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Technisches Gebiet
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Die
vorliegende Erfindung betrifft einen Injektor für eine
Kraftstoffeinspritzanlage einer Brennkraftmaschine, insbesondere
in einem Kraftfahrzeug, mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs
1.
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Aus
der
DE 10 2007 034 034 vom 20.07.2007
ist ein Injektor bekannt, der einen wenigstens ein Spritzloch aufweisenden
Injektorkörper aufweist, der einen mit dem wenigstens einen
Spritzloch kommunizierenden Speicherraum für Kraftstoff
enthält. Im Speicherraum ist eine Düsennadel angeordnet,
die einenends eine Nadelspitze zum Steuern einer Kraftstoffeinspritzung
durch das wenigstens ein Spritzloch aufweist und die anderenends
einen Steuerkolben aufweist. Mit Hilfe einer Steuereinrichtung kann
der Druck in einem Steuerraum gesteuert werden, der axial vom Steuerkolben
und radial von einer im Injektorkörper angeordneten Lagerhülse
begrenzt ist, in welcher der Steuerkolben axial geführt
hubverstellbar ist. Außerdem ist die Nadelspitze in einer Zentrierhülse
axial geführt hubverstellbar angeordnet, die dazu dient,
die Nadelspitze relativ zu einem im Injektorkörper ausgebildeten
Nadelsitz zu zentrieren. Ferner weist die Düsennadel Gelenkabschnitte auf,
in denen die Düsennadel jeweils bezüglich quer zur
Längsmittelachse der Düsennadel orientierten Biegebelastungen
biegeweicher ist als in zum jeweiligen Gelenkabschnitt benachbarten
Abschnitten der Düsennadel. Mit Hilfe diese Gelenkabschnitte
kann die Düsennadel Lagetoleranzen zwischen der Lagerhülse
und dem Nadelsitz ausgleichen.
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Beim
bekannten Injektor ist die Düsennadel jeweils mit zwei
derartigen, axial voneinander beabstandeten Gelenkabschnitten ausgestattet,
wobei der eine Gelenkabschnitt im Bereich des Steuerkolbens angeordnet
ist, während der andere Gelenkabschnitt im Bereich der
Nadelspitze angeordnet ist.
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Aus
der
DE 10 2007 011 685 vom 09.03.2007
ist ein weitere Injektor bekannt, der im Injektorkörper
ebenfalls einen die Düsennadel im wesentlichen vollständig
umhüllenden Speicherraum enthält. Außerdem
ist im Injektorkörper ein ringförmiger Zulaufraum
angeordnet, der radial außen vom Injektorkörper
und radial innen von der Lagerhülse begrenzt ist, wobei
ein im Injektorkörper verlaufender Zulaufkanal vorgesehen
ist, der einenends im Zulaufraum mündet und der anderenends
an eine den Kraftstoff unter einem Hochdruck bereitstellende Kraftstoffversorgung
anschließbar ist. Mindestens eine Zulaufdrossel verbindet
den Zulaufraum gedrosselt mit dem Steuerraum. Bei diesem Injektor
ist der Zulaufraum zum Speicherraum offen bzw. geht der Zulaufraum
in den Speicherraum über. Hierdurch sind Zulaufraum und
Speicherraum ungedrosselt miteinander verbunden.
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Die
bei den bekannten Injektoren realisierte Bereitstellung eines derartigen
Speicherraums innerhalb des Injektorkörpers führt
zu einer Reduzierung von Druckwellen zwischen dem Injektor und der Kraftstoffversorgung,
an welche der Injektor angeschlossen ist. Durch die Reduzierung
der Wechselwirkung zwischen Kraftstoffversorgung und Injektor lassen
sich die Einspritzvorgänge präziser realisieren.
Insbesondere bei Mehrfacheinspritzungen lässt sich die
Ausbreitung von Druckwellen zur Kraftstoffversorgung effektiv dämpfen.
