Das vordere Ventilgehäuse 3 ist im dargestellten Ausführungsbeispiel an das hintere Ventilgehäuse 4 über eine Schraubverbindung 40 befestigt. Zur Abdichtung dieser Verbindung dient ein Dichtring 41, der in einer umlaufenden Nut 42 des vorderen Ventilgehäuses 3 eingebracht ist. Für die Einstellung eines Hubes der Ventilnadel 6 ist eine Hubeinstellscheibe 43 zwischen einem inneren Vorsprung 44 des hinteren Ventilgehäuses 4 und dem vorderen Ventilgehäuse 3 vorgesehen. Die Vorspannfeder 20 stützt sich in dem darstellten Ausführungsbeispiel an einem Einstellelement 45 ab, wobei durch die axiale Position des Einstellelements 45 die Vorspannung der Vorspannfeder 20 eingestellt werden kann. Die Vorspannfeder 20 wirkt auf einen Magnetanker 46 ein, wodurch der Nadelmitnehmer 19 in Richtung des Dichtsitzes mit einer Vorspannkraft beaufschlagt wird. Wie anhand von Fig. 1 beschrieben, wird dadurch der Ventilschließkörper 7 der Ventilnadel 6 in die Ventilsitzfläche 9 des Ventilsitzkörpers 8 gepreßt, wodurch ein Dichtsitz gebildet ist. Die Führung der Ventilnadel 6 erfolgt dabei durch die Ventilnadelführung 13. Stromabwärts der Ventilnadelführung 13 ist eine Drallscheibe 14 angeordnet.

[0040] Zur Betätigung des Brennstoffeinspritzventils 1 dient in diesem Ausführungsbeispiel ein elektromagnetisch betätigbarer Aktor 46, 47, der eine Magnetspule 47 und den Magnetanker 46 umfaßt. Zum Betätigen des Aktors 46, 47 dient ein elektrisches Steuersignal, das über eine elektrische Zuleitung 48 an die Magnetspule 47 geführt ist und in dem Anschluß 18 des Brennstoffeinspritzventils 1 an einen Kontakt 49 angeschlossen ist.

[0041] Bei Betätigung der Magnetspule 47 wird der Magnetanker 46 in Öffnungsrichtung 50 bis zu einem Anschlag, der durch eine Anschlagfläche 51 gegeben ist, bewegt. Der Nadelmitnehmer 19 ist mit dem Magnetanker 46 fest verbunden, wodurch sich dieser ebenfalls in Öffnungsrichtung 50 bewegt. Da der Nadelmitnehmer 19 den Nadelbund 11 der Ventilnadel 6 mit seinem bundförmig ausgebildeten Bodenabschnitt 37 hintergreift, wird bei dieser Bewegung die Ventilnadel 6 in Öffnungsrichtung 50 bewegt, wodurch sich der Ventilschließkörper 7 der Ventilnadel 6 von der Ventilsitzfläche 9 des Ventilsitzkörpers 8 abhebt und der Dichtsitz freigegeben wird. Durch den entstandenen Spalt zwischen dem Ventilschließkörper 7 und der Ventilsitzfläche 9 kommt es zum Austritt von Brennstoff in den Abspritzkanal 52 des Ventilsitzkörpers 8, wodurch Brennstoff aus dem Brennstoffeinspritzventil 1 in den Brennraum der Brennkraftmaschine eingespritzt wird.

[0042] Nach Abschalten der Magnetspule 47 wird der Magnetanker 46 durch die Vorspannfeder 20 entgegen der Öffnungsrichtung 50 bewegt, wodurch der Nadelmitnehmer 19 in Richtung auf den Dichtsitz zurückgestellt wird. Wie anhand der Fig. 1 beschrieben, wird die Ventilnadel 6 durch die Rückstellfeder 10 in Richtung des Ventilsitzkörpers 8 mit einer Rückstellkraft beaufschlagt, wodurch sich der aus Ventilschließkörper 7 und Ventilsitzfläche 9 gebildete Dichtsitz schließt.

[0043] Die in den Fig. 2 bis 9 beschriebenen Ausgestaltungen lassen sich ohne Einschränkung auf das in der Fig. 10 beschriebene Brennstoffeinspritzventil 1 übertragen.

[0044] Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. Insbesondere kann das Brennstoffeinspritzventil 1 auch als außen öffnendes Brennstoffeinspritzventil 1 ausgeführt sein. Außerdem muß der Nadelmitnehmer 19 nicht im Inneren des Aktors 17 ausgebildet sein, und die Rückstellfeder 10 muß nicht in der inneren Aussparung 21 des Nadelmitnehmers 19 angeordnet sein.

