DE102008037276B4

DE102008037276B4 - Injector

Info

Publication number: DE102008037276B4
Application number: DE200810037276
Authority: DE
Inventors: Steffen Kernbach; Wolfram Klemp
Original assignee: Continental Automotive GmbH
Current assignee: Continental Automotive GmbH
Priority date: 2008-08-11
Filing date: 2008-08-11
Publication date: 2011-02-10
Anticipated expiration: 2028-08-12
Also published as: DE102008037276A1

Abstract

Einspritzventil (2), mit
– einem Ventilgehäuse (4), das eine Gehäuseausnehmung (6) umfasst,
– einem in der Gehäuseausnehmung (6) des Ventilgehäuses (4) angeordneten Stellglied (20), durch das in einer Schließposition des Stellglieds (20) ein Fluidfluss durch eine Einspritzöffnung (24) in dem Ventilgehäuse (4) unterbunden und ansonsten freigegeben ist,
– einem in der Gehäuseausnehmung (6) des Ventilgehäuses (4) angeordneten Stellantrieb (10), der zumindest einen Festkörperaktuator (12) mit einer Längsachse (L) umfasst und der ausgebildet ist zum mechanischen Einwirken auf das Stellglied (20) und
– einem Dehnelement (26) mit einer ersten Stirnseite (28) und einer zweiten Stirnseite (30), die parallel zueinander angeordnet und gekoppelt sind mit einem Mantel (40), wobei das Dehnelement (26) ausgebildet und angeordnet ist zur Kopplung mit dem Stellantrieb (10) über die erste Stirnseite (28) sowie mit dem Stellglied (20) über die zweite Stirnseite (30) und ferner dazu ausgebildet und angeordnet ist unter Einwirkung von Fluiddruck...Injection valve (2), with
A valve housing (4) comprising a housing recess (6),
- A in the housing recess (6) of the valve housing (4) arranged actuator (20) through which in a closed position of the actuator (20) prevents fluid flow through an injection port (24) in the valve housing (4) and is otherwise released
- One in the housing recess (6) of the valve housing (4) arranged actuator (10) comprising at least one Festkörperaktuator (12) having a longitudinal axis (L) and which is adapted to the mechanical action on the actuator (20) and
- An expansion element (26) having a first end face (28) and a second end face (30) which are arranged parallel to each other and coupled to a jacket (40), wherein the expansion element (26) is formed and arranged for coupling with the actuator (10) via the first end face (28) and with the actuator (20) via the second end face (30) and further formed and arranged under the action of fluid pressure ...

Description

Die Erfindung betrifft ein Einspritzventil, insbesondere ein Einspritzventil zum Zumessen von Kraftstoff in eine Brennkraftmaschine.The The invention relates to an injection valve, in particular an injection valve for metering fuel into an internal combustion engine.

Immer strengere gesetzliche Vorschriften bezüglich zulässiger Schadstoffemissionen und eines Kraftstoffverbrauchs von Brennkraftmaschinen in Kraftfahrzeugen machen es erforderlich, diverse Maßnahmen vorzunehmen, durch welche die Schadstoffemission und der Kraftstoffverbrauch gesenkt werden. Sowohl die Höhe der erzeugten Schadstoffemissionen als auch der Kraftstoffverbrauch der Brennkraftmaschine ist stark abhängig von einem jeweiligen Luft-/Kraftstoffgemisch in einem Zylinder der Brennkraftmaschine. Die Ausbildung des Luft-/Kraftstoffgemisches hängt ab von der Dosierung des Kraftstoffs, der dem Zylinder für jeden Brennvorgang mittels eines Einspritzventils zugemessen wird.always stricter legal regulations regarding permissible pollutant emissions and a fuel consumption of internal combustion engines in motor vehicles make it necessary to carry out various measures which the pollutant emission and the fuel consumption are lowered. Both the height the pollutant emissions generated as well as the fuel consumption the internal combustion engine is highly dependent on a respective air / fuel mixture in a cylinder of the internal combustion engine. The formation of the air / fuel mixture depends from the metering of the fuel to the cylinder for each Burning is metered by means of an injector.

Einspritzventile verfügen über einen Stellantrieb und ein Stellglied. Zur Dosierung einer Kraftstoffzufuhr in den Zylinder kann das Einspritzventil durch eine Ansteuerung des Stellglieds über den Stellantrieb geöffnet oder geschlossen werden. In einem Zustand, bei dem das Stellglied über den Stellantrieb nicht angesteuert ist, ist zwischen dem Stellantrieb und dem Stellglied eine Beabstandung ausgebildet, die als Leerhub bezeichnet wird. Eine Voraussetzung für eine genaue Dosierbarkeit des Kraftstoffs in den Zylinder mittels des Einspritzventils ist ein konstanter Leerhub.Injectors have one Actuator and an actuator. For metering a fuel supply into the cylinder, the injection valve by a control of the actuator over open the actuator or closed. In a state where the actuator over the Actuator is not driven, is between the actuator and the actuator formed a spacing, which is referred to as Leerhub referred to as. A prerequisite for precise dosing of the fuel in the cylinder by means of the injection valve is on constant idle stroke.

