DE19844837B4

DE19844837B4 - Fuel injection valve for internal combustion engines

Info

Publication number: DE19844837B4
Application number: DE1998144837
Authority: DE
Inventors: Katsuoki Itoh
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1998-09-30
Filing date: 1998-09-30
Publication date: 2009-05-07
Anticipated expiration: 2018-10-01
Also published as: DE19844837A1

Abstract

Kraftstoffeinspritzventil für Brennkraftmaschinen, mit einem in einem Ventilkörper (1) axial verschiebbar geführten Ventilglied (9), das mit einer an seinem brennraumseitigen Ende vorgesehenen Dichtfläche (11) eine Einspritzöffnung (15) am Ventilkörper (1) auf- und zusteuert und mit einem piezoelektrischen Stellglied, dessen unter der Wirkung einer Steuerspannung längenveränderlicher Piezostack (23) zur Betätigung des Ventilgliedes (9) an dessen Brennraum abgewandten Ende angekoppelt ist, sowie mit einer das Ventilglied (9) in Schließrichtung beaufschlagenden Ventilfeder (27), wobei eine Klemmvorrichtung (37) am piezoelektrischen Stellglied vorgesehen ist, die das dem Ventilglied (9) abgewandte Ende des Piezostacks (23) während der Einspritzphase des Kraftstoffeinspritzventils in seiner axialen Lage fixiert und einen axialen Spielausgleich am Piezostack (23) während einer Einspritzpause ermöglicht, dadurch gekennzeichnet, daß die Klemmvorrichtung (37) ein das piezoelektrische Stellglied umschließender, ansteuerbar betätigbarer Hebel (60) ist.Fuel injection valve for internal combustion engines, with one in a valve body (1) guided axially displaceable Valve member (9) having a at its combustion chamber end provided sealing surface (11) an injection port (15) on the valve body (1) opened and closed and with a piezoelectric actuator, whose variable length piezoelectric stack (23) under the action of a control voltage for operation the valve member (9) coupled to the combustion chamber facing away from the end is, as well as with a valve member (9) in the closing direction acting on the valve spring (27), wherein a clamping device (37) is provided on the piezoelectric actuator, which is the valve member (9) opposite end of the piezo stack (23) during the injection phase of Fuel injection valve fixed in its axial position and a allows axial clearance compensation on the piezo stack (23) during an injection break, characterized in that the clamping device (37) a piezoelectric actuator enclosing, controllable operable Lever (60) is.

Description

Stand der TechnikState of the art

Die Erfindung betrifft ein Kraftstoffeinspritzventil für Brennkraftmaschinen nach der Gattung der Patentansprüche 1 und 4.The The invention relates to a fuel injection valve for internal combustion engines according to the preamble of the claims 1 and 4.

Derartige Kraftstoffeinspritzventile gehen beispielsweise aus der DE 195 31 652 A1 hervor. Die Klemmvorrichtung ist hierbei ein den Schaft des Piezostacks umgebender Klemmring aus piezoelektrischem Material, dessen Innendurchmesser sich bei dem Beaufschlagen mit einer Betriebsspannung verringert, wodurch der Schaft des Piezostacks festgeklemmt wird.Such fuel injection valves, for example, go from the DE 195 31 652 A1 out. In this case, the clamping device is a clamping ring of piezoelectric material surrounding the shaft of the piezo stack, the inner diameter of which decreases when it is acted upon by an operating voltage, whereby the shaft of the piezo stack is clamped.

Aus der DE 32 37 258 C1 ist darüber hinaus ein Einspritzventil bekannt, das eine hydraulisch betätigbare Klemmvorrichtung in Form eines den Schaft des Piezoaktors umgebenden Klemmrings aufweist, mit dem der Schaft während des Einspritzvorgangs geklemmt wird.From the DE 32 37 258 C1 In addition, an injection valve is known, which has a hydraulically actuable clamping device in the form of a clamping ring surrounding the shaft of the piezoelectric actuator, with which the shaft is clamped during the injection process.

