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Die
Erfindung geht aus von einem Spielausgleichselement mit einem in
einem Zylinder angeordneten Arbeitskolben beziehungsweise von einem Kraftstoffinjektor
mit einer Antriebseinheit nach der Gattung der nebengeordneten Ansprüche 1 und
8 aus. Es ist schon bekannt, dass bei Kraftstoffinjektoren der neueren
Generation oftmals als Antriebseinheit eine piezoelektrische Aktoreinheit
verwendet wird, um die in eine Brennkraftmaschine einzuspritzende
Kraftstoffmenge mit hohem Druck und sehr genau dosiert zu steuern.
Die piezoelektrische Aktoreinheit ist aus mehreren hundert Piezokeramik-Scheiben
stapelförmig
(Stapelaktor) zusammengesetzt und hat jedoch den prinzipiellen Nachteil, dass
seine axiale Prolongation je nach Bauweise lediglich im Bereich
von ca 40 bis 80 μm
liegt. Mit diesem Aktorhub wird in der Regel ein Servoventil angesteuert,
das in dem Kraftstoffinjektor eingebaut ist und das Öffnen oder
Schließen
von Spritzlöchern steuert,
die in der Injektorspitze angeordnet sind. Die Spritzlöcher werden
von der Düsennadel
geschlossen gehalten, wenn an der Aktoreinheit kein Steuerimpuls
anliegt. Um ein sicheres Schließen
der Spritzlöcher
zu gewährleisten,
werden die betroffenen Baugruppen, insbesondere die Aktoreinheit
mit einem geringen Montagespiel (Leerhub) in der Größenordnung
von einigen μm
zu der anzutreibenden Baugruppe, beispielsweise dem Steuerventil
einer Servoventileinheit, der Düsennadel
oder dergleichen eingebaut. Dabei wird das Montagespiel so gering wie
nötig eingestellt,
da bei einem zu großen
Montagespiel der ohnehin relativ kleine Aktorhub unnötig verringert
wird, weil ein Teil des Aktorhubs zur Überbrückung des Montagespiels benötigt wird.
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Während der
gesamten Betriebsdauer des Kraftstoffinjektors können an den Komponenten, die beim
Zusammenbau das Montagespiel ergeben, durch Alterungs-, Verschleiß-, Verformungs-,
Setzerscheinungen und Temperatureinflüsse Veränderungen des Montagespiels
entstehen.
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Wird
das Montagespiel zu klein gewählt,
besteht die Gefahr, dass bei minimalen Veränderungen der Komponenten,
der Leerhub Null wird und bei weiteren Veränderungen sogar das Steuerventil
oder die Düsennadel
aufgedrückt
werden kann. Dadurch kann eine unkontrollierte Dauereinspritzung
von Kraftstoff in den Brennraum der Brennkraftmaschine auftreten,
die unter Umständen
zu Motorschäden führen kann.
Der Leerhub muss also so groß eingestellt
werden, dass über
die gesamte Laufzeit des Kraftstoffinjektors nicht die oben genannten
störenden
Einflussfaktoren auftreten oder dadurch Schäden entstehen können.
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Um
den gesamten verfügbaren
Aktorhub nutzen zu können,
wurde des weiteren vorgeschlagen, zwischen dem Injektorgehäuse und
der Aktoreinheit ein Spielausgleichselement einzubauen. Das Spielausgleichselement
hat dabei die Aufgabe, den Leerhub auf Null zu reduzieren und bei
Veränderungen
so auszugleichen, dass die störenden
Einflussfaktoren sich nicht auswirken können. Auch dürfen an der
Aktoreinheit oder der Servoventileinheit keine Schäden auftreten.
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Bekannt
sind Spielausgleichselemente, die im wesentlichen als offenes System
oder geschlossenes System ausgebildet sind. Bei einem offenen System
wird der Kraftstoff selbst als hydraulisches Fluid verwendet, während bei
einem geschlossenen System in der Regel ein zusätzliches Hydrauliköl, oftmals
ein Silikonöl
oder ähnliches
zum Einsatz kommt.