Während des Betriebs der Brennkraftmaschine kann es zu einer Änderung des Leerhubs kommen, insbesondere durch eine Änderung eines Fluiddrucks in dem Einspritzventil abhängig von einem Befüllungszustand des Einspritzventils, beispielsweise mit unter Druck stehendem Kraftstoff. Steigt in dem Einspritzventil der Fluiddruck an, beispielsweise weil das Einspritzventil mit unter Druck stehendem Kraftstoff beaufschlagt wird, so neigt ein Ventilgehäuse des Einspritzventils dazu seine Ausdehnung zu vergrößern. Auf der anderen Seite tendieren sowohl der Stellantrieb als auch das Stellglied dazu ihre Ausdehnung jeweils zu verkürzen. Dies kann zu einer Veränderung, insbesondere zu einer Vergrößerung des Leerhubs führen. Bei einem Öffnen des Einspritzventils und einem Zumessen von unter Druck stehendem Kraftstoff in den Zylinder der Brennkraftmaschine findet aufgrund von plötzlichem und starkem Druckabfall ein entgegen gesetzter Prozess statt, der eine Verkleinerung des Leerhubs zur Folge hat.During the Operation of the internal combustion engine may cause a change come of Leerhubs, in particular by a change in a fluid pressure in the injection valve dependent from a filling state of the injection valve, for example with pressurized fuel. Increases in the injection valve, the fluid pressure, for example, because the Injector loaded with pressurized fuel is, so tends a valve body the injection valve to increase its expansion. On on the other hand, both the actuator and the machine tend Actuator to shorten their extent each. This can lead to a change, in particular to an enlargement of the Lead idle hubs. When opening the injection valve and a metering of pressurized Fuel in the cylinder of the internal combustion engine takes place due of sudden and strong pressure drop an opposing process instead of a Reduction of Leerhubs result.

Die DE 198 54 506 C1 offenbart eine Dosiervorrichtung, mit einer mit einem Fluid beaufschlagbaren Fluidkammer, an der eine Mündung nach außen führt, einer durch die Fluidkammer axialverschiebbar geführten Ventilnadel, mittels der die Mündung verschließbar ist, einem Stellantrieb, über dessen Hub eine Bewegung der Ventilnadel steuerbar ist, einem innerhalb der Fluidkammer in die Ventilnadel integrierten Ausgleichselement, das die Ventilnadel in ein erstes Nadelteil, das mit dem Stellantrieb verbunden ist, und ein zweites Nadelteil, durch das die Mündung verschließbar ist, unterteilt. Das Ausgleichselement besteht aus einer am ersten Nadelteil angebrachten ersten Wand, einer davon getrennten, am zweiten Nadelteil angebrachten zweiten Wand und einer die erste Wand und die zweite Wand verbindenden flexiblen Außenwand, wodurch eine Hydraulikkammer gebildet wird. Die Hydraulikkammer ist mit der Fluidkammer mittels mindestens einer Durchführung hydraulisch verbunden. Die Durchführung ist so ausgeführt, dass eine schnelle Bewegung eines Nadelteils weitgehend hubverlustfrei auf das jeweils andere Nadelteil übertragen wird, während eine langsame Bewegung mindestens eines Nadelteils durch eine Abstandsänderung der ersten Wand und der zweiten Wand ausgeglichen wird.The DE 198 54 506 C1 discloses a metering device with a fluid chamber which can be acted upon by a fluid, at which an outlet leads to the outside, a valve needle guided axially displaceably through the fluid chamber, by means of which the mouth can be closed, an actuator, via the stroke of which a movement of the valve needle is controllable, within one the fluid chamber in the valve needle integrated compensating element, which divides the valve needle into a first needle part, which is connected to the actuator, and a second needle part, through which the mouth is closed. The compensating element consists of a first wall attached to the first needle part, a second wall mounted thereon and attached to the second needle part, and a flexible outer wall connecting the first wall and the second wall, thereby forming a hydraulic chamber. The hydraulic chamber is hydraulically connected to the fluid chamber by means of at least one passage. The implementation is carried out so that a rapid movement of a needle part is transmitted largely lossless on the other part of the needle, while a slow movement of at least one needle part is compensated by a change in the distance of the first wall and the second wall.

Die Aufgabe, die der Erfindung zugrunde liegt, ist es, ein Einspritzventil zu schaffen, das eine Änderung des Leerhubs aufgrund einer Änderung von Fluiddruck einfach kompensieren kann.The Task, which is the basis of the invention, it is an injection valve to create a change the idle stroke due to a change of Fluid pressure can easily compensate.