Die Offenlegungsschrift DE 35 33 975 A1 zeigt eine elektromagnetische Arretiervorrichtung, mit der der Piezoaktor geklemmt werden kann, so dass ein präzises Ansteuern der Ventilnadel durch den Piezoaktor während der Einspritzung möglich ist.The publication DE 35 33 975 A1 shows an electromagnetic locking device with which the piezoelectric actuator can be clamped, so that a precise control of the valve needle by the piezoelectric actuator during the injection is possible.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Kraftstoffeinspritzventil für Brennkraftmaschinen der gattungsgemäßen Art derart weiterzubilden, daß neben Piezostellringen auch andere ansteuerbare Klemmvorrichtungen einsetzbar sind.task The invention is a fuel injection valve for internal combustion engines of the generic type in such a way that beside Piezostellringen also other controllable clamping devices used are.

Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention

Diese Aufgabe wird bei einem Kraftstoffeinspritzventil für Brennkraftmaschinen der eingangs beschriebenen Art erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Durch die Ausbildung der Klemmvorrichtung als ein das piezoelektrische Stellglied umschließendes, ansteuerbar betätigbarer Hebel ist auf technisch besonders einfach zu realisierende Weise eine verschleißfeste und temperaturbeständige Klemmvorrichtung möglich, die auch sehr schnell betätigbar ist.These Task is in a fuel injection valve for internal combustion engines The type described above according to the invention by the features of the claim 1 solved. By forming the clamping device as a piezoelectric actuator enclosing, controllable operable lever is a technically particularly easy to implement one way wear resistant and temperature resistant Clamping device possible, which can also be operated very quickly is.

Der Hebel kann auf die unterschiedlichste Weise betätigt werden. Eine vorteilhafte Ausführungsform sieht vor, daß der Hebel durch ein elektrisch ansteuerbares Piezo-Stellelement betätigbar ist.Of the Lever can be operated in many different ways. An advantageous embodiment provides that the Lever can be actuated by an electrically controllable piezo actuator.

Bei einer anderen Ausführungsform ist vorgesehen, daß der Hebel durch einen elektrisch ansteuerbaren Magneten betätigbar ist.at another embodiment is provided that the Lever can be actuated by an electrically controllable magnet.

Die Aufgabe wird ferner durch ein Kraftstoffeinspritzventil für Brennkraftmaschinen durch die Merkmale des Anspruchs 4 gelöst. Durch die im Winkel zur Ventilgliedachse stehenden Klemmelemente mit in Schließrichtung des Ventils degressivem und in Öffnungsrichtung des Ventils progressivem Kraftverlauf wird ebenfalls auf einfache Weise ein axialer Spielausgleich am Piezostack während der Einspritzpause und eine Lagefixierung während der Einspritzphase des Kraftstoffeinspritzventils auf einfach zu realisierende Weise ermöglicht.The The object is further achieved by a fuel injection valve for internal combustion engines solved by the features of claim 4. By at an angle to Valve member axis standing clamping elements in the closing direction of the valve degressive and in the opening direction The valve's progressive force curve is also simple Way an axial clearance compensation on the piezo stack during the injection break and a position fixation during the injection phase of the fuel injection valve to easy to implement Way allows.

Vorzugsweise sind die Reiboberflächen des Hebels und der Klemmelemente und/oder des Piezostacks im Bereich des Hebels oder der Klemmelemente mit einer verschleißfesten, temperaturbeständigen und nichtfressenden Reiboberfläche versehen.Preferably are the friction surfaces the lever and the clamping elements and / or the piezo stack in the area the lever or the clamping elements with a wear-resistant, temperature resistant and non-eating friction surface Mistake.

Die Reiboberflächen können PVD(physical vapor deposition)- und/oder CVD(chemical vapor deposition)-Schichten umfassen.The friction surfaces can PVD (physical vapor deposition) and / or CVD (chemical vapor deposition) layers include.

Sie können ferner mit Festschmierstoffen vorzugsweise Graphit oder Molybdänsulfid versehen sein.she can further preferably with solid lubricants graphite or molybdenum sulfide be provided.

Zeichnungdrawing

Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des Gegenstandes der Erfindung sind der folgenden Beschreibung, der Zeichnung und den Ansprüchen entnehmbar.Further Advantages and advantageous embodiments of the subject of the invention are the following description, the drawings and the claims removable.

