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Die
Erfindung betrifft zunächst
eine Kraftstoff-Einspritzvorrichtung,
insbesondere einen Injektor für
Brennkraftmaschinen mit Direkteinspritzung, mit einem Gehäuse, welches
eine Ausnehmung und mindestens eine Kraftstoff-Austrittsöffnung umfasst, mit einem Ventilelement,
welches in der Ausnehmung angeordnet ist und an einem Endbereich
eine konische Ringfläche
mit einer Dichtkante umfasst, die mit einem gehäusefesten Ventilsitz zusammenarbeitet,
und mit einer Fluidverbindung, welche einen Hochdruckanschluss mit
einem unmittelbar stromaufwärts
vom Ventilsitz angeordneten Strömungsraum
verbindet, wobei die Fluidverbindung über mindestens eine Zulauföffnung in
den Strömungsraum mündet.
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Eine
derartige Kraftstoff-Einspritzvorrichtung ist aus der
DD 223 496 A1 bekannt. Ferner
zeigt die
DE 199 33
328 A1 einen Common-Rail-Injektor, welcher hydraulisch
betätigt
wird. Dabei wird eine Ventilnadel von einer Ventilfeder gegen einen
Ventilsitz gedrückt.
Eine in Öffnungsrichtung
der Ventilnadel wirkende Druckfläche
ist ständig
mit hohem Kraftstoffdruck beaufschlagt, welcher wiederum von einer Kraftstoff-Sammelleitung ("Rail") bereitgestellt
wird. An einer anderen, in Schließrichtung der Ventilnadel wirkenden
Druckfläche
liegt bei geschlossener Ventilnadel ebenfalls der in der Kraftstoff-Sammelleitung herrschende
Druck an. Über
ein Steuerventil kann der auf diese Druckfläche wirkende hydraulische Druck
abgesenkt werden. Dann bewegt sich die Ventilnadel entgegen der
Beaufschlagung durch die Ventilfeder und hebt vom Ventilsitz ab.
Hierdurch wird ein stromaufwärts
vom Ventilsitz angeordneter Strömungsraum
mit einer Kraftstoff-Austrittsöffnung verbunden,
so dass Kraftstoff aus der Kraftstoff-Einspritzvorrichtung austreten
kann.
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Derartige
Kraftstoff-Einspritzvorrichtungen werden bei Brennkraftmaschinen
mit Kraftstoff-Direkteinspritzung eingesetzt. Bei diesen wird der
Kraftstoff direkt in einen der Kraftstoff-Einspritzvorrichtung zugeordneten
Brennraum eingespritzt. Der in der Kraftstoff-Sammelleitung bereitzustellende
sehr hohe Kraftstoffdruck wird zumeist von einer Vorförderpumpe
und einer Hauptförderpumpe
erzeugt.
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Die
DE-PS 932 209 offenbart ein Kraftstoffeinspritzventil, dessen Ventilelement
mit dem Gehäuse
stromabwärts
vom Ventilsitz einen Winkel zwischen 15' und 45' einschließt. Die
DE 36 24 477 A1 wiederum
zeigt ein Kraftstoffeinspritzventil mit Zulauföffnungen, die unmittelbar stromaufwärts des Ventilsitzes
münden.
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es, eine Kraftstoff-Einspritzvorrichtung
der eingangs genannten Art so weiterzubilden, dass die Stickoxid-Emissionen
einer Brennkraftmaschine, welche mit einer solchen Kraftstoff-Einspritzvorrichtung
ausgestattet ist, gesenkt werden.
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Diese
Aufgabe wird bei einer Kraftstoff-Einspritzvorrichtung der eingangs
genannten Art dadurch gelöst,
dass ein erster unmittelbar stromaufwärts vom Ventilsitz angeordneter
Abschnitt der konischen Ringfläche
am Endbereich des Ventilelements mit einer gegenüberliegenden Fläche des
Gehäuses einen
Winkel von 10' bis
35', vorzugsweise
15' bis 30', einschließt, und
dass die Zulauföffnung
in dem ersten Abschnitt der Ringfläche am Endbereich des Ventilelements angeordnet
ist.