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Vorteile der Erfindung
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Der
erfindungsgemäße Injektor mit den Merkmalen des
Anspruchs 1 hat dem gegenüber den Vorteil, dass nur ein
einziger Gelenkabschnitt erforderlich ist, um den gewünschten
Toleranzausgleich zur Realisieren. Dieser eine Gelenkabschnitt ermöglicht
bei Lageabweichungen zwischen der Lagerhülse und dem Nadelsitz
eine gekrümmte bzw. gebogene Form der Düsennadel,
die dann im wesentlichen aus zwei geraden Teilstücken und
einem gebogenen Gelenkabschnitt besteht. Der zum Nadelsitz führende
geradlinige Teilabschnitt wird dabei im Wesentlichen axial belastet
und erfahrt nur geringe Biegekräfte. Dadurch können
im Sitzbereich die Biegung und damit einhergehende Winkeländerungen
minimiert werden. In der Folge lassen sich Relativbewegungen zwischen
Nadelspitze und Sitz reduzieren, wodurch entsprechend weniger Reibverschleiß entsteht. Durch
das Merkmal, den Kolbenabschnitt kürzer als den Spitzenabschnitt
auszugestalten, ist der Gelenkabschnitt relativ weit von der Zentrierhülse
entfernt bzw. relativ nahe an der Lagerhülse angeordnet,
was die Zentrierung der Nadelspitze begünstigt.
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Bei
einer besonders vorteilhaften Ausführungsform können
die folgenden Merkmale kumulativ – soweit sinnvoll – und
alternativ realisiert werden. Der Injektor weist einen mit dem Speicherraum
kommunizierenden Kraftstoffanschluss auf, an den eine den Kraftstoff
unter einem Hochdruck bereitstellende Kraftstoffversorgung anschließbar
ist. Im Injektorkörper ist ein ringförmiger Zulaufraum
vorgesehen, der radial außen vom Injektorkörper
und radial innen von der Lagerhülse begrenzt ist. Der zuvor
genannte Kraftstoffanschluss mündet im Zulaufraum. Hierzu kann
er einen im Injektorkörper verlaufenden Zulaufkanal aufweisen.
Der Injektor weist zumindest eine Zulaufdrossel auf, die den Zulaufraum
mit dem Steuerraum gedrosselt verbindet. Schließlich weist
der Injektor mindestens eine Schließdrossel auf, die den Zulaufraum
mit dem Speicherraum verbindet. Hierdurch kommuniziert der Zulaufraum
mehr oder weniger gedrosselt mit dem Speicherraum. Durch die Verwendung
wenigstens einer solchen Schließdrossel werden Druckschwingungen
bzw. Druckwellen nur noch gedämpft vom Speicherraum in
den Zulaufraum übertragen, wodurch nachteilige Wechselwirkungen zwischen
dem jeweiligen Injektor und der Kraftstoffversorgung zusätzlich
zur Dämpfungswirkung des großen Speicherraums
reduziert werden können. Um einen derartigen Injektor innerhalb
der Kraftstoffeinspritzanlage abstimmen zu können, kann
es erforderlich sein, den Zulaufkanal bzw. die Verbindung zwischen
Injektor und Kraftstoffversorgung zu drosseln, und zwar üblicherweise
mit einer sogenannten Raildrossel. Die Abstimmung einer derartigen
Raildrossel ist jedoch nur vergleichsweise grob möglich,
was die Präzision der Einspritzvorgänge hinsichtlich
Einspritzmenge und Einspritzzeit beeinträchtigt. Der Begriff „Raildrossel” leitet
sich vom Begriff „Common-Rail-System” ab, das
vorliegt, wenn mehrere derartige Injektoren an die gleiche Kraftstoffversorgung
angeschlossen sind, deren „Rail” durch eine gemeinsame
Kraftstoffhochdruckleitung gebildet ist. Durch die Verwendung wenigstens
einer solchen Schließdrossel kann nun auf eine solche Raildrossel verzichtet
werden. Die Abstimmung des jeweiligen Injektors auf die Kraftstoffeinspritzanlage
kann dann über die wenigstens eine Schließdrossel
erfolgen. Hierdurch wird die Abstimmung erheblich vereinfacht. In
der Folge ermöglicht der erfindungsgemäße Injektor
die Durchführung von Einspritzvorgängen mit erhöhter
Präzision bezüglich Einspritzmenge und Einspritzzeiten.
