DE10101802A1

DE10101802A1 - Valve for controlling liquids e.g. fuel injection valve in IC engine, has actuating piston movably arranged in control piston blind bore to bound hydraulic chamber, with actuating piston and valve closure element made in one piece

Info

Publication number: DE10101802A1
Application number: DE2001101802
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Stoecklein; Dietmar Schmieder
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2001-01-17
Filing date: 2001-01-17
Publication date: 2002-07-18

Abstract

The valve has n especially piezoelectric actuator unit for a valve element in a valve body bore with control and actuating pistons, a valve closure element and seat and a hydraulic chamber between the pistons. The control piston (16) has a blind bore (19) in which the actuating piston (18) is movably arranged to bound the hydraulic chamber (17). The actuating piston and valve closure element (21) are made in one piece.

Description

State of the art

Die Erfindung geht von einem Ventil zum Steuern von Flüs sigkeiten gemäß der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 näher definierten Art aus.The invention is based on a valve for controlling rivers liquids according to the preamble of claim 1 defined type.

Aus der EP 0 477 400 A1 ist ein Ventil, welches über einen piezoelektrischen Aktor betätigbar ist, bereits bekannt. Bei diesem Ventil wird die Auslenkung des piezoelektrischen Aktors mittels einer Hydraulikkammer auf ein Ventilschließ glied übertragen. Die Hydraulikkammer, welche hier als eine sogenannte hydraulische Übersetzung arbeitet, schließt zwi schen zwei sie begrenzenden Kolben, von denen einer als Be tätigungskolben mit einem kleineren Durchmesser ausgebildet ist und mit einem anzusteuernden Ventilschließglied verbun den ist und der andere Kolben als Stellkolben mit einem größeren Durchmesser ausgebildet ist und mit dem piezoelek trischen Aktor verbunden ist, ein gemeinsames Ausgleichsvo lumen ein. Über dieses können Toleranzen aufgrund von Temperaturgradienten im Bauteil sowie eventuelle Setzeffekte ausgeglichen werden, ohne daß dadurch eine Änderung der Po sition des anzusteuernden Ventilschließgliedes auftritt. Das Ventilschließglied, die Kolben und der piezoelektrische Aktor liegen bei dem bekannten Ventil hintereinander ange ordnet auf einer gemeinsamen Achse.From EP 0 477 400 A1 is a valve, which via a piezoelectric actuator is actuated, already known. With this valve the deflection of the piezoelectric Actuator by means of a hydraulic chamber on a valve closing member transferred. The hydraulic chamber, which here as one so-called hydraulic translation works, closes between two pistons delimiting them, one of them as a loading Actuating piston formed with a smaller diameter is and connected to a valve closing member to be controlled which is and the other piston as an actuating piston with one larger diameter is formed and with the piezoelek trical actuator is connected, a common compensation vo lumen one. This allows tolerances due to temperature gradients in the component as well as possible setting effects be compensated for without changing the bottom sition of the valve closing element to be controlled occurs. The valve closing member, the pistons and the piezoelectric Actuators are located one behind the other in the known valve arranges on a common axis.

Nachteilig ist bei derartigen Ventilen insbesondere die große Baulänge, die sich durch die in Längsrichtung hinter einander angeordneten Kolben ergibt und bei einem geringen zur Verfügung stehenden Einbauraum sehr hinderlich sein kann.The disadvantage of such valves is particularly that large overall length, which is characterized by the lengthways behind pistons arranged one against the other and at a low available installation space can be very cumbersome can.

Des weiteren besteht bei bekannten Ventilen der einleitend genannten Art der Nachteil, daß insbesondere beim Vorliegen eines Doppelsitzventils sich die Montage des Ventils selbst äußerst schwierig gestaltet.Furthermore, in the case of known valves, there is an introduction mentioned type of disadvantage that especially when present of a double-seat valve the assembly of the valve itself designed extremely difficult.

Die beschriebenen Nachteile der bekannten Lösungen treffen vor allem auf Servoventile zur Ansteuerung von als Common- Rail-Injektoren ausgebildeten Kraftstoffeinspritzventilen zu, bei denen ein hoher Wirkungsgrad erwünscht ist sowie ein nur begrenzter Bauraum zur Verfügung steht.The described disadvantages of the known solutions meet especially on servo valves for controlling common Rail injectors trained fuel injectors to where a high level of efficiency is desired as well only a limited space is available.