Die Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.The Task is solved by the characteristics of the independent Claim. Advantageous embodiments of the invention are in the subclaims characterized.

Die Erfindung zeichnet sich aus durch ein Einspritzventil mit einem Ventilgehäuse, das eine Gehäuseausnehmung umfasst. In der Gehäuseausnehmung des Ventilgehäuses ist ein Stellglied angeordnet, durch das in einer Schließposition des Stellglieds ein Fluidfluss durch eine Einspritzöffnung in dem Ventilgehäuse unterbunden und ansonsten freigegeben ist. In der Gehäuseausnehmung des Ventilgehäuses ist ein Stellantrieb angeordnet, der zumindest einen Festkörperaktuator mit einer Längsachse umfasst und der ausgebildet ist zum mechanischen Einwirken auf das Stellglied. Das Einspritzventil umfasst ferner ein Dehnelement mit einer ersten Stirnseite und einer zweiten Stirnseite, die parallel zueinander angeordnet und gekoppelt sind mit einem Mantel. Das Dehnelement ist ausgebildet und angeordnet zur Kopplung mit dem Stellantrieb über die erste Stirnseite sowie mit dem Stellglied über die zweite Stirnseite. Ferner ist das Dehnelement dazu ausgebildet und angeordnet unter Einwirkung von Fluiddruck seine Höhe entlang der Längsachse des Festkörperaktuators zu verändern. Die auf den Mantel einwirkenden Kräfte bewirken bei einem Ansteigen des Fluiddrucks in dem Einspritzventil ein Verringern des Durchmessers des Mantels und ein Vergrößern der Höhe des Dehnelements und bei einem Absinken des Fluiddrucks in dem Einspritzventil ein Vergrößern des Durchmessers des Mantels und ein Abnehmen der Höhe des Dehnelements. Dies ermöglicht einfach eine Kompensation einer Änderung des Leerhubs, die auf einer Änderung des Fluiddrucks in dem Einspritzventil beruht. Dies ermöglicht ein präzise und zuverlässig steuerbares Einspritzventil.The invention is characterized by an injection valve with a valve housing, which comprises a housing recess. In the housing recess of the valve housing, an actuator is arranged, is prevented by the fluid flow through an injection port in the valve housing and otherwise released in a closed position of the actuator. In the housing recess of the valve housing, an actuator is arranged, which comprises at least one Festkörperaktuator with a longitudinal axis and which is designed for mechanical action on the actuator. The injection valve further comprises an expansion element having a first end side and a second end side, which are arranged parallel to one another and coupled to a jacket. The expansion element is designed and arranged for coupling with the actuator via the first end face and with the actuator via the second end face. Furthermore, the expansion element is designed and arranged under the action of fluid pressure to change its height along the longitudinal axis of the solid state actuator. The forces acting on the shell cause an increase in the fluid pressure in the injection valve, a reduction in the diameter of the shell and an increase in the height of the expansion element and a decrease in the fluid pressure in the injection valve, an increase in the Diameter of the shell and a decrease in the height of the expansion element. This simply allows compensation for a change in idle stroke based on a change in fluid pressure in the injector. This allows a precise and reliable controllable injection valve.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist ein Durchmesser des Mantels im Bereich der halben Höhe des Dehnelements entlang der Längsachse des Festkörperaktuators maximal. Dies ermöglicht eine zuverlässige Funktionsweise des Dehnelements. Unter Beaufschlagung des Einspritzventils mit Fluiddruck wird durch die einwirkenden Kräfte der Durchmesser des Mantels verkleinert, wodurch sich eine Vergrößerung der Höhe des Dehnelements ergibt. Bei abnehmendem Fluiddruck vergrößert sich der Durchmesser des Mantels, wodurch die Höhe des Dehnelements bis zu seiner ursprünglichen Ausdehnung entsprechend verkleinert wird.In An advantageous embodiment of the invention is a diameter of the shell in the region of half the height of the expansion element along the longitudinal axis of the solid state actuator maximum. this makes possible a reliable one Function of the expansion element. By applying the injection valve With fluid pressure, the forces acting on the diameter of the shell reduced, resulting in an increase in the height of the expansion element results. As the fluid pressure decreases, the diameter of the Mantels, reducing the height of the expansion element to its original extent accordingly is reduced.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der Mantel des Dehnelements konvex ausgebildet. Dies ermöglicht ein zuverlässig und reproduzierbar arbeitendes Dehnelement.According to one Another advantageous embodiment of the invention is the jacket of the expansion element convex. This allows a reliable and reproducible working expansion element.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist das Dehnelement hohlkörperförmig ausgebildet. Dies ermöglicht eine sehr sensitive Reaktion auf einen veränderten Fluiddruck dadurch, dass eine Veränderung der Höhe des Dehnelements bereits bei einer geringen Änderung des Fluiddrucks auftritt.In According to a further advantageous embodiment, the expansion element is formed hollow body-shaped. This allows a very sensitive reaction to a changed fluid pressure thereby, that a change the height the expansion element already occurs at a slight change in the fluid pressure.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist das Dehnelement zumindest teilweise mit einem Verguss gefüllt. Dies ermöglicht ein zuverlässig ausgebildetes Dehnelement mit einer langen Lebensdauer.According to one Another advantageous embodiment of the invention is the expansion element at least partially filled with a potting. This allows a reliable trained expansion element with a long life.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist eine hydraulisch wirksame Fläche des Mantels größer als eine Summe von hydraulisch wirksamen Flächen der ersten Stirnseite und der zweiten Stirnseite. Dies ermöglicht eine zuverlässige Vergrößerung der Höhe des Dehnelements bei steigendem Fluiddruck und eine zuverlässige Abnahme der Höhe bei sinkendem Fluiddruck.In a further advantageous embodiment of the invention is a hydraulically effective surface of the Mantels bigger than a sum of hydraulically active surfaces of the first end face and the second end face. This allows a reliable enlargement of the Height of Strain element with increasing fluid pressure and a reliable decrease in Height at sinking fluid pressure.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind die erste Stirnseite, die zweite Stirnseite und der Mantel des Dehnelements aus Metall ausgebildet. Dies ermöglicht die Ausbildung eines zuverlässigen Dehnelements.According to one Further advantageous embodiment of the invention are the first End face, the second end face and the jacket of the expansion element Metal formed. this makes possible the training of a reliable Stretching member.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der Mantel elastischer ausgebildet als die erste Stirnseite und die zweite Stirnseite. Auf diese Weise wird bei einer Änderung des Fluiddrucks ausschließlich der Mantel verformt. Die zur Kopplung mit dem Stellantrieb ausgebildete erste Stirnseite beziehungsweise die zur Kopplung mit dem Stellglied ausgebildete zweite Stirnseite verformen sich bei einer Änderung des Fluiddrucks nicht und ermöglichen so präzise und zuverlässig eine Kraftübertragung von dem Stellantrieb auf das Stellglied.In an advantageous embodiment of the invention, the jacket is elastic formed as the first end face and the second end face. This way, when there is a change the fluid pressure exclusively the mantle deformed. The trained for coupling with the actuator first end face or for coupling with the actuator trained second end face deform in a change not the fluid pressure and allow so precise and reliable a power transmission from the actuator to the actuator.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind im Folgenden anhand der schematischen Zeichnungen näher erläutert.embodiments The invention are explained in more detail below with reference to the schematic drawings.

