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Stand der Technik
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Die
Erfindung betrifft einen Injektor gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 1.
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Die
EP 1 431 567 A2 zeigt
einen derartigen Injektor mit indirekter Ventilelementansteuerung.
Bei dem einstückigen Ventilelement handelt es sich um ein
sogenanntes langes Ventilelement, das sich in axialer Richtung durch
einen Druckraum innerhalb eines Injektorkörpers bis in
einen mit dem Injektorkörper verspannten Düsenkörper
hineinerstreckt, in welchem sich der Ventilsitz und die Düsenlochanordnung
befindet. Mit seiner der Düsenlochanordnung abgewandten
Stirnseite begrenzt das Ventilelement eine Steuerkammer, die mittels
eines Steuerventils (Servoventil) mit einem mit einem Injektorrücklauf verbundenen
Niederdruckbereich des Injektors verbindbar ist. Die Durchflussquerschnitte
einer die Steuerkammer dauerhaft mit unter Hochdruck stehendem Kraftstoff
versorgenden Zulaufdrossel und einer Ablaufdrossel, durch die der
Kraftstoff bei geöffnetem Steuerventil in den Niederdruckbereich
des Injektors strömt, sind derart aufeinander abgestimmt, dass
bei geöffnetem Steuerventil ein Nettoabfluss von Kraftstoff
aus der Steuerkammer in den Niederdruckbereich des Injektors resultiert.
Hierdurch sinkt bei geöffnetem Steuerventil der Druck innerhalb
der Steuerkammer, wodurch auch die auf das Ventilelement in axialer
Richtung wirkenden Schließkräfte reduziert werden.
Dies führt dazu, dass das Ventilelement von seinem Ventil sitz
innerhalb des Düsenkörpers abhebt und den Kraftstofffluss
in den Brennraum einer Brennkraftmaschine freigibt. Das lange Ventilelement
ist innerhalb eines Führungsabschnittes des Düsenkörpers
geführt, wobei dieser Führungsbereich axial an
den innerhalb des Injektorkörpers ausgebildeten Druckraum
angrenzt. Diese Führung des Ventilelementes bereitet in
der Praxis Schwierigkeiten, da sich der Führungsspalt bei
hohem Systemdruck aufweitet, wodurch sich die Führungsqualität des
Ventilelementes verschlechtert. Dies führt wiederum zu
Unsymmetrien im Strahlbild und damit zu Qualitätsproblemen
beim Injektor, die zu Emissionsverschlechterungen des Verbrennungsmotors
führen. Bei dem bekannten Injektor ist der Führungsabschnitt
gleichzeitig als Schließdrossel ausgebildet, um den Kraftstoffdruck
innerhalb eines Druckraums im Düsenkörper zu reduzieren
und damit ein sicheres Schließen des Ventilelementes bei
geschlossenem Steuerventil zu ermöglichen. Diese direkt
an der Ventilelementführung ausgebildete Schließdrossel
ist äußerst toleranzkritisch und temperaturabhängig.
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Daneben
sind aus der
EP 1 174
615 A2 sowie der
EP
1 55 427 A2 Injektoren mit direkter Ventilelementansteuerung
bekannt. Ein Steuerventil, welches eine Steuerkammer mit einem Niederdruckbereich
des Injektors verbindet, ist bei dieser Art von Piezo-Injektoren
mit einem kurzen Ventilelement nicht vorgesehen. Aufgrund der Realisierung
eines kurzen Ventilelementes ist die Führung in einem Führungsabschnitt
des Düsenkörpers vergleichsweise unkritisch. Bei
den bekannten Injektoren mit direkter Ventilelementansteuerung ragt
der Düsenkörper mit seinem Führungsabschnitt
in axialer Richtung in den Injektorkörper hinein, wobei
der Führungsabschnitt bei beiden Injektoren unmittelbar
von einem hülsenförmigen Element umgeben ist, das
für die Funktionsweise der direkten Ansteuerung der Ventilelemente
mittels eines Piezoaktors notwendig ist.
