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Die
Erfindung betrifft einen Kraftstoffinjektor gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs
1.
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Stand der Technik
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Zur
Einbringung von Kraftstoff in direkt einspritzende Dieselmotoren
können
hubgesteuerte Kraftstoffeinspritzsysteme eingesetzt werden, bei
denen der Einspritzdruck an Last und Drehzahl angepasst werden kann.
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Offenbarung der Erfindung
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Aufgabe
der Erfindung ist es, einen Kraftstoffinjektor gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 1 zu schaffen, der auch bei hohen Einspritzdrücken eine
hohe Lebensdauer aufweist.
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Die
Aufgabe ist bei einem Kraftstoffinjektor mit einem Injektorgehäuse, das
mindestens einen Druckraum umfasst, aus dem mit Hochdruck beaufschlagter
Kraftstoff in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine eingespritzt
wird, wenn der Druck in einem Steuerraum mit Hilfe einer Steuerventileinrichtung
so in einen Druckentlastungsraum entspannt wird, dass eine Düsennadel öffnet, dadurch
gelöst, dass
in dem Injektorgehäuse
mindestens ein Schließdruckspeichervolumen
vorgesehen ist, das mit Kraftstoff gefüllt ist, der die Düsennadel
oder eine mit der Düsennadel
gekoppelte Steuerstange mit einem Schließdruck beaufschlagt, der größer als
der beim Öffnen
der Düsennadel
abfallende Druck in dem Druckraum ist und eine hydraulische Schließkraft auf
die Düsennadel
oder die mit der Düsennadel gekoppelte
Steuerstange erzeugt. Gemäß einem
wesentlichen Aspekt der Erfindung wird der Druckabfall, der während der
Einspritzung in dem Druckraum und einer Injektorzuleitung auftritt,
ausgenutzt, um eine hydraulische Schließkraft auf die Düsennadel
oder die mit der Düsennadel
gekoppelte Steuerstange zu erzeugen. Der Hydraulikdruck in dem Schließdruckspeichervolumen
wird während
der Einspritzung nahezu konstant gehalten. Somit entsteht zwischen dem
Schließdruckspeichervolumen
und dem Druckraum beziehungsweise dem restlichen Injektorvolumen
eine Druckdifferenz. Diese Druckdifferenz wird genutzt, um eine
hydraulische Schließkraft
auf die Düsennadel
oder die mit der Düsennadel
gekoppelte Steuerstange zu erzeugen. Mit dem erfindungsgemäßen Schließdruckspeichervolumen
können
leckagefreie beziehungsweise druckausgeglichene Injektoren ohne
Drosselstelle im hydraulischen Pfad ausgeführt werden.
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Ein
bevorzugtes Ausführungsbeispiel
des Kraftstoffinjektors ist dadurch gekennzeichnet, dass das Schließdruckspeichervolumen
zwischen dem Hochdruckverbindungsraum und dem Druckentlastungsraum
angeordnet ist. Das Schließdruckspeichervolumen
ist vorzugsweise in einem Ringraum angeordnet, der sich zwischen
der Steuerstange und dem Injektorgehäuse erstreckt.
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Ein
weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel
des Kraftstoffinjektors ist dadurch gekennzeichnet, dass das Schließdruckspeichervolumen
zwischen dem Druckraum und einem weiteren Druckraum angeordnet ist.
Vorzugsweise ist der weitere Druckraum zwischen dem Schließdruckspeichervolumen
und dem Druckentlastungsraum angeordnet.
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Ein
weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel
des Kraftstoffinjektors ist dadurch gekennzeichnet, dass der weitere
Druckraum durch einen Hochdruckdichtring von dem Schließdruckspeichervolumen
getrennt ist. Vorzugsweise ist der Hochdruckdichtring zwischen zwei
Injektorgehäuseteilen
eingespannt.