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Des
Weiteren ist bekannt, dass das Spielausgleichselement über eine
Drossel mit einem Ausgleichsraum verbunden ist. Diese Drossel kann
als Bohrung, als Spalt oder zum Beispiel als Führungsspalt zwischen dem Kolben
und dem Zylinder ausgeführt
sein. Wird die Drossel sehr klein ausgeführt, dann ergibt sich zwar
der Vorteil, dass bei kurzzeitiger Krafteinwirkung auf den Kolben
der Drosseldurchfluss sehr gering ist und damit das Spielausgleichselement
nahezu steif ist. Dadurch kann der Aktorhub weitgehend verlustfrei
auf eine Servoventileinheit übertragen
werden. Nachteilig ist jedoch, dass auch bei einer kleinen Drossel
ein gewisser Volumenaustausch stattfindet, der den Kolben gegen einen
Anschlag wandern lässt.
Andererseits wird durch eine kleine Drossel verhindert, dass in
Ruhephasen das Fluid wieder in ausreichendem Maße zurückfließen kann. Wird dagegen die
Drossel so groß ausgebildet,
dass auch im worst case Fall der Volumenstrom durch die Drossel
ausreichend groß ist, dann
ist die Wirkung der Drossel relativ klein, so dass der Kolben in
unerwünschter
Weise kriechen kann.
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Aus
der
DE 19940054 C2 ist
ein Dosierventil für
ein unter Druck stehendes Fluid bekannt, das als Kraftstoffinjektor
verwendbar ist. Es weist ein Injektorgehäuse auf, in dessen oberen Teil
ein Spielausgleichselement angeordnet ist. Das Spielausgleichselement
weist einen Hydraulikraum auf, der über eine Drosselblende mit
einem Ausgleichsraum in Verbindung steht. In dem Ausgleichsraum
ist ein nach oben hin verschweißter
Metallbalg angeordnet, der nach unten hin mit einer unter Federdruck
stehenden Abschlussplatte abgedichtet ist. Das System mit der Hydraulikkammer,
der Drosselblende und dem Ausgleichsraum ist nach außen hin
abgedichtet und enthält
vorzugsweise als Hydraulikfluid ein Silikonöl.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Funktion eines Spielausgleichselement
beziehungsweise eines Kraftstoffinjektors zu verbessern. Diese Aufgabe
wird mit den Merkmalen der nebengeordneten Ansprüche 1 und 8 gelöst.
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Bei
dem erfindungsgemäßen Spielausgleichselement
beziehungsweise dem Kraftstoffinjektor mit den kennzeichnenden Merkma len
der nebengeordneten Ansprüche
1 und 8 ergibt sich der Vorteil, dass in dem Arbeitsraum des Zylinders
des Spielausgleichselementes als hydraulisches Fluid eine Flüssigkeit
verwendet wird, deren Stoffparameter von außen steuerbar sind. Dadurch
kann der Zufluss oder der Abfluss des Fluids in den Arbeitsraum in
vorteilhafter Weise so gesteuert werden, dass eine Bewegung, beispielsweise
ein langsames Kriechen des Arbeitskolbens verhindert wird, wenn
auf ihn durch die Elongation der Antriebseinheit (Aktorhub) ein
hoher Druck ausgeübt
wird. Das Spielausgleichselement bildet dadurch ein steifes Widerlager,
so dass der Aktorhub ohne Verluste auf den Nadelhub der Düsennadel
oder eine andere betroffene Baugruppe, beispielsweise die Servoventileinheit übertragen
werden kann. Als besonders vorteilhaft wird angesehen, dass das
Spielausgleichselement auf eine einfache Weise von außen steuerbar
ist. Dadurch lässt
sich die Funktion des Spielausgleichs vorteilhaft an aktuelle Gegebenheiten
automatisch anpassen. Als weiterer Vorteil wird angesehen, dass
die Drossel so groß gewählt werden
kann, dass immer genügend
Fluid fließen
kann, ohne dass eine unerwünschte
Bewegung des Arbeitskolbens zu befürchten ist. Dadurch ist sichergestellt,
dass in Arbeitspausen immer genügend
Zeit zur Verfügung
steht, um die Kontaktflächen
der betroffenen Baugruppen zusammenzubringen und damit den Leerhub
wirkungsvoll auf Null zu reduzieren. Dies ist insbesondere bei einer
Mehrfacheinspritzung von Vorteil, da hier besonders die Gefahr besteht,
dass durch mehrere unmittelbar hintereinander stattfindende Einspritzungen der
Kolben des Spielausgleichselementes im Zylinder unerwünscht verschoben
wird.