In der Zeichnung zeigen:In show the drawing:

1 schematisch geschnitten eine als Hebel ausgebildete Klemmvorrichtung eines von der Erfindung Gebrauch machenden Kraftstoffeinspritzventils; 1 schematically a lever formed clamping device of a make use of the invention fuel injection valve;

2 eine Schnittdarstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen, nach innen öffnenden Einspritzventils; 2 a sectional view of another embodiment of an inventive, inwardly opening injection valve;

3 ein wiederum anderes Ausführungsbeispiel eines von der Erfindung Gebrauch machenden, nach außen öffnenden Einspritzventils und 3 in turn, another embodiment of an invention making use of the outwardly opening injection valve and

4 schematisch den Verlauf der Reibkraft über dem Reibwert der Klemmelemente, die bei den in 2 und 3 dargestellten Einspritzventilen vorgesehen sind; 4 schematically the course of the friction force over the coefficient of friction of the clamping elements, which in the in 2 and 3 provided injection valves are provided;

5 eine Schnittdarstellung eines aus dem Stand der Technik bekannten Einspritzventils. 5 a sectional view of an injection valve known from the prior art.

Beschreibung der AusführungsbeispieleDescription of the embodiments

Ein aus dem Stand der Technik bekanntes und in der DE 195 31 652 A1 , auf die vorliegend Bezug genommen wird, beschriebenes Kraftstoffeinspritzventil, dargestellt in einem Längsschnitt in 5, weist einen Ventilkörper 1 auf, der mittels einer Spannmutter 3 axial gegen einen Ventilhaltekörper 5 verspannt ist und der mit seinem freien, im Querschnitt verringerten Ende in den Brennraum der mit Kraftstoff zu versorgenden Brennkraftmaschine ragt. In einer Bohrung 7 des Ventilkörpers 1 ist in bekannter Weise ein kolbenförmiges Ventilglied 9 axial verschieblich geführt, das mit seiner brennraumseitigen kegelförmigen Stirnfläche eine Ventildichtfläche 11 bildet, die mit einer entsprechenden hohlkegelförmig ausgebildeten Ventilsitzfläche 13 am brennraumseitigen geschlossenen Ende der Bohrung 7 zusammenwirkt. An die Ventilsitzfläche 13 schließt sich stromabwärts des einzuspritzenden Kraftstoffes eine von der Bohrung 7 abführende Eintrittsöffnung 15 in der Wand des Ventilkörpers 1 an.A known from the prior art and in the DE 195 31 652 A1 as referred to herein injection valve, shown in a longitudinal section in 5 , has a valve body 1 on, by means of a clamping nut 3 axially against a valve holding body 5 is braced and protrudes with its free, reduced in cross-section end into the combustion chamber of the engine to be supplied with fuel. In a hole 7 of the valve body 1 is in a known manner a piston-shaped valve member 9 guided axially displaceable, with its combustion chamber side conical end face a valve sealing surface 11 forms, with a corresponding hollow conical valve seat surface 13 at the combustion chamber side closed end of the bore 7 interacts. To the valve seat surface 13 one of the bore closes downstream of the fuel to be injected 7 laxative inlet opening 15 in the wall of the valve body 1 at.

Der Ventilkörper 1 weist ferner eine durch eine Querschnittserweiterung der Bohrung 7 gebildete Ring- oder Druckkammer 17 auf, in der ein den Ventilkörper 1 und den Ventilhaltekörper 5 durchlaufender Zulaufkanal 19 mündet, der über einen Hochdruckanschluß 21 in nicht näher dargestellter Weise mit einer, von einer Kraftstoffhochdruckpumpe abführenden Einspritzleitung verbunden ist.The valve body 1 also has a through a cross-sectional widening of the bore 7 formed ring or pressure chamber 17 on, in the one the valve body 1 and the valve holding body 5 continuous inlet channel 19 opens, which has a high pressure connection 21 is connected in a manner not shown with a laxative from a high-pressure fuel pump injection line.