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Ein
weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel
des Kraftstoffinjektors ist dadurch gekennzeichnet, dass der weitere
Druckraum durch eine Dichthülse
von dem Schließdruckspeicher volumen
getrennt ist. Vorzugsweise ist die Dichthülse an der Steuerstange geführt.
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Ein
weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel
des Kraftstoffinjektors ist dadurch gekennzeichnet, dass das Schließdruckspeichervolumen über eine
Schließdruckdrossel
mit dem Druckraum in Verbindung steht. Die Schließdruckdrossel
ist vorzugsweise so ausgeführt,
dass das Schließdruckspeichervolumen
vor der Einspritzung immer mit Hochdruck beaufschlagt ist. Des Weiteren
ist die Schließdruckdrossel,
die auch als Druckausgleichsdrossel bezeichnet wird, vorzugsweise
so klein ausgeführt, dass
während
der Einspritzung der ursprüngliche Druck
in dem Schließdruckspeichervolumen
erhalten bleibt und nicht zusammen mit dem Druck in dem Druckraum
abfällt.
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Ein
weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel
des Kraftstoffinjektors ist dadurch gekennzeichnet, dass die Schließdruckdrossel
an einem Führungsspalt
vorgesehen ist. Die Schließdruckdrossel ist
zum Beispiel an dem Führungsspalt
der Dichthülse
vorgesehen, die an der Steuerstange geführt ist. Alternativ kann die
Schließdruckdrossel,
die auch als Druckausgleichsdrossel bezeichnet wird, Durchgangslöcher umfassen,
die erodiert, gebohrt oder mittels Laserstrahlung in einem Injektorgehäuseteil erzeugt
werden.
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Ein
weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel
des Kraftstoffinjektors ist dadurch gekennzeichnet, dass in dem
Schließdruckspeichervolumen
eine Schließdruckschulter
angeordnet ist, die an der Düsennadel
oder der mit der Düsennadel
gekoppelten Steuerstange vorgesehen ist. Die Schließdruckschulter
weist eine dem Brennraum abgewandte Schließdruckfläche auf.
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Ein
weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel
des Kraftstoffinjektors ist dadurch gekennzeichnet, dass die Düsennadel
hydraulisch mit der Steuerstange gekoppelt ist. Vorzugsweise begrenzt
das brennraumferne Ende der Steuerstange den Steuerraum in einer
axialen Richtung. Die Düsennadel
kann auch me chanisch mit der Steuerstange gekoppelt beziehungsweise
verbunden sein.
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Ein
weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel
des Kraftstoffinjektors ist dadurch gekennzeichnet, dass die Düsennadel
und die Steuerstange durch eine hydraulische Feder miteinander gekoppelt sind,
die zusätzlich
eine hubabhängige,
hydraulische Schließkraft
erzeugt. Das wird vorzugsweise dadurch erreicht, dass der Wirkdurchmesser
der Steuerstange größer als
der Durchmesser der Düsennadel
ist.
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Weitere
Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus
der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung
verschiedene Ausführungsbeispiele
im Einzelnen beschrieben sind.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Es
zeigen:
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1 eine
schematische Darstellung eines Kraftstoffinjektors im Längsschnitt
mit einer Steuerstange, die fest mit der Düsennadel verbunden ist;
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2 einen ähnlichen
Kraftstoffinjektor wie in 1, wobei
eine Steuerstange hydraulisch mit der Düsennadel gekoppelt ist;
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3 einen ähnlichen
Kraftstoffinjektor wie in den 1 und 2,
wobei zusätzlich
eine hydraulische Feder vorgesehen ist und
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4 einen ähnlichen
Kraftstoffinjektor wie in den 1 bis 3 gemäß einem
weiteren Ausführungsbeispiel
mit einer hydraulischen Feder.
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Beschreibung der Ausführungsbeispiele
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In
den 1 bis 4 ist jeweils ein Kraftstoffinjektor 1 schematisch
im Längsschnitt
dargestellt. Der Kraftstoffinjektor 1 wird aus einer Kraftstoffhochdruckquelle 2,
die auch als Hochdruckspeicherraum bezeichnet wird, mit unter hohem
Druck stehenden Kraftstoff versorgt. Der Kraftstoffinjektor 1 ist über eine
Kraftstoffzuleitung 3 an den Hochdruckspeicherraum 2 angeschlossen.