Advantages of the invention

Das vorgeschlagene Ventil zur Steuerung von Flüssigkeiten mit den Merkmalen nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1, bei welchem der Stellkolben eine Sackbohrung aufweist, in welcher der Betätigungskolben die Hydraulikkammer be grenzend und verschiebbar gelagert ist, und der Betätigungskolben und das Ventilschließglied einstückig gefertigt sind, hat demgegenüber den Vorteil, daß aufgrund der glei tenden Anordnung des Betätigungskolbens in dem Stellkolben nur ein sehr kleiner Einbauraum für das Ventil erforderlich ist und daß sich dadurch, daß der Betätigungskolben und das Ventilschließglied einstückig gefertigt sind, die Montage des Ventils beträchtlich vereinfacht.The proposed valve for controlling liquids with the features according to the preamble of the claim 1, in which the actuating piston has a blind bore, in which the actuating piston be the hydraulic chamber is bordered and slidably mounted, and the actuating piston and the valve closing member made in one piece are, in contrast, has the advantage that due to the same tendency arrangement of the actuating piston in the actuating piston only a very small installation space is required for the valve is and that by the fact that the actuating piston and the Valve closing member are made in one piece, the assembly of the valve considerably simplified.

Des weiteren lassen sich mit dem Ventil nach der Erfindung die Leckverluste aus der Hydraulikkammer deutlich verrin gern, da durch die parallel verlaufenden Dichtspalte zwi schen dem Stellkolben und dem Betätigungskolben weit weni ger Flüssigkeit entweichen kann als über die zwangsläufig größeren Umfangsflächen von seriell hintereinander geschal teten Stell- und Betätigungskolben, wie bei dem vorstehend beschriebenen Ventil nach dem Stand der Technik.Furthermore, the valve according to the invention Leakage losses from the hydraulic chamber are significantly reduced gladly, because between the parallel sealing gaps between between the actuating piston and the actuating piston liquid can escape than inevitably larger circumferential areas of formwork in series Teten actuating and actuating piston, as in the above described valve according to the prior art.

Vorteilhafterweise wird der Betätigungskolben mit einem mi nimalen Spiel und der maximal möglichen Führungslänge in der Sackbohrung des Stellkolbens geführt.The actuating piston is advantageously equipped with an mi nominal play and the maximum possible guide length in the blind bore of the actuating piston.

Nach einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist der Durchmesser des Ventilschließglieds größer als derjeni ge des Betätigungskolbens. Damit kann das Ventilschließ glied, das vorzugsweise im wesentlichen zylindrisch ausge bildet ist, problemlos mit einem angrenzenden, den Ventil sitz bildenden Bauteil zusammenwirken, das eine zylindri sche Bohrung hat, durch die der Betätigungskolben bei der Montage geschoben werden kann. According to an advantageous embodiment of the invention the diameter of the valve closing member is larger than that ge of the actuating piston. This allows the valve closing limb, which is preferably essentially cylindrical forms, easily with an adjacent, the valve seat-forming component interact, which is a cylindri cal bore through which the actuating piston at Assembly can be pushed.

Um dem zu steuernden Fluid beim Öffnen des Ventilschließ glieds einen möglichst geringen Strömungswiderstand zu bie ten, liegt vorteilhafterweise zwischen dem Ventilschließ glied und dem Betätigungskolben ein zylindrischer Bereich verringerten Durchmessers. Damit kann das zu steuernde Flu id mit geringem Strömungswiderstand in den Raum fließen, von dem der Rücklaufkanal abzweigt.To the fluid to be controlled when opening the valve closing links as little flow resistance as possible is advantageously between the valve closing link and the actuating piston a cylindrical area reduced diameter. This means that the flu id flow into the room with low flow resistance, from which the return duct branches off.

