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Stand der Technik
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Die
Erfindung betrifft einen Injektor, insbesondere einen Common-Rail-Injektor,
zum Einspritzen von Kraftstoff in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine
gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Aus
der
EP 1 612 403 A1 ist
ein als Common-Rail-Injektor ausgebildeter Injektor mit einem in axialer
Richtung druckausgeglichenen Steuerventil (Servoventil) zum Sperren
und Öffnen eines Kraftstoff-Ablaufkanals aus einer Steuerkammer
bekannt. Mittels des Steuerventils kann der Kraftstoffdruck innerhalb
der Steuerkammer beeinflusst werden, wobei die Steuerkammer dauerhaft über
eine Zulaufdrossel mit unter Hochdruck stehendem Kraftstoff versorgt
wird. Durch Variation des Kraftstoffdruckes innerhalb der Steuerkammer
wird ein Einspritzventilelement zwischen einer Öffnungsstellung
und einer Schließstellung verstellt, wobei das Einspritzventilelement
in seiner Öffnungsstellung den Kraftstofffluss in den Brennraum
einer Brennkraftmaschine freigibt. Das Steuerventil umfasst ein
in axialer Richtung mittels eines elektromagnetischen Aktuators
verstellbares, hülsenförmiges Steuerventilelement,
das an einem einstückig mit einem Ventilstück
ausgebildeten Führungsbolzen geführt ist. Das
hülsenförmige Steuerventilelement begrenzt mit
seinem Innenumfang eine an einem durchmesserreduzierten Abschnitt des
Führungsbolzens ausgebildete Ventilkammer des Steuer ventils
lediglich radial außen, sodass keine öffnenden
oder schließenden Kräfte von dem unter Hochdruck
stehenden Kraftstoff innerhalb der Ventilkammer auf das Steuerventil
wirken. An der Stirnseite des Steuerventilelementes ist eine Dichtlinie
angeordnet, die mit einem am Ventilstück angeordneten Steuerventilsitz
dichtend zusammenwirkt. Der Durchmesser der Dichtlinie entspricht
dabei dem Führungsdurchmesser des Steuerventilelementes, wobei
der Führungsdurchmesser dem Außendurchmesser des
Führungsbolzens zuzüglich eines minimalen Spiels
entspricht. Aufgrund seiner Druckausgeglichenheit ist das Steuerventil
zum Schalten sehr großer Drücke geeignet. Nachteilig
bei dem bekannten Injektor ist die hohe Belastung auf die linienförmige
Dichtkante beim Schließen des Steuerventils, die zu einem.
nicht unerheblichen Verschleiß an der Dichtlinie führen
kann.
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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 einem zumindest
näherungsweise in axialer Richtung druckausgeglichenen
Steuerventil vorzuschlagen, bei dem der Dichtlinienverschleiß des
Steuerventilelementes reduziert ist.
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Technische Lösung
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Diese
Aufgabe wird mit einem Injektor 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 zu mindest zwei von in
der Beschreibung, den Ansprüchen und/oder den Figuren offenbarten
Merkmalen.
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Der
Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, die Stabilität, d.
h. die Verschleißunempfindlichkeit, des Steuerventilelementes
dadurch zu erhöhen, dass der näherungsweise linienförmigen
Dichtkante (Dichtlinie) des Steuerventilelementes, welche in der Schließstellung
des Steuerventils dichtend an einem Steuerventilsitz anliegt, einen
Stützbereich zuzuordnen, der sich in radialer Richtung
betrachtet über die Dichtlinie hinweg, in den Hochdruckbereich
des Injektors erstreckt, welcher bei geöffnetem Steuerventil mit
dem Niederdruckbereich des Injektors verbunden ist, um somit einen
rapiden Druckabfall in der Steuerkammer des Injektors zu verursachen,
woraus wiederum eine Öffnungsbewegung des Einspritzventilelementes
resultiert. Anders ausgedrückt wird das Steuerventilelement
bei einem nach dem Konzept der Erfindung ausgebildeten Injektor
in radialer Richtung nicht von der Dichtkante zum Druckraum hin
begrenzt, sondern von einem an die Dichtlinie angrenzenden Stützbereich.