Zur Betätigung des durch seine Querschnittsgeometrie druckausgeglichenen Ventilgliedes 9 ist ein piezoelektrisches Stellglied im Ventilhaltekörper 5 vorgesehen, das als kolbenförmiger Piezostack 23 ausgeführt ist, der z. B. aus einer Vielzahl von axial aneinandergereihten Scheiben gebildet sein kann und dessen axiale Länge sich beim Anlegen einer Betriebsspannung vergrößert.For actuating the pressure-compensated by its cross-sectional geometry valve member 9 is a piezoelectric actuator in the valve holding body 5 provided as a piston-shaped piezo stack 23 is executed, the z. B. may be formed from a plurality of axially juxtaposed discs and the axial length increases when creating an operating voltage.

An seinem dem Ventilkörper 1 zugewandten Ende ist der Piezostack 23 fest mit dem Ventilglied 9 verbunden. An seinem anderen Ende ist ein Ausgleichskolben 29 vorgesehen, der im Durchschnitt gegenüber dem Piezostack 23 verringert ist, wobei das eine Ende in axialer Verlängerung an der Stirnfläche 33 des Piezostacks 23 anliegt und das freie Ende in einen Ausgleichsraum 31 hineinragt. Das ventilgliedabgewandte Ende des Piezostacks 23 begrenzt einen, vom Ausgleichkolben 23 durchragten Federraum 25, in dem eine als Druckfeder wirkende Ventilfeder 27 vorgesehen ist, die zwischen der Stirnfläche 33 des Piezostacks 23 und einer Wand der Federkammer eingespannt ist und die das Ventilglied 9 über den Piezostack 23 in Schließrichtung beaufschlagt.At his the valve body 1 facing end is the piezo stack 23 firmly with the valve member 9 connected. At its other end is a balance piston 29 provided, on average, opposite the piezo stack 23 is reduced, wherein the one end in axial extension on the end face 33 of the piezostack 23 rests and the free end in a compensation room 31 protrudes. The valve member facing away from the end of the piezo stack 23 limits one, from the equalizing piston 23 towered through spring chamber 25 in which a valve spring acting as a compression spring 27 is provided, which is between the end face 33 of the piezostack 23 and a wall of the spring chamber is clamped and the valve member 9 over the piezostack 23 acted upon in the closing direction.

Die Betätigung des Piezostacks 23 erfolgt über elektrische Zuführungsleitungen 35, über die der Piezostack 23 mit einer Betriebsspannung beaufschlagt ist, wobei die Steuerung der Stromzufuhr über ein nicht dargestelltes elektronisches Steuergerät erfolgen kann.The operation of the piezo stack 23 via electrical supply lines 35 over which the piezostack 23 is acted upon by an operating voltage, wherein the control of the power supply via an electronic control unit, not shown, can take place.

Für eine genau definierte axiale Verstellbewegung des Piezostacks 23 und somit eine präzise Öffnungshubbewegung des Ventilsglieds 9 ist am oberen, dem Ventilglied 9 abgewandten Ende des Piezostacks 23 eine Klemmvorrichtung 37 angeordnet, durch die der Piezostack 23 während der Einspritzphase an seinem oberen Ende gegenüber dem Ventilhaltekörper 5 in seiner Lage fixierbar ist. Dabei wird die Klemmvorrichtung 37 durch einen koaxial zum Piezostack 23 angeordneten Ring 39 (vgl. 1a) oder alternativ aus mehreren ringförmigen, um den Piezostack 23 angeordneten einzelnen Elementen aus piezokeramischem Material gebildet, dessen Innendurchmesser sich beim Anlegen einer Betriebsspannung derart verringert, daß er reibfest an der Umfangsfläche des Piezostacks 23 anliegt. Die Stromzufuhr erfolgt über elektrische Zuführungsleitungen 41 und ist über ein elektronisches Steuergerät steuerbar.For a precisely defined axial adjustment movement of the piezo stack 23 and thus a precise opening stroke of the valve member 9 is at the top, the valve member 9 opposite end of the piezostack 23 a clamping device 37 arranged through which the piezo stack 23 during the injection phase at its upper end opposite the valve holding body 5 is fixable in its position. In this case, the clamping device 37 through a coaxial with the piezo stack 23 arranged ring 39 (see. 1a ) or alternatively from a plurality of annular, around the piezo stack 23 arranged individual elements of piezoceramic material formed, whose inner diameter is reduced upon application of an operating voltage such that it friction against the peripheral surface of the piezo stack 23 is applied. The power is supplied via electrical supply lines 41 and is controllable via an electronic control unit.