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Durch
die in den abhängigen
Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen
sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des in den
nebengeordneten Ansprüchen
1 und 8 angegebenen Spielausgleichselementes beziehungsweise des
Kraftstoffinjektors gegeben. Durch die Verwendung eines geschlossenes
Systems kann das Fluid nicht in die Umgebung entweichen. Dadurch
genügt
es, eine nur geringe Menge des Fluids mit elektro- oder magnetorheologischen
Eigenschaften zu verwenden, um den Durchfluss an der Drosselstelle
zu steuern. Durch Steuerung der Durchflussmenge des Fluids über die
Drosselstelle kann somit sehr einfach die Bewegung des Arbeitskolbens
gesteuert werden, ohne dass ein verschleißanfälliges Ventil eingesetzt werden
muss.
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Um
einen statischen Spielausgleich zu erreichen, ist vorgesehen, oberhalb
des Arbeitskolbens ein elastisches Element, vorzugsweise eine Druckfeder
anzuordnen, die den Arbeitskolben gegen ein Stellglied, beispielsweise
ein Steuerventil einer Servoventileinheit, eine Düsennadel
oder dergleichen drückt.
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Die
gleiche Wirkung wird erreicht, wenn die Druckfeder in einem Ausgleichsraum
angeordnet wird und hier auf einen Hilfskolben drückt, der
ebenfalls im Ausgleichsraum angeordnet ist. Der Hilfskolben drückt somit
das Fluid in den Kolbenraum, so das der Arbeitskolben einen möglichen
Leerhub ausgleichen kann. Durch die Anordnung der Druckfeder im Ausgleichsraum
kann der Kolbenraum in vorteilhafter Weise kleiner ausgeführt werden,
so dass er steifer wird.
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Vorteilhaft
erscheint weiter, die Drosselstelle mit der Vorrichtung zur Erzeugung
eines elektrischen oder magnetischen Feldes zwischen dem Kolbenraum
und dem Ausgleichsraum anzuordnen. Hier kann der Zu- und Abfluss
zum Kolbenraum besonders leicht gesteuert werden.
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Eine
alternative und vorteilhafte Lösung
wird auch darin gesehen, die Drosselstelle mit der Vorrichtung im
Bereich einer Zylinderwand und einer Kolbenwand anzuordnen. In diesem
Fall kann auf einen Ausgleichsraum verzichtet werden, da der Raum
unterhalb des Arbeitskolbens als Ausgleichsraum genutzt werden kann.
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Die
Steuerung des Durchflusses an der Drosselstelle erfolgt in einfacher
Weise derart, dass bei großer
Krafteinwirkung auf den Arbeitskolben der Volumenfluss an der Drosselstelle
blockiert wird, so dass der Kraftfluss zwischen der Aktoreinheit
und der entsprechenden Baugruppe gewährleistet ist. Bei kleiner
oder fehlender Krafteinwirkung wird dagegen der Durchfluss an der
Drosselstelle geöffnet,
damit sich der Kolben gegen sein Widerlager bewegen kann.
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Bei
dem Kraftstoffinjektor wird der Volumenfluss des Fluids in vorteilhafter
Weise in Abhängigkeit vom
Einspritzzyklus des Einspritzvorgangs gesteuert. Dadurch können insbesondere
bei der Mehrfacheinspritzung mit schnellen aufeinander folgenden
Einspritzimpulsen die kurzen Einspritzpausen zur Regeneration genutzt
werden, so dass auf Grund der wirkenden Federkraft der obere Teil
des Kolbenraumes mit Fluid aufgefüllt werden kann.
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Als
weitere vorteilhafte Lösung
wird angesehen, dass beispielsweise bei Verwendung einer Servoventileinheit
die Federkraft der Druckfeder im Spielausgleichselement kleiner
gewählt
wird als die Öffnungskraft,
die zum Öffnen
des Servoventils der Servoventileinheit erforderlich ist. Dadurch
ist sichergestellt, dass das Servoventil im nicht angesteuerten Zustand
sicher geschlossen bleibt und kein Kraftstoff eingespritzt werden
kann.
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Eine
besonders einfache Anordnung des Spielausgleichselementes wird darin
gesehen, wenn das Spielausgleichselement zwischen der Antriebseinheit
und einer Kopfplatte des Injektorgehäuses eingebaut wird.