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Die
erfindungsgemäße Kraftstoff-Einspritzvorrichtung
hat den Vorteil, dass bei ihr der Druckverlauf stromabwärts vom
Ventilsitz abhängig
vom Hub des Ventilelements während
des Öffnungs-
und Schließvorganges
in einer gewünschten
Weise ausgestaltet werden kann. So kann bspw. vermieden werden,
dass es beim Öffnen
der Kraftstoff-Einspritzvorrichtung unmittelbar nach dem Abheben
des Ventilelements vom Ventilsitz zu einem steilen Druckanstieg
stromabwärts
vom Ventilsitz kommt.
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Dies
wurde erfindungsgemäß als eine
mögliche
Ursache für
unerwünschte
Stickoxid-Emissionen bei Brennkraftmaschinen erkannt. Derartige
unerwünschte
Stickoxid-Emissionen sind insbesondere bei NKW-Systemen dann zu
erwarten, wenn stromabwärts
des Ventilsitzes beim Öffnen
des Ventilelements der Druck mit dem Hub des Ventilelements sehr
stark ansteigt.
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Eine
Voraussetzung für
die gewünschte Drosselung
unmittelbar nach dem Abheben des Ventilelements vom Ventilsitz ist,
dass der Kraftstoff in den unmittelbar stromaufwärts vom Ventilsitz angeordneten
Strömungsraum über eine
kurz vor dem Ventilsitz liegende Zulauföffnung zuströmt. Ferner muss
der Winkel, den die beiden sich gegenüberliegenden Begrenzungsflächen des
Strömungsraumes unmittelbar
vor dem Ventilsitz einschließen,
sehr klein sein.
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Beide
Maßnahmen
ermöglichen
es, dass dann, wenn das Ventilelement vom Ventilsitz abhebt, der
Druckverlauf stromabwärts
vom Ventilsitz zunächst
von dem größer werdenden
Spalt zwischen dem Ventilsitz und dem Ventilelement abhängt, der Druckanstieg über dem
Hub stromabwärts
vom Ventilsitz im weiteren Verlauf der Hubbewegung jedoch flacher
wird, da die Drosselung der Strömung
dann durch den Abstand der konischen Ringfläche am Endbereich des Ventilelements
zu der gegenüberliegenden Fläche des
Gehäuses
bestimmt wird.
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Da
diese beiden Flächen
fast parallel sind und die lichte Weite zwischen den beiden Flächen im Verlauf
der Öffnungsbewegung
des Ventilelements von der Konizität des Endbereiches des Ventilelements
abhängt,
kann die Drosselcharakteristik über den
Hub bei der erfindungsgemäßen Kraftstoff-Einspritzvorrichtung
in der gewünschten
Weise so eingestellt werden, dass der Druck stromabwärts vom Ventilsitz
vergleichsweise flach ansteigt. Dabei sei ausdrücklich darauf hingewiesen,
dass die erfindungsgemäßen Vorteile
bei Kraftstoff-Einspritzvorrichtungen mit Sacklochdüsen als
auch mit Sitzlochdüsen
erzielt werden können.
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Dadurch,
dass die Zulauföffnung
in dem ersten Abschnitt der Ringfläche am Endbereich des Ventilelements
angeordnet ist, baut eine solche Kraftstoff-Einspritzvorrichtung
ebenfalls sehr kompakt und ermöglicht
einen im Hinblick auf die gewünschten Drosseleigenschaften
günstigen
Strömungsverlauf
in dem stromaufwärts
vom Ventilsitz angeordneten Strömungsraum.
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Vorteilhafte
Weiterbildungen der Erfindung sind in Unteransprüchen angegeben.
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In
einer ersten Weiterbildung wird vorgeschlagen, dass ein zweiter
Abschnitt der konischen Ringfläche
am Endbereich des Ventilelements, welcher unmittelbar stromabwärts vom
Ventilsitz angeordnet ist, mit der gegenüberliegenden Fläche des Gehäuses einen
Winkel einschließt,
welcher etwas größer ist
als der Winkel zwischen dem ersten Abschnitt der konischen Ringfläche und
der gegenüberliegenden
Gehäusefläche.