Durch das erfindungsgemäße Vorsehen eines Stützbereichs
wird der Einschlagimpuls, mit dem das Steuerventilelement auf den
ihm zugeordneten Steuerventilsitz einschlägt, gleichmäßiger
im Steuerventil, insbesondere im Steuerventilelement, verteilt und
führt in der Folge zu geringeren Bauteilspannungen. Dies
wiederum hat eine erhöhte Stabilität des Steuerventilelementes
zur Folge, mit der positiven Konsequenz, dass Verschleißerscheinungen
der Dichtlinie über die Lebensdauer des Injektors minimiert
werden.
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In
Weiterbildung der Erfindung ist mit Vorteil vorgesehen, dass der
Stützbereich derart ausgebildet und/oder angeordnet ist,
dass dieser die Druckausgeglichenheit des Steuer ventilelementes
in seiner Schließstellung nicht oder zumindest nicht wesentlich
negativ beeinflusst. Dies kann beispielsweise dadurch realisiert
werden, dass der Stützbereich derart ausgebildet und/oder
angeordnet ist, dass sich die auf ihn in einander entgegengesetzte
Richtungen wirkenden Druckkräfte, zumindest näherungsweise vollständig,
vorzugsweise vollständig aufheben. Dies wird mit einem
Stützbereich erreicht, bei dem die Wirk- bzw. Projektionsflächen
zum Erzeugen von in einander entgegengesetzte Richtungen weisenden Druckkräften
gleich groß sind. Dies kann beispielsweise dadurch realisiert
werden, dass der innere oder der äußere Durchmesser
(abhängig von der Bauform) des Steuerventilelementes im
Bereich der Dichtlinie dem Durchmesser des Steuerventilelementes
oberhalb des Stützbereichs entspricht.
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Von
besonderem Vorteil ist eine Ausführungsform des Injektors,
bei der der Durchmesser der Dichtlinie, die sich durch nicht zu
vermeidende Verschleißerscheinungen über die Lebensdauer
des Injektors etwas verbreitert, und dem Führungsdurchmesser
(Innendurchmesser oder Außendurchmesser des Steuerventilelementes – abhängig
von der Bauform des Steuerventilelementes) entspricht. Ein vollkommen
druckausgeglichenes Steuerventil wird erhalten, wenn der innere
Durchmesser der Dichtlinie exakt dem inneren Führungsdurchmesser
bzw. der äußere Durchmesser der Dichtlinie exakt
dem äußeren Führungsdurchmesser des Steuerventilelementes
entspricht.
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Um
die Auswirkungen eines nicht zu vermeidenden Dichtlinienverschleißes
auf die druckausgeglichene Eigenschaft des Steuerventils zu minimieren,
ist eine Ausführungsform des Injektors von Vorteil, bei
der der Hochdruckfreilassungs- Winkel größer ist
als der Niederdruckfreilassungswinkel des Steuerventils. Dabei ist
der Hochdruckfreilassungswinkel der im Hochdruckbereich gelegene
Winkel zwischen der an die Dichtlinie angrenzenden Begrenzungslinie des
Stützbereichs bzw. des Steuerventilelementes und der Steuerventilsitzfläche.
Bei dem Niederdruckfreilassungswinkel handelt es sich um den im
Niederdruckbereich des Injektors angeordneten Winkel zwischen der
(unteren) Begrenzungslinie des Steuerventilelementes und der Steuerventilsitzfläche.
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Von
besonderem Vorteil ist eine Ausführungsform, bei der der
Niederdruckfreilassungswinkel aus einem Winkelbereich zwischen etwa
0° und etwa 10° gewählt ist. Bevorzugt
beträgt der Niederdruckfreilassungswinkel etwa 0,5° bis
5°, besonders bevorzugt etwa 0,5° bis etwa 2°.