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Offenbarung der Erfindung
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Technische Aufgabe
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Injektor mit servo-unterstützter
Ventilelementansteuerung vorzuschlagen, bei dem die Führungsqualität
des Ventilelementes in einem Führungsabschnitt des Düsenkörpers
verbessert ist.
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Technische Lösung
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Diese
Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen
angegeben. In den Rahmen der Erfindung fallen auch sämtliche Kombinationen
aus zumindest zwei von in der Beschreibung, den Ansprüchen
und/oder den Zeichnungen angegebenen Merkmalen.
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Der
Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, bei Injektoren mit servo-unterstützter
Ventilelementansteuerung den einstückig mit dem Düsenkörper ausgebildeten
Führungsabschnitt für das lange, ein- oder mehrteilige
Ventilelement zumindest abschnittsweise innerhalb des Injektorkörpers
anzuordnen. Anders ausgedrückt ragt der Führungsabschnitt
des Düsenkörpers teilweise oder vollständig
in den innerhalb des Injektorkörpers angeordneten, mit
unter Hochdruck stehendem Kraftstoff gefüllten Druckraum hinein
und zwar mit Radialabstand zu der den Druckraum begrenzenden Umfangswand
des Injektorkörpers, so dass der Führungsabschnitt,
zumindest ein Axialabschnitt des Führungsabschnitts, von
radial außen mit unter Hochdruck stehendem Kraftstoff beaufschlagt ist.
Hierdurch wird eine Aufweitung des Führungsspaltes – unabhängig
von der Höhe des Systemdruckes – verhindert. Dies
wiederum führt zu einem symmetrischen Strahlbild des Injektors,
wodurch Emissionsverschlechterungen des Verbrennungsmotors mit Vorteil
vermieden werden. Der vorzusehende Radialabstand zwischen dem innerhalb des
Druckraums angeordneten Führungsabschnitt des Düsenkörpers
und der Umfangswand des Injektorkörpers kann dabei minimal
ausgebildet sein und lediglich wenige Mikrometer betragen. Es muss
lediglich sichergestellt sein, dass unter Systemdruck stehender
Kraftstoff von radial außen den Führungsabschnitt
druckbeaufschlagen kann. Die Wahl eines minimalen Radialabstandes
kann sogar von Vorteil sein, da in diesem Fall die Passung zwischen
Führungsabschnitt und innerer Umfangswand des Injektorkörpers
als Zentrierung für den Düsenkörper genutzt
werden kann. Zusätzlich oder alternativ ist eine Zentrierung
des Düsenkörpers über eine äußere Spannmutter
zum Verspannen des Düsenkörpers gegen den Injektorkörper
möglich.
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Von
Vorteil ist eine Ausführungsform, bei der der Führungsabschnitt
hülsenförmig ausgebildet ist und radial außen
unmittelbar den Druckraum begrenzt. Der Druckraum wird also im Bereich
des Führungsabschnittes radial außen von einer
Umfangswand des Injektorkörpers und radial innen direkt
von der Außenseite des Führungsabschnittes begrenzt. Mit
Vorteil wird auf den Führungsabschnitt umschließende,
hülsenförmige Bauteile verzichtet. Der unter Hochdruck
stehende Kraftstoff innerhalb des Druckraums greift somit unmittelbar
an der Mantelfläche des Führungsabschnittes an
und verhindert somit effektiv ein Aufweiten des Führungsspaltes
zwischen Ventilelement und Führungsabschnitt.
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In
Weiterbildung der Erfindung ist mit Vorteil vorgesehen, dass in
den Düsenkörper, insbesondere in den in axialer
Richtung in den Druckraum ragenden Abschnitt des Düsenkörpers,
beispielsweise in dem Führungsabschnitt, vorzugsweise benachbart zu
dem Führungsabschnitt mindestens eine in Querrichtung verlaufende
Bohrung eingebracht ist, durch die Kraftstoff aus dem Druckraum,
insbesondere aus dem Umfangsspalt radial zwischen dem Führungsabschnitt
und dem Injektorkörper, in Richtung der Düsenlochanordnung
(mindestens eine Einspritzöffnung) strömen kann.