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Alternativ
kann das Spielausgleichselement auch zwischen der Antriebseinheit
und einer Servoventileinheit, einer Düsennadel, einem Zwischenstück oder
dergleichen eingebaut werden.
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Ein
Ausführungsbeispiel
der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird in der nachfolgenden
Beschreibung näher
erläutert.
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1 zeigt
einen prinzipiellen Aufbau eines erfindungsgemäßen Spielausgleichselementes,
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2 zeigt
einen erfindungsgemäßen Kraftstoffinjektor
mit einem Spielausgleichselement,
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3 zeigt
ein zweites Ausführungsbeispiel eines
erfindungsgemäßen Spielausgleichselementes,
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4 zeigt
ein drittes Ausführungsbeispiel eines
erfindungsgemäßen Spielausgleichselementes,
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5 zeigt
ein viertes Ausführungsbeispiel eines
erfindungsgemäßen Spielausgleichselementes
und
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6 zeigt
ein fünftes
Ausführungsbeispiel eines
erfindungsgemäßen Spielausgleichselementes.
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Bei
dem erfindungsgemäßen Kraftstoffinjektor
wird ein Spielausgleichselement verwendet, das für das Fluid mit einem geschlossenen
System ausgebildet ist. Erfindungswesentlich ist, dass das Fluid in
dem Spielausgleichselement eine Flüssigkeit aufweist, deren Stoffparameter
von außen
veränderbar sind,
wobei insbesondere die Zähflüssigkeit
oder Viskosität
und damit der Volumenfluss der Flüssigkeit bei einem bestimmten
Druck mit einem elektrischen oder magnetischen Feld steuerbar ist.
Mit einer derartigen rheologischen Flüssigkeit wird der Zufluss und/oder
der Abfluss des Fluids in einem Kolbenraum eines Zylinders des Spielausgleichselementes gesteuert.
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1 zeigt
in schematischer Darstellung ein erfindungsgemäßes Spielausgleichselement 10,
das zur Reduzierung des Montagespiels (Leerhubs) vorzugsweise in
einem Kraftstoffinjek tor eingebaut wird. Das Spielausgleichselement 10 weist
einen Zylinder 2 auf, in dem ein Arbeitskolben 1 mit
einer Kolbenstange 9 in axialer Richtung beweglich angeordnet ist.
Der Arbeitskolben 1 wird in dem Zylinder 2 geführt. Oberhalb
des Arbeitskolbens 1 ist in einem oberen Teil des Kolbenraumes 22 ein
elastisches Element, vorzugsweise eine Schraubendruckfeder 3 angeordnet,
die sich mit ihrem oberen Ende gegen die Decke des Zylinders 2 und
mit ihrem unteren Ende gegen den Arbeitskolben 1 abstützt. Dadurch wird
der Arbeitskolben 1 nach unten gegen ein Widerlager gedrückt, das
einen Anschlag bildet. Als Widerlager kann die Antriebseinheit des
Kraftstoffinjektors, insbesondere eine piezoelektrische Aktoreinheit,
ein Stellglied, eine Zwischenplatte, ein Steuerventil einer Servoventileinheit
oder bei direkter Steuerung der Schaft einer Düsennadel sein, wie später noch
näher erläutert wird.
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Der
Arbeitskolben 1 ist mit einer Kolbenstange 9 verbunden,
die aus dem Zylinder 2 nach unten herausragt und gegen
das Gehäuse
des Zylinders 2 seitlich mit einer Dichtung 23 abgedichtet
ist, so dass aus dem geschlossenen System kein Fluid austreten kann.
Oberhalb des Arbeitskolbens 1 ist im Arbeitsraum 22 des
Zylinders 2 ein oberer Teil und unterhalb des Arbeitskolbens 1 ist
ein unterer Teil des Kolbenraumes 22 ausgebildet. Die beiden
Teile des Kolbenraumes 22 sind durch einen Bypass 5 miteinander hydraulisch
verbunden. Der Bypass 5 weist eine Drosselstelle 6 auf.
Der Zylinder 2 mit den beiden Raumteilen sowie der Bypass 5 mit
der Drosselstelle 6 sind mit einem Fluid 8 gefüllt, das
elektro- oder magnetorheologischen Eigenschaften aufweist, so dass der
Arbeitskolben 1 von allen Seiten vom hydraulischen Fluid 8 umspült wird.
