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Stand der Technik
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Die
Erfindung betrifft einen Kraftstoff-Injektor gemäß dem
Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Es
ist bekannt, zur Einbringung von Kraftstoff in direkt einspritzende
Dieselmotoren hubgesteuerte Kraftstoff-Injektoren einzusetzen. Dies
bringt den Vorteil, dass der Einspritzdruck an Last und Drehzahl angepasst
werden kann. Die Ansteuerung erfolgt oftmals unter Zwischenschaltung
eines Servo-Steuerraumes, der bei entsprechender Betätigung
eines Steuerventils (Servoventil) mit einem Niederdruckbereich des
Kraftstoff-Injektors verbindbar ist. Bei derartigen Injektoren muss
neben einem Hochdruckanschluss zum Versorgen des Kraftstoff-Injektors
mit unter Hochdruck (Raildruck) stehendem Kraftstoff ein Niederdruckanschluss
vorhanden sein, durch den der durch das Steuerventil in den Niederdruckbereich abströmende
Kraftstoff zu einem im Wesentlichen druckfreien Tank zurückströmen
kann, wenn der Servosteuerraum zur Öffnung des Einspritzventilelementes
von Druck entlastet werden soll. Durch die prinzipbedingte Notwendigkeit,
einen Niederdruckbereich vorsehen zu müssen, ist einerseits
ein zusätzlicher Systemaufwand für Rückleitungen
und andererseits eine erhöhte Förderleistung der
Hochdruckpumpe für den Kraftstoff erforderlich.
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Zur
Lösung dieses Problems hat die Anmelderin einen verbesserten
Kraftstoff-Injektor entwickelt und mit der zum An meldezeitpunkt
vorliegender Anmeldung noch nicht veröffentlichten Anmeldung
DE 10 2008 000 702 am
17.03.2008 in Deutschland zum Patent angemeldet. Bei einem dort
beschriebenen Kraftstoff-Injektor wird das Einspritzventilelement
betätigt, indem ein kleines Steuerventil (Druckausgleichsventil)
geöffnet wird, wodurch Kraftstoff von einem oberhalb des
Einspritzventilelementes angeordneten Steuerraum in das Schadvolumen
unter dem Einspritzventilelement und von dort aus durch die Düsenlochanordnung
unmittelbar in den Brennraum strömen kann. Dadurch sinkt
der Druck im Steuerraum und das Einspritzventilelement wird durch
den außerhalb des Einspritzventilelementsitzes anliegenden
Raildruck angehoben. Da ein Steuerventilelement (Steuerventilnadel)
einenends in den Steuerraum und anderenends in einen permanent unter
Raildruck stehenden Druckraum (Innenraum) des Kraftstoff-Injektors
ragt, kann es bei einem Absinken des Drucks im Steuerraum zu einer
unerwünschten schließenden Kraft auf die Steuerventilelemente
kommen. Diese hydraulische, in Schließrichtung wirkende
Kraft steigt mit zunehmendem Durchmesser des Steuerventilelementes
und verschlechtert die Dynamik des Öffnungsvorgangs. Ferner
wirken sich Druckschwankungen im Steuerraum nachteilig auf die Präzision
des Schaltverhaltens aus.
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Offenbarung der Erfindung
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Technische Aufgabe
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Kraftstoff-Injektor
vorzuschlagen, bei dem auf das Vorsehen eines Rücklaufanschlusses
verzichtet werden kann, wobei der Kraftstoff-Injektor derart ausgelegt
sein soll, dass eine hohe Schaltdynamik realisierbar ist.
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Technische Lösung
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Diese
Aufgabe wird mit einem Kraftstoff-Injektor mit den Merkmalen des
Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung
sind in den Unteransprüchen angegeben. In den Rahmen der
Erfindung fallen sämtliche Kombinationen aus zumindest
zwei von in der Beschreibung, den Ansprüchen und/oder den
Figuren offenbarten Merkmalen.