Unter Strömungsverbindungen sind dabei nicht nur exakt
orthogonal zu einer Injektorlängsachse verlaufende Bohrungen
zu verstehen, sondern auch schräg zu der Längsachse
des Injektors verlaufende Bohrungen.
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Mit
Vorteil ist vorgesehen, dass die mindestens eine in den Düsenkörper
eingebrachte Strömungsverbindung als Drosselbohrung zur
Bildung einer Schließdrossel ausgeführt ist. Diese
Ausführungsform ist insbesondere dann von Vorteil, wenn das
Ventilelement mehrteilig ausgebildet ist und sich eine Kopplerhülse
zur hydraulischen Kopplung zweier benachbarter Ventilelementteile
auf dem Führungsabschnitt des Düsenkörpers
abstützt. Auf eine in axialer Richtung verlaufende Bohrung
parallel zu der Ventilelementführung kann dann mit Vorteil
verzichtet werden, wodurch Dichtigkeitsprobleme im Bereich zwischen
dem Düsenkörper und dem an diesem anliegenden
Injektorkörper vermindert werden, da aufgrund des Verzichtes
auf eine solche axiale, insbesondere als Drosselbohrung ausgebildete
Verbindungsbohrung eine kreisrunde Dichtfläche zwischen
den Ventilelementteilen realisiert werden kann.
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Bevorzugt
ist eine Ausführungsform, bei der der Düsenkörper
druckraumfrei ausgebildet ist. Dies ermöglicht eine vergleichsweise
einfache Fertigung des Düsenkörpers. Aufgrund
der Führung des Ventilelementes in einem innerhalb des
Druckraums angeordneten Führungsabschnitt des Düsenkörpers kann
der Umfangsspalt zwischen dem Ventilelement und dem Düsenkörper
in einem Bereich zwischen dem Führungsabschnitt und der
Düsenlochanordnung ausreichend breit ausgeführt
werden, so dass auf einfache Weise eine ausreichende Zuführung
des Kraftstoffes zur Düsenlochanordnung gewährleistet ist.
Anstelle des Vorsehens eines eigenen, eine Aufnahmebohrung für
das Ventilelement in radialer Richtung überragenden Druckraums
innerhalb des Düsenkörpers ist bevorzugt innerhalb
des Düsenkörpers lediglich die Aufnahmebohrung
(Sacklochbohrung) vorgesehen, in der das Ventilelement axial verschieblich
aufgenommen ist. In einem Bereich axial zwischen dem Führungsabschnitt
und der Düsenlochanordnung kann das Ventilelement einen
reduzierten Durchmesser zur Vergrößerung des Umfangsspaltes
aufweisen. Zusätzlich oder alternativ ist das Vorsehen
einer polygonförmigen Umfangskontur am Ventilelement bzw.
an einem Axialabschnitt des Ventilelementes möglich, um
einen ausreichenden Kraftstofffluss aus dem Druckraum zur Düsenlochanordnung
zu gewährleisten.
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Insbesondere
für den Fall, dass sich eine Kopplerhülse bei
einem mehrteilig ausgebildeten Ventilelement nicht an dem Führungsabschnitt
des Düsenkörpers abstützt oder für
den Fall, dass ein einteiliges Ventilelement vorgesehen ist, ist
eine Ausführungsform von Vorteil, bei der der Führungsabschnitt des
Düsenkörpers mit mindestens einem in axialer Richtung
verlaufenden Kanal versehen ist, durch den Kraftstoff aus dem Druckraum
in Richtung der Düsenlochanordnung strömen kann.
Dabei kann dieser Axialkanal als Drosselkanal zur Bildung einer Schließdrossel
ausgeführt werden. Im Falle des Vorsehens eines derartigen
Axialkanals kann auf seitliche Querbohrungen innerhalb des Führungsabschnittes
oder auf die Ausbildung dieser Strömungsverbindungen als
Drosselbohrungen verzichtet werden.