Um Leckageverluste der Hydraulikkammer auszugleichen, ist bei einer bevorzugten Ausführungsform des Ventils nach der Erfindung in dem den Betätigungskolben und das Ventil schließglied bildenden Bauteil ein Kanal zur Befüllung der Hydraulikkammer ausgebildet. Dieser zweigt vorteilhafter weise an der der Hydraulikkammer abgewandten Stirnseite dieses Bauteiles ab und führt beispielsweise als axiale Bohrung und Querbohrung in eine Ringnut, die an der Um fangsfläche des Betätigungskolbens ausgebildet ist, von wo aus über die verbleibende Dichtlänge zwischen der Ringnut und der Hydraulikkammer letztere befüllt wird. Dies führt dazu, daß in der Hydraulikkammer der Druck herrscht, der in Strömungsrichtung stromauf das Ventilschließglied herrscht.To compensate for leakage losses in the hydraulic chamber in a preferred embodiment of the valve according to the Invention in which the actuating piston and the valve closing member forming a channel for filling the Hydraulic chamber trained. This branches more advantageously wise on the end facing away from the hydraulic chamber this component and leads for example as an axial Bore and cross bore in an annular groove that at the Um catch surface of the actuating piston is formed from where over the remaining sealing length between the ring groove and the hydraulic chamber is filled with the latter. this leads to to the fact that the pressure prevails in the hydraulic chamber, which in Flow direction upstream of the valve closing member prevails.

Weitere Vorteile und vorteilhafte Weiterbildungen des Ge genstandes nach der Erfindung ergeben sich aus der Be schreibung, der Zeichnung und den Patentansprüchen.Further advantages and advantageous developments of the Ge object according to the invention result from the Be writing, the drawing and the claims.

drawing

Ein Ausführungsbeispiel des Ventils zum Steuern von Flüs sigkeiten nach der Erfindung ist in der Zeichnung schematisch vereinfacht dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.An embodiment of the valve for controlling flows liquids according to the invention is schematic in the drawing is shown in simplified form and is described in the following Description explained in more detail.

Die einzige Figur zeigt eine ausschnittsweise Darstellung des Ventils zum Steuern von Flüssigkeiten in Verbindung mit einem Kraftstoffeinspritzventil für Brennkraftmaschinen im Längsschnitt.The only figure shows a detail of the valve for controlling liquids in connection with a fuel injection valve for internal combustion engines in Longitudinal section.

Description of the embodiment

Das in der Figur dargestellte Ausführungsbeispiel zeigt ei ne Verwendung des Ventils nach der Erfindung bei einem Kraftstoffeinspritzventil 1 für Brennkraftmaschinen von Kraftfahrzeugen. Das Kraftstoffeinspritzventil 1 ist vor liegend als Common-Rail-Injektor ausgebildet, bei dem die Einspritzung von Dieselkraftstoff über das Druckniveau in einem Ventilsteuerraum 2, der über eine Zulaufdrossel 3 mit einem Hochdruckraum 4 verbunden ist, gesteuert wird. Der Hochdruckraum 4 ist wiederum mit einer hier nicht darge stellten Hochdruckzufuhrleitung verbunden, welche zu einem für mehrere Einspritzventile gemeinsamen Hochdruckspeicher, einem sogenannten Common-Rail, führt.The embodiment shown in the figure shows egg ne use of the valve according to the invention in a fuel injection valve 1 for internal combustion engines of motor vehicles. The fuel injection valve 1 is formed before lying as a common rail injector, in which the injection of diesel fuel is controlled via the pressure level in a valve control chamber 2 , which is connected to a high-pressure chamber 4 via an inlet throttle 3 . The high-pressure chamber 4 is in turn connected to a high-pressure supply line, not shown here, which leads to a common high-pressure reservoir, a so-called common rail, for several injection valves.

Das Kraftstoffeinspritzventil 1 umfaßt des weiteren einen Düsenkörper 5, in dem ein Ventilsteuerkolben 6 angeordnet ist, der mit einer Düsennadel zusammenwirkt oder diese selbst darstellt. Der Ventilsteuerkolben 6 steuert eine hier nicht näher dargestellte Einspritzdüse in der Weise, daß er über den in dem Ventilsteuerraum 2 herrschenden Druck verschoben werden kann. The fuel injection valve 1 further comprises a nozzle body 5 , in which a valve control piston 6 is arranged, which cooperates with a nozzle needle or represents it itself. The valve control piston 6 controls an injection nozzle, not shown here, in such a way that it can be displaced via the pressure prevailing in the valve control chamber 2 .