Es zeigen:It demonstrate:

1 ein Einspritzventil, 1 an injection valve,

2 den Längsschnitt einer ersten Ausführungsform eines hohlkörperförmig ausgebildeten Dehnelements, 2 3 shows the longitudinal section of a first embodiment of a hollow-body-shaped expansion element,

3 den Längsschnitt einer zweiten Ausführungsform des mit einem Verguss gefüllten Dehnelements, 3 3 shows the longitudinal section of a second embodiment of the expansion element filled with a potting,

4 den Längsschnitt eines dritten Ausführungsform des als Vollkörper ausgebildeten Dehnelements. 4 the longitudinal section of a third embodiment of the trained as a solid body expansion element.

Elemente gleicher Konstruktion oder Funktion sind figurenübergreifend mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.elements same construction or function are cross-figurative with the same Reference number marked.

1 zeigt ein Einspritzventil 2, das ausgebildet ist zum Zumessen von Fluid. Das Einspritzventil 2 kann beispielsweise eingesetzt werden als Kraftstoffeinspritzventil in einer Brennkraftmaschine zum Zumessen von Kraftstoff in einen Zylinder. 1 shows an injection valve 2 , which is designed for metering fluid. The injection valve 2 For example, it can be used as a fuel injection valve in an internal combustion engine for metering fuel into a cylinder.

Das Einspritzventil 2 umfasst ein Ventilgehäuse 4 sowie eine Gehäuseausnehmung 6. In dem Ventilgehäuse 4 ist ein Fluideinlass 8 angeordnet. In der Gehäuseausnehmung 6 ist ein Stellantrieb 10 angeordnet, der zumindest einen Festkörperaktuator 12 mit einer Längsachse L umfasst.The injection valve 2 includes a valve housing 4 and a housing recess 6 , In the valve housing 4 is a fluid inlet 8th arranged. In the housing recess 6 is an actuator 10 arranged, the at least one Festkörperaktuator 12 comprising a longitudinal axis L.