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Auf
diese Weise wird eine weitere "Drosselstufe" geschaffen, deren
Wirkung dann hervortritt, wenn sich das Ventilelement so weit bewegt
hat, dass die beiden oben beschriebenen Drosselwirkungen abnehmen.
Durch die besagte Ausgestaltung des zweiten Abschnitts der konischen
Ringfläche
am Endbereich des Ventilelements wird innerhalb der Hubdrosselkurve,
welche die Strömungsmenge
mit dem Hub des Ventilelements verknüpft, ein nochmals flacherer
Bereich als die beiden vorhergehenden Bereiche geschaffen. Die erfindungsgemäße Wirkung, die
Stickoxid-Emissionen zu senken, welche im Betrieb einer Brennkraftmaschine
auftreten können, wird
bei dieser Weiterbildung nochmals verstärkt.
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Besonders
kompakt baut die Kraftstoff-Einspritzvorrichtung dann, wenn die
Fluidverbindung einen Strömungskanal
umfasst, welcher im Ventilelement insgesamt in dessen Längsrichtung
verläuft.
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Wenn
eine Ringkante der Zulauföffnung
wenigstens bereichsweise eine Rundung aufweist, kann hierdurch das
Drosselverhalten ebenfalls beeinflusst werden. Dies betrifft insbesondere
die Drosselwirkung, welche zwischen dem ersten Abschnitt der konischen
Ringfläche
des Ventilelements und der gegenüberliegenden
Fläche
des Gehäuses
auftritt.
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Ferner
wird vorgeschlagen, dass ein Strömungsquerschnitt
der Kraftstoff-Austrittsöffnung
kleiner ist als ein Strömungsquerschnitt
der Fluidverbindung. Auf diese Weise kann nochmals eine "Drosselstufe" geschaffen werden,
deren Drosselwirkung vom Hub des Ventilelementes vollkommen unabhängig ist.
Diese durch den Strömungsquerschnitt
der Austrittsöffnung
gebildete "Drosselstufe" wirkt bei einem
vergleichsweise großen
Hub des Ventilelements und führt
zu einem waagrecht verlaufenden Abschnitt der Hub-Drosselkurve.
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Die
erfindungsgemäßen Maßnahmen
sind sehr gut geeignet für
eine Kraftstoff-Einspritzvorrichtung, bei der das Ventilelement
hydraulisch betätigt wird.
In konkreter Ausgestaltung hierzu wird vorgeschlagen, dass die Kraftstoff-Einspritzvorrichtung
einen hydraulischen Steuerraum umfasst, welcher von einer in Längsrichtung
des Ventilelements wirkenden Druckfläche begrenzt wird, die durch
mindestens einen Absatz auf einer äußeren Umfangswand des Ventilelements
gebildet wird. Der Steuerraum liegt somit relativ zum Ventilelement
radial außen.
Die Hochdruckabdichtung des Gehäuses
der Kraftstoff-Einspritzvorrichtung
wird durch diese Maßnahme
erheblich vereinfacht.
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Möglich ist
aber auch, dass das Ventilelement durch einen Magnet- oder einen
Piezoaktor betätigt
wird. Mit beiden Ausbildungen sind relativ kurze Schaltzeiten bei
einfachem Aufbau realisierbar.
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Die
Erfindung betrifft auch ein Kraftstoffsystem mit einem Kraftstoffbehälter, mit
mindestens einer Kraftstoff-Einspritzvorrichtung,
welche den Kraftstoff direkt in den Brennraum einer Brennkraftmaschine
einspritzt, mit mindestens einer Hochdruck-Kraftstoffpumpe, und
mit einer Kraftstoff-Sammelleitung, an die die Kraftstoff-Einspritzvorrichtung angeschlossen
ist.
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Um
bei einer Brennkraftmaschine, welche mit einem solchen Kraftstoffsystem
ausgestattet ist, geringe Stickoxid-Emissionen realisieren zu können, wird
vorgeschlagen, dass die Kraftstoff-Einspritzvorrichtung in der obigen
Art ausgebildet ist.