Ansprüche

1. Brennstoffeinspritzventil (1), insbesondere Einspritzventil für Brennstoffeinspritzanlagen von Brennkraftmaschinen, mit einem erregbaren piezoelektrischen oder magnetostriktiven Aktor (17), einem von dem Aktor (17) mittels einer Ventilnadel (6) betätigbaren Ventilschließkörper (7), der mit einer Ventilsitzfläche (9) zu einem Dichtsitz zusammenwirkt und durch eine Rückstellfeder (10) in Schließstellung gehalten wird, wobei der Aktor (17) über einen von der Ventilnadel (6) getrennten, hülsenförmigen Nadelmitnehmer (19) auf die Ventilnadel (6) einwirkt, wobei die Ventilnadel (6) axial beweglich zum Nadelmitnehmer (19) angeordnet ist und ein Bund (37) des Nadelmitnehmers (19) einen Nadelbund (11) der Ventilnadel (6) auf der der Rückstellfeder (10) abgewandten Seite hintergreift,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Nadelmitnehmer (19) den Aktor (17) in einer inneren Längsöffnung durchragt.

2. Brennstoffeinspritzventil (1), insbesondere Einspritzventil für Brennstoffeinspritzanlagen von Brennkraftmaschinen, mit einem erregbaren Aktor (46, 47), einem von dem Aktor (46, 47) mittels einer Ventilnadel (6) betätigbaren Ventilschließkörper (7), der mit einer Ventilsitzfläche (9) zu einem Dichtsitz zusammenwirkt und durch eine Rückstellfeder (10) in Schließstellung gehalten wird,
wobei der Aktor (46, 47) über einen von der Ventilnadel (6) getrennten, hülsenförmigen Nadelmitnehmer (19) auf die Ventilnadel (6) einwirkt, wobei die Ventilnadel (6) axial beweglich zum Nadelmitnehmer (19) angeordnet ist und ein Bund (37) des Nadelmitnehmers (19) einen Nadelbund (11) der Ventilnadel (6) auf der der Rückstellfeder (10) abgewandten Seite hintergreift,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Aktor (46, 47) als elektromagnetischer Aktor mit einer Magnetspule (47) und einem Magnetanker (46) ausgeführt ist und der Nadelmitnehmer (19) in eine innere Längsöffnung des Magnetankers (46) hineinragt.

3. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Ventilnadel (6) von einer einzigen Ventilnadelführung (13) axial beweglich geführt ist.

4. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Ventilnadelführung (13) und/oder eine stromabwärts angeordnete Drallscheibe (14) Aussparungen (15a, 15b, 16a, 16b) zum Durchführen von Brennstoff aufweisen.

5. Brennstoffeinspritzventil nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß zwischen dem Nadelbund (11) der Ventilnadel (6) und dem Bund (37) des Nadelmitnehmers (19) ein Spalt (28) ausgebildet ist, welcher sich in radialer Richtung, zur Ventilachse (23) hin verbreitert.

6. Brennstoffeinspritzventil nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Nadelmitnehmer (19) zumindest eine Aussparung (25a, 25b, 29a, 29b, 38) zum Durchführen von Brennstoff aufweist.

7. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Aussparung durch eine Bohrung (25a, 25b) im Nadelmitnehmer (19) ausgebildet ist.

8. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Aussparung durch einen in axialer Richtung verlaufenden Schlitz (29a, 29b) im Nadelmitnehmer (19) ausgebildet ist.

9. Brennstoffeinspritzventil nach einem der Ansprüche 6 bis 8,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Nadelmitnehmer (19) eine Öffnung (38) mit radialen Erweiterungen (31a - 31c) an seinem Bund (37) aufweist, die eine angrenzende Anschlagfläche (27) des Nadelbundes (11) unter Bildung von Durchflußfenstern (33a - 33c) überlappen.

10. Brennstoffeinspritzventil nach einem der Ansprüche 6 bis 8,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Nadelmitnehmer (19) eine kreisförmige Öffnung (38) an seinem Bund (37) aufweist und daß der Nadelbund (11) mehrkantig ausgebildet ist, so daß eine Anschlagfläche (27) des Nadelbundes (11) von der Öffnung (38) unter Bildung von Durchflußfenstern (33a - 33c) teilweise überlappt ist.

11. Brennstoffeinspritzventil nach einem der Ansprüche 1 bis 10,
dadurch gekennzeichnet,
daß sich die Rückstellfeder (10) an der von dem Nadelbund (11) abgewandten Seite an einem Einstellelement (22) abstützt und das Einstellelement (22) mit dem Nadelmitnehmer (19) verbunden ist.

12. Brennstoffeinspritzventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Bund des Nadelmitnehmers (19) durch einen Bodenabschnitt (37) des Nadelmitnehmers (19) gebildet ist.

13. Brennstoffeinspritzventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Ventilnadel (6) eine Masse zwischen 0,1 und 0,5 g hat.

Claims

1. Fuel injection valve (1), in particular injection valve for fuel injection systems of internal combustion engines, with an excitable piezoelectric or magnetostrictive actuator (17), and with a valve-closing body (7) which is actuable by the actuator (17) by means of a valve needle (6) and cooperates with a valve-seat surface (9) to form a sealing seat and which is held in the closing position by means of a return spring (10), the actuator (17) acting on the valve needle (6) via a sleeve-shaped needle driver (19) separate from the valve needle (6), the valve needle (6) being arranged axially movably in relation to the needle driver (19), and a collar (37) of the needle driver (19) engaging behind a needle collar (11) of the valve needle (6) on the side facing away from the return spring (10), characterized in that the needle driver (19) projects through the actuator (17) in an inner longitudinal orifice.

2. Fuel injection valve (1) in particular injection valve for fuel injection systems for internal combustion engines, with an excitable actuator (46, 47), and with a valve-closing body (7) which is actuable by the actuator (46, 47) by means of a valve needle (6) and cooperates with the valve-seat surface (9) to form a sealing seat and which is held in the closing position by means of a return spring (10), the actuator (46, 47) acting on the valve needle (6) via a sleeve-shaped needle driver (19) separate from the valve needle (6), the valve needle (6) being arranged axially movably in relation to the needle driver (19), and a collar (37) of the needle driver (19) engaging behind the needle collar (11) of the valve needle (6) on the side facing away from the return spring (10), characterized in that the actuator (46, 47) is designed as an electromagnetic actuator with a magnet coil (47) and with a magnet armature (46), and the needle driver (19) projects into an inner longitudinal orifice of the magnet armature (46).

3. Fuel injection valve according to Claim 1 or 2, characterized in that the valve needle (6) is guided axially movably by a single valve-needle guide (13).

4. Fuel injection valve according to Claim 3, characterized in that the valve-needle guide (13) and/or a swirl disc (14) arranged downstream have/has cutouts (15a, 15b, 16a, 16b) for the leadthrough of fuel.

5. Fuel injection valve according to Claims 1 to 4, characterized in that between the needle collar (11) of the valve needle (6) and the collar (37) of the needle driver (19) is formed a gap (28) which widens in the radial direction towards the valve axis (23).

6. Fuel injection valve according to one of Claims 1 to 5, characterized in that the needle driver (19) has at least one cutout (25a, 25b, 29a, 29b, 38) for the leadthrough of fuel.

7. Fuel injection valve according to Claim 6, characterized in that the cutout is formed by a bore (25a, 25b) in the needle driver (19).

8. Fuel injection valve according to Claim 6, characterized in that the cutout is formed by a slot (29a, 29b) running in the axial direction in the needle driver (19).

9. Fuel injection valve according to one of the Claims 6 to 8, characterized in that the needle driver (19) has, at its collar (37), an orifice (38) with radial widenings (31a-31c) which overlap a contiguous abutment surface (27) of the needle collar (11) so as to form throughflow apertures (33a-33c).

10. Fuel injection valve according to one of Claims 6 to 8, characterized in that the needle driver (19) has a circular orifice (38) at its collar (37), and in that the needle collar (11) is of polygonal design, so that an abutment surface (27) of the needle collar (11) is partially overlapped by the orifice (38) so as to form throughflow apertures (33a-33c).

11. Fuel injection valve according to one of Claims 1 to 10, characterized in that the return spring (10) is supported on a setting element (22) on the side facing away from the needle collar (11), and the setting element (22) is connected to the needle driver (19).

12. Fuel injection valve according to one of the preceding claims, characterized in that the collar of the needle driver (19) is formed by a bottom portion (37) of the needle driver (19).

13. Fuel injection valve according to one of the preceding claims, characterized in that the valve needle (6) has a mass of between 0.1 and 0.5 g.