Die Zuleitung 3 mündet
im Inneren des Kraftstoffinjektors 1 in einen Hochdruckverbindungsraum 4,
der auch als weiterer Druckraum bezeichnet wird.
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Der
Hochdruckverbindungsraum 4 ist von einem Injektorgehäuse 6 umschlossen.
Das Injektorgehäuse 6 umfasst
einen Injektorkopf 5, einen Injektorkörper 7 und einen Düsenkörper 8,
der eine zentrale Führungsbohrung 9 aufweist.
In der Führungsbohrung 9 ist
eine Düsennadel 10 hin
und her bewegbar geführt.
Die Düsennadel 10 weist
eine Spitze 11 auf, die eine Strömungsverbindung zwischen Spritzlöchern 12, 13 und
einem Druckraum 15 öffnet
oder verschließt,
wenn sich die Düsennadel 10 in
dem Injektorgehäuse 6 hin
und her bewegt.
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Da
die Spritzlöcher 12, 13 in
den Brennraum einer mit Brennkraft zu versorgenden Brennkraftmaschine
münden,
wird das Ende des Kraftstoffinjektors 1 mit der Spitze 11 auch
als brennraumnahes Ende bezeichnet. Analog wird der Injektorkopf 5 auch
als brennraumfernes Ende des Kraftstoffinjektors 1 bezeichnet.
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An
der Düsennadel 10 ist
eine Druckschulter 14 ausgebildet, die in dem Druckraum 15 angeordnet ist.
Der Druckraum 15 steht über
einen Hochdruckverbindungskanal 16, der sich durch den
Düsenkörper 8,
den Injektorkörper 7 und
den Injektorkopf 5 des Injektorgehäuses 6 hindurch erstreckt,
mit der Kraftstoffzuleitung 3 und dem weiteren Druckraum 4 in Verbindung,
so dass die beiden Druckräume 4, 15 aus
der Kraftstoffhochdruckquelle 2 mit Kraftstoff versorgt
werden, der mit Hochdruck beaufschlagt ist.
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Bei
dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ist das brennraumferne
Ende der Düsennadel 10 an
einer Verbindungsstelle 18 fest mit dem brennraumnahen
Ende einer Steuerstange 20 verbunden. Die Verbindungsstelle 18 ist
als Schweißverbindungsstelle
ausgeführt.
Das brennraumferne Ende der Steuerstange 20 begrenzt einen
Steuerraum 22 in axialer Richtung und ist in einem Ventilstück 25 geführt. Von
dem Steuerraum 22 erstreckt sich ein Verbindungskanal 24 mit
einer Zulaufdrossel durch das Ventilstück 25 in den Hochdruckverbindungsraum 4.
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Das
Ventilstück 25 ist
fest mit einem Ventilstück 26 verbunden.
Die beiden Ventilstücke 25 und 26 können auch
einstückig
miteinander verbunden sein und sind Teil einer Steuerventileinrichtung 28, mit
der die Öffnungsbewegung
der Düsennadel 10 gesteuert
wird.
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Die
Steuerventileinrichtung 28 umfasst des Weiteren einen Ankerraum 30,
der auch als Druckentlastungsraum bezeichnet wird, und über eine Rücklaufleitung 32 mit
einem Kraftstoffbehälter
in Verbindung steht. Der Steuerraum 22 steht über einen
Verbindungskanal 34 mit einer Ablaufdrossel mit dem Druckentlastungsraum 30 in
Verbindung. Ein weiterer Verbindungskanal 35 mit einer
Fülldrossel erstreckt
sich von dem Hochdruckverbindungsraum 4 in einen brennraumfernen
Mündungsbereich 36,
in den auch der Verbindungskanal 34 mit der Ablaufdrossel
mündet.
