DE3313837C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Niederdruckeinspritzventil nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Niederdruckeinspritzventile arbeiten mit Einspritzdrücken von 3 bis 5 bar. Die Betätigung erfolgt normalerweise induktiv. Da hierbei ein Magnetfeld aufgebaut wird, sind der Ansprechgeschwindigkeit die­ ser Niederdruckeinspritzventile Grenzen gesetzt. Die Empfindlichkeit für kleine Abspritzmengen läßt sich nicht genau genug beherrschen.

Aus der DE-OS 24 02 085 ist ein Ventil der gattungsgemäßen Art bekannt. Dort ist der piezoelektrische Ventilkörper stabförmig ausge­ bildet und arbeitet als Längsschwinger. Zur Erzielung eines ausrei­ chenden Öffnungsweges benötigt man einen Ventilkörper vergleichsweise großer Länge. Die Bewegung des Ventilkörpers ist kontinuierlich, so daß das Ventil vegleichsweise langsam öffnet.

Aufgabe der Erfindung ist die Bereitstellung eines Niederdruck­ einspritzventils, das den Durchflußquerschnitt sehr schnell öffnet.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß der Ventilkörper als Trägerplatte mit einem in einem mittleren Bereich aufgebrachten piezoelektrischen Belag ausgebildet ist und daß im Rand­ bereich Durchbrüche (15) vorgesehen sind.

Die Erfindung unterscheidet sich insofern vom Stand der Technik, als unter Ausnutzung einer Biegeverformung ein sehr schnelles Öff­ nungsverhalten erzielt wird. Die Trägerplatte ist normalerweise ein Messingblech, das im Mittelbereich den piezoelektrischen Belag mit Elektroden aufweist. Eine derartige Platte führt Flächenbiegeschwin­ gungen durch. Mit dem Mittelbereich liegt die Platte auf dem Ventil­ sitz an und schließt dadurch den Durchtritt ab. Der in der Ventilkam­ mer anstehende Kraftstoffdruck hält das Ventil geschlossen. Sobald eine elektrische Spannung an den piezoelektrischen Belag angelegt wird, dehnt sich die Piezokeramik in radialer Richtung, während die Blechplatte beziehungsweise Trägerplatte ihre Abmessungen nicht än­ dert. Infolgedessen biegt sich die Anordnung schnappfederartig durch und hebt von dem Ventilsitz ab, so daß Kraftstoff aus der Düse des Ventils austreten kann. Der Kraftstoff befindet sich innerhalb der Ventilkammer unter Druck, so daß er ausgespritzt und zerstäubt wird.

Durchgeführte Untersuchungen haben gezeigt, daß man für einen Hub des Ventilkörpers zwischen 0,15 und 0,2 mm eine Spannung von etwa 100 V benötigt.

In Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Träger­ platte den Innenraum der Ventilkammer unterteilt, um so eine weitge­ hende Druckentlastung sicherzustellen. Man kann also die Fläche des Ventilsitzes vergleichsweise klein halten, während die Trägerplatte eine große Einspannfläche hat. Dieses bedeutet, daß man mit einer geringen Erregungsspannung einen großen Verstellweg erreicht. Außer­ dem ist der Ventilkörper weitgehend druckentlastet.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden unter Be­ zugnahme auf die anliegende Zeichnung erläutert, in der darstellen:

Fig. 1 einen Schnitt durch ein Niederdruckeinspritzventil nach der Erfindung und

Fig. 2 eine zur Hälfte geschnittene Draufsicht zu Fig. 1.

Das Niederdruckeinspritzventil umfaßt eine Ventilkammer 1, die aus einem zylindrischen Gehäuse 2 und einem Gehäusedeckel 3 zusammen­ gesetzt ist. Das Gehäuse 2 weist in seiner Stirnwand 4 eine zentrale Düse 5 mit einem ringförmigen Ventilsitz 6 auf. In einem Abstand von der Stirnwand 4 ist eine Ringstufe 7 vorgesehen, die zur Auflage einer Trägerplatte 8 eines piezoelektrischen Körpers 9 dient. Ein Dichtring 10 dient zur Einspannung des Randes der Trägerplatte 8. Der Dichtring 10 wird durch einen Spannring 11 gehalten.

Der Gehäusedeckel 3 schließt unter Zwischenlage eines Dichtrings 12 das Gehäuse 2 ab. An dem Gehäusedeckel 3 sitzt ein Stutzen 13 für eine Kraftstoffleitung. Das Gehäuse 2 und der Gehäusedeckel 3 werden durch Schrauben 14 oder andere Verbindungsmittel zusammengehalten.

Die Trägerplatte 8 ist normalerweise eine Messingplatte. Der Rand der Trägerplatte 8 liegt auf der Ringstufe 7 auf und dient zur Einspannung. In einem Randstreifen weist die Trägerplatte 8 Durch­ brüche 15 auf. Die Trägerplatte 8 teilt die Ventilkammer 1 in einen Einströmraum 16 und einen Austrittsraum 17. Die Durchbrüche 15 stel­ len einen Druckausgleich zwischen diesen beiden Räumen sicher. Der mittlere Bereich der Trägerplatte 8 weist einen piezoelektrischen bzw. piezokeramischen Belag 18 auf. Der piezoelektrische Belag 18 ist auf der Oberseite mit einer Elektrode kontaktiert. Die Trägerplatte 8 dient als Gegenelektrode. Der Spannring 11 sowie die Wandung des Ge­ häuses 2 besitzen Durchgänge 19 für eine elektrische Anschlußleitung 20, die an die Elektrode des piezoelektrischen Belags 18 angeschlos­ sen ist. Die Durchgänge 19 sind mit einer Vergußmasse 21 dicht ausge­ füllt.

Die Funktion des Niederdruckeinspritzventils ergibt sich ohne weiteres aus der vorstehenden Beschreibung und der Zeichnung. An den Stutzen 13 ist eine Kraftstoffdruckleitung angeschlossen, die von einer Druckquelle mit Kraftstoff unter dem Einspritzdruck gespeist wird. Der Kraftstoff füllt die Ventilkammer 1 und insbesondere den Einströmraum 16 sowie den Austrittsraum 17 aus. Die Trägerplatte 8 liegt an dem Ventilsitz 6 an und dichtet denselben ab. Der unter Druck befindliche Kraftstoff drückt die Trägerplatte 8 an ihrem Ven­ tilsitz fest. Eine über die Anschlußleitung 20 angelegte Steuerspan­ nung führt zu einer Verformung der Trägerplatte, so daß dieselbe von dem Ventilsitz 6 abhebt und die Düse 5 freigibt. Eine Spannung von etwa 100 V stellt eine Verformung der Trägerplatte 18 im Bereich von 0,15 bis 0,2 mm sicher, so daß dadurch eine ordnungsgemäße Funktion des Niederdruckeinspritzventils gewährleistet ist.

Claims (2)

1. Niederdruckeinspritzventil für Ottomotoren mit einer Ventil­ kammer und einem mit einem Ventilsitz der Ventilkammer zusammenwirken­ den Ventilkörper, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkörper als Trägerplatte (8) mit einem in einem mittleren Bereich aufgebrachten piezoelektrischen Belag (18) ausgebildet ist und daß im Randbereich Durchbrüche (15) vorgesehen sind.

2. Niederdruckeinspritzventil nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Trägerplatte (8) den Innenraum der Ventilkammer (1) derart unterteilt, daß die vom Ventilsitz begrenzte Fläche im Vergleich zur gesamten Fläche der Trägerplatte (8) klein gehalten ist.