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Zweckmäßig
ist die Drosselwirkung der Schließdrossel im Vergleich
zur Drosselwirkung der Zulaufdrossel sehr klein, so dass sich nur
eine leicht gedrosselte Verbindung zwischen Zulaufraum und Speicherraum
ergibt. Hierdurch lassen sich insbesondere kurze Schließzeiten
bzw. große Schließgeschwindigkeiten für
die Düsennadel realisieren.
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Entsprechend
einer anderen vorteilhaften Ausführungsform kann der Zulaufraum
mit Hilfe wenigstens eines Dichtelements vom Speicherraum getrennt
sein. Die wenigstens eine Schließdrossel umgibt dabei das
mindestens eine Dichtelement. Die Verwendung eines derartigen Dichtelements
ermöglicht einen vergleichsweise einfachen Aufbau für
den Injektor, um darin den vom Speicherraum getrennten Zulaufraum
zu realisieren.
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Weitere
wichtige Merkmale und Vorteile des erfindungsgemäßen
Injektors ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus der
Zeichnung und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand
der Zeichnung.
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Zeichnung
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Ausführungsbeispiele
des erfindungsgemäßen Injektors sind in den Zeichnungen
dargestellt und werden im Folgenden näher erläutert,
wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder
funktional gleiche Komponenten beziehen. Es zeigen, jeweils schematisch
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1 einen
stark vereinfachten prinzipiellen Längsschnitt durch einen
Injektor,
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2 einen
Längsschnitt wie in 1, jedoch
bei einer anderen Ausführungsform.
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Beschreibung der Ausführungsbeispiele
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Entsprechend
den 1 und 2 umfasst ein Injektor 1 einen
Injektorkörper 2, der beispielsweise aus mehreren
separaten Abschnitten 3a, 3b, 3c und 3d zusammengebaut sein
kann. Der Injektorkörper 2 weist zumindest ein
Spritzloch 4 auf, durch das eine Einspritzung von Kraftstoff
in einen Einspritzraum 5 durchführbar ist. Sofern
mehrere Spritzlöcher 4 vorgesehen sind, erfolgt
ihre Anordnung zweckmäßig sternförmig
bezüglich einer Längsmittelachse 47 des
Injektors 1. Der Injektorkörper 2 enthält
einen Speicherraum 6, der mit dem wenigstens einen Spritzloch 4 kommuniziert.
Ferner weist der Injektor 1 einen Kraftstoffanschluss 7 auf,
der bevorzugt einen im Injektorkörper 2 verlaufenden
Zulaufkanal 7' aufweisen kann, wobei an den Kraftstoffanschluss 7 bzw.
an den Zulaufkanal 7' im gezeigten Einbauzustand eine Kraftstoffversorgung 8 anschließbar
ist. Die Kraftstoffversorgung 8 stellt im Betrieb des Injektors 1 unter
einem Hochdruck stehenden Kraftstoff zur Verfügung, der
mit Hilfe des Injektors 1 in den Spritzraum 5 einspritzbar
ist. Die Kraftstoffversorgung 8 weist hierzu eine Hochdruckleitung 9 auf,
die auch als Druckspeicher dient. Die Hochdruckleitung 9 ist
ausgangsseitig über eine Zulaufleitung 10 mit dem
Zulaufkanal 7 des jeweiligen Injektors 1 verbunden.