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Der
Mündungsbereich 36 ist
durch einen Schließkörper 37 verschlossen,
der durch einen Anker 38 betätigt wird. Der Anker 38 wirkt
mit einer Spule 39 eines Elektromagneten 40 zusammen.
Wenn die Spule 39 bestromt wird, dann wird der Anker 38 zu
dem Elektromagneten 40 hin angezogen, so dass der Schließkörper 37 von
dem Mündungsbereich 36 abhebt.
Im nicht bestromten Zustand der Spule 39 ist der Anker 38 mit
dem Schließkörper 37 durch
eine Ankerfeder 41 in seine Schließstellung vorgespannt, in welcher
der Mündungsbereich 36 durch
den Schließkörper 37 verschlossen
ist.
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In
dem Injektorgehäuse 6 ist
zwischen der Steuerstange 20 und dem Injektorkörper 7 ein
ringraumartiges Schließdruckspeichervolumen 44 vorgesehen.
In dem Schließdruckspeichervolumen 44 ist
eine Düsenfeder 45 angeordnet,
die zwischen einem Bund 46 der Steuerstange 20 und
einem Hochdruckdichtring 48 eingespannt ist. Der Hochdruckdichtring 48 ist
druckdicht und fest zwischen dem Injektorkörper 7 und dem Ventilstück 25 eingespannt.
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Das
Schließdruckspeichervolumen 44 erstreckt
sich bis in einen Ringraum 49, der zwischen der Steuerstange 20 und
dem Ventilstück 25 vorgesehen
ist. Zum Brennraum hin wird das Schließdruckspeichervolumen 40 durch
eine Schließdruckschulter 50 begrenzt,
die an der Düsennadel 10 ausgebildet
ist. Das Schließdruckspeichervolumen 44 steht über einen
Verbindungskanal, der sich teilweise durch den Injektorkörper 7 erstreckt
und mit einer Schließdruckdrossel 52 ausgestattet
ist, mit dem Hochdruckverbindungskanal 16 in Verbindung.
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Da
der Kraftstoffinjektor 1 keine separate Niederdruckstufe
aufweist, wird er als leckagefrei bezeichnet. Durch das Schließdruckspeichervolumen 44 wird
eine hydraulische Schließkraft
auf die Düsennadel 10 erzeugt.
Dabei wird der Druckabfall in der Kraftstoffhochdruckquelle 2 und
der Zuleitung 3 ausgenutzt, der während der Einspritzung auftritt.
Die Schließdruckdrossel 52 ist
so groß ausgeführt, dass vor
einer Einspritzung das Schließdruckspeichervolumen 44 mit
dem von der Kraftstoffhochdruckquelle 2 bereitgestellten
Hochdruck beaufschlagt ist. Gleichzeitig ist die Schließdruckdrossel 52,
die auch als Druckausgleichsdrossel bezeichnet wird, so klein, dass
während
einer Einspritzung der ursprüngliche Druck
in dem Schließdruckspeichervolumen 44 erhalten
bleibt und nicht wie der Druck in der Zuleitung 3 und der
Kraftstoffhochdruckquelle 2 abfällt. Besonders vorteilhaft
ist die Ausführung
der Schließdruckdrossel 52 mit
Laserlöchern
oder einer definierten Leckage an einem Führungsspalt.
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Bei
dem in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel ist das brennraumferne
Ende der Düsennadel 10 an
einer Kopplungsstelle 58 hydraulisch mit dem brennraumnahen
Ende einer Steuerstange 60 gekoppelt. Durch ein hydraulisches
Volumen 62 an der Kopplungsstelle 58 kann eine
gewisse Verzögerung
des Nadelöffnens
ermöglicht
werden. Ein solches verzögertes
Nadelöffnen
kann dazu dienen, Streuungen und Plateaus herkömmlicher Magnetventile während der Öffnungsphase
auszublenden. Die Steuerventileinrichtung 28 ist vorzugsweise
als 2/2-Steuerventil
ausgeführt.