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Die
Erfindung betrifft ferner eine Brennkraftmaschine mit mindestens
einem Brennraum, in den der Kraftstoff direkt eingespritzt wird.
Um das Emissionsverhalten einer solchen Brennkraftmaschine zu verbessern,
wird vorgeschlagen, dass sie ein Kraftstoffsystem in der obigen
Art aufweist.
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Nachfolgend
wird ein besonders bevorzugtes Ausführungsbeispiel der vorliegenden
Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung im Detail
erläutert.
In der Zeichnung zeigen:
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1 eine
Prinzipdarstellung einer Brennkraftmaschine mit mehreren Kraftstoff-Einspritzvorrichtungen;
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2 einen
teilweisen Längsschnitt
durch eine der Kraftstoff-Einspritzvorrichtungen von 1;
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3 einen
vergrößerten Teilschnitt
durch einen Endbereich der Kraftstoff-Einspritzvorrichtung von 2;
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4 eine
nochmals vergrößerte Darstellung
des Endbereichs der Kraftstoff-Einspritzvorrichtung
von 3; und
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5 ein
Diagramm, in dem die von der Kraftstoff-Einspritzvorrichtung von 2 abgegebene
Kraftstoffmenge über
einem Hub eines Ventilelements dargestellt ist.
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In 1 trägt eine
Brennkraftmaschine insgesamt das Bezugszeichen 10. Sie
umfasst ein Kraftstoffsystem 12.
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In
einem Kraftstoffbehälter 14 des
Kraftstoffsystems 12 ist Kraftstoff gespeichert. Eine elektrisch angetriebene
Kraftstoffpumpe 16 fördert
Kraftstoff aus dem Kraftstoffbehälter 14 zu
einer Hochdruck-Kraftstoffpumpe 18. Diese wird auf in 1 nicht
näher dargestellte
Art und Weise direkt bspw. von einer Nockenwelle der Brennkraftmaschine 10 angetrieben.
Die Hochdruck-Kraftstoffpumpe 18 fördert den
Kraftstoff unter hohem Druck in eine Kraftstoff-Sammelleitung 20.
In dieser kann im Betrieb der Brennkraftmaschine 10 der
Kraftstoff unter hohem Druck gespeichert werden.
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Hochdruckleitungen 22 führen zu
Hochdruckanschlüssen 24 von
Kraftstoff-Einspritzvorrichtungen. Bei diesen handelt es sich um
Injektoren 26, welche den Kraftstoff direkt in Brennräume 28 einspritzen.
Niederdruckanschlüsse 30 der
Injektoren 26 sind mit einer Niederdruck-Rücklaufleitung 32 verbunden,
welche zum Kraftstoffbehälter 14 zurückführt. Der
Betrieb der Brennkraftmaschine 10 und des Kraftstoffsystems 12 wird
insgesamt von einem in der Figur nicht dargestellten Steuer- und Regelgerät gesteuert
bzw. geregelt.
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Der
genaue Aufbau des Injektors 26 ist aus den 2 und 3 ersichtlich
(dabei sind in 2 aus Darstellungsgründen nicht
alle Bezugszeichen eingetragen): Danach umfasst der Injektor 26 ein
Gehäuse 34,
von dem in 2 ein Düsenkörper 36 und eine Zwischenscheibe 38 dargestellt
sind. Diese werden von einer in der Figur nicht dargestellten Düsenspannmutter
gegeneinander verspannt. Im Düsenkörper 36 ist
eine sacklochartige Ausnehmung 40 vorhanden. In diese ist
ein Ventilelement 42 eingesetzt. In 2 nach unten
hin wird die Ausnehmung 40 durch einen Einspritzkegel 44 verschlossen,
in dem eine Kraftstoff-Austrittsöffnung 46 vorhanden
ist.
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Das
Ventilelement 42 erstreckt sich in Längsrichtung koaxial zur Ausnehmung 40.