Idealerweise ist der Hochdruckfreilassungswinkel aus einem Winkelbereich
zwischen etwa 5° und etwa 60°, bevorzugt aus einem
Winkelbereich zwischen etwa 10° und etwa 50°,
besonders bevorzugt aus einem Winkelbereich zwischen etwa 20° und
etwa 40° gewählt. Von besonderem Vorteil ist eine
Ausführungsform, bei der die Differenz zwischen dem Hochdruckfreilassungswinkel
und dem Niederdruckfreilassungswinkel aus einem Winkelbereich bis
etwa 10° gewählt ist. Idealerweise liegt die Winkeldifferenz
zwischen etwa 1° und etwa 5°, besonders bevorzugt
zwischen etwa, 1,5° und etwa 3°.
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Um
die Fertigungsgenauigkeit der Dichtlinie bei einem nach dem Konzept
der Erfindung ausgebildeten Injektor mit vertretbarem Aufwand gewährleisten
zu können, ist eine Ausführungsform bevorzugt, bei
der der Steuerventilelementwinkel, der von beiden in radialer Richtung
verlaufenden, an die Dichtlinie angrenzenden Begrenzungslinien des
Steuerventilelementes aufgespannt wird, und der Steuerventilsitzwinkel nicht
gleich groß sind. Besonders bevorzugt beträgt
die Winkeldifferenz mehr als 10°, besonders bevorzugt mehr
als 20°. Besonders gute Ergebnisse im Hinblick auf die
Fertigungsgenauigkeit der Dichtlinie sind bei einer Winkeldifferenz
aus einem Bereich zwischen etwa 30° und etwa 60° zu
erwarten. Idealerweise ist der Steuerventilsitzwinkel dabei größer
als der Steuerventilelementwinkel. Durch das Vorsehen einer zuvor
beschriebenen Winkeldifferenz zwischen dem Steuerventilelementwinkel
und dem Steuerventilsitzwinkel ist zum einen eine ausreichend große
Stützwirkung des Stützbereichs gegeben und zum
anderen resultiert eine exakte Herstellbarkeit der Dichtlinie (Dichtkante).
Um die Stützwirkung (auf Kosten der exakten Herstellbarkeit)
zu erhöhen, kann auch eine kleinere Winkeldifferenz gewählt
werden.
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Im
Hinblick auf eine einfache Fertigbarkeit des Stützbereichs
ist eine zumindest näherungsweise trapezförmige
Ausbildung des Stützbereichs bevorzugt, wobei die schrägen
Flanken des Trapezes mit einer parallel zur Längsmittelachse
des Steuerventilelementes verlaufenden Linie miteinander verbunden
sind.
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Ein
druckausgeglichenes Steuerventil kann sowohl mit einem hülsenförmigen
Steuerventilelement (Ventilhülse) als auch mit einem kolbenförmigen
(nicht durchgehend hohlen) Steuerventilelement realisiert werden.
Für den Fall des Vorsehens eines als Ventilhülse
ausgebildeten Steuerventilelementes ist eine Ausführungsform
bevorzugt, bei der innerhalb des Steuerventilelementes ein Druckstift
aufgenommen ist. Dabei ist der Druckstift bevorzugt als von dem
den Steuerventilsitz aufweisenden Ventilstück separates
Bauteil ausgebildet, welches eine radial innerhalb des Steuerventilelemen tes
ausgebildete Ventilkammer in axialer Richtung abdichtet. Bevorzugt
ist das hülsenförmige Steuerventilelement dabei mit
seinem Innenumfang am Außenumfang des Druckstiftes geführt,
welcher sich bevorzugt an einem Injektorbauteil in axialer Richtung,
vorzugsweise an einem Injektordeckel oder einer Elektromagnetanordnung,
abstützt. Zusätzlich oder alternativ zu der Ausbildung
des Druckstiftes als innere Führung kann eine Außenführung
für das hülsenförmige Steuerventilelement
vorgesehen werden. Unabhängig davon, ob eine innere und/oder äußere
Führung für die Ventilhülse vorgesehen
wird, entspricht der Durchmesser der Dichtlinie bevorzugt zumindest
näherungsweise dem Außendurchmesser des Druckstiftes,
ggf. zuzüglich eines minimalen Spiels. Bei einer Ausführungsform
des Steuerventilelementes als Ventilhülse ragt der Stützbereich
bevorzugt in die innerhalb des hülsenförmigen
Steuerventilelementes ausgebildete, vorzugsweise unmittelbar mit
der Steuerkammer verbundene Ventilkammer hinein und befindet sich
in axialer Richtung betrachtet zwischen der Dichtlinie und dem Druckstift.