Bei Ansteuerung wird das 2/2-Steuerventil 28 geöffnet und
der Druck im Steuerraum 22 abgesenkt. Der Druckabfall wird durch
das Verhältnis
aus der Zulaufdrossel in dem Verbindungskanal 24 und der
Ablaufdrossel in dem Verbindungskanal 34 bestimmt. Durch
die Druckabsenkung wird eine öffnende
Kraft erzeugt, welche die Düsennadel 10 mit
der Steuerstange 20; 60 aufzieht. Während der
Einspritzung sinkt der Druck in der Zuleitung 3 und in
der Kraftstoffhochdruckquelle 2 ab. Dieser Effekt wird
beim Einsatz einer so genannten Raildrossel verstärkt. Demgegenüber bleibt
der Druck in dem Schließdruckspeichervolumen 44; 64 nahezu
konstant. Dadurch entsteht an der Düsennadel 10 eine schließende hydraulische
Kraft.
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Bei
Absteuerung schließt
das Steuerventil 28, wodurch der Druck in dem Steuerraum 22 wieder ansteigt
und die Düsennadel 10 über die
Steuerstange 20; 60 schließt. Funktionsbedingt kann mit
dem Steuerraum 22 nur eine öffnende aber keine schließende Kraft
erzeugt werden. Aus diesem Grund wirkt ohne das erfindungsgemäße Schließdruckspeichervolumen 44; 64 keine
hydraulische Schließkraft
auf die Düsennadel 10.
Bei herkömmlichen
Kraftstoffinjektoren führt
lediglich die Vorspannkraft der Düsenfeder 45; 65 zu
einer relativ langsamen Schließbewegung.
Durch das erfindungsgemäße Schließdruckspeichervolumen 44; 64 wird
eine relativ große
hydraulische Schließkraft
bereitgestellt, die zu einem relativ schnellen Schließen der
Düsennadel
führt.
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Ausgelöst durch
eine Einspritzung läuft
eine Druckquelle zwischen der Kraftstoffhochdruckquelle 3 und
dem zugehörigen
Kraftstoffinjektor 1 mehrfach hin und zurück. Dies
führt zu
einer Druckschwingung in dem Druckraum 15 und dem weiteren
Druckraum 4. Dadurch ändert
sich die schließende,
hydraulische Kraft. Der Einfluss dieser Druckquelle kann mit einer so
genannten Druckquellenkorrektur korrigiert werden. Zusätzlich kann
zur Druckquellendämpfung
eine so genannte Raildrossel eingesetzt werden. Aufgrund des erfindungsgemäßen Schließdruckspeichervolumens 44; 64 kann
sowohl auf eine Druckquellenkorrektur als auch auf eine Raildrossel
verzichtet werden.
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Der
optionale Verbindungskanal 35 mit der Fülldrossel ermöglicht ein
schnelleres Rückbefüllen des
Steuerraums 22 und damit ein schnelleres Nadelschließen. Die
Rückbefüllung des
Steuerraums 22 kann auch mit einem 3/2-Steuerventil realisiert
werden.
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Bei
dem in 3 dargestellten Ausführungsbeispiel ist das brennraumferne
Ende der Düsennadel 10 an
einer Kopplungsstelle 68 hydraulisch mit dem brennraumnahen
Ende einer Steuerstange 70 gekoppelt. Ein Schließdruckspeichervolumen 74 steht über eine
Schließdruckdrossel 52 mit
dem Hochdruckverbindungskanal 16 in Verbindung. In dem
Schließdruckspeichervolumen 74 ist
eine Düsenfeder 75 gegen
den Bund 46 der Steuerstange 70 vorgespannt. An
der Steuerstange 70 ist eine Schließdruckschulter 76 vorgesehen.