Es trägt
in etwa in seiner axialen Mitte einen Abschnitt 48 mit
größerem Durchmesser
in der Art eines Ringbunds. An diesem stützt sich eine Ventilfeder 50 ab,
die eine Hülse 52 gegen
die Zwischenscheibe 38 beaufschlagt. Die Abdichtung zwischen
Hülse 52 und
Zwischenscheibe 38 erfolgt dadurch, dass der in 2 obere
Rand der Hülse 52 als
Schneidkante 54 ausgebildet ist.
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Der
Abschnitt 48 des Ventilelements 42 arbeitet im
Gleitspiel, jedoch fluid- und druckdicht, mit der Ausnehmung 40 im
Düsenkörper 36 zusammen. Zwischen
dem Abschnitt 48, der Ausnehmung 40, der Zwischenscheibe 38,
der Hülse 52 und
dem in 2 oberhalb des Abschnitts 48 gelegenen
Bereich des Ventilelements 42 ist ein hydraulischer Steuerraum 56 vorhanden.
Eine in 2 obere Stirnfläche des
Abschnitts 48 des Ventilelements 42 bildet eine in
Längsrichtung
bzw. Schließrichtung
des Ventilelements 42 wirkende Druckfläche 58.
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Über eine
Ablaufdrossel 60 kann der hydraulische Steuerraum 56 mittels
eines Steuerventils 62 mit dem Niederdruckanschluss 30 und
in der Folge mit der Niederdruck-Rücklaufleitung 32 verbunden werden.
Hierauf wird im Detail noch weiter unten eingegangen. Ein Kanal 64 in
der Zwischenscheibe 38 verbindet den Hochdruckanschluss 24 mit
einem zwischen der Zwischenscheibe 38, einer in 2 oberen
axialen Endfläche 65 des
Ventilelements 42 und der Hülse 52 gebildeten
oberen Strömungsraum 66.
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Eine
Zulaufdrossel 68 in der Hülse 52 verbindet den
oberen Strömungsraum 66 wiederum
mit dem hydraulischen Steuerraum 56. Im Ventilelement 42 ist
in dessen Längsrichtung
ein zur Längsachse des
Ventilelements 42 koaxialer Strömungskanal 70 vorhanden.
Dieser führt
vom oberen Strömungsraum 66 im Ventilelement 42 bis
zu einem in 2 unteren Endbereich 72 des
Ventilelements 42. Dessen genaue Ausgestaltung ist im Detail
aus den 3 und 4 ersichtlich:
Am
Endbereich 72 des Ventilelements 42 ist eine konische
Ringfläche 74 vorhanden,
so dass das in den 2 bis 4 untere
Ende des Ventilelements 42 kegelig spitz zuläuft. Die
konische Ringfläche 74 umfasst
dabei einen radial äußeren Abschnitt 76,
der mit der Längsachse
des Ventilelements 42 einen kleineren Winkel einschließt als ein
radial innerer Abschnitt 78. Zwischen den beiden Abschnitten 76 und 78 der konischen
Ringfläche 74 ist
eine Dichtkante 80 vorhanden. Diese arbeitet mit einem
Ventilsitz 82 zusammen, welcher auf einer ebenfalls kegeligen
Ringfläche 84 des
Einspritzkegels 44 des Düsenkörpers 36 ausgebildet
ist.
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Der
im Ventilelement 42 verlaufende Strömungskanal 70 verzweigt
sich im Bereich des unteren Endbereiches 72 in zwei separate
Kanäle
(ohne Bezugszeichen), welche zu Zulauföffnungen 86a und 86b führen. Die
Zulauföffnungen 86a und 86b sind
diametral gegenüberliegend
im radial äußeren Abschnitt 76 der
konischen Ringfläche 74 angeordnet. Die
Zweige des Strömungskanals 70 verlaufen
dabei in etwa in einem rechten Winkel zum radial äußeren Abschnitt 76 der
konischen Ringfläche 74.
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Der
radial äußere Abschnitt 76 der
konischen Ringfläche 74 am
unteren Endbereich 72 des Ventilelements 42 und
die kegelige Ringfläche 84 im
Einspritzkegel 44 des Düsenkörpers 36 begrenzen
einen unmittelbar stromaufwärts
vom Ventilsitz 82 bzw. der Dichtkante 80 gelegenen
Strömungsraum 88. Stromabwärts vom
Ventilsitz 82 bzw. der Dichtkante 80 ist zwischen
dem radial inneren Abschnitt 78 der konischen Ringfläche 74 am
unteren Endbereich 72 des Ventilelements 42 und
einer Wand des Einspritzkegels 44 ein zweiter Strömungsraum 90 vorhanden.