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Das
Vorsehen eines sich in axialer Richtung in den Druckraum hineinerstreckenden
Führungsabschnittes lässt sich sowohl bei Injektoren
mit einem einteiligem Ventilelement als auch bei Injektoren mit einem
mehrteiligen, insbesondere zweiteiligen Ventilelement ausführen.
Wesentlich ist es, dass es sich um Injektoren mit einem Steuerventil
(Servoventil) handelt, mittels dem eine Steuerkammer mit einem Niederdruckbereich
des Injektors verbindbar ist. Bei derartigen Injektoren mit indirekter
Ventilelementansteuerung und dafür einen zwangsläufig
langen Ventilelement werden aufgrund der zumindest teilweisen Anordnung
des Führungsabschnittes des Druckkörpers innerhalb
des Druckraums wesentliche Verbesserungen, insbesondere der Führungsqualität
des Ventilelementes bzw. eines Ventilelementteils, erreicht. Die
axiale Länge des Ventilelementes beträgt dabei
bevorzugt zwischen 100 mm und 200 mm. Zudem kann aufgrund der erfindungsgemäßen
Anordnung des Führungsabschnittes auf einen die Aufnahmebohrung
(Axialbohrung) innerhalb des Düsenkörpers in radialer
Richtung überragenden Druckraum verzichtet werden.
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Bei
einer mehrteiligen Ausbildung des Ventilelementes mit einer Steuerstange,
die vorzugsweise unmittelbar die Steuerkammer begrenzt, und mit
einer Düsennadel, die unmittelbar die Düsenlochanordnung
freigibt oder verschließt, sind die Ventilelementteile
bevorzugt hydraulisch miteinander gekoppelt.
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Bevorzugt
ist zur Kopplung der Steuerstange und der Düsennadel ein
als Kopplerhülse ausgebildeter Koppler vorgesehen, der
ein hydraulisches Kopplervolumen radial außen begrenzt.
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Bevorzugt
ist die Kopplerhülse in Richtung eines Injektorbauteils
federkraftbeaufschlagt und bildet an diesem Bauteil eine Dichtkante
aus – insbesondere mittels einer an der Kopplerhülse
vorgesehenen Dichtkante. Dabei sind mehrere Ausgestaltungsmöglichkeiten
realisierbar. Gemäß einer ersten Ausgestaltungsform
umschließt die Kopplerhülse die Steuerstange radial
außen und wird von einer Feder auf den Führungsabschnitt
des Düsenkörpers kraftbeaufschlagt. In diesem
Fall ist das Vorsehen mindestens einer seitlichen Strömungsverbindung
in dem Düsenkörper zur Zuleitung des Kraftstoffs
aus dem Druckraum in Richtung der Düsenlochanordnung von
Vorteil, um auf eine axiale Zuleitungsbohrung innerhalb des Düsenkörpers
verzichten zu können. Alternativ dazu stützt sich
die Kopplerhülse in axialer Richtung an der Düsennadel,
insbesondere an einer Stirnseite der Düsennadel oder der
Steuerstange, federkraftunterstützt ab. In diesem Fall
kann die Kraftstoffzuleitung aus dem Druckraum zur Düsenlochanordnung über
mindestens einen Axialkanal zwischen dem Führungsabschnitt
und dem Ventilelement realisiert werden. Zusätzlich oder
alternativ kann mindestens eine Querbohrung im Strömungsverbindung
vorgesehen werden.
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Ebenso
ist es denkbar, auf eine separate Kopplerhülse zu verzichten
und die Steuerstange und die Düsennadel in nerhalb des Führungsabschnittes
miteinander zu koppeln. In diesem Fall erfolgt die Zuleitung von
Kraftstoff zur Düsenlochanordnung bevorzugt über
mindestens eine Strömungsverbindung im Düsenkörper.