Des Weiteren ist an der Steuerstange 70 eine Dichthülse 78 geführt, die
durch eine Rückstellfeder 79 in
dichter Anlage an der brennraumfernen Stirnseite des Düsenkörpers 8 gehalten
wird. Die Dichthülse 78 und
die Rückstellfeder 79 bilden
zusammen mit einem hydraulischen Volumen 80 der Kopplungsstelle 68 eine hydraulische
Feder.
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Die
hydraulische Feder koppelt nicht nur die Düsennadel 10 mit der
Steuerstange 70, sie erzeugt zusätzlich eine hubabhängige, hydraulische
Schließkraft.
Das wird dadurch erreicht, dass der Wirkdurchmesser 81 des
Steuerkolbens 70 an der hydraulischen Kopplungsstelle 68 größer als
der zugehörige Durchmesser 82 der
Düsennadel 10 ist.
Dadurch sinkt der Druck in dem hydraulischen Volumen 80, das
auch als Kopplervolumen oder hydraulische Feder bezeichnet wird,
mit dem Nadelhub ab, was zu einer schließenden Nadelkraft führt. Im
Gegensatz zu der hubabhängigen
Schließkraft
der hydraulischen Feder 80 erzeugt das Schließdruckspeichervolumen 74 eine
hubunabhängige
Schließkraft
die auch bei kleinen Hüben
wirkt. Eine Kombination aus den beiden in 3 dargestellten
Maßnahmen
stellt somit eine ideale Ergänzung
dar.
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Die
in den 1 bis 4 dargestellten Kraftstoffinjektoren ähneln einander.
Zur Bezeichnung gleicher oder ähnliche
Teile werden die gleichen Bezugszeichen verwendet. Um Wiederholungen
zu vermeiden, wird auf die ausführliche
Beschreibung der jeweils gleich oder ähnlich ausgeführten Kraftstoffinjektoren
verwiesen. Im Vorangegangen und im Folgenden wird hauptsächlich auf
die Unterschiede zwischen den einzelnen Ausführungsbeispielen eingegangen.
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Bei
dem in 4 dargestellten Ausführungsbeispiel ist im Unterschied
zu den vorangegangenen Ausführungsbeispielen
an einer hydraulischen Kopplungsstelle 88 das brennraumnahe
Ende einer Steuerstange 90 in einem Sackloch geführt, das
in dem brennraumfernen Ende der Düsennadel 10 ausgespart
ist. Zwischen den beiden Druckräumen 4 und 15 ist
in dem Injektorgehäuse 6 eine
Druckstufe 93 vorgesehen, welche die Funktion eines Schließdruckspeichervolumens 94 mit
der Funktion einer hydraulischen Feder 95 kombiniert. Die
Druckstufe 93 nutzt die hydraulische Feder 95,
um einen Druckanstieg zu erzeugen. Das Funktionsprinzip basiert
auf der hubabhängigen
Komprimierung von Kraftstoff. Auf diese Art und Weise wird eine
schließende
Nadelkraft erzeugt. Die hydraulische Feder 95 erfüllt somit
die Funktion einer Schließfeder
mit einer Vorspannkraft von null und einer raildruckabhängigen Federsteifigkeit.
Die Kraftstoffhochdruckquelle 2 wird auch als Rail bezeichnet.
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Als
weiterführende
Maßnahme
umfasst die Druckstufe 93 das Schließdruckspeichervolumen 94, dessen
Basisdruckniveau während
der Einspritzung konstant bleibt. Aufgrund des Druckabfalls, der
durch die Einspritzung hervorgerufen wird, entsteht zwischen dem
Schließdruckspeichervolumen 94 und dem
Injektorzulauf 3 eine Druckdifferenz, mit der eine Nadelschließkraft erzeugt
wird. Die Druckstufe 93 erfüllt somit die Funktion einer
hydraulischen Feder und eines Schließdruckspeichers. Das stellt
eine ideale Ergänzung
dar. Gerade weil die hydraulische Feder durch Komprimierung eine
hubabhängige
Nadelschließkraft
erzeugt, ist ihre Wirkung bei kleinen Hüben gering. Hier stellt das
Schließdruckspeichervolumen,
das den durch die Einspritzung bedingten Druckabfall nutzt, eine
ideale Ergänzung
dar. Auf diese Weise steht ein gewisses Grundniveau an Nadelschließkraft schon
zu Beginn der Einspritzung zur Verfügung, mit dem sich sehr kurze
Einspritzzeiten und damit eine gute Kleinstmengenfähigkeit
realisieren lässt.