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Der
Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, eine Druckentlastung des Einspritzventilelementes bei
gleichzeitigem Verzicht auf einen Rücklaufanschluss dadurch
zu realisieren, dass bei geöffnetem Steuerventil Kraftstoff
aus einem von dem Einspritzventilelement begrenzten Steuerraum in
ein unter dem Einspritzventilelement angeordnetes, radial außen
von einem Einspritzventilelementsitz begrenztes Schadvolumen und
damit durch die Düsenlochanordnung in den Brennraum abströmen
kann. Anders ausgedrückt wird eine Möglichkeit
geschaffen, dass der Steuerraum in das Schadvolumen entlastet werden
kann. Die Kraftstoff-Steuermenge zur Reduzierung der hydraulischen
Schließkraft wird also nicht über einen Rücklaufanschluss
abgeführt, sondern gelangt in den Brennraum der Brennkraftmaschine. Bei
in Schließrichtung druckentlastetem Einspritzventilelement
wird dieses mit Hilfe des Raildrucks von seinem Einspritzventilelementsitz
abgehoben, sodass die benötigte Einspritzmenge an Kraftstoff zwischen
Einspritzventilelement und Einspritzventilelementsitz hindurch in
das Schadvolumen und von dort aus durch die Düsenlochanordnung
in den Brennraum strömen kann. Wird das Steuerventil wieder
geschlossen, steigt der Druck im Steuerraum durch den unter Raildruck
stehenden, nachströmenden Kraftstoff wieder an, sodass
das Einspritzventilelement zurück auf seinen Einspritzventilelementsitz bewegt wird,
wodurch der Kraftstoffstrom in den Brennraum und damit der Einspritzvorgang
unterbrochen wird.
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Der
Durchmesser des Steuerventilsitzes sollte dabei so bemessen sein,
dass ein Öffnen mit Hilfe des mindestens einen, vorzugsweise
ausschließlich einen, Aktuators, insbesondere eines elektromagnetischen
Aktuators oder ggf. auch eines Piezoaktors, gegen den Raildruck
möglich ist. Da aufgrund der Schaffung einer Abströmmöglichkeit
für die Steuermenge in das Schadvolumen des Kraftstoff-Injektors
auf einen Rücklaufanschluss verzichtet werden kann, lassen
sich Kosten und Bauraum einsparen. Darüber hinaus wird
die hydraulische Verlustleistung des Kraftstoff-Injektors verringert,
da weder ein Leckagestrom noch ein Steuervolumenstrom zum Tank zurückgeführt
werden müssen. Bei einem nach dem Konzept der Erfindung
ausgebildeten Kraftstoff-Injektor ist zusätzlich zu dem
von dem Einspritzventilelement begrenzten Steuerraum ein von dem
Steuerventilelement (vorzugsweise Steuerkolben) des Steuerventils,
genauer von einer in Öffnungsrichtung zeigenden Druckausgleichsfläche
des Steuerventilelementes begrenzter, Druckausgleichsraum vorgesehen,
der, vorzugsweise dauerhaft, hydraulisch, insbesondere über
mindestens einen Verbindungskanal mit dem Steuerraum verbunden ist, sodass
zu jeder Zeit eine Druckausgeglichenheit zwischen dem Steuerraum
und dem Druckausgleichsraum besteht. Besonders bevorzugt befindet
sich der Druckausgleichsraum in einem Bereich axial zwischen einem,
insbesondere als elektromagnetischer Aktuator ausgebildeten, Aktuator
und dem Einspritzventilelement. Durch das Vorsehen des Druckausgleichsraumes
wird zudem die beim Öffnungsvorgang und bei geöffnetem
Steuerventil auf das Steuerventilventilelement wirkende hydraulische
Schließkraft reduziert und ggf. sogar, wie später
noch erläutert werden wird, bei einer entsprechenden Auslegung
der Druckangriffsflächen neutralisiert, sodass das Steuerventilelement
im geöffneten Zustand, zumindest näherungsweise,
in axialer Richtung druckausgeglichen ist, wodurch Aktuatoren mit
geringer Leistung und in der Folge geringem Bauvolumen zur Schaltung
des Kraftstoff-Injektors bzw. des Einspritzventilelementes eingesetzt
werden können.