Statt des in 5 und 1a dargestellten Rings 39 kann als Klemmvorrichtung auch ein das piezoelektrische Stellglied 23 umschließender Hebel 60 vorgesehen sein, wie es in 1b schematisch anhand einer Schnittdarstellung senkrecht zur Ventilachse dargestellt ist.Instead of in 5 and 1a illustrated rings 39 can also be a piezoelectric actuator as a clamping device 23 surrounding lever 60 be provided as it is in 1b is shown schematically by a sectional view perpendicular to the valve axis.

Der Hebel ist elektrisch durch ein ansteuerbares Piezo-Stellelement 61 oder durch einen elektrisch ansteuerbaren Magneten betätigbar. Wie aus 1b hervorgeht, weist dabei der Piezostack an seinem oberen Ende zwei ebene Angriffsflächen 23a auf, denen gegenüber mit einem Abstand S ebene Flächen der Hebelarme des Hebels 60 gegenüberliegen. Auf diese Weise wird auch eine Verdrehsicherung des Piezostacks 23 realisiert. Bei einer Betätigung des Hebels 60 kommen die ebenen Flächen der beiden Hebelarme an den Flächen 23a des Piezostacks 23 reibschlüssig zur Anlage, so daß der Piezostack 23 im Bereich des Hebels festgespannt ist.The lever is electrically controlled by a controllable piezo actuator 61 or actuated by an electrically controllable magnet. How out 1b shows, it has the piezo stack at its upper end two flat attack surfaces 23a on, opposite those with a distance S flat surfaces of the lever arms of the lever 60 are opposite. In this way, a rotation of the piezo stack is also 23 realized. Upon actuation of the lever 60 The flat surfaces of the two lever arms come to the surfaces 23a of the piezostack 23 frictionally engaged to the plant, so that the piezo stack 23 is tightened in the area of the lever.

Eine andere Ausführungsform einer Klemmvorrichtung ist schematisch in 2 und 3 dargestellt. Diese Klemmvorrichtung umfaßt zwei seitlich in einem Winkel α zur Ventilgliedachse am piezoelektrischen Stellglied 23 angreifende Klemmelemente 71, 72, die in Schließrichtung des Ventils einen degressiven und in Öffnungsrichtung des Ventils einen progressiven Kraftverlauf aufweisen, wie es in 4 in der die Reibkraft über dem Reibwert μ aufgetragen ist, schematisch dargestellt ist. Das in 3 dargestellte Kraftstoffeinspritzventil unterscheidet sich von dem in 2 dabei nur dadurch, daß es ein nach außen öffnendes Ventilglied 9 aufweist, wohingegen das in 2 dargestellte Ventil ein nach innen öffnendes Ventilglied aufweist.Another embodiment of a clamping device is shown schematically in FIG 2 and 3 shown. This clamping device comprises two laterally at an angle α to the valve member axis on the piezoelectric actuator 23 attacking clamping elements 71 . 72 in the closing direction of the valve a degressive and in the opening direction of the valve have a progressive force curve, as in 4 in which the friction force is plotted against the coefficient of friction μ, is shown schematically. This in 3 shown fuel injection valve differs from that in 2 only in that it is an outwardly opening valve member 9 whereas that in 2 illustrated valve has an inwardly opening valve member.

Der Piezostack 23 weist im Bereich des an ihm angreifenden Hebels 60 und im Bereich der Klemmelemente 71, 72 eine verschleißfeste, temperaturbeständige und nichtfressende Reiboberfläche auf, die durch Oberflächentechnik erzeugt wird. So können beispielsweise PVD(physical vapor deposition)- und/oder CVD(chemical vapor deposition)-Schichten oder Festschmierstoffe wie z. B. Graphit- oder Molybdänsulfit-Schichten aufgebracht werden. Derartige Reiboberflächen sind verschleißfest und "fressen" sich auch über längere Zeit nicht fest.The piezostack 23 points in the area of the lever acting on it 60 and in the area of the clamping elements 71 . 72 a wear-resistant, tempe raturbeständig and non-eating friction surface, which is generated by surface technology. For example, PVD (physical vapor deposition) and / or CVD (chemical vapor deposition) layers or solid lubricants such. B. graphite or molybdenum sulfite layers are applied. Such friction surfaces are resistant to wear and "do not eat" for a long time.