Der Festkörperaktuator 12 basiert beispielsweise auf dem Piezo-Prinzip. Der Festkörperaktuator 12 kann jedoch beispielsweise auch auf dem Prinzip der Magnetostriktion basieren oder auf einem weiteren Prinzip, das dem zuständigen Fachmann für den Einsatz als Festkörperaktuator 12 bekannt ist.The solid state actuator 12 based for example on the piezo principle. The solid state actuator 12 However, for example, it can also be based on the principle of magnetostriction or on a further principle that is suitable for use as a solid-state actuator by the person skilled in the art 12 is known.

Das Einspritzventil 2 umfasst ferner eine Düsenbaugruppe 14 mit einem Düsenkörper 16, welcher eine Kavität 18 aufweist, in der ein Stellglied 20 angeordnet ist, das eine Düsennadel 22 umfasst. Eine an dem freien axialen Ende der Kavität 18 ausgebildete Einspritzöffnung 24 wird geöffnet oder geschlossen von der Düsennadel 22. In einer Schließposition des Stellglieds 20 ist die Einspritzöffnung 24 durch die Düsennadel 22 verschlossen, so dass ein Fluidfluss durch die Einspritzöffnung 24 in dem Ventilgehäuse 4 unterbunden ist. Bei einer Ansteuerung des Stellglieds 20 öffnet die Düsennadel 22 die Einspritzöffnung 24, so dass der Fluidfluss zum Zumessen von Fluid in den Zylinder der Brennkraftmaschine freigegeben ist.The injection valve 2 further comprises a nozzle assembly 14 with a nozzle body 16 which is a cavity 18 in which an actuator 20 is arranged, which is a nozzle needle 22 includes. One at the free axial end of the cavity 18 trained injection port 24 is opened or closed by the nozzle needle 22 , In a closed position of the actuator 20 is the injection opening 24 through the nozzle needle 22 closed, leaving a Fluid flow through the injection port 24 in the valve housing 4 is prevented. At a control of the actuator 20 opens the nozzle needle 22 the injection port 24 such that the fluid flow is released for metering fluid into the cylinder of the internal combustion engine.

Das in 1 gezeigte Einspritzventil 2 ist ein nach außen öffnendes Ventil. Es kann sich jedoch beispielsweise auch um ein nach innen öffnendes Einspritzventil 2 handeln.This in 1 shown injection valve 2 is an outward-opening valve. However, it may also be, for example, an inwardly opening injection valve 2 act.

In der Gehäuseausnehmung 6 des Einspritzventils 2 ist ferner ausgebildet ein Dehnelement 26 mit einer ersten Stirnseite 28 und einer zweiten Stirnseite 30 (2 bis 4). Die erste Stirnseite 28 ist ausgebildet zur Kopplung mit dem Stellantrieb 10 und parallel angeordnet zu der zweiten Stirnseite 30. Die zweite Stirnseite 30 ist ausgebildet zur Kopplung mit dem Stellglied 20.In the housing recess 6 of the injection valve 2 is further formed an expansion element 26 with a first face 28 and a second end face 30 ( 2 to 4 ), The first front page 28 is designed for coupling with the actuator 10 and arranged parallel to the second end face 30 , The second front side 30 is designed for coupling with the actuator 20 ,

Zwischen der Kavität 18 und dem Stellantrieb 10 weist das Ventilgehäuse 4 eine Kammer 32 auf. In der Kammer 32 ist eine Rückstellfeder 34 angeordnet. Die Rückstellfeder 34 steht unter einer Vorspannung, die hervorgerufen wird durch einen Nadel-Federrest 36 und einen Ventilkörper-Federrest 38. Durch die Vorspannung der Rückstellfeder 34 hält die Düsennadel 22 die Einspritzöffnung 24 bei Nichtansteuerung des Stellglieds 20 in der Schließposition. Angesteuert und in eine Öffnungsposition gebracht wird das Stellglied 20 von dem Stellantrieb 10.Between the cavity 18 and the actuator 10 has the valve body 4 a chamber 32 on. In the chamber 32 is a return spring 34 arranged. The return spring 34 is under a bias, which is caused by a needle-spring rest 36 and a valve body spring rest 38 , By the bias of the return spring 34 Holds the nozzle needle 22 the injection port 24 when the actuator is not activated 20 in the closed position. The actuator is actuated and brought into an open position 20 from the actuator 10 ,

Wird der Stellantrieb 10 nicht angesteuert und befindet sich die Einspritzöffnung 24 in der Schließposition, dann kann das Einspritzventil 2 zwischen dem Stellantrieb 10 und dem Stellglied 20 eine Beabstandung aufweisen, die im allgemeinen Leerhub genannt wird, die in 1 jedoch nicht dargestellt ist.Will the actuator 10 not activated and is the injection opening 24 in the closed position, then the injection valve 2 between the actuator 10 and the actuator 20 have a spacing, which is generally called Leerhub, in 1 but not shown.