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In
Weiterbildung der Erfindung ist mit Vorteil vorgesehen, dass die
axiale hydraulische Wirkfläche der Druckausgleichsfläche,
also die in axialer Richtung aufgrund von Druckbeaufschlagung eine
hydraulische Kraft bewirkende Fläche (axiale Projektionsfläche
der Druckausgleichsfläche), zumindest näherungsweise,
der Querschnittsfläche des Steuerventilelementes in einem
Axialabschnitt zwischen einem, vorzugsweise, zumindest näherungsweise,
unter Raildruck stehenden, Druckraum und dem Steuerraum entspricht.
Bei einer derartigen Auslegung der Druckausgleichsfläche
wird ein in axialer Richtung in geöffnetem Zustand druckausgeglichenes Steuerventilelement
erhalten. Dies ist darauf zurückzuführen, dass
zwangsläufig eine in Schließrichtung zeigende,
von der den Druckausgleichsraum begrenzenden Druckausgleichsfläche
abgewandte, Druckangriffsfläche, deren Wirkflächengröße
der Wirkflächengröße der Druckausgleichsfläche
entspricht, dauerhaft mit Raildruck beaufschlagt ist, und eine in Öffnungsrichtung
auf das Steuerventilelement wirkende hydraulische Kraft erzeugt,
die der auf das Steuerventilelement wirkenden hydraulischen Schließkraft
entgegenwirkt, wobei aufgrund der zuvor diskutierten Dimensionierung
diese hydraulische Öffnungskraft vom Betrag her der hydraulischen Schließkraft
entspricht und diese somit vollständig kompensiert.
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Um
zum Zwecke des Schließens des Einspritzventilelementes
eine Nachbefüllung des Steuerraums mit unter Hochdruck
(Raildruck) stehendem Kraftstoff zu ermöglichen, ist in
Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, dass der Steuerraum, vorzugsweise über
eine Zulaufdrosselverbindung, mit einem, vorzugsweise unter Raildruck
stehendem Druckraum des Kraftstoff-Injektors verbunden ist, der
direkt oder indirekt mit unter Hochdruck stehendem Kraftstoff von
einem Hochdruckanschluss versorgt wird. Bevorzugt erstreckt sich
dieser Druckraum, beispielsweise über eine Radialbohrung
in einem später noch zu erläuternden Druckausgleichselement,
in einen Bereich axial zwischen dem Druckausgleichsraum und dem
Steuerraum hinein und wird dort von dem Steuerventilelement axial
durchsetzt.
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Besonders
vorteilhaft ist es, wenn das Verhältnis der Querschnittsflächen
der Zulaufdrossel und dem Verbindungskanal zwischen dem Steuerraum
und dem Schadvolumen des Kraftstoff-Injektors, so gewählt
ist, dass der sich im Steuerraum einstellende Druck gegenüber
dem Druck im Druckraum reduziert ist. Insbesondere ist darauf zu
achten, dass der sich einstellende hydraulische Druck im Steuerraum
klein genug ist, dass die in Öffnungsrichtung auf das Einspritzventilelement
wirkende hydraulische Kraft ausreicht, das Einspritzventilelement
von seinem Einspritzventilelementsitz abzuheben und somit eine Öffnung
des Einspritzventilelementes zu bewirken. Bevorzugt ist der Durchmesser
des Einspritzventilelementsitzes geringer als der Durchmesser des
den Steuerraum begrenzenden Abschnittes des Einspritzventilelementes,
sodass das Einspritzventilelement ab einem bestimmten Steuerraum-Druckniveau
von dem vorzugsweise außen wirkenden Raildruck aus seinem
Einspritzventilelement sitz gehoben wird und dadurch ausreichenden
Strömungsquerschnitt für den Einspritzvorgang
freigibt.
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Konstruktiv
vorteilhaft ist eine Ausführungsform, bei der der mit dem
Steuerventilelement zusammenwirkende Steuerventilsitz am Einspritzventilelement
ausgebildet ist. Anders ausgedrückt drückt das
Steuerventilelement bei geschlossenem Steuerventil gegen das Einspritzventilelement
in Schließrichtung.