Bei einem sogenannten Common-Rail-System sind mehrere Injektoren 1 über
separate Zulaufleitungen 10 an eine gemeinsame Hochdruckleitung 9 angeschlossen.
Die Hochdruckleitung 9 ist eingangsseitig über
eine Versorgungsleitung 11 an eine hier nicht gezeigte
Hochdruck-Kraftstoffpumpe angeschlossen. Die Kraftstoffversorgung 8 bildet
ebenso wie der jeweilige Injektor 1 einen Bestandteil einer
im übrigen nicht gezeigten Kraftstoffeinspritzanlage einer
Brennkraftmaschine, die insbesondere in einem Kraftfahrzeug angeordnet
sein kann.
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Der
Injektor 1 weist eine Düsennadel 12 auf, die
hierzu im Speicherraum 6 hubverstellbar angeordnet ist.
Dabei ist die Düsennadel 12 im Speicherraum 6 so
angeordnet, dass sie vom Speicherraum 6 im wesentlichen über
ihre gesamte axiale Länge umhüllt ist und quasi
im Kraftstoff schwimmt. Die Düsennadel 12 weist
an einem dem wenigstens einen Spritzloch 4 zugewandten
Ende eine Nadelspitze 13 auf, mit deren Hilfe eine Kraftstoffeinspritzung
durch das wenigstens eine Spritzloch 4 steuerbar ist. An
ihrem vom wenigstens einen Spritzloch 4 abgewandten Ende
weist die Düsennadel 12 einen Steuerkolben 14 auf,
der an einer von der Nadelspitze 13 abgewandten Seite eine
Steuerfläche 15 besitzt. Erkennbar handelt es
sich hier um eine sogenannte „lange Nadel”, die
z. B. eine Länge von 100 mm oder mehr aufweisen kann. Sie
ist aus einem Stück hergestellt oder besteht aus einem
festen Verbund mehrerer Nadelteile, die auf geeignete Weise miteinander verbunden
sind, z. B. verschweißt oder verpresst. Mit seiner Steuerfläche 15 begrenzt
der Steuerkolben 14 axial einen Steuerraum 16,
der radial von einer Lagerhülse 17 eingefasst
bzw. begrenzt ist. Der Steuerkolben 14 ist in dieser Lagerhülse 17 axial
geführt hubverstellbar angeordnet.
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Um
den Druck im Steuerraum 16 steuern zu können,
ist eine Steuereinrichtung 18 vorgesehen. Diese Steuereinrichtung 18 ist
dabei im Bereich des Steuerkolbens 14 im Injektorkörper 2 angeordnet. Ohne
Beschränkung der Allgemeinheit weist die Steuereinrichtung 18 hier
ein elektromagnetisch arbeitendes Steuerventil 19 auf.
Dieses weist in einem Niederdruckraum 20 ein Ventilglied 21 auf,
das mit Hilfe eines Elektromagneten 22 zur Durchführung
eines Öffnungshubs betätigbar ist und das mittels
einer Rückstellfeder 23 in eine Schließstellung
angetrieben ist. Das Ventilglied 21 steuert eine gedrosselte
Verbindungsöffnung 24, die den Steuerraum 16 mit
dem Niederdruckraum 20 verbindet. Die Verbindungsöffnung 24 ist
im Beispiel in einem Plattenkörper 25 ausgebildet,
der einen die Düsennadel 12 enthaltenden Nadelbereich
des Injektorkörpers 2 von einem die Steuereinrichtung 18 enthaltenden
Steuerbereich trennt. Das Ventilglied 21 wirkt zum Steuern
der Verbindungsöffnung 24 mit dem Plattenkörper 25 zusammen,
wobei ein entsprechender Ventilsitz 28 ausgebildet sein
kann. Der Niederdruckraum 20 kommuniziert über
einen Niederdruckanschluss 26 mit einem vergleichsweise
drucklosen Rücklauf. Gespeist wird der Niederdruckraum 20 über
eine Leckage im Bereich des Plattenkörpers 25 zwischen
dem Nadelbereich und dem Steuerbereich des Injektorkörpers 2.