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Ebenso
kann auf eine separate Kopplerhülse verzichtet werden,
wenn die Düsennadel innerhalb der Steuerstange oder die
Steuerstange innerhalb der Düsennadel axial verschieblich
geführt ist.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Weitere
Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus
der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele
sowie anhand der Zeichnungen. Diese zeigen in:
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1:
einen Injektor mit einem zweiteiligen Ventilelement, bei dem eine
Kopplerhülse auf einen Führungsabschnitt des Düsenkörpers
federkraftbeaufschlagt ist,
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2:
einen Injektor mit einem zweiteiligen Ventilelement, wobei eine
Kopplerhülse auf eine Stirnseite der Düsennadel
federkraftbeaufschlagt ist,
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3:
einen Injektor mit einem zweiteiligen Ventilelement, bei dem die
Steuerstange und die Düsennadel innerhalb des Führungsabschnittes
gekoppelt sind und
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4:
einen Injektor mit einem einteilig ausgebildeten Ventilelement.
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Ausführungsformen
der Erfindung
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In
den Figuren sind gleiche Bauteile und Bauteile mit der gleichen
Funktion mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.
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In 1 ist
ein Injektor 1 zum Einspritzen von Kraftstoff in einen
nicht gezeigten Brennraum einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs
dargestellt. Eine insbesondere als Radialkolbenpumpe ausgebildete
Hochdruckpumpe 2 fördert Kraftstoff aus einem
Kraftstoff-Vorratsbehälter 3 in einen Kraftstoff-Hochdruckspeicher 4 (Rail).
In diesem ist Kraftstoff, insbesondere Diesel oder Benzin, unter
hohem Druck, von in diesem Ausführungsbeispiel etwa 2000 bar,
gespeichert. An den Kraftstoff-Hochdruckspeicher 4 ist
der Injektor 1 neben anderen, nicht gezeigten Injektoren über
eine Versorgungsleitung 5 angeschlossen. Die Versorgungsleitung 5 mündet
in einen Druckraum 6, der von einem Injektorkörper 7 radial außen
begrenzt ist. Mittels einer Rücklaufleitung 8 ist ein
Niederdruckbereich 9 des Injektors 1 an den Kraftstoff-Vorratsbehälter 3 angeschlossen. Über
die Rücklaufleitung 8 kann eine später
noch zu erläuternde Steuermenge an Kraftstoff von dem Injektor 1 zu dem
Kraftstoff-Vorratsbehälter 3 abfließen.
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Innerhalb
des Druckraums 6 ist ein Ventilelement 10 angeordnet,
das sich in axialer Richtung bis in eine als Sacklochbohrung ausgebildete
Aufnahmebohrung 11 eines Düsenkörpers 12 erstreckt,
welcher mit einer Spannmutter 13 gegen den Injektorkörper 7 verspannt
ist. Das Ventilelement 10 ist in dem gezeigten Ausführungsbeispiel
zweiteilig ausgebildet und besteht aus einer Steuerstange 14 und
einer mit dieser gekoppelten Düsennadel 15. Das
längsverschieblich sowohl in einem Ventilstück 16 als
auch im Düsenkörper 12 geführte
Ventilelement 10 weist an einer Spitze 17 eine
Schließfläche 18 auf, mit welcher das
Ventilelement 10 in dichter Anlage an einem innerhalb des
Düsenkörpers 12 ausgebildeten Ventilelementsitz 19 bringbar
ist.
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Wenn
das Ventilelement 10 am Ventilelementsitz 19 anliegt,
d. h. sich in einer Schließstellung befindet, ist der Kraftstoffaustritt
aus einer Düsenlochanordnung 20 innerhalb des
Düsenkörpers 12 gesperrt. Ist es dagegen
vom Ventilelementsitz 19 angehoben, kann Kraftstoff aus
dem Druckraum 6 durch seitliche als Querbohrungen ausgebildete Strömungsverbindungen 21 innerhalb
des Düsenkörpers 12 an und an dem Ventilelement 10 vorbei
zur Düsenlochanordnung 20 strömen und
dort im Wesentlichen unter dem Hochdruck (Raildruck) stehend in
einen Brennraum gespritzt werden.