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Besonders
bauraumsparend ist eine Ausführungsform, bei der das Steuerventilelement
axial in eine Bohrung des Einspritzventilelementes hineinragt. Anders
ausgedrückt, überragt das Einspritzventilelement
eine untere Stirnseite des Steuerventilelementes in axialer Richtung.
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Um
ein Verklemmen des Steuerventilelementes aufgrund von vorzugsweise
vorgesehenen, insbesondere in Reihe geschalteten, Spaltdichtungen
zu verhindern, ist in Weiterbildung der Erfindung mit Vorteil vorgesehen,
dass ein den Druckraum, vorzugsweise radial außen, begrenzendes
Druckausgleichselement in radialer Richtung schwimmend gelagert
ist, wodurch ein selbstständiger Toleranzausgleich ermöglicht
wird. Bevorzugt erstreckt sich der mit Raildruck beaufschlagte Druckraum
radial in den Druckausgleichsraum hinein.
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Besonders
bevorzugt ist es, wenn der Druckausgleichsraum in axialer Richtung
auf der von dem Einspritzventilelementsitz abgewandten Seite von
einem Deckel begrenzt ist, der in Schließrichtung des Einspritzventilelementes
federkraftbelastet ist.
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Wie
eingangs bereits erläutert, ist es bevorzugt, wenn der
Aktuator zum Verstellen des Steuerventilelementes mindestens ein,
vorzugsweise ausschließlich ein, elektromagnetischer Aktuator
ist, wobei auch eine Ausführungsform mit piezoelektrischem
Aktuator realisierbar ist.
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Besonders
bevorzugt ist es, den Kraftstoff-Injektor rücklaufanschlussfrei
auszubilden, also auf das Vorsehen eines Rücklaufanschlusses
zum Abführen einer Steuermenge an Kraftstoff hin zu einem
Tank zu verzichten.
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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 in
einer schematischen, geschnittenen Darstellung den prinzipiellen
Aufbau eines Kraftstoff-Injektors mit einem Steuerventil, das ein
Abströmen einer Steuermenge an Kraftstoff aus einem von einem
Einspritzventilelement begrenzten Steuerraum in ein Schadvolumen
und von diesem in den Brennraum der Brennkraftmaschine ermöglicht,
wobei in 1 das Steuerventil in einer
Schließstellung gezeigt ist,
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2 den
Kraftstoff-Injektor gemäß 1 mit sich öffnendem
Steuerventil und
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3 den
Kraftstoff-Injektor gemäß den 1 und 2 mit
geöffnetem Steuerventil und von seinem Einspritzventilelementsitz
abgehobenen Einspritzventilelement.
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Ausführungsformen
der Erfindung
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In
den Figuren sind gleiche Elemente und Elemente mit der gleichen
Funktion mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.
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In
den 1 bis 3 ist schematisch ein als Common-Rail-Injektor
ausgebildeter Kraftstoff-Injektor 1 zum Einspritzen von
Kraftstoff in einen Brennraum 2 einer nicht gezeigten Brennkraftmaschine
gezeigt. Der Kraftstoff-Injektor 1 weist einen Hochdruckanschluss 3 auf,
an den eine Versorgungsleitung 4 angeschlossen ist. Über
die Versorgungsleitung 4 wird der Kraftstoff-Injektor 1 neben anderen,
nicht gezeigten Kraftstoff-Injektoren mit unter Hochdruck (Raildruck)
von über 2000 bar stehendem Kraftstoff aus einem Hochdruckspeicher 5 (Rail) versorgt.
Der Hochdruckspeicher 5 wiederum wird aus einem Vorratsbehälter 6 (Tank)
mit Hilfe einer als Radialkolbenpumpe ausgebildeten Hochdruckpumpe 7 mit
Kraftstoff versorgt.
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Der
Hochdruckanschluss 3 mündet in einen Druckraum 8,
der mit im Wesentlichen unter Raildruck stehendem Kraftstoff gefüllt
ist.
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Der
Kraftstoff-Injektor 1 umfasst ein zwischen einer in 1 gezeigten
Schließstellung und einer in 3 gezeigten