Die Funktion eines derartigen Kraftstoffeinspritzventils ist nun folgende. Beim Einschalten der Stromversorgung der Brennkraftmaschine wird der als Aktor des Ventilglieds 9 wirkende Piezostack 23 mit einer maximalen Betriebsspannung beaufschlagt und dehnt sich infolge davon auf einen maximalen Wert in Richtung Federraum 25 axial aus. Die Ventilfeder 27 gewährleistet dabei eine dichtende Anlage des Ventilglieds 9 am Ventilsitz 13. Die Klemmvorrichtung 37 ist zu diesem Zeitpunkt so geschaltet, daß keine Klemmung des Piezostacks 23 auftritt, daß also beispielsweise der Hebel 60 nicht an den Flächen 23a des Piezostacks anliegt und daß die Klemmelemente 71, 72 den Piezostack 23 nicht klemmen.The function of such a fuel injection valve is now the following. When switching on the power supply of the internal combustion engine as the actuator of the valve member 9 acting piezo stack 23 As a result, a maximum value is applied in the direction of the spring chamber 25 axially out. The valve spring 27 ensures a sealing contact of the valve member 9 at the valve seat 13 , The clamping device 37 is switched at this time so that no clamping of the piezo stack 23 occurs, that is, for example, the lever 60 not on the surfaces 23a the piezostack is applied and that the clamping elements 71 . 72 the piezostack 23 do not pinch.

Wird die Brennkraftmaschine gestartet und soll eine Einspritzung am betreffenden Einspritzventil erfolgen, wird die Klemmvorrichtung betätigt, d. h. es wird der Hebel 60 oder die Klemmelemente 71, 72 betätigt. Durch diese Betätigung wird das ventilgliedabgewandte Ende des Piezostacks 23 in seiner Lage fixiert, wodurch die Ventilfeder 27 ebenfalls wirkungslos wird.If the internal combustion engine is started and an injection is to take place at the relevant injection valve, the clamping device is actuated, ie it becomes the lever 60 or the clamping elements 71 . 72 actuated. By this operation, the valve member facing away from the end of the piezo stack 23 fixed in position, whereby the valve spring 27 also becomes ineffective.

Zur Einleitung der Öffnungshubbewegung des Ventilglieds 9 wird nun die Betriebsspannung am Piezostack 23 reduziert, so daß sich der Piezostack 23 axial zusammenzieht und so das Ventilgied 9 in Öffnungsrichtung verschiebt, wobei in bekannter Weise der Kraftstoffdurchtritt zur Einspritzöffnung 15 aufgesteuert wird und der Kraftstoff zur Einspritzung in den Brennraum gelangt. Beim vollständigen Abschalten der Betriebsspannung am Piezostack 23 wird der maximale Öffnungshub des Ventilglieds 9 erreicht. Über die Regelung der Betriebsspannung am Piezostack 23 läßt sich dabei die Öffnungshubbewegung des Ventilgliedes 9 und somit der Einspritzverlauf frei steuern.To initiate the opening stroke of the valve member 9 Now the operating voltage at the piezo stack 23 reduced, so that the piezo stack 23 axially contracted and so the Ventilgied 9 displaced in the opening direction, wherein in a known manner the fuel passage to the injection port 15 is turned on and the fuel passes for injection into the combustion chamber. When completely switching off the operating voltage at the piezo stack 23 becomes the maximum opening stroke of the valve member 9 reached. About the regulation of the operating voltage at the piezo stack 23 can be doing the opening stroke of the valve member 9 and thus freely control the course of injection.