Der Hochdruckraum 4 umgibt den Bereich des in der Figur dargestellten Endes des Ventilsteuerkolbens 6 und ist gleichzeitig in Richtung des entgegengesetzten Endes des Ventilsteuerkolbens 6 mit der in einen hier nicht darge stellten Verbrennungsraum der Verbrennungsmaschine münden den Öffnung bzw. Einspritzdüse verbunden. In dem Hochdruck raum 4 herrscht im Betriebszustand der sogenannte Common- Rail-Druck, der bis zu 1,8 kbar betragen kann.The high-pressure chamber 4 surrounds the area of the end of the valve control piston 6 shown in the figure and is at the same time connected in the direction of the opposite end of the valve control piston 6 with the combustion chamber of the internal combustion engine, which is not shown here, which opens the opening or the injection nozzle. In the high-pressure chamber 4 , the so-called common rail pressure prevails in the operating state, which can be up to 1.8 kbar.

Das in der Figur dargestellte Ende des Ventilsteuerkolbens 6 ist in einer Bohrung 7 eines Federtellers 8 geführt. Des weiteren ist der Ventilsteuerkolben 6 mittels einer Feder 9 belastet, die einerseits mit dem Federteller 8 und anderer seits mit einem mit dem Ventilsteuerkolben 6 verbundenen Auflager 10 verbunden ist.The end of the valve control piston 6 shown in the figure is guided in a bore 7 of a spring plate 8 . Furthermore, the valve control piston 6 is loaded by a spring 9 , which is connected on the one hand to the spring plate 8 and on the other hand to a support 10 connected to the valve control piston 6 .

In dem Federteller 8 ist der oben bereits genannte Ven tilsteuerraum 2 ausgebildet, der sich an die in der Figur dargestellte, der Einspritzdüse abgewandte Stirnseite des Ventilsteuerkolbens 6 anschließt, und der über die Zulauf drossel 3 mit dem Hochdruckraum 4 verbunden ist. In axialer Richtung des Kraftstoffeinspritzventils 1 zweigt von dem Ventilsteuerraum 2 ein Kanal mit einer Ablaufdrossel 11 ab, welcher zu einer nachfolgend beschriebenen Ventilsteuerein heit führt.In the spring plate 8 , the above-mentioned Ven valve control chamber 2 is formed, which connects to the end face of the valve control piston 6 shown in the figure, facing away from the injection nozzle, and which is connected via the inlet throttle 3 to the high-pressure chamber 4 . In the axial direction of the fuel injection valve 1 branches off from the valve control chamber 2 a channel with an outlet throttle 11 , which leads to a valve control unit described below.

An den Düsenkörper 5 schließt sich in axialer Richtung von dem Ventilsteuerkolben 6 wegführend ein Ventilkörper 12 an, in dem eine Ventileinheit nach der Erfindung angeordnet ist und an der sich der Federteller 8 abstützt. A valve body 12 , in which a valve unit according to the invention is arranged and on which the spring plate 8 is supported, adjoins the nozzle body 5 in the axial direction, leading away from the valve control piston 6 .

Der Ventilkörper 12 weist eine Bohrung 13 auf, in der ein Ventilglied 14 axial beweglich geführt ist, das mittels ei nes piezoelektrischen Aktors 15 betätigbar ist. Der piezo elektrische Aktor 15 kann auf an sich bekannte Weise aus mehreren Schichten aufgebaut sein und stützt sich einer seits an einem Bereich des Ventilgehäuses ab und ist ande rerseits mit einem sogenannten Stellkolben 16 verbunden, welcher axial verschiebbar im wesentlichen formschlüssig in der Bohrung 13 aufgenommen ist. Mittels einer auch zum Aus gleich von Toleranzen aufgrund von Temperaturgradienten im Bauteil dienenden Hydraulikkammer 17 wirkt der Stellkolben 16 mit einem Betätigungskolben 18 zusammen.The valve body 12 has a bore 13 in which a valve member 14 is axially movably guided, which can be actuated by means of a piezoelectric actuator 15 . The piezoelectric actuator 15 can be constructed in a manner known per se from several layers and is supported on the one hand on an area of the valve housing and is connected on the other hand to a so-called actuating piston 16 which is accommodated in the bore 13 in an essentially form-fitting manner in an axially displaceable manner , The actuating piston 16 interacts with an actuating piston 18 by means of a hydraulic chamber 17 which also serves to compensate for tolerances based on temperature gradients in the component.