Im Folgenden wird die Funktion des Einspritzventils 2 beschrieben:
Über den Fluideinlass 8 wird Fluid, beispielsweise Kraftstoff, in das Ventilgehäuse 4 in Richtung der Einspritzöffnung 24 geleitet. Aufgrund der Vorspannung der Rückstellfeder 34, die auf die Düsennadel 22 wirkt, befindet sich die Einspritzöffnung 24 in einer Schließposition, so dass über den Fluideinlass 8 die Gehäuseausnehmung 6, die Kavität 18 sowie die Kammer 32 mit Fluid gefüllt werden und dadurch das Ventilgehäuse 4 mit einem Fluiddruck beaufschlagt wird.The following is the function of the injector 2 described:
Via the fluid inlet 8th Fluid, such as fuel, in the valve body 4 in the direction of the injection opening 24 directed. Due to the bias of the return spring 34 pointing to the nozzle needle 22 acts, is the injection port 24 in a closed position, so over the fluid inlet 8th the housing recess 6 , the cavity 18 as well as the chamber 32 be filled with fluid and thereby the valve housing 4 is subjected to a fluid pressure.

Bei Ansteuerung des Stellantriebs 10 überträgt der Festkörperaktuator 12 eine Kraft über das Dehnelement 26 auf das Stellglied 20, so dass die Einspritzöffnung 24 mittels der Düsennadel 22 geöffnet wird. Auf diese Weise kann dem Zylinder der Brennkraftmaschine Kraftstoff zugemessen werden. Beim Zumessen von Kraftstoff kommt es zu einem gewissen Abfall des Drucks innerhalb des Einspritzventils 2.When controlling the actuator 10 transmits the solid state actuator 12 a force over the expansion element 26 on the actuator 20 so that the injection port 24 by means of the nozzle needle 22 is opened. In this way, the cylinder of the engine fuel can be metered. When metering fuel, there is a certain drop in pressure within the injector 2 ,

In einem mit Fluiddruck beaufschlagten Einspritzventil 2, beispielsweise bei geschlossener Einspritzöffnung 24, wirkt eine Kraft entlang der Längsachse L in Richtung des Stellantriebs 10 auf den Festkörperaktuator 12. Ferner wirkt eine Kraft entlang der Längsachse L auf die Düsennadel 22 des Stellglieds 20 in Richtung der Einspritzöffnung 24. Bei einem ausreichend hohen Fluiddruck führt dies zu einer Streckung des Ventilgehäuses 4 bei einer gleichzeitigen Stauchung des Festkörperaktuators 12 sowie der Düsennadel 22. Dies kann zu einer Ausbildung beziehungsweise einer Vergrößerung des Leerhubs zwischen dem Stellantrieb 10 und dem Stellglied 20 führen.In an acted upon by fluid pressure injection valve 2 , for example, with the injection port closed 24 , a force acts along the longitudinal axis L in the direction of the actuator 10 on the solid state actuator 12 , Furthermore, a force along the longitudinal axis L acts on the nozzle needle 22 of the actuator 20 in the direction of the injection opening 24 , At a sufficiently high fluid pressure, this leads to an extension of the valve housing 4 with a simultaneous compression of the solid state actuator 12 as well as the nozzle needle 22 , This can lead to a training or an increase in the idle stroke between the actuator 10 and the actuator 20 to lead.

Das Dehnelement 26 ist nun so ausgebildet, dass es unter einer Erhöhung des Fluiddrucks seine Höhe h entlang der Längsachse L des Festkörperaktuators 12 vergrößert und bei Abnahme des Fluiddrucks seine Höhe h entlang der Längsachse L des Festkörperaktuators 12 bis zu einer ursprünglichen Ausdehnung wieder verkleinert. Auf diese Weise kann eine Ausbildung beziehungsweise eine Änderung des Leerhubs verhindert beziehungsweise kompensiert werden.The expansion element 26 is now designed so that there is an increase in the fluid pressure its height h along the longitudinal axis L of the solid state actuator 12 increases and decreases in fluid pressure, its height h along the longitudinal axis L of the solid state actuator 12 reduced to an original extent again. In this way, training or a change in the idle stroke can be prevented or compensated.

2 zeigt eine erste Ausführungsform des Dehnelements 26 in einem Längsschnitt. Entlang der Längsachse L des Festkörperaktuators 12 weist das Dehnelement 26 eine Höhe h auf. Die erste Stirnseite 28 ist ausgebildet zur Kopplung mit dem Stellantrieb 10 und die zweite Stirnseite 30 ist ausgebildet zur Kopplung mit dem Stellglied 20. In dieser ersten Ausführungsform ist das Dehnelement 26 hohlkörperförmig ausgebildet. Die erste Stirnseite 28 und die zweite Stirnseite 30 sind jeweils gekoppelt mit einem Mantel 40 eines Durchmessers d. Die Kopplung kann beispielsweise stoffschlüssig ausgebildet sein, beispielsweise durch Anschweißen, wie dies durch eine Schweißnaht 42 in 2 angedeutet ist. 2 shows a first embodiment of the expansion element 26 in a longitudinal section. Along the longitudinal axis L of the solid state actuator 12 has the expansion element 26 a height h. The first front page 28 is designed for coupling with the actuator 10 and the second end face 30 is designed for coupling with the actuator 20 , In this first embodiment, the expansion element is 26 formed hollow body-shaped. The first front page 28 and the second end face 30 are each coupled with a coat 40 of a diameter d. The coupling may for example be formed cohesively, for example by welding, as by a weld 42 in 2 is indicated.