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Bei
einem Injektor mit einem als Kolben ausgebildeten Steuerventilelement
befindet sich der Stützbereich im Gegensatz zu der zuvor
beschriebenen Ausführungsform bevorzugt am Außenumfang und
zwar in axialer Richtung betrachtet zwischen der Dichtlinie des
Steuerventilelementes und einem Führungsbauteil, wobei
der (äußere) Durchmesser der Dichtlinie bevorzugt
dem Führungsdurchmesser des kolbenförmige Steuerventilelementes
entspricht.
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Von
besonderem Vorteil ist es, den Steuerventilsitz als Flachsitz oder
Kegelsitz auszubilden.
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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 eine
schematische Darstellung eines als Common-Rail-Injektor ausgebildeten
Injektors mit einem hülsenförmigen Steuerventilelement,
welches einen nach radial innen weisenden Stützbereich
für die Dichtlinie aufweist,
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2 eine
unvollständige Darstellung eines alternativen Ausführungsbeispiels
eines Injektors dessen hülsenförmiges Steuerventilelement
einen nach radial innen weisenden Stützbereich aufweist, wobei
der Steuerventilsitz im Gegensatz zu dem Ausführungsbeispiel
gemäß 1 als Kegelsitz ausgebildet
ist und
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3 eine
unvollständige Darstellung einer Ausführungsform
eines Injektors, bei dem das Steuerventilelement als massiver Kolben
ausgebildet ist, der am Außenumfang, axial benachbart zur
Dichtlinie einen umlaufenden Stützbereich trägt.
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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 als Common-Rail-Injektor ausgebildeter Injektor 1 zum
Einspritzen von Kraftstoff in einen nicht gezeigten Brennraum einer
Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs dargestellt. Eine Hochdruckpumpe 2 fördert
Kraftstoff aus einem 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. Mittels einer Rücklaufleitung 8 ist
ein Niederdruckbereich 9 des Injektors 1 an den
Vorratsbehälter 3 angeschlossen. Über
die Rücklaufleitung 8 kann eine später noch
zu erläuternde Steuermenge an Kraftstoff von dem Injektor 1 zu
dem Vorratsbehälter 3 abfließen.
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Innerhalb
eines Düsenkörpers 13 ist ein Einspritzventilelement 11 angeordnet.
Das Einspritzventilelement 11 ist zum einen längsverschieblich
in einem unteren, hülsenförmigen Abschnitt eines
Ventilstückes 12 sowie mit Axialabstand dazu in
einer Bohrung eines Düsenkörpers 13 geführt.
Dabei sind am Außenumfang des Einspritzventilelementes 11 im Bereich
seiner Führung innerhalb des Düsenkörpers 13 Axialkanäle 14 (Ausschliffe)
ausgebildet, über die der Druckraum 6 mit dem
Düsenraum 7 verbunden ist. Der Düsenkörper 13 ist über
eine nicht dargestellte Überwurfmutter mit dem Injektorkörper 10 verschraubt.