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Die
Position der Kraftstoff-Austrittsöffnung 46 ist in 3 auf
der linken Seite am Beispiel einer Sitzlochdüse, in 3 auf der
rechten Seite am Beispiel einer Sacklochdüse dargestellt. Der Strömungsquerschnitt
d2 der Kraftstoff-Austrittsöffnung 46 ist
in jedem Fall kleiner als die Summe der Strömungsquerschnitte d1 der Verzweigungen
des Strömungskanals 70 im
Ventilelement 42. Der in den 3 und 4 radial äußere Bereich
der Zulauföffnungen 86a und 86b ist,
wie insbesondere aus 4 ersichtlich ist, mit einer
Rundung 92 ausgebildet.
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Der
Winkel, den der radial äußere Abschnitt 76 der
konischen Ringfläche 74 mit
der kegeligen Ringfläche 84 des
Einspritzkegels 44 des Düsenkörpers 36 einschließt, ist
sehr klein und in 4 mit α1 bezeichnet. Vorteilhafterweise
beträgt
er ungefähr 10' bis 35', besonders vorteilhaft
ist ein Winkel α1
im Bereich zwischen 15' und
30'. Dabei sei darauf
hingewiesen, dass in den 2 bis 4 die Winkel
aus zeichnungstechnischen Gründen überhöht dargestellt
sind. Der Winkel, den der radial innere Abschnitt 78 der
konischen Ringfläche 74 des
Endbereichs 72 des Ventilelements 42 mit der kegeligen
Ringfläche 84 des
Einspritzkegels 44 des Düsenkörpers 36 einschließt, ist
in 4 mit α2
bezeichnet und insgesamt etwas größer als der obige Winkel α1.
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Der
Injektor 26 arbeitet folgendermaßen:
Wenn kein Kraftstoff
vom Injektor 26 eingspritzt werden soll, ist das Steuerventil 62 geschlossen.
In diesem Fall herrscht im Steuerraum 56 ebenso wie in den
Strömungsräumen 66 und 88 der
gleiche Druck, nämlich
der volle in der Kraftstoff-Sammelleitung herrschende Systemdruck.
Auf Grund der Kraft durch die Ventilfeder 50 und durch
die hydraulische Kraft, welche an der Druckfläche 58 angreift und
in Schließrichtung
des Ventilelements 42 wirkt, wird das Ventilelement 42 mit
der Dichtkante 80 gegen den Ventilsitz 82 gedrückt. Der
Strömungsraum 88 ist
somit vom Strömungsraum 90 getrennt
und es kann kein Kraftstoff aus der Kraftstoff-Austrittsöffnung 46 austreten.
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Wird
eine Einspritzung von Kraftstoff in einen Brennraum 28 gewünscht, öffnet das
Steuerventil 62. Hierdurch kann Kraftstoff aus dem Steuerraum 56 über die
Ablaufdrossel 60 in die Niederdruck-Rücklaufleitung 32 abströmen. Da
die Zulaufdrossel 68 kleiner ist als die Ablaufdrossel 60,
kann der Kraftstoff nicht mit der gleichen Geschwindigkeit in den Steuerraum 56 nachströmen, so
dass sich in diesem ein Druckabfall einstellt. Hierdurch wird auch
die an der Druckfläche 58 angreifende
Schließkraft
geringer.
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Gleichzeitig
wirkt an dem stromaufwärts
von der Dichtkante 80 gelegenen radial äußeren Abschnitt 76 der
konischen Ringfläche 74 weiterhin
der volle Systemdruck. Wenn die hydraulische Kraftresultierende
am äußeren Abschnitt 76 der
konischen Ringfläche 74 des
Ventilelements 42 die Schließkraft der Ventilfeder 50 und
die an der Druckfläche 58 angreifende
hydraulische Kraft übersteigt,
hebt das Ventilelement 42 mit seiner Dichtkante 80 vom
Ventilsitz 82 ab. Somit kann der Kraftstoff vom Strömungsraum 88 in
den Strömungsraum 90 und
von dort durch die Austrittsöffnung 46 hindurch
in den dem Injektor 26 zugeordneten Brennraum 28 gelangen.