Die Drosselstelle 6 wird durch eine Verengung des Bypasses 5 gebildet,
deren Durchflussmenge von außen
steuerbar ist. Zu diesem Zweck ist an der Drosselstelle 6 eine
Vorrichtung 7 angeordnet, mit der die Durchflussmenge des Fluids 8 von
außen
steuerbar ist. Bei einem mit einem elektrischen Feld beeinflussbaren
Fluid 8 sind an der Drosselstelle 6 zwei ent sprechend
ausgebildete Elektroden angeordnet, so dass beim Anlegen einer elektrischen
Spannung der Durchfluss des Fluids 8 gesperrt werden kann.
Bei einem magnetorheologischen Fluid 8 ist eine entsprechend
ausgebildete Magnetspule angeordnet, die bei Bedarf innerhalb der
Drosselstelle 6 ein elektrisches Magnetfeld aufbaut.
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Im
Folgenden wird die Funktionsweise dieses Spielausgleichselementes 10 beschrieben.
Das Spielausgleichselement 10 wird im Kraftstoffinjektor beispielsweise
zwischen der Bodenplatte einer piezoelektrischen Aktoreinheit und
einem Servoventil so angeordnet, dass die Kolbenstange 9 mit
ihrer unteren Stirnfläche 21b gegen
ein Steuerventil (Servoventil) einer Servoventileinheit aufliegt.
Ein Montagespiel ist nicht vorhanden, da die Kolbenstange 9 mit dem
voreingestellten Federdruck des elastischen Elementes (Druckfeder) 3 gegen
das Servoventil als Widerlager drückt. Die Druckkraft ist jedoch
geringer als die Schließkraft
des Servoventils der Servoventileinheit, um ein sicheres Schließen der
Düsennadel im
nicht angesteuerten Zustand zu erreichen. Alternativ kann das Spielausgleichselement 10 auch
an einem Zwischenstück,
zwischen dem Injektorgehäuse
und dem Aktor oder zwischen dem Aktor und einer Düsennadel
angeordnet sein und diese direkt betätigen.
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Das
elastische Element 3 bewirkt, dass die beiden Anlageflächen des
Spielausgleichselementes 10, d.h. die obere Stirnfläche 21a des
Zylinders 2 und die untere Stirnfläche 21b der Kolbenstange 9 spielfrei
gegen die Aktoreinheit beziehungsweise das Widerlager (Zwischenstück, Servoventil,
Düsennadel oder
Injektorgehäuse)
anliegen. Wird nun die Aktoreinheit aktiviert, um letztlich eine
oder mehrere Düsennadeln
zu öffnen
oder zu schließen,
dann wird die Vorrichtung 7 bestromt beziehungsweise eine
Spannung angelegt, um den durch eine mögliche Bewegung des Arbeitskolbens 1 entstehenden
Durchfluss des Fluids 8 in dem Bypass 5 zu verhindern.
Dadurch wird das Spielausgleichselement 10 hart, so dass
die Elongation der Aktoreinheit verlustfrei auf das Widerlager übertragen
werden kann.
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In
einer Ruhephase, wenn die Aktoreinheit nicht angesteuert wird, wird
die Bestromung der Vorrichtung 7 abgeschaltet, so dass
das elastische Element 3 den Arbeitskolben 1 wieder
gegen sein Widerlager drücken
kann und damit ein mögliches
Spiel kompensiert.
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Verändert sich
im Laufe der Betriebszeit aus irgendeinem Grund der mechanische
Abstand zwischen der Aktoreinheit und beispielsweise der Servoventileinheit,
so bringt die Druckfeder 3 bei Vergrößerung des Abstandes die entsprechenden
Berührungsflächen wieder
in Kontakt, so dass dadurch das Montagespiel (Leerhub) vollständig kompensiert wird.