Im Bereich der halben Höhe h des Dehnelements ist der Durchmesser d des Mantels 40 maximal. Bevorzugt ist der Mantel 40konvex ausgebildet. Bei einem Ansteigen des Fluiddrucks in dem Einspritzventil 2 sorgen die auf den Mantel 40 einwirkenden Kräfte dafür, dass der Mantel 40 seinen Durchmesser d verringert. Durch die Kopplung des Mantels 40 mit der ersten Stirnseite 28 und der zweiten Stirnseite 30, wirken bei einer Verringerung des Durchmessers d axiale Kräfte in dem Dehnelement 26 entlang der Längsachse L des Festkörperaktuators 12. Als Folge wird die Höhe h des Dehnelements 26 in Richtung der Längsachse L des Festkörperaktuators 12 vergrößert. Bei einem Absinken des Fluiddrucks vergrößert sich der Durchmesser d des Mantels 40, so dass die Höhe h des Dehnelements 26 entlang der Längsachse L des Festkörperaktuators 12 entsprechend wieder abnimmt.In the region of half the height h of the expansion element is the diameter d of the shell 40 maximum. The jacket is preferred 40 convex. At an increase of the fluid pressure in the injection valve 2 they take care of the coat 40 acting forces for that coat 40 reduced its diameter d. By coupling the jacket 40 with the first front side 28 and the second end face 30 , When reducing the diameter d axial forces act in the expansion element 26 along the longitudinal axis L of the solid state actuator 12 , As a result, the height h of the expansion element 26 in the direction of the longitudinal axis L of the solid state actuator 12 increased. When the fluid pressure drops, the diameter d of the jacket increases 40 . so that the height h of the expansion element 26 along the longitudinal axis L of the solid state actuator 12 decreases again accordingly.

Da die erste Stirnseite 28 und die zweite Stirnseite 30 ausgebildet sind zur Übertragung einer Kraft des Stellantriebs 10 auf das Stellglied 20, ist eine Verformung sowohl der ersten Stirnseite 28 als auch der zweiten Stirnseite 30 bei einer Beaufschlagung des Einspritzventils 2 mit Fluiddruck unerwünscht. Aus diesem Grund sind die erste Stirnseite 28 und die zweite Stirnseite 30 in einer bevorzugten Ausführungsform weniger elastisch ausgebildet als der Mantel 40. Beispielsweise kann eine Mantelwandung 46 des Mantels 40 dünner ausgebildet sein als eine Stirnseitenwandung 48 der ersten Stirnseite 28 und der zweiten Stirnseite 30.Because the first front page 28 and the second end face 30 are designed to transmit a force of the actuator 10 on the actuator 20 , deformation is both the first end face 28 as well as the second front side 30 at an admission of the injection valve 2 undesirable with fluid pressure. For this reason, the first front page 28 and the second end face 30 formed in a preferred embodiment less elastic than the jacket 40 , For example, a jacket wall 46 of the coat 40 be thinner than a Stirnseitenwandung 48 the first front side 28 and the second end face 30 ,

3 zeigt eine zweite Ausführungsform des Dehnelements 26 in einem Längsschnitt. In der zweiten Ausführungsform ist das Dehnelement 26 hohlkörperförmig ausgebildet und mit einem Verguss 48 gefüllt, der bevorzugt elastisch ausgebildet ist. Dies ermöglicht es, das Dehnelement 26 sowohl sensitiv auszubilden gegenüber einer Änderung des Fluiddrucks, als auch eine lange Lebensdauer des Dehnelements 26 zu ermöglichen. Dies wird dadurch erreicht, dass bei einer Verformung des Dehnelements 26 aufgrund des Fluiddrucks im Innern des Dehnelements 26 durch den Verguss 48 ein Gegendruck aufgebaut wird, der dem Fluiddruck entgegenwirkt und der eine schnelle Materialermüdung des Mantels 40 verhindert. 3 shows a second embodiment of the expansion element 26 in a longitudinal section. In the second embodiment, the expanding element is 26 hollow body-shaped and with a potting 48 filled, which is preferably elastic. This allows the expansion element 26 both sensitive to a change in fluid pressure, as well as a long life of the expansion element 26 to enable. This is achieved by a deformation of the expansion element 26 due to the fluid pressure inside the expansion element 26 through the casting 48 a back pressure is built up, which counteracts the fluid pressure and the rapid material fatigue of the shell 40 prevented.