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Das
Einspritzventilelement 11 weißt an seiner Spitze 15 eine
Schließfläche 16 auf, mit der das Einspritzventilelement 11 in
dichter Anlage an einen innerhalb des Düsenkörpers 13 ausgebildeten
Einspritzventilelementsitz 17 bringbar ist.
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Wenn
das Einspritzventilelement 11 an seinem Einspritzventilelementsitz 17 anliegt,
d. h. sich in einer Schließstellung befindet, ist der Kraftstoffaustritt
aus einer Düsenlochanordnung 18 gesperrt. Ist
es dagegen von seinem Einspritzventilelementsitz 17 abgehoben,
kann Kraftstoff aus dem Druckraum 6 über die Axialkanäle 14 in
den Düsenraum 7 an dem Einspritzventilelement 11 vorbei
zur Düsenlochanordnung 18 innerhalb des Düsenkörpers 13 strömen und
dort im Wesentlichen unter Hochdruck (Raildruck) stehend in den
Brennraum (nicht gezeigt) gespritzt werden.
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Von
einer oberen Stirnseite 19 des Einspritzventilelementes 11,
welches anstelle der gezeigten einteiligen Ausbildung auch mehrteilig
ausgebildet werden kann, und dem in der Zeichnungsebene unteren,
hülsenförmigen Abschnitt des Ventilstückes 12 wird
eine Steuerkammer 20 begrenzt, die über eine radial
in dem hülsenförmigen Abschnitt des Ventilstücks 12 verlaufende
Zulaufdrossel 21 mit unter Hochdruck stehendem Kraftstoff
aus dem Druckraum 6 versorgt wird. Die Steuerkammer 20 ist über
einen, in dem oberen, plattenförmigen Abschnitt des Ventilstückes 12 angeordneten
Ablaufkanal 22 mit Ablaufdrossel 23 mit einer
Ventilkammer 24 verbunden, die radial außen von
einem hülsenförmigen Steuerventilelement 25 eines
Steuerventils 26 (Servoventil) begrenzt ist. Aus der Ventilkammer 24 kann
Kraftstoff aus der Ventilkammer 24 (Hochdruckbereich) in
den Niederdruckbereich 9 des Injektors 1 strömen,
wenn das von einem elektromagnetischen Aktuator 27 betätigbare
Steuerventilelement 25 von seinem als Flachsitz ausgebildeten
und an dem plattenförmigen Abschnitt des Ventilstücks 12 angeordneten
Steuerventilsitz 28 abgehoben, d. h. das Steuerventil 26 geöffnet
ist. Der Steuerventilsitzwinkel beträgt bei dem gezeigten
Flachsitz 180°. Die Durchflussquerschnitte der Zu laufdrossel 21 und
der Ablaufdrossel 23 sind derart aufeinander abgestimmt,
dass bei geöffnetem Steuerventil 26 ein Nettoabfluss
von Kraftstoff (Steuermenge) aus der Steuerkammer 20 über
die Ventilkammer 24 in den Niederdruckbereich 9 des
Injektors 1 und von dort aus über die Rücklaufleitung 8 in
den Vorratsbehälter 3 resultiert.
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Das
Steuerventil 26 ist als im geschlossenen Zustand in axialer
Richtung druckausgeglichenes Ventil ausgebildet. Dabei ist das Steuerventilelement 25 mit
seinem in der Zeichnungsebene oberen Abschnitt einstückig
mit einer Ankerplatte 29 ausgebildet, die mit einer Elektromagnetanordnung 30 des elektromagnetischen
Aktuators zusammenwirkt. Radial innerhalb des hülsenförmigen
Steuerventilelementes 25 ist ein Druckstift 31 angeordnet,
der als von dem Ventilstück 12 separates Bauteil
ausgebildet ist, und der die Ventilkammer 24 in axialer
Richtung nach oben abdichtet. Die auf ihn wirkenden Druckkräfte
stützt der Druckstift 31 an einem mit dem Injektorkörper 10 verschraubten
Injektordeckel 32 ab. Hierzu durchsetzt der Druckstift 31 eine
zentrale Durchgangsöffnung 33 innerhalb der Elektromagnetanordnung 30.