Bei Verkleinerung des Abstandes drückt dagegen eine Feder des
Servoventils den Arbeitskolben 1 – gegen die Federkraft der
Druckfeder 3 – in
den Kolbenraum 22 hinein, bis das Steuerventil der Servoventileinheit
wieder geschlossen ist und damit wieder die definierten Verhältnisse
gegeben sind. In diesem Fall wird die Vorrichtung 7 nicht
bestromt, um einen Strömungsausgleich
des Fluids 8 zu ermöglichen. Der
für beide
Vorgänge
nötige
Volumenstrom des Fluids 8 fließt über den Bypass 5 und
die dort angeordnete Drosselstelle 6. Der Durchfluss an
der Drosselstelle 6 ist hierbei variabel von der Vorrichtung 7 von
außen
steuerbar und kann komplett gesperrt werden. Dadurch kann durch
eine entsprechende Ansteuerung eine Bewegung (Kriechen) des Arbeitskolbens 1 verhindert
werden, wenn beispielsweise während
des Einspritzvorgangs große
Kräfte
von der Aktoreinheit auf die Servoventileinheit übertragen werden. In Phasen,
in denen keine großen
Kräfte übertragen
werden, insbesondere in Einspritzpausen, kann durch geeignete Ansteuerung
eine Bewegung des Arbeitskolbens 1 ermöglicht werden, um die Selbsteinstellung
der Aktor-Ventileinheit zu gewährleisten.
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2 zeigt
in schematischer Darstellung den oberen Teil eines erfindungsgemäßen Kraftstoffinjektors 20.
In diesem Fall wurde ein modifiziertes Spielausgleichselement 10 zwischen
einer Kopfplatte 15 eines Injektorgehäuses 17 und einer
Aktoreinheit 11 angeordnet, deren Kopfplatte 12 ebenfalls spielfrei
gegen die Kolbenstange 9 anliegt. Die Kopfplatte 12 der
Aktoreinheit 11 bildet das zweite Widerlager für das Spielausgleichselement 10.
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Eine
Bodenplatte 13 der Aktoreinheit 11 liegt ebenfalls
spielfrei an der Stirnfläche
einer Düsennadel 14 an.
Bei Aktivierung der Aktoreinheit 11 kann somit der Aktorhub
vollständig
auf die Düsenadel 14 übertragen
werden.
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Bei
dem modifizierten Spielausgleichselement 10 gemäß 2 ist
der Arbeitskolben 1 in seinem Kolbenraum 2 allseits
vom Fluid 8 umströmt.
Die Kolbenraum 22 ist über
einen Bypass 5 und die Drosselstelle 6 hydraulisch
mit einem Ausgleichsraum 18 verbunden. Die durch die Drosselstelle 6 fließende Fluidmenge
wird durch die Volumenänderung
aufgrund der Bewegung des Arbeitskolbens 1 im Kolbenraum 22 bestimmt.
Des weiteren ist an der Drosselstelle 6 eine Vorrichtung 7 zur
Erzeugung eines magnetischen oder elektrischen Feldes angeordnet, womit
der Volumenaustausch zwischen dem Kolbenraum 22 und dem
Ausgleichsraum 18 freigegeben oder unterbunden werden kann.
Um das Spiel im Kraftfluss zwischen der Aktoreinheit 11 und
der Ventileinheit auf Null einzustellen, ist am Arbeitskolben 1 eine
Druckfeder 3 angebracht. Zwischen der Kolbenstange 9 und
dem Zylinder 2 befindet sich eine Dichtung 23,
um ein Austreten des Fluids 8 in die Umgebung zu unterbinden.
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Wie
zuvor schon erwähnt
wurde, ist alternativ vorgesehen, bei der indirekten Ansteuerung
die Aktoreinheit 11 mit seiner Bodenplatte 13 gegen
ein oder mehrere Steuerventile einer Servoventileinheit, einem Zwischenstück oder
dergleichen anzulegen. Die Federkraft der Druckfeder 3 ist
immer so klein ein zustellen, das die Spritzlöcher des Kraftstoffinjektors 20 im
nicht angesteuerten Zustand sicher geschlossen sind.
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Ein
Kraftstoffzufluss 16 ist als Hochdruckbohrung ausgebildet
und stellt die Versorgung der Düsenspitzen
mit Kraftstoff, Benzin oder Diesel sicher.