Im Gegensatz hierzu ist die hubabhängige Nadelschließkraft der
hydraulischen Feder 95 bei langen Ansteuerzeiten, das heißt großen Nadelhüben, wichtig.
Ein konstruktiver Vorteil ist dadurch begründet, dass die hydraulische
Feder 95 mit einer Komprimierung und nicht mit einer Entspannung
der Hydraulikflüssigkeit
arbeitet. Somit wird ein Überdruck
und kein Unterdruck erzeugt. Dies ist die Grundvoraussetzung dafür, dass
sich die hydraulische Feder mit dem Schließdruckspeicher mit ein und
demselben hydraulischen Volumen ausführen lässt. Mit dem in 4 dargestellten
Hydraulikkonzept können
schnellschließende,
leckagefreie beziehungsweise druckausgeglichene Injektoren ohne Drosselstelle
im hydraulischen Pfad ausgeführt
werden.
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Die
Druckstufe 93 ist durch eine Dichthülse 96 von dem Hochdruckverbindungsraum 4 abgetrennt
und nur über
eine Schließdruckdrossel 98,
die auch als Druckausgleichsdrossel bezeichnet wird, mit dem Hochdruckverbindungsraum 4 verbunden. Die
Schließdruckdrossel 98 ist
an dem Führungsspalt
zwischen der Steuerstange 90 und der Dichthülse 96 ausgebildet.
Dabei muss die Schließdruckdrossel 98 so
groß ausgeführt werden,
dass die Druckstufe 93 vor einer Einspritzung immer mit
dem applizierten Raildruck beaufschlagt ist. Gleichzeitig muss die Schließdruckdrossel 98 so
klein sein, dass während der
Einspritzung der ursprüngliche
Druck in dem Schließdruckspeichervolumen 94 erhalten
bleibt und nicht wie der Druck in den Druckräumen 15 und 4, der
Zuleitung 3 und dem Rail 2 abfällt.
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Die
Dichthülse 96 ist
durch eine Feder 97 mit einer an ihrer brennraumfernen
Stirnseite ausgebildeten Dichtkante gegen den Injektorkörper 7 vorgespannt.
Die Vorspannkraft der Feder 97, mit der die Dichthülse 96 zugehalten
wird, kann so ausgeführt sein,
dass die Dichthülse 96 bei
einem Unterdruck in der Druckstufe 93 öffnet und somit ein Druckausgleich
stattfindet. Auf diese Weise kann ein nicht beabsichtigtes Nadelöffnen bei
einem fehlerhaften Raildruckanstieg oder Druckschwinger verhindert
werden. Der in 4 dargestellte Kraftstoffinjektor
funktioniert ähnlich
wie der in 3 dargestellte Kraftstoffinjektor.
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Während der
Einspritzung sinkt der Druck in den Druckräumen 15 und 4,
der Zuleitung 3 und dem Rail 2 ab. Dieser Effekt
wird beim Einsatz einer Raildrossel verstärkt. Demgegenüber sinkt
der Druck in der Druckstufe 93 nicht ab. Mit ansteigendem
Nadelhub wird der Druck in der Druckstufe 93 durch die komprimierende
Wirkung der hydraulischen Feder 95 sogar erhöht. Dadurch
entsteht an der Düsennadel 10 eine
schließende,
hydraulische Kraft. Ein kleines Schließdruckspeichervolumen 94 erhöht die Wirkung der
hydraulischen Feder 95, während ein großes Schließdruckspeichervolumen 94 deren
Wirkung verkleinert.