Hierbei gelangt eine tolerierbare Leckagemenge in einen ringförmigen
Raum 27, der die Steuereinrichtung 18 umhüllt
und der über Leckage oder über wenigstens eine
nicht gezeigte Bohrung mit dem Niederdruckraum 20 in Verbindung
steht.
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Die
Lagerhülse 17 kann sich axial am Plattenkörper 25 abstützen,
ohne daran befestigt zu sein. Ebenso kann die Lagerhülse 17 am
Plattenkörper 25 befestigt sein. Auch kann der
Plattenkörper 25 mit der Lagerhülse 17 integral
hergestellt sein. Es ist klar, dass für die Steuereinrichtung 18 grundsätzlich
auch eine andere Bauweise realisierbar ist, beispielsweise mit einem
Piezoaktuator.
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Im
Injektorkörper 2 ist vorzugsweise ein ringförmiger
Zulaufraum 29 ausgebildet. Dieser ist radial außen
durch den Injektorkörper 2 und radial innen durch
den Lagerkörper 17 begrenzt. In axialer Richtung
ist der Zulaufraum 29 einerseits durch den Plattenkörper 25 und
andererseits durch ein ringförmiges Dichtelement 30 begrenzt.
In diesen Zulaufraum 29 mündet der Zulaufkanal 7' ein.
Hierdurch ist der Zulaufraum 29 direkt mit der Kraftstoffversorgung 8 bzw. mit
der Hochdruckleitung 9 gekoppelt. Diese Kopplung kann insbesondere
im wesentlichen ungedrosselt realisiert werden. In der Folge herrscht
im Zulaufraum 29 auch bei hochdynamischen Vorgängen
im wesentlichen stets der Hochdruck der Hochdruckleitung 9.
Der Injektor 1 weist außerdem zumindest eine Zulaufdrossel 31 auf.
Diese schafft eine gedrosselte Verbindung zwischen dem Zulaufraum 29 und
dem Steuerraum 16.
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Des
weiteren kann der Injektor 1 insbesondere zumindest eine
Schließdrossel 32 aufweisen, die den Zulaufraum 29 mit
dem Speicherraum 6 verbindet. Hierzu umgeht die Schließdrossel 32 auf
geeignete Weise das Dichtelement 30. Im Beispiel durchsetzt
die Schließdrossel 32 die Lagerhülse 17, insbesondere
in radialer Richtung. Dabei kann in der Lagerhülse 17 an
einer vom Steuerraum 16 angewandten Seite des Steuerkolbens 14 ein
Ringraum 33 ausgebildet sein. Realisiert wird dieser Ringraum 33 beispielsweise
dadurch, dass der Steuerkolben 14 einen größeren
Durchmesser aufweist als der daran anschließende Körper
der Düsennadel 12. Der Ringraum 33 ist
zum Speicherraum 6 hin offen, so dass letztlich der Zulaufraum 29 über
die Schließdrossel 32 und über den Ringraum 33 mit
dem Speicherraum 6 verbunden ist. Besagter Ringraum 33 ist in
axialer Richtung einerseits durch den Steuerkolben 14 begrenzt
und andererseits offen. In radialer Richtung ist der Ringraum 33 außen
durch die Lagerhülse 17 und innen durch die Düsennadel 12 begrenzt.
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Um
die Düsennadel 12 in ihre Schließrichtung
vorzuspannen, ist eine Schließdruckfeder 34 vorgesehen.
Diese ist im Beispiel einerseits in einer axialen Stirnseite der
Lagerhülse 17 und andererseits an einem Bund 35 axial
abgestützt, wobei der Bund 35 an der Düsennadel 12 ausgebildet
bzw. befestigt ist.
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Ferner
weist der Injektor 1 eine Zentrierhülse 36 auf.
Diese ist axial verstellbar an der Nadelspitze 13 gelagert.