Eine kreisringförmige, linienförmige Dichtlinie 34 des
Steuerventilelementes 25, die im geschlossenen Zustand
des Steuerventils 26 mit dem Steuerventilsitz 28 dichtend
zusammenwirkt, befindet sich auf einem inneren Führungsdurchmesser
DiF, mit dem das Steuerventilelement 25 am Druckstift 31 geführt
ist. Zusätzlich ist das Steuerventilelement 25 an
seinem Außenumfang mittels einer Führungsplatte 35 geführt,
die von dem Steuerventilelement 25 durchsetzt ist und die
sich axial zwischen der Ankerplatte 29 und dem Ventilstück 12 mit
seinem Steuerventilsitz 28 befindet. Innerhalb der Durchgangsöffnung 33 befindet
sich neben dem in diesem Ausführungsbeispiel einteilig
ausgebil deten, jedoch mehrteilig ausbildbaren, Druckstift 31 eine Steuerschließfeder 36,
die sich in axialer Richtung zum einen am Injektordeckel 32 und
zum anderen aus der Einheit, bestehend aus Steuerventilelement 25 und
Ankerplatte 29, abstützt.
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Wird
die Elektromagnetanordnung 30 des elektromagnetischen Aktuators 27 bestromt,
hebt das hülsenförmige Steuerventilelement 25 von
seinem als Flachsitz ausgebildeten Steuerventilsitz 28 ab,
wodurch die Ventilkammer 24, also der Hochdruckbereich 37 des
Injektors 1, mit dem Niederdruckbereich 9 verbunden
wird, wodurch der Druck innerhalb der hydraulisch über
die Ablaufdrossel 23 mit der Ventilkammer 24 verbundenen
Steuerkammer 20 rapide abfällt und sich das Einspritzventilelement 11 in
axialer Richtung der Zeichnungsebene nach oben in die Steuerkammer
hineinbewegt, wodurch in der Folge Kraftstoff aus dem Düsenraum 7 in den
Brennraum strömen kann.
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Zur
Beendigung des Einspritzvorgangs wird die Bestromung der Elektromagnetanordnung 30 des elektromagnetischen
Aktuators 27 unterbrochen. Die Steuerschließfeder 36 bewegt
in der Folge das hülsenförmige Steuerventilelement 25 zurück
auf seinen Steuerventilsitz 28 an der in der Zeichnungsebene oberen
Seite des Ventilstücks 12. Durch den durch die
Zulaufsdrossel 21 nachströmenden Kraftstoff steigt
der Druck in der Steuerkammer 20 rapide an, wodurch das
Einspritzventilelement 11, unterstützt durch die
Federkraft einer Schließfeder 38, die sich an
einem Umfangsbund 39 des Einspritzventilelementes 11 sowie
am hülsenförmigen, unteren Abschnitt des Ventilstücks 12 abstützt,
in Richtung des Einspritzventilelementsitzes 17 bewegt
wird, wodurch wie derum der Kraftstofffluss aus der Düsenlochanordnung 18 in
den Brennraum unterbrochen wird.
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Wie
erwähnt, befindet sich die zumindest näherungsweise
linienförmige Dichtkante (Dichtlinie 34) auf dem
inneren Führungsdurchmesser DiF.
Anders ausgedrückt entspricht der (innere) Durchmesser
DD der Dichtlinie 34 dem inneren
Führungsdurchmesser DiF des Steuerventilelementes 25.