Der Betätigungskolben 18 ist wiederum axial verschiebbar in einer sackartig ausgebildeten Bohrung 19 des Stellkolbens 16 angeordnet, wobei die Hydraulikkammer 17 zwischen der dem piezoelektrischen Aktor 15 zugewandten Stirnseite des Betätigungskolbens 18 und dem Boden der Bohrung 19 des Stellkolbens 16 angeordnet ist.The actuating piston 18 is in turn axially displaceably arranged in a bag-like bore 19 of the actuating piston 16 , the hydraulic chamber 17 being arranged between the end face of the actuating piston 18 facing the piezoelectric actuator 15 and the bottom of the bore 19 of the actuating piston 16 .

An den Betätigungskolben 18 schließt sich in Richtung des Ventilsteuerkolbens 6 über eine ringförmige Einschnürung 20 ein Ventilschließglied 21 an. Der Betätigungskolben 18 und das Ventilschließglied 21 sind einstückig gefertigt. Mithin kann durch Änderung der auf den Betätigungskolben 18 wir kenden Kraft das Ventilschließglied 21 betätigt werden.A valve closing member 21 adjoins the actuating piston 18 in the direction of the valve control piston 6 via an annular constriction 20 . The actuating piston 18 and the valve closing member 21 are made in one piece. Thus, the valve closing member 21 can be actuated by changing the force acting on the actuating piston 18 .

Sowohl der Betätigungskolben 18 als auch das Ventilschließ glied 21 sind im wesentlichen zylindrisch ausgebildet, wo bei der Durchmesser d1 des Betätigungskolbens 18 kleiner ist als der Durchmesser d2 des Ventilschließglieds 21. Both the actuating piston 18 and the valve closing member 21 are substantially cylindrical, where the diameter d1 of the actuating piston 18 is smaller than the diameter d2 of the valve closing member 21 .

Das Ventilschließglied 21 steht in Wirkverbindung mit einem an dem Ventilkörper 12 ausgebildeten Ventilsitz 22 und trennt in Sperrstellung einen Ventilraum 23 von einem soge nannten Ablaufraum 24. Von letzterem zweigt ein zu einem Vorratstank führender Rücklaufkanal 25 ab.The valve closing member 21 is operatively connected to a valve seat 22 formed on the valve body 12 and, in the locked position, separates a valve chamber 23 from a so-called drain chamber 24 . A return duct 25 leading to a storage tank branches off from the latter.

Das Ventilschließglied 21 weist an seiner dem Ventilsteuer kolben 6 zugewandten Stirnseite eine Quernut 26 auf, die gewährleistet, daß bei geöffnetem Ventilschließglied 21 Fluid von der Ablaufdrossel 11 über den Ventilraum 23 zu dem Ablaufraum 24 strömen kann.The valve closing member 21 has on its end facing the valve control piston 6 a transverse groove 26 which ensures that fluid can flow from the outlet throttle 11 via the valve chamber 23 to the outlet chamber 24 when the valve closing member 21 is open.

Des weiteren ist in dem das Ventilschließglied 21 und den Betätigungskolben 18 bildenden Bauteil 27 ein Kanal 28 zur Befüllung der Hydraulikkammer 17 ausgebildet. Der Kanal 28 umfaßt eine axial ausgebildete Bohrung 29, die an der Stirnseite des Ventilschließglieds 21 abzweigt und in eine Querbohrung 30 mündet, die in dem der Hydraulikkammer 17 zugewandten Bereich des Betätigungskolbens 18 ausgebildet ist. Die Querbohrung 30 mündet wiederum in eine Ringnut 31, die an der Umfangsfläche des Betätigungskolbens 18 ausge bildet ist, so daß zwischen der Ringnut 31 und der Hydrau likkammer 17 ein Ringspalt mit der Dichtlänge L2 verbleibt, über den die Hydraulikkammer befüllbar ist. Der Ringspalt zwischen der Ringnut 31 und dem Ablaufraum 24 bildet eine Dichtlänge L1.Furthermore, a channel 28 for filling the hydraulic chamber 17 is formed in the component 27 forming the valve closing member 21 and the actuating piston 18 . The channel 28 comprises an axially formed bore 29 which branches off on the end face of the valve closing member 21 and opens into a transverse bore 30 which is formed in the region of the actuating piston 18 facing the hydraulic chamber 17 . The transverse bore 30 in turn opens into an annular groove 31 , which is formed on the peripheral surface of the actuating piston 18 , so that between the annular groove 31 and the hydraulic chamber 17 an annular gap with the sealing length L2 remains, through which the hydraulic chamber can be filled. The annular gap between the annular groove 31 and the outlet space 24 forms a sealing length L1.