Dabei stützt sich die Zentrierhülse 36 axial
einerseits am Injektorkörper 2 und andererseits über
eine Öffnungsdruckfeder 37 an der Düsennadel 12 ab,
wozu diese einen weiteren Bund 38 aufweist. Die Nadelspitze 13 ist
in der Zentrierhülse 36 axial geführt
hubverstellbar angeordnet. Die Zentrierhülse 36 realisiert
eine Zentrierung der Nadelspitze 13 relativ zu einem Nadelsitz 39,
der im Injektorkörper 2 ausgebildet ist. Wenn
die Düsennadel 12 mit ihrer Nadelspitze 13 im
Nadelsitz 39 sitzt, ist das wenigstens ein Spritzloch 4 vom
Speicherraum 6 entkoppelt. Sobald die Nadelspitze 13 vom
Nadelsitz 39 abhebt, liegt eine kommunizierende Verbindung
zwischen dem Speicherraum 6 und dem wenigstens einen Spritzloch 4 vor,
so dass Kraftstoff vom Speicherraum 6 durch das wenigstens
ein Spritzloch 4 in den Einspritzraum 5 einspritzbar
ist. Für eine ungestörte kommunizierende Verbindung
zwischen dem Speicherraum 6 und den wenigstens einen Spritzloch 4 bei
geöffneter Düsennadel 12 kann die Zentrierhülse 36 zumindest
eine Querbohrung 40 aufweisen.
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Durch
die wenigstens eine Schließdrossel 32, deren Drosselwirkung
erheblich kleiner ist als die Drosselwirkung der Zulaufdrossel 31,
wird zum einen erreicht, dass Druckwellen, die beim Öffnen
und Schließen der Düsennadel 12 im Speicherraum 6 entstehen,
nur gedämpft bzw. gedrosselt zum Zulaufraum 29 gelangen
und dementsprechend nur gedämpft zur Kraftstoffversorgung 8 gelangen.
Hierdurch wird die an sich durch den relativ großvolumigen
Speicherraum 6 bereits bereitgestellte Dämpfungswirkung
zusätzlich verbessert. Des weiteren ist es grundsätzlich
möglich, den unter Hochdruck stehenden Kraftstoff bis zur
Zulaufdrossel 31 quasi ungedrosselt zuzuführen.
Insbesondere kann auf eine sogenannte Raildrossel verzichtet werden.
Die Feinabstimmung des jeweiligen Injektors 1 mit der Kraftstoffeinspritzanlage
kann dabei über die wenigstens eine Schließdrossel 32 realisiert
werden. Diese Feinabstimmung kann dabei genauer durchgeführt
werden als dies in Verbindung mit einer Raildrossel möglich
ist. Insgesamt können dadurch Einspritzvorgänge,
insbesondere bei Mehrfacheinspritzungen, hinsichtlich Einspritzdauer
und Einspritzmenge mit erhöhter Präzision realisiert
werden.
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Die
Düsennadel 12 des erfindungsgemäßen Injektors 1 weist
genau einen Gelenkabschnitt 41 auf. Der Gelenkabschnitt 41 verbindet
einen den Steuerkolben 14 aufweisenden Kolbenabschnitt 42 der
Düsennadel 12 mit einem die Nadelspitze 13 aufweisenden
Spitzenabschnitt 43 der Düsennadel 12.
Der Kolbenabschnitt 42 ist dabei bezüglich der
Hubrichtung bzw. der Längsrichtung der Düsennadel 12 kürzer
als der Spitzenabschnitt 43. Hierdurch ist der Gelenkabschnitt 41 näher
an der Lagerhülse 17 bzw. weiter von der Zentrierhülse 36 entfernt
angeordnet. Der Gelenkabschnitt 41 vereinfacht eine Durchbiegung der
Düsennadel 12 bezüglich ihrer Längsmittelachse 47.