In radialer Richtung wird die Dichtlinie 34 überragt
von einem ringförmigen, von der Dichtlinie 34 ausgehenden,
trapezförmigen Stützbereich 40, der vollständig
innerhalb des Hochdruckbereichs 37, genauer innerhalb der
Ventilkammer 24 angeordnet ist. Da die wirksame Druckangriffsfläche
des Stützbereichs für Druckkräfte in eine
erste Axialrichtung und die Druckangriffsfläche des Stützbereichs
für Druckkräfte in eine zweite, der ersten Axialrichtung
entgegengesetzte, Axialrichtung gleich groß sind, wird
die axiale Druckausgeglichenheit des Steuerventilelementes 25 durch
den ringförmigen, in Querschnitt trapezförmigen
Stützbereich 40 nicht negativ beeinflusst. Wie
aus 1 unschwer zu erkennen ist, befindet sich der
Stützbereich 40 in axialer Richtung betrachtet
zwischen der in der Zeichnungsebene unteren, freien Stirnseite des Druckstiftes 31 und
dem als Flachsitz ausgebildeten Steuerventilsitz 28. Aufgrund
des Vorsehens des Stützbereichs 40, bildet die
Dichtlinie nicht die radial innerste Grenze des Steuerventilelementes 25.
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Vorteilhafte
Winkelverhältnisse im Bereich der Dichtlinie 34 und
im Bereich des Steuerventilsitzes 28 werden im Folgenden
anhand der vergrößert dargestellten Ausführungsform
gemäß 2 erläutert, wobei
im Gegensatz zu dem Ausführungsbeispiel gemäß 1 anstelle
eines als Flachsitz ausgebildeten Steuerventilsitzes 28 ein
kegelförmiger, als Außenkonus. ausgebildeter Steuerventilsitz 28 vorgesehen
ist. Ansonsten entspricht das Ausführungsbeispiel gemäß 2 im
Wesentlichen dem Ausführungsbeispiel gemäß 1,
sodass zur Vermeidung von Wiederholungen in Bezug auf die Gemeinsamkeiten
auf die vorhergehende Figurenbeschreibung sowie auf 1 verwiesen
wird.
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In 2 ist
das hülsenförmige Steuerventilelement 25 gezeigt,
in das der Druckstift 31 hineinragt. Anstelle des gezeigten
Ausführungsbeispiels, bei dem das Steuerventilelement 25 (zusätzlich)
an seinem Außenumfang geführt ist, ist auch eine
Ausführungsform des Injektors 1 realisierbar,
bei der auf eine Außenführung für das
hülsenförmige Steuerventilelement verzichtet wird.
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Aus 2 ist
zu erkennen, dass das hülsenförmige Steuerventilelement 25 an
seiner in der Zeichnungsebene unteren Stirnseite von einer Begrenzungslinie 41 begrenzt
ist, die sich in dem gezeigten Ausführungsbeispiel ausgehend
von der Dichtlinie 34 exakt in radialer Richtung nach außen erstreckt.
Radial innen grenzt an die Dichtlinie 34 eine untere Begrenzungslinie 42 des
Stützbereichs 40 an. Die beiden Begrenzungslinien 41, 42 schließen
einen Steuerventilelementwinkel α ein. Dieser beträgt
in dem gezeigten Ausführungsbeispiel etwa 140°.
Der Steuerventilsitzwinkel β, also der Winkel zwischen
zwei diametral gegenüberliegenden Flächenabschnitten
des Steuerventilsitzes 28 beträgt in dem gezeigten
Ausführungsbeispiel etwa 160°. Die Differenz zwischen
den Winkeln α und β beträgt also 20°.
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Ein
Hochdruckfreilassungswinkel γ zwischen der (unteren) Begrenzungslinie 42 des
Stützbereichs 40 und der konischen Steuerventilsitzfläche 43 im Hochdruckbereich 37 ist
etwa 3° größer als der Niederdruckfreilassungswinkel 6 zwischen
der unteren Begrenzungslinie 41 des Steuerventilelementes 25 im
Niederdruckbereich 9 und der Steuerventilsitzfläche 43.