Das in der Figur dargestellte Kraftstoffeinspritzventil 1 arbeitet in nachfolgend beschriebener Weise. The fuel injection valve 1 shown in the figure operates in the manner described below.

In geschlossenem Zustand des Kraftstoffeinspritzventils 1, d. h. wenn keine Spannung an dem piezoelektrischen Aktar 15 anliegt, befindet sich das Ventilschließglied 21 mit dem Durchmesser d2, dem sogenannten Dichtdurchmesser, an dem Ventilsitz 22. In dieser Stellung dichtet das Ventil schließglied 21 den Ablaufraum 31 gegen den Ventilraum 23 ab. Das Ventilschließglied 21 wird mittels des über die Ab laufdrossel 11 auf die dem Ventilsteuerkolben 6 zugewandte freie Stirnfläche wirkenden Fluiddrucks p_s gegen den Ven tilsitz 22 gepreßt. Der damit in dem Ventilraum 23 herr schende Druck wirkt über die Längsbohrung 29, die Querboh rung 30, die Ringnut 31 und den Ringspalt mit der Dichtlän ge L2 in die Hydraulikkammer 17, so daß in letzterer eben falls der Druck p_s herrscht. Das Bauteil 27 befindet sich mithin im kraftausgeglichen Zustand.In the closed state of the fuel injection valve 1 , ie when there is no voltage on the piezoelectric actuator 15 , the valve closing member 21 with the diameter d2, the so-called sealing diameter, is located on the valve seat 22 . In this position, the valve closing member 21 seals the drain chamber 31 against the valve chamber 23 . The valve closing member 21 is pressed against the Ven valve seat 22 by means of the fluid throttle p _s acting on the free throttle 11 facing the valve control piston 6 . The thus prevailing in the valve chamber 23 pressure acts through the longitudinal bore 29 , the Querboh tion 30 , the annular groove 31 and the annular gap with the sealing length ge L2 in the hydraulic chamber 17 , so that in the latter just if the pressure p _s prevails. The component 27 is therefore in the force-balanced state.