Somit ist die Düsennadel 12 im Gelenkabschnitt 41 bezüglich
quer zur ihrer Längsmittelachse 47 orientierten
Biegebelastungen biegeweicher als im Kolbenabschnitt 42 und
als im Spitzenabschnitt 43 ausgestaltet. Bei den hier gezeigten
Ausführungsformen ist der Kolbenabschnitt 42 durch
den Steuerkolben 14 gebildet, das heißt, der Kolbenabschnitt 42 weist hier
ausschließlich den Steuerkolben 14 auf. Somit grenzt
der Gelenkabschnitt 41 unmittelbar an den Steuerkolben 14 an.
Im Unterschied dazu weist der Spitzenabschnitt 43 zusätzlich
einen Stangenbereich 44 auf, über den der Gelenkabschnitt 41 mit
der Nadelspitze 13 verbunden ist. Dementsprechend ist der Gelenkabschnitt 41 im
Bereich des Steuerkolbens 14 angeordnet, während
er vom Bereich der Nadelspitze 13 entfernt angeordnet ist.
Dabei kann sich der Gelenkabschnitt 41 teilweise wie in 1 oder
vollständig wie in 2 innerhalb
der Lagerhülse 17 erstrecken.
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Wie
bereits erläutert, kann die Düsennadel 12 aus
einem Stück hergestellt sein oder aus mehreren einzelnen
Komponenten zusammengebaut sein, die insbesondere axial fest miteinander
verbunden sind. Dementsprechend kann auch der Gelenkabschnitt 41 einen
integralen Bestandteil der Düsennadel 12 oder
eines Bauteils der Düsennadel 12 bilden. Ebenso
kann der Gelenkabschnitt 41 separat hergestellt sein und
auf geeignete Weise mit dem Kolbenabschnitt 42 und dem
Spitzenabschnitt 43 axial fest verbunden sein.
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Entsprechend 1 kann
der Gelenkabschnitt 41 durch eine Querschnittsreduzierung 45 gebildet
sein, die vorzugsweise bezüglich der Längsmittelachse 47 der
Düsennadel 12 rotationssymmetrisch ausgestaltet
ist. Im Bereich dieser Querschnittsreduzierung 45 ergibt
sich die gewünschte erhöhte Nachgiebigkeit für
Biegebelastungen.
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Bei
der in 2 gezeigten Ausführungsform weist der
Gelenkabschnitt 41 zumindest einen geradlinigen Steg 46 auf,
der sich bezüglich der Längsmittelachse 47 der
Düsennadel 12 radial erstreckt. Ferner verbindet
der jeweilige Steg 46 axial benachbarte Abschnitte der
Düsennadel 12 miteinander. Im gezeigten Beispiel
sind innerhalb des Gelenkabschnitts 41 zwei derartige geradlinige
Stege 46 vorgesehen, die bezüglich ihrer radialen
Erstreckung um die Längsmittelachse 47 der Düsennadel 12 um
90° zueinander gedreht sind und dadurch rechtwinklig zueinander
versetzt orientiert sind. Der jeweilige Steg 46 besitzt
somit eine senkrecht auf der Längsmittelachse 47 der
Düsennadel 12 stehende Steglängsrichtung,
die eine bevorzugte Biegeachse des jeweiligen Stegs 46 definiert.
Um diese Biegeachse sind die über Steg 46 miteinander
verbundenen Abschnitte der Düsennadel 1 vergleichsweise
biegeweich miteinander verbunden. Hierdurch ergibt sich eine kardanische
Beweglichkeit im Gelenkabschnitt 41 um zwei senkrecht zueinander
verlaufende Steglängsrichtungen.
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Der
jeweilige Steg 46 erstreckt sich vorzugsweise im wesentlichen über
den gesamten Durchmesser der Düsennadel 12. Bevorzugt
werden die Stege 46 dadurch hergestellt, dass an der Düsennadel 12 für
den jeweiligen Steg 46 zwei Aussparungen 48 eingearbeitet werden.