Die im Zusammenhang mit 2 beschriebenen Winkelverhältnisse
gelten auch für das Ausführungsbeispiel gemäß 1.,
wobei lediglich der Steuerventilsitz 28 nicht als Kegelsitz,
sondern als Flachsitz ausgebildet ist, wodurch in der Folge gegenüber
dem Ausführungsbeispiel gemäß 1 die Begrenzungslinie 41 sich
nicht exakt senkrecht zur Längsmittelachse des Steuerventilelementes 25 erstrecken
kann.
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Bei
dem in 3 ausschnittsweise dargestellten Injektor 1 ist
das Steuerventilelement 25 als Vollmaterialkolben ausgebildet,
also als Steuerventilelement 25 ohne axialen Durchgangskanal.
An dem Steuerventil 26 ist eine Ankerplatte 29 festgelegt,
die analog zu den zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen
mit der Elektromagnetanordnung 30 zusammenwirkt, welche
sich wiederum am Injektordeckel 32 abstützt.
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Das
Steuerventilelement 25 ist mit seinem Außenumfang
in einem Führungsbauteil 44 geführt, welches
von dem Steuerventilelement 25 durchsetzt wird. Dabei weist
das Steuerventilelement 25 in seinem Führungsbereich
einen Außendurchmesser DaF auf,
der den Durchmesser der stirnseitigen, kreisringförmigen
Dichtlinie 34 entspricht. Im Gegensatz zu den zuvor beschriebenen
Ausführungsbeispielen befindet sich die zum Hochdruckbereich 37 des
Injektors 1 gehörende Ventilkammer 24 nicht
radial innerhalb des Steuerventilelementes 25, sondern
begrenzt dieses im geschlossenen Zustand des Steuerventils 26 radial
außen. Folglich führt der Ablaufkanal 22 mit
seiner Ablaufdrossel 23 in die radial au ßerhalb des
Steuerventilelementes 25 angeordnete Ventilkammer 24,
wobei der Ablaufkanal 22 in dem gezeigten Ausführungsbeispiel
als Schrägkanal innerhalb des plattenförmigen
Abschnitts des Ventilstücks 12 ausgebildet ist.
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Bei
geöffnetem Steuerventil 26, also bei von dem als
Flachsitz ausgebildeten Steuerventilsitz 28 abgehobenen
Steuerventilelement 25, strömt Kraftstoff aus
der Ventilkammer 24 radial nach innen in einen Niederdruckkanal 45 innerhalb
des Ventilstückes 12, wobei der Niederdruckkanal 45 zum
Niederdruckbereich 9 des Injektors 1 gehört.
Der Niederdruckkanal 45 mündet in einen radial
außen angeordneten ringförmigen Niederdruckraum 46,
der über einen Radialkanal 47 mit einer Ankerkammer 48 hydraulisch
verbunden ist. Über die Ankerkammer 48 kann Kraftstoff
zur Rücklaufleitung 8 (Injektorrücklauf)
und über diesen zum Vorratsbehälter 3 strömen.
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Wesentlich
bei dem in 3 gezeigten Injektor 1 ist,
dass der Stützbereich 40, der die Dichtlinie 34 in
radialer Richtung überragt und in der Ventilkammer 24 und
damit im Hochdruckbereich 37 des Injektors 1 angeordnet
ist, am Außenumfang des Steuerventilelementes 25 angeordnet
ist. Dabei überragt der Stützbereich 40 den
Außendurchmesser DaF im Führungsbereich
des Steuerventilelementes 25 und damit auch, wie erwähnt,
die Dichtlinie 34 in radialer Richtung. Der Steuerventilsitzwinkel β (nicht
eingezeichnet) beträgt in dem gezeigten Ausführungsbeispiel
180°, wohingegen der Steuerventilelementwinkel α etwa
160° beträgt. Ferner ist der radial außen angeordnete
Hochdruckfreilassungswinkel γ etwas größer
als der im Bezug auf die Dichtlinie 34 radial innen liegende
Niederdruckfreilassungswinkel 6.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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