Wenn das Einspritzventil 1 geöffnet werden soll, d. h. wenn die durch den Ventilsteuerkolben 6 verschlossene, hier nicht dargestellte Einspritzdüse geöffnet werden soll, wird an dem piezoelektrischen Aktor 15 eine elektrische Spannung angelegt, worauf sich dieser schlagartig in axialer Rich tung, d. h. in Richtung des Stellkolbens 16 ausdehnt. Letz terer wird dadurch in Richtung des Betätigungskolbens 18 verschoben, wodurch sich in der Hydraulikkammer 17 ein Öff nungsdruck aufbaut, der wiederum den Betätigungskolben 18 in Richtung des Ventilsteuerkolbens 6 verschiebt. Zusammen mit dem Betätigungskolben 18 wird das aufgrund der einstüc kigen Bauweise mit diesem verbundene Ventilschließglied 21 bis ebenfalls in Richtung des Ventilsteuerkolbens 6 verfah ren, bis es an dem Federteller 8 anliegt, so daß eine Ver bindung zwischen dem Ventilraum 23 und dem Ablaufraum 24 hergestellt ist. In dieser Stellung des Ventilschließglieds 21 strömt sich in dem Ventilraum 23 befindlicher Kraftstoff in den Ablaufraum 24 und von diesem über die Rücklauflei tung 25 ab. Über die Ablaufdrossel 11 und die Quernut 26 des Ventilschließglieds 21 wird dadurch der Ventilsteuer raum 2 entlastet, so daß sich der Druck in demselben abbaut und sich der Ventilsteuerkolben 6 in Richtung der Ablauf drossel 11 verschiebt, wodurch die zu dem Verbrennungsraum der Verbrennungsmaschine führende Öffnung freigegeben und unter Hochdruck stehender, in dem Hochdruckraum 4 des Kraftstoffeinspritzventils 1 enthaltener Kraftstoff in den Verbrennungsraum der Verbrennungsmaschine eingespritzt wird.When the injection valve 1 is to be opened, ie when the injection nozzle, which is closed by the valve control piston 6 and is not shown here, is to be opened, an electrical voltage is applied to the piezoelectric actuator 15 , whereupon this suddenly changes in the axial direction, ie in the direction of the actuating piston 16 expands. Latter ter is thereby moved in the direction of the actuating piston 18 , whereby an opening pressure builds up in the hydraulic chamber 17 , which in turn displaces the actuating piston 18 in the direction of the valve control piston 6 . Together with the actuating piston 18 , due to the one-piece construction associated with this valve closing member 21, also in the direction of the valve control piston 6 , until it abuts the spring plate 8 , so that a connection between the valve chamber 23 and the drain chamber 24 is established , In this position of the valve closing member 21 , fuel located in the valve chamber 23 flows into the outlet chamber 24 and from there via the return line 25 . About the outlet throttle 11 and the transverse groove 26 of the valve closing member 21 , the valve control chamber 2 is thereby relieved, so that the pressure in the same decreases and the valve control piston 6 moves in the direction of the outlet throttle 11 , whereby the opening leading to the combustion chamber of the internal combustion engine is released and high-pressure fuel contained in the high-pressure chamber 4 of the fuel injection valve 1 is injected into the combustion chamber of the internal combustion engine.

Wird nun die an dem piezoelektrischen Aktor 15 angelegte Spannung unterbrochen, so wird der Stellkolben 16 in Rich tung des Aktors 15 zurückgefahren, wodurch der in der Hy draulikkammer 17 herrschende Druck gemindert wird und das aus dem Betätigungskolben 18 und dem Ventilschließglied 21 bestehende Bauteil 27 mittels des über die Ablaufdrossel 11 auf die freie Stirnfläche des Ventilschließglieds wirkende Drucks ebenfalls in Richtung des piezoelektrischen Aktors 15 verfahren wird, bis das Ventilschließglied 21 an dem ihm zugeordneten Ventilsitz 22 anliegt.If the voltage applied to the piezoelectric actuator 15 is now interrupted, the actuating piston 16 is retracted in the direction of the actuator 15 , as a result of which the pressure prevailing in the hydraulic chamber 17 is reduced and the component 27 consisting of the actuating piston 18 and the valve closing member 21 is by means of the pressure acting via the outlet throttle 11 on the free end face of the valve closing member is also moved in the direction of the piezoelectric actuator 15 on its associated valve seat 22 is applied to the valve closure member 21st

Wie sich aus den vorstehenden Ausführungen unmittelbar er gibt, erfolgt die Befüllung der Hydraulikkammer 17 direkt aus dem Ventilraum 23. Die über die Dichtlänge L1 anfallen de Leckage wird direkt in den Ablaufraum 24 geleitet und von dort dem Rücklaufkanal 25 zugeführt. As can be seen directly from the above, the hydraulic chamber 17 is filled directly from the valve chamber 23 . The leakage occurring over the sealing length L1 is conducted directly into the outlet chamber 24 and from there to the return channel 25 .

Die bei Betätigung des Ventils auf den Betätigungskolben 18 auszuübende hydraulische Kraft ist durch das Verhältnis von Dichtdurchmesser d2 zu dem Durchmesser d1 des Betätigungs kolbens bestimmt. Beim Ansteuern des piezoelektrischen Ak tors 15 wird der Betätigungskolben 18 gegen die hydrauli sche Kraft über den Stellkolben 16 geöffnet.The hydraulic force to be exerted on the actuating piston 18 when the valve is actuated is determined by the ratio of the sealing diameter d2 to the diameter d1 of the actuating piston. When the piezoelectric actuator 15 is actuated, the actuating piston 18 is opened against the hydraulic force via the actuating piston 16 .