Zur Beendigung der Einspritzung wird der Piezostack 23 erneut mit der maximalen Betriebsspannung beaufschlagt und verschiebt während seiner sehr raschen axialen Ausdehnung des Ventilglieds 9 wieder bis zur Anlage an den Ventilsitz 13.To complete the injection, the piezo stack 23 again loaded with the maximum operating voltage and shifts during its very rapid axial expansion of the valve member 9 again until it touches the valve seat 13 ,

Die Klemmvorrichtung 37 wird während Einspritzpausen gelöst, um temperatur- und druckbedingte Längenänderungen am Piezostack 23 auszugleichen und eine dadurch verursachte Beeinträchtigung einer präzisen Öffnungshubbewegung zu vermeiden. In diesem Falle wird der Hebel 60 oder die Klemmelemente 71, 72 in Öffnungsstellung gebracht.The clamping device 37 is released during injection breaks, to temperature and pressure induced changes in length of the piezo stack 23 to compensate for and thereby prevent impairment of a precise Öffnungshubbewegung. In this case, the lever 60 or the clamping elements 71 . 72 brought into open position.

Beim Lösen der Klemmvorrichtung 37 wird das Ventilglied 9 mit einer definierten Kraft auf den Ventilsitz 13 gedrückt, so daß ein dichtes Verschließen des Einspritzventils gewährleistet ist.When loosening the clamping device 37 becomes the valve member 9 with a defined force on the valve seat 13 pressed, so that a tight closure of the injector is ensured.

Das in 3 dargestellte Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem obenbeschriebenen lediglich in der Art des Aufsteuerns des Einspritzquerschnitts am Einspritzventil. Diejenigen Elemente, die mit denen des ersten identisch sind, sind mit denselben Bezugszeichen wie beim obenbeschriebenen Ausführungsbeispiel versehen, so daß bezüglich deren Beschreibung auf die Ausführungen zum obenbeschriebenen Ausführungsbeispiel vollinhaltlich Bezug genommen wird.This in 3 illustrated embodiment differs from the above-described only in the manner of controlling the injection cross-section of the injection valve. Those elements which are identical to those of the first one are given the same reference numerals as in the above-described embodiment, so that the description of the above-described embodiment is incorporated by reference in their description.

Im Gegensatz zu dem obenbeschriebenen Ausführungsbeispiel weist das Ventilglied 9 beim in 3 dargestellten Ausführungsbeispiel an seinem brennraumseitigen Ende ein aus der Bohrung 7 des Ventil körpers 1 axial herausragendes Kopfstück 21 auf, dessen in Richtung Ventilkörper 1 weisende Ringstirnfläche 45 die Ventildichtfläche am Ventilglied 9 bildet. Die Ringstirnfläche 45 ist dabei konisch ausgebildet und wirkt mit der an der brennraumseitigen Stirnfläche des Ventilkörpers 1 angeordneten Ventilsitzfläche 13 zusammen, die von der Bohrung 1 ausgehend entsprechend hohlkegelförmig ausgebildet ist. Der Einspritzquerschnitt des Einspritzventils wird dabei in bekannter Weise durch den zwischen Ringstirnfläche 45 und Ventilsitz 13 aufsteuerbaren Ringspalt gebildet.In contrast to the embodiment described above, the valve member 9 when in 3 illustrated embodiment at its combustion chamber end one from the bore 7 of the valve body 1 axially outstanding head piece 21 on, in the direction of the valve body 1 facing ring end face 45 the valve sealing surface on the valve member 9 forms. The ring end face 45 is conical and acts with the on the combustion chamber side end face of the valve body 1 arranged valve seat surface 13 together, from the hole 1 is designed correspondingly hollow cone-shaped. The injection cross section of the injection valve is in a known manner by the between annular end face 45 and valve seat 13 aufsteuerbaren annular gap formed.

Der Piezostack 23 ist in dem in 3 dargestellten Ausführungsbeispiel durch einen Gehäusesteg 47 vom Federraum 25 getrennt und weist an seiner dem Federraum 25 zugewandten Stirnfläche 33 einen im Querschnitt verringerten Kolbenfortsatz 49 auf, der den Federraum 25 durchragt und an dessen aus dem Federraum 25 ragenden Ende ein Federteller 51 befestigt ist. Die Ventilfeder 27 ist dabei zwischen dem Gehäusesteg 47 und dem Federteller 51 eingespannt und drückt so das Ventilglied 9 über den Piezostack 23 mit der Ringstirnfläche 45 am Kopfstück 43 in Anlage an den Ventilsitz 13.The piezostack 23 is in the in 3 illustrated embodiment by a housing web 47 from the spring chamber 25 separated and has at its the spring space 25 facing end face 33 a reduced in cross-section piston extension 49 on, the spring room 25 protrudes through and out of the spring chamber 25 protruding end of a spring plate 51 is attached. The valve spring 27 is between the housing web 47 and the spring plate 51 clamped and so presses the valve member 9 over the piezostack 23 with the ring end face 45 at the head piece 43 in contact with the valve seat 13 ,