4 zeigt eine dritte Ausführungsform des Dehnelements 26, bei der das Dehnelement 26 als Vollkörper ausgebildet ist. Dies ermöglicht insbesondere bei einem sehr hohen Fluiddruck ein zuverlässig ausgebildetes Dehnelement 26 mit einer langen Lebensdauer. 4 shows a third embodiment of the expansion element 26 in which the expansion element 26 is designed as a solid body. This allows a reliably designed expansion element, in particular at a very high fluid pressure 26 with a long life.

Unabhängig von der Ausführungsform des Dehnelements 26 ist eine hydraulisch wirksame Fläche des Mantels 40, die mit dem Fluiddruck beaufschlagt ist, bevorzugt größer zu wählen als die Summen von hydraulisch wirksamen Flächen der ersten Stirnseite 28 und der zweiten Stirnseite 30, die mit dem Fluiddruck beaufschlagt sind. Die jeweilige hydraulisch wirksame Fläche muss nicht mit der Gesamtfläche des Mantels 40 beziehungsweise der ersten Stirnseite 28 oder der zweiten Stirnseite 30 übereinstimmen. Beispielsweise reduziert sich die hydraulisch wirksame Fläche der ersten Stirnseite 28 durch eine Kopplung mit dem Stellantrieb 10. Für die zweite Stirnseite 30 gilt dasselbe hinsichtlich des Stellglieds 20.Regardless of the embodiment of the expansion element 26 is a hydraulically effective surface of the jacket 40 , which is acted upon by the fluid pressure, preferably to select larger than the sums of hydraulically active surfaces of the first end face 28 and the second end face 30 , which are acted upon by the fluid pressure. The respective hydraulically effective surface does not have to coincide with the total area of the shell 40 or the first end face 28 or the second end face 30 to match. For example, the hydraulically effective area of the first end side is reduced 28 through a coupling with the actuator 10 , For the second front side 30 the same applies to the actuator 20 ,

Claims

Injection valve ( 2 ), with - a valve housing ( 4 ), which has a housing recess ( 6 ), - one in the housing recess ( 6 ) of the valve housing ( 4 ) arranged actuator ( 20 ), in which in a closed position of the actuator ( 20 ) a fluid flow through an injection port ( 24 ) in the valve housing ( 4 ) is prevented and otherwise released, - one in the housing recess ( 6 ) of the valve housing ( 4 ) arranged actuator ( 10 ), the at least one solid state actuator ( 12 ) with a longitudinal axis (L) and which is designed for mechanical action on the actuator ( 20 ) and - an expansion element ( 26 ) with a first end face ( 28 ) and a second end face ( 30 ), which are arranged parallel to each other and coupled with a jacket ( 40 ), wherein the expansion element ( 26 ) is designed and arranged for coupling with the actuator ( 10 ) over the first end face ( 28 ) as well as with the actuator ( 20 ) over the second end face ( 30 ) and further formed and arranged under the influence of fluid pressure its height (h) along the longitudinal axis (L) of the solid state actuator ( 12 ), in such a way that the 40 ) acting forces at an increase of the fluid pressure in the injection valve ( 2 ) reducing the diameter of the shell ( 40 ) and increasing the height (h) of the expansion element ( 26 ) and a decrease in the fluid pressure in the injection valve ( 2 ) increasing the diameter of the shell ( 40 ) and a decrease in the height (h) of the expansion element ( 26 ) cause.

Injection valve ( 2 ) according to claim 1, wherein a diameter of the shell ( 40 ) in the region of half the height (h) of the expansion element ( 26 ) along the longitudinal axis (L) of the solid state actuator ( 12 ) is maximum.

Injection valve ( 2 ) according to one of the preceding claims, in which the jacket ( 40 ) of the expansion element ( 26 ) is convex.

Injection valve ( 2 ) according to one of the preceding claims, in which the expansion element ( 26 ) is formed hollow body-shaped.

Injection valve ( 2 ) according to claim 4, wherein the expansion element ( 26 ) at least partially with a potting ( 48 ) is filled.

Injection valve ( 2 ) according to one of the preceding claims, in which a hydraulically effective surface of the jacket ( 46 ) is greater than a sum of hydraulically effective surfaces of the first end face ( 28 ) and the second end face ( 30 ),

Injection valve ( 2 ) according to one of the preceding claims, in which the first end face ( 28 ), the second end face ( 30 ) and the coat ( 40 ) of the thigh lements ( 26 ) are formed of metal.

Injection valve ( 2 ) according to one of the preceding claims, in which the jacket ( 40 ) is designed to be more elastic than the first end face ( 28 ) and the second end face ( 30 ),