Der Verlauf der Strömungsmenge
dm/dt über
einem Hub h des Ventilelements 42 ist aus 5 ersichtlich:
Unmittelbar
nach dem Abheben der Dichtkante 80 des Ventilelements 42 vom
Ventilsitz 82 ist die Drosselung der Strömungsmenge
dm/dt im Wesentlichen durch den sich zwischen der Dichtkante 80 und
dem Ventilsitz 82 ergebenden Spalt bestimmt. Der entsprechende
Bereich in dem Diagramm von 5 trägt das Bezugszeichen 94.
Man sieht, dass unmittelbar nach dem Abheben der Dichtkante 80 vom Ventilsitz 82 ein
sehr steiler Anstieg der Strömungsmenge
und somit auch des Druckes im Strömungsraum 90 zu beobachten
ist.
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Im
weiteren Verlauf der Hubbewegung des Ventilelements 42 beginnt
der sich zwischen dem radial äußeren Abschnitt 76 der
konischen Ringfläche 74 und
der kegeligen Ringfläche 84 des
Einspritzkegels 44 ergebende, scheibenringförmige Strömungskanal
eine Drosselwirkung zu entfalten, die stärker ist als die oben genannte
Drosselwirkung. Der entsprechende Abschnitt trägt in 5 das Bezugszeichen 96.
Man sieht, dass der Anstieg der Strömungsmenge dm/dt über dem
Hub h im Abschnitt 96 weniger ausgeprägt ist als im Abschnitt 94.
Entsprechend steigt auch der Druck im Strömungsraum 90 weniger stark
an.
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Bewegt
sich das Ventilelement 42 noch weiter, gewinnt jene Drosselung
an Einfluss, welche durch den sich zwischen dem inneren Abschnitt 78 der
konischen Ringfläche 74 und
der kegeligen Ringfläche 84 des
Einspritzkegels 44 ergebenden Strömungsquerschnitt bedingt ist.
Der entsprechende Abschnitt trägt
in 5 das Bezugszeichen 98. Er ist nochmals
flacher als der Abschnitt 96, d.h. dass der Druckanstieg
im Strömungsraum 90 nochmals
geringer ist.
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Wenn
das Ventilelement 42 mit seiner Dichtkante 80 weit
genug vom Ventilsitz 82 abgehoben hat, drosselt nur noch
die Kraftstoff-Austrittsöffnung 46.
In diesem Fall ist die Strömungsmenge
dm/dt vom Hub h des Ventilelements 42 unabhängig, nämlich konstant.
Entsprechend ergibt sich auch kein weiterer Druckanstieg mehr im
Strömungsraum 90 des
Injektors 26. Der entsprechende Abschnitt der Kurve trägt in 5 das
Bezugszeichen 100.
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Die
Einspritzung von Kraftstoff durch den Injektor 26 wird
dadurch beendet, dass das Steuerventil 62 schließt. Hierdurch
steigt der Druck im Steuerraum 56 wieder an und das Ventilelement 42 wird
mit der Dichtkante 80 wieder gegen den Ventilsitz 82 gedrückt. Der
Verlauf der Strömungsmenge
dm/dt über dem
Hub h bzw. der Verlauf des Druckes im Strömungsraum 90 ist dann
umgekehrt zu dem oben beschriebenen Verlauf.
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Bei
dem in den 2 bis 4 dargestellten Injektor 26 wird
die Bewegung des Ventilelements 42 hydraulisch gesteuert.
Es versteht sich jedoch, dass der Vorteil eines relativ flachen
Druckverlaufs über dem
Hub des Ventilelements auch bei einem Injektor realisiert werden
kann, dessen Ventilelement bspw. durch einen Magnetaktor oder durch
ein Piezoelement bewegt wird.