Durch Ausdehnen des Piezostacks 23 wird eine Öffnung des Ventils hervorgerufen. Durch Zusammenziehen des Piezostacks 23 wird ein Schließen des Ventils hervorgerufen, wobei in Einspritzpausen durch öffnen der Klemmvorrichtung 37, d. h. der Klemmelemente 71, 72 oder eines dem obenbeschriebenen Hebel 60 analogen Hebels ein Lösen der Klemmvorrichtung 37 möglich ist, wobei die dann wirksame Ventilfeder 27 eine dichte Anlage des Ventilsglieds 9 am Ventilsitz 13 gewährleistet.By stretching the piezo stack 23 an opening of the valve is caused. By contraction of the piezostack 23 closing the valve is caused, in injection breaks by opening the clamping device 37 , ie the clamping elements 71 . 72 or one of the above-described lever 60 analog levers releasing the clamping device 37 is possible, with the then effective valve spring 27 a tight contact of the valve member 9 at the valve seat 13 guaranteed.

Claims

Fuel injection valve for internal combustion engines, with one in a valve body ( 1 ) axially displaceably guided valve member ( 9 ) provided with a provided at its combustion chamber end end sealing surface ( 11 ) an injection opening ( 15 ) on the valve body ( 1 ) and with a piezoelectric actuator whose variable length under the action of a control voltage Piezostack ( 23 ) for actuating the valve member ( 9 ) is coupled to the combustion chamber remote end, and with a valve member ( 9 ) acting in the closing direction valve spring ( 27 ), wherein a clamping device ( 37 ) is provided on the piezoelectric actuator, which the the valve member ( 9 ) facing away from the piezo stack ( 23 ) fixed during the injection phase of the fuel injection valve in its axial position and an axial clearance compensation on the piezo stack ( 23 ) While allowing an injection pause, characterized in that the clamping device ( 37 ) a the piezoelectric actuator enclosing, controllable operable lever ( 60 ).

Fuel injection valve according to Claim 1, characterized in that the lever ( 60 ) by an electrically controllable piezo actuator ( 61 ) is operable.

Fuel injection valve according to Claim 1, characterized in that the lever ( 60 ) Is actuated by an electrically controllable magnet.

Fuel injection valve for internal combustion engines, with one in a valve body ( 1 ) axially displaceably guided valve member ( 9 ) provided with a provided at its combustion chamber end end sealing surface ( 11 ) an injection opening ( 15 ) on the valve body ( 1 ) and with a piezoelectric actuator whose variable length under the action of a control voltage Piezostack ( 23 ) for actuating the valve member ( 9 ) is coupled to the combustion chamber remote end, and with a valve member ( 9 ) acting in the closing direction valve spring ( 27 ), wherein a clamping device ( 37 ) is provided on the piezoelectric actuator, which the the valve member ( 9 ) facing away from the piezo stack ( 23 ) fixed during the injection phase of the fuel injection valve in its axial position and an axial clearance compensation on the piezo stack ( 23 ) during an injection break, characterized in that the clamping device ( 37 ) laterally at an angle (α) to the valve member axis on the piezoelectric actuator attacking clamping elements ( 71 . 72 ), which in the closing direction of the valve have a degressive and in the opening direction of the valve a progressive force curve.

Fuel injection valve according to one of the preceding claims, characterized in that the friction surfaces of the lever, the clamping elements ( 71 . 72 ) and / or the piezostack ( 23 ) in the area of the lever ( 60 ) or the clamping elements ( 71 . 72 ) are provided with a wear-resistant, temperature-resistant and non-abrasive friction surface.

Fuel injection valve according to claim 5, characterized characterized in that Friction surfaces PVD (physical vapor deposition) and / or CVD (chemical vapor deposition) layers include.

Fuel injection valve according to claim 5, characterized characterized in that friction surfaces with solid lubricants, preferably graphite or molybdenum sulfite are provided.