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Von
einer oberen Stirnseite 22 des Ventilelementes 10 (hier
der Steuerstange 14) und einem hülsenförmigen
Abschnitt 23 des Ventilstücks 16 wird eine
Steuerkammer 24 begrenzt, die radial innerhalb des Druckraums 6 angeordnet
ist, so dass sich ein Führungsspalt 25 zwischen
dem Ventilelement 10 (Steuerstange 14) und dem
hülsenförmigen Abschnitt 23 des Ventilstückes 16 nicht
aufweiten kann. Die Steuerkammer 24 wird über
eine in radialer Richtung in dem Ventilstück 16 verlaufende
Zulaufdrossel 26 mit unter Hochdruck stehendem Kraftstoff
aus dem Druckraum 6 versorgt. Die Steuerkammer 24 ist über
eine in dem Ventilstück 16 in axialer Richtung verlaufende
Ablaufdrossel 27 mit einer Ventilkammer 28 eines
in diesem Ausführungsbeispiel in axialer Richtung druckausgeglichenen
Steuerventils 29 (Servoventil) verbun den. Bei geöffnetem
Steuerventil 29 kann Kraftstoff aus der Steuerkammer 24 durch den
Ablaufkanal 27 und die Ventilkammer 28 in den Niederdruckbereich 9 und
von dort aus zur Rücklaufleitung 8 strömen.
Dabei sind die Durchflussquerschnitte der Zulaufdrossel 26 und
der Ablaufdrossel 27 derart aufeinander abgestimmt, dass
bei geöffnetem Steuerventil 29 ein Nettoabfluss
von Kraftstoff (Steuermenge) aus der Steuerkammer 24 in
den Niederdruckbereich 9 des Injektors resultiert.
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Das
Steuerventil 29 weist eine in axialer Richtung verstellbare
Ventilhülse 30 auf, die einstückig mit
einer Ankerplatte 31 ausgeführt ist. Die Ankerplatte 31 ist
Teil eines elektromagnetischen Aktuators 32. Werden Elektromagnete 33 des
elektromagnetischen Aktuators 32 bestromt, hebt die Ankerplatte 31 mitsamt
der Ventilhülse 30 von ihrem an dem Ventilstück 16 ausgebildeten
Ventilsitz 34 ab und gibt so, wie bereits erwähnt,
den Kraftstofffluss in Richtung des Niederdruckbereichs 9 frei.
Innerhalb der Ventilhülse 30 ist ein Druckstift 35 angeordnet, der
die Ventilkammer 28 in axialer Richtung nach oben abdichtet.
Mittels einer Schließfeder 36 wird die Ventilhülse 30 in
Richtung ihres Ventilsitzes 34 federkraftbeaufschlagt,
so dass ein schnelles Schließen des Steuerventils 29 nach
einer Unterbrechung der Bestromung der Elektromagnete 33 sichergestellt
ist. Bei geschlossenem Steuerventil 29 steigt der Druck innerhalb
der Steuerkammer 24 rapide an, wodurch die auf die Stirnseite 22 des
Ventilelementes 10 wirkenden Schließkräfte
ansteigen und somit das Ventilelement 10 auf seinen Ventilelementsitz 19 bewegt wird,
wodurch der Einspritzvorgang unterbrochen wird. Zur Realisierung
der Erfindung ist es nicht notwendig, ein mittels eines elektromagnetischen
Aktuators bestätigtes Steuerventil 29 vorzusehen.
Das Steu erventil 29 kann auch mittels eines Piezoaktuators
betätigt werden. Ebenso muss es sich nicht zwangsläufig
um ein in axialer Richtung druckausgeglichenes Steuerventil handeln.
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Innerhalb
des Druckraums 6 ist eine Schließfeder 37 angeordnet,
die sich einenends an dem innerhalb des Druckraums 6 angeordneten
hülsenförmigen Abschnitt 23 des Ventilstücks 16 und
anderenends an einem Umfangsbund 38 des Ventilelementes
abstützt.