Revendications

1. Injecteur de carburant (1), notamment injecteur pour dispositifs d'injection de carburant de moteurs à combustion interne, comprenant un actionneur (17) piézoélectrique ou magnétostrictif excitable, un corps de fermeture de soupape (7) pouvant être actionné par l'actionneur (17) au moyen d'une aiguille de soupape (6) et qui coopère avec une surface de siège de soupape (9) pour former un siège étanche en étant maintenu en position de fermeture par un ressort de rappel (10), l'actionneur (17) agissant sur l'aiguille de soupape (6) par un entraîneur d'aiguille (19) en forme de douille séparé de l'aiguille de soupape (6), l'aiguille de soupape (6) étant axialement mobile par rapport à l'entraîneur (19) dont un collet (37) de l'entraîneur s'engage derrière une collerette (11) de l'aiguille de soupape (6) du côté opposé au ressort de rappel (10),
caractérisé en ce que
l'entraîneur d'aiguille (19) traverse l'actionneur (17) dans une ouverture longitudinale intérieure.

2. Injecteur de carburant (1), notamment injecteur pour dispositifs d'injection de carburant de moteurs à combustion interne, comprenant un actionneur (46, 47) excitable, un corps de fermeture de soupape (7) pouvant être actionné par l'actionneur (46, 47) au moyen d'une aiguille de soupape (6) et qui coopère avec une surface de siège de soupape (9) pour former un siège étanche en étant maintenu en position de fermeture par un ressort de rappel (10), l'actionneur (46, 47) agissant sur l'aiguille de soupape (6) par un entraîneur d'aiguille (19) en forme de douille séparé de l'aiguille de soupape (6), l'aiguille de soupape (6) étant axialement mobile par rapport à l'entraîneur (19), et un collet (37) de l'entraîneur d'aiguille (19) s'engageant derrière une collerette (11) de l'aiguille de soupape (6) du côté opposé au ressort de rappel (10),
caractérisé en ce que
l'actionneur (46, 47) est un actionneur électromagnétique avec une bobine magnétique (47) et une armature magnétique (46), et l'entraîneur (19) pénètre dans une ouverture longitudinale de l'armature magnétique (46).

3. Injecteur de carburant selon la revendication 1 ou 2,
caractérisé en ce que
l'aiguille de soupape (6) est guidée en déplacement axial par un seul guidage d'aiguille (13).

4. Injecteur de carburant selon la revendication 3,
caractérisé en ce que
le guidage d'aiguille (13) et/ou un disque rotatif (14) disposé en aval présente des évidements (15a, 15b, 16a, 16b) pour le passage de carburant.

5. Injecteur de carburant selon l'une quelconque des revendications 1 à 4,
caractérisé en ce qu'
entre la collerette d'aiguille (11) de l'aiguille (6) et le collet (37) de l'entraîneur (19) une fente (28) est formée et s'élargit en direction radiale vers l'axe de soupape (23).

6. Injecteur de carburant selon l'une quelconque des revendications 1 à 5,
caractérisé en ce que
l'entraîneur d'aiguille (19) présente au moins un évidement (25a, 25b, 29a, 29b, 38) pour le passage de carburant.

7. Injecteur de carburant selon la revendication 6,
caractérisé en ce que
l'évidement est formé par un alésage (25a, 25b) dans l'entraîneur d'aiguille (19).

8. Injecteur de carburant selon la revendication 6,
caractérisé en ce que
l'évidement est formé dans l'entraîneur (19) par une fente (29a, 29b) s'étendant en direction axiale.

9. Injecteur de carburant selon l'une quelconque des revendications 6 à 8,
caractérisé en ce que
l'entraîneur (19) présente une ouverture (38) avec des évasements (31a - 31c) radiaux au niveau de son collet (37), et qui chevauchent une surface de butée (27) adjacente de la collerette d'aiguille (11) en formant des fenêtres de passage (33a - 33c).

10. Injecteur de carburant selon l'une quelconque des revendications 6 à 8,
caractérisé en ce que
l'entraîneur (19) présente une ouverture (38) en forme de cercle au niveau de son collet (37), et la collerette d'aiguille (11) est polygonale de sorte qu'une surface de butée (27) de la collerette (11) est partiellement chevauchée par l'ouverture (38) en formant des fenêtres de passage (33a - 33c).

11. Injecteur de carburant selon l'une quelconque des revendications 1 à 10,
caractérisé en ce que
le ressort de rappel (10) côté opposé à la collerette (11) prend appui contre un élément de réglage (22), et l'élément de réglage (22) est relié à l'entraîneur (19).

12. Injecteur de carburant selon l'une quelconque des revendications précédentes,
caractérisé en ce que
le collet de l'entraîneur (19) est formé par un segment de fond (37) de l'entraîneur (19).

13. Injecteur de carburant selon l'une quelconque des revendications précédentes,
caractérisé en ce que
l'aiguille de soupape (6) présente une masse comprise entre 0,1 et 0,5 g.

Zeichnung