Diese Aussparungen 48 sind bezüglich einer Symmetrieebene,
in der die Längsmittelachse 47 und der jeweilige
Steg 46 liegen, spiegelsymmetrisch angeordnet.
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Der
jeweilige Steg 46 bildet dabei ebenfalls eine Querschnittsverengung
innerhalb der Düsennadel 12. Diese ist jedoch
nicht rotationssymmetrisch bezüglich der Längsmittelachse 47.
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Der
Injektor 1 arbeitet wie folgt:
Im gezeigten Ausgangszustand
erfolgt keine Kraftstoffeinspritzung. Die Düsennadel 12 sitzt
im Nadelsitz 39. Im Zulaufraum 29 herrscht der
Kraftstoffhochdruck, der ebenfalls im Ringraum 33, im Speicherraum 6 und
im Steuerraum 16 herrscht. Im Niederdruckraum 20 herrscht
der Druck des Rücklaufs 26. Hierzu ist der Elektromagnet 22 deaktiviert,
so dass die Rückstellfeder 23 das Ventilglied 21 zum
Verschließen der Verbindungsöffnung 24 vorspannt.
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Zum
Durchführen einer Einspritzung von Kraftstoff wird die
Steuereinrichtung 18 entsprechend angesteuert. In der Folge
zieht der Elektromagnet 22 das Ventilglied 21 entgegen
der Vorspannkraft der Rückstellfeder 23 an, wodurch
die Verbindungsöffnung 24 geöffnet wird.
In der Folge fällt der Druck im Steuerraum 16 ab.
Folglich nehmen auch die in Schließrichtung auf die Düsennadel 12 einwirkenden, über
die Steuerfläche 15 darin eingeleiteten hydraulischen
Kräfte ab. Sobald die in der Öffnungsrichtung
an der Düsennadel 12 wirksamen hydraulischen Kräfte überwiegen,
hebt diese entgegen der Schließkraft der Öffnungsdruckfeder 34 mit
ihrer Nadelspitze 13 aus dem Nadelsitz 39 ab.
Anschließend kann Kraftstoff unter dem Hochdruck vom Speicherraum 6 durch
die Spritzlöcher 4 in den Einspritzraum 5 eintreten.
Zum Beenden des Einspritzvorgangs wird die Steuereinrichtung 18 zum
Schließen des Steuerventils 19 betätigt.
Hierzu wird die Bestromung des Elektromagneten 22 beendet.
In der Folge kann die Rückstellfeder 23 das Ventilglied 21 zum
Verschließen der Verbindungsöffnung 24 antreiben. Über
die Zulaufdrossel 31 kann sich im Steuerraum 16 wieder
der Hochdruck aufbauen und über die Steuerfläche 15 den
Steuerkolben 14 und somit die Düsennadel 12 mit
ihrer Nadelspitze 13 in den Nadelsitz 39 einfahren.
Unterstützt wird diese Schließbewegung durch die
Schließdruckfeder 34.
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Die
beim Öffnen und beim Schließen des Injektors 1 bzw.
der Düsennadel 12 entstehenden Druckwellen im
Speicherraum 6 werden zum einen durch das relativ große
Volumen des Speicherraums 6 in erheblichem Maße
gedämpft. Zum anderen bewirkt die Schließdrossel 32 eine
gedämpfte Kopplung zwischen dem Speicherraum 6 und
dem Zulaufraum 29, wodurch eine weitere Dämpfungswirkung
realisierbar ist.
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Die
Drosselwirkung der Schließdrossel 32 ist vergleichsweise
klein, wodurch zum einen stets hinreichend Kraftstoff zur Realisierung
des gewünschten Einspritzvorgangs nachströmen
kann. Zum anderen lassen sich hierdurch rasche Schließvorgänge mit
hohen Nadelgeschwindigkeiten realisieren.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 102007034034 [0002]
- - DE 102007011685 [0004]