Temperaturlängendehnungen, z. B. des Aktors oder des Halters des Einspritzventils, und Toleranzen können über die Hy draulikkammer 17 ausgeglichen werden.Longitudinal temperature expansions, e.g. B. the actuator or the holder of the injection valve, and tolerances can be compensated for via the hy draulic chamber 17 .

Bei dem Ventil nach der Erfindung kann bei der beschriebe nen Ausführungsform auf zusätzliche Kanäle zur Befüllung der Hydraulikkammer 17 verzichtet werden. Des weiteren fällt eine geringe Leckagemenge an. Auch liefert das Ventil nach der Erfindung aufgrund der einstückigen Ausführung des Bauteils 27 eine gute Montagemöglichkeit.In the valve according to the invention, additional channels for filling the hydraulic chamber 17 can be dispensed with in the embodiment described. There is also a small amount of leakage. The valve according to the invention also provides a good mounting option due to the one-piece design of component 27 .

Es versteht sich, daß die Anwendung der Erfindung nicht auf Kraftstoffeinspritzventile beschränkt ist. Vielmehr eignet sie sich bei allen Ventilen mit einer piezoelektrischen Ak tuatorik, bei denen ein Ventilschließglied einen Hochdruck bereich von einem Niederdruckbereich trennt, wie z. B. in Pumpen.It is understood that the application of the invention is not limited to Fuel injectors is limited. Rather suitable they have a piezoelectric actuator for all valves tuatorik, in which a valve closing member a high pressure area separates from a low pressure area, such as B. in Pump.

Ebenso ist die Erfindung bei einem sogenannten Doppelsitz ventil, d. h. bei einem Ventil mit einem Ventilschließglied, das mit zwei Ventilsitzen zusammenwirkt, einsetzbar.The invention is also in a so-called double seat valve, d. H. in the case of a valve with a valve closing element, that interacts with two valve seats, can be used.

Claims

1. Valve for controlling liquids, with a particular piezoelectric actuator unit ( 15 ) for actuating a valve member ( 14 ) displaceable in a bore ( 13 ) of a valve body ( 12 ), which has at least one adjusting piston ( 16 ) and at least has an actuating piston ( 18 ) which serves to actuate a valve closing member ( 21 ) which interacts with at least one valve seat ( 22 ) formed on the valve body ( 12 ), a hydraulic chamber between the actuating piston ( 16 ) and the actuating piston ( 18 ) ( 17 ) is arranged on, characterized in that the adjusting piston ben ( 16 ) has a blind bore ( 19 ) in which the actuating piston ( 18 ), the hydraulic chamber ( 17 ) is mounted in a limiting and displaceable manner, and that the actuating piston ( 18th ) and the valve closing member ( 21 ) are made in one piece.

2. Valve according to claim 1, characterized in that the valve closing member ( 21 ) is substantially cylindrical and is arranged coaxially with the actuating piston ( 18 ).

3. Valve according to claim 1 or 2, characterized in that the diameter (d2) of the valve closing member ( 21 ) is larger than the diameter (d1) of the actuating piston ( 18 ).

4. Valve according to one of claims 1 to 3, characterized in that between the valve closing member ( 21 ) and the actuating piston ( 18 ) is a cylindrical region ( 20 ) of reduced diameter (d3).

5. Valve according to one of claims 1 to 5, characterized in that the valve closing member ( 21 ) has a free end face on which a transverse groove ( 26 ) is ausgebil det.

6. Valve according to one of claims 1 to 5, characterized in that a channel ( 28 ) for filling the hydraulic chamber ( 17 ) is formed in the component ( 27 ) forming the actuating piston ( 18 ) and the valve closing member ( 21 ).

7. Valve according to claim 6, characterized in that the channel ( 28 ) for filling the hydraulic chamber ( 17 ) comprises an axial bore ( 29 ).

8. Valve according to claim 7, characterized in that the axial bore ( 29 ) opens into a transverse bore ( 30 ) which is arranged in the region of the actuating piston ( 18 ) facing the hydraulic chamber ( 17 ).

9. Valve according to one of claims 6 to 8, characterized in that the channel ( 28 ) for filling the hydraulic likkammer ( 17 ) opens into an annular groove ( 31 ) which is formed on the peripheral surface of the actuating piston ( 18 ).