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3 zeigt
eine weitere erfindungsgemäße Ausführungsform
des Spielausgleichselementes 10. Im Unterschied zu der
in 2 gezeigten Ausführungsform ist gemäß 3 die
Vorrichtung 7 im Bereich des Arbeitskolbens 1 an
der Zylinderwand angeordnet. Zwischen dem Kolben 1 und
der Zylinderwand des Kolbenraumes 2 ist für das Fluid 8 ein
Bypass mit einer Drosselstelle 6 ausgebildet. An dieser Drosselstelle 6 kann
mit Hilfe der Vorrichtung 7 der Volumenaustausch zwischen
dem oberen und unteren Teil des Kolbenraumes 2 gesteuert,
freigegeben oder gesperrt werden.
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Bei
der in 4 gezeigten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Spielausgleichselementes 10 ist
zwischen dem Arbeitskolben 1 und dem Kolbenraum 22 eine
Dichtung 23 angeordnet, die den Arbeitskolben 1 nach
außen
hin abdichtet. Im oberen Teil des Kolbenraums 22 ist oberhalb
des Arbeitskolbens 1 das Fluid 8 enthalten. Dieser
Teil des Kolbenraums 22 ist über die Drosselstelle 6 mit
dem Ausgleichsraum 18 verbunden. Zur Steuerung des Volumenstroms
ist hier an der Drosselstelle 6 die Vorrichtung 7 angeordnet.
Auf den Arbeitskolben 1 wirkt eine Druckfeder 3,
um ein Spiel zwischen der Aktoreinheit 11 und der Ventileinheit
zu kompensieren.
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5 zeigt
eine weitere Ausführungsform der
Erfindung. Erkennbar ist ein Spielausgleichselement 10,
wie es im wesentlichen zuvor zu 4 beschrieben
wurde. Allerdings ist gemäß 5 in
dem Ausgleichsraum 18 ein Hilfskolben 24 angeordnet. Der
Hilfskolben 24 ist mit einer Dichtung 23 seitlich abgedichtet,
so dass das Fluid 8 sich nur im unteren Teil des Ausgleichgefäßes 18 befindet.
Im oberen Teil des Ausgleichge fäßes 18 ist
eine Druckfeder 3 angeordnet, die den Hilfskolben 24 nach
unten drückt.
Die Druckfeder 3 wirkt somit nicht direkt auf den im Kraftfluss
liegenden Arbeitskolben 1. An Stelle der Druckfeder 3 kann
alternativ auch ein Gasdruck aufgebaut werden. Mit der Vorrichtung 7,
die an der Drosselstelle 6 am Übergang zum Kolbenraum 22 angeordnet ist,
kann wieder der Zu- und Abfluss in den Kolbenraum 22 gesteuert
werden.
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Bei
dem in 6 dargestellten erfindungsgemäßen Spielausgleichselement 10 ist
der Arbeitskolben 1 im Kolbenraum 22 vollständig vom
Fluid 8 umgeben. Der Kolbenraum 22 ist nach außen hin
an der Kolbenstange 9 mit einer Dichtung 23 abgedichtet.
Zwischen der Wand des Zylinders 2 und dem Arbeitskolben 1 ist
eine Drosselstelle 6 angeordnet, um einen Volumenstrom
zwischen dem oberen und dem unteren Teil des Kolbenraumes 22 zu
ermöglichen. Zur
Steuerung des Volumenstromes ist an der Drosselstelle 6 wieder
die Vorrichtung 7 angebaut.
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Durch
Eindringen des Arbeitskolbens 1 ändert sich das Fluidvolumen
in der Kolbenkammer 22. Die notwendige Kraft zur Einstellung
des Ventilspiels wird auf Grund der hydrostatischen Elastizität des Fluids 8 und
der Kolbenkammer 22 aufgebracht, eine Druckfeder ist nicht
unbedingt erforderlich.
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In
alternativer Ausgestaltung der Erfindung kann eine Druckfeder vorgesehen
werden, die im oberen Teil der Kolbenkammer 22 angeordnet
wird und den Arbeitskolben 1 nach unten drückt.
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Wie
bereits dargelegt wurde, wird das Spielausgleichselement 10 vorzugsweise
in einem Kraftstoffinjektor 20 verwendet, der für die Einspritzung
von Benzin oder Dieselöl
ausgebildet ist. Das Spielausgleichselement kann jedoch auch in
einer anderen Vorrichtung verwendet werden, um ein Spiel zu kompensieren
und um zwischen zwei beweglichen Teilen eine verlustfreie Kraftübertragung
zu ermöglichen.