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Auf
der der Schließfeder 37 abgewandten Seite des
Umfangsbundes 38 stützt sich eine Druckfeder 39 ab,
die anderenends an einer oberen Stirnseite einer Kopplerhülse 40 aufliegt
und somit die Kopplerhülse 40 in axialer Richtung
auf eine obere Stirnseite 41 eines Führungsabschnittes 42 presst. Radial
innerhalb der Kopplerhülse 40, die die Steuerstange 14 dicht
umschließt, ist ein hydraulisches Kopplervolumen 43 aufgenommen,
in dem sich die Stirnseiten 44, 45 der Steuerstange 14 und
der Düsennadel 15 gegenüberliegen. Das
Kopplervolumen 43 bewirkt, dass die Düsennadel 15 einer
Axialbewegung der Steuerstange 14 folgt.
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Der
einstückig mit dem Düsenkörper 12 ausgebildete
Führungsabschnitt 42 ist hülsenförmig
konturiert und innerhalb des Druckraums 6 im Injektorkörper 7 angeordnet.
Anders ausgedrückt ragt der Führungsabschnitt 42 zur
Führung des Ventilelementes 10 (hier der Düsennadel 15)
in axialer Richtung in den Injektorkörper 7 bzw.
in den Druckraum 6 hinein. Der als Teil des Düsenkörpers 12 ausgebildete
Führungsabschnitt 42 ist mit Radialabstand zu
einer Umfangswand 46 des Injektorkörpers 7 angeordnet,
so dass ein Umfangsspalt 47 unmittelbar radial zwischen
dem Füh rungsabschnitt 42 und der Umfangswand 46 des
Injektorkörpers 7 gebildet ist. In der Realität
kann dieser Umfangsspalt 47 wesentlich schmaler als in
der Zeichnung ausgebildet werden und als Zentrierung für
den Düsenkörper 12 relativ zum Injektorkörper 7 dienen.
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Innerhalb
des Führungsabschnittes 42 ist das Ventilelement 10 (hier
die Düsennadel 15) axial verschieblich aufgenommen.
Durch das Vorsehen des Umfangsspaltes 47 befindet sich
radial außerhalb des Führungsabschnittes 42 unter
Hochdruck (Raildruck) stehender Kraftstoff, so dass eine Aufweitung
eines Führungsspaltes 48 radial zwischen Führungsabschnitt 42 und
dem Ventilelement 10 verhindert wird.
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Damit
Kraftstoff bei von dem Ventilelementsitz 19 angehobenem
Ventilelement 10 durch die Düsenlochanordnung 20 strömen
kann, sind die Strömungsverbindungen 21 innerhalb
des Düsenkörpers 12 vorgesehen, und zwar
in einem Axialabschnitt des Düsenkörpers 12,
der in axialer Richtung unmittelbar an den Führungsabschnitt 42 angrenzt
und der ebenfalls radial innerhalb des Injektorkörpers 7 angeordnet
ist, so dass Kraftstoff aus dem Umfangsspalt 47 in radialer
Richtung durch die Strömungsverbindungen 21 und
dann in axialer Richtung zu der Düsenlochanordnung 20 strömen
kann. Bei Bedarf können die Strömungsverbindungen 21 dabei
als Drosselbohrungen zur Bildung einer Schließdrossel ausgebildet
sein. Die Ausbildung der Strömungsverbindungen als Schließdrosseln
ist dabei fertigungstechnisch vergleichsweise einfach und mit geringen
Kosten realisierbar.
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Wie
aus 1 zu erkennen ist, weist der Düsenkörper 12 keinen
die Aufnahmebohrung 11 in radialer Richtung überragenden
Druckraum auf. Es sind lediglich zwei in axialer Richtung beabstandete Umfangsspalte 49 radial
zwischen dem Ventilelement 10 und einer inneren Umfangswand 50 des
Düsenkörpers 12 vorgesehen, durch die
Kraftstoff zur Düsenlochanordnung 20 strömen
kann. Die beiden Umfangsspalte 49, von denen sich ein oberer
Umfangsspalt radial innerhalb der Strömungsverbindungen 21 befindet,
sind über Axialkanäle 51 am Außenumfang
des Ventilelementes 10 miteinander verbunden. Die Axialkanäle 51 sind
durch einen polygonförmigen Querschnitt des Ventilelementes 10 gebildet und
können bei Bedarf zusätzlich oder alternativ zur Ausbildung
der Strömungsverbindungen 21 als Drosselbohrungen
als Drosselbohrungen ausgeführt werden. Im Bereich der
Axialkanäle 51 ist das Ventilelement 10 beabstandet
zu dem Führungsabschnitt 42 zusätzlich
innerhalb des Düsenkörpers 12 geführt.
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Das
Ausführungsbeispiel gemäß 2 entspricht
im Wesentlichen dem Ausführungsbeispiel gemäß 1,
so dass im Folgenden zur Vermeidung von Wiederholungen nur auf die
Unterschiede zwischen den Ausführungsbeispielen eingegangen
wird. Der einzige Unterschied besteht darin, dass die Steuerstange 14 im
Kopplungsbereich einen geringeren Durchmesser aufweist als bei dem
Ausführungsbeispiel gemäß 1,
so dass sich die Kopplerhülse 40 an der Stirnseite 45 der
Steuerstange 14 abstützt. Aufgrund dieser Ausführungsform
kann bei Bedarf auf die Strömungsverbindungen 21 verzichtet
werden, und es kann ein nicht gezeigter Axialkanal radial zwischen
dem Führungsabschnitt 42 des Düsenkörpers 12 und
dem Ventilelement 10 bzw. der Düsennadel 15 vorgesehen
werden. Dieser mindestens eine Axialkanal kann dabei als Schließdrossel
ausgeführt werden.
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Auch
das Ausführungsbeispiel gemäß 3 entspricht
im Wesentlichen dem Ausführungsbeispiel gemäß 1,
so dass auch hier nur auf die Unterschiede zu dem Ausführungsbeispiel
gemäß 1 eingegangen wird. Bei dem
Ausführungsbeispiel gemäß 3 wurde
auf eine separate Kopplerhülse verzichtet. Die Steuerstange 14 und
die Düsennadel 15 sind hydraulisch innerhalb des
Führungsabschnittes 42 miteinander gekoppelt,
wodurch die Steuerstange 14 und die Düsennadel 15 im
Kopplungsbereich den gleichen Durchmesser aufweisen müssen.
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Auch
das Ausführungsbeispiel gemäß 4 entspricht
im Wesentlichen dem Ausführungsbeispiel gemäß 1,
so dass auch hier zur Vermeidung von Wiederholungen lediglich auf
die Unterschiede zu dem Ausführungsbeispiel gemäß 1 eingegangen
wird. Wie aus 4 zu erkennen ist, ist das Ventilelement 10 einstückig
ausgebildet – es wurde also auf eine separate Düsennadel
und eine separate Steuerstange verzichtet. Aus diesem Grund kann
auf eine Kopplung von Ventilelementteilen verzichtet werden. Eine
Kopplerhülse muss daher nicht vorgesehen werden. Diese
Ausführungsform ermöglicht es, auf die eingezeichneten
Strömungsverbindungen 21 zu verzichten und an
deren Stelle oder zusätzlich zu den Strömungsverbindungen 21 mindestens
einen in axialer Richtung verlaufenden Kanal vorzusehen, der radial
zwischen dem Ventilelement 10 und dem Führungsabschnitt 42 ausgebildet
ist. Bevorzugt ist dieser Axialkanal dann als Drosselkanal zur Bildung
einer Schließdrossel ausgeführt. Bei diesem Ausführungsbeispiel
ist die Führungsqualität im Führungsabschnitt 42 aufgrund
des einstückigen, langen Ventilelements 10 besonders
kritisch.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - EP 1431567
A2 [0002]
- - EP 1174615 A2 [0003]
- - EP 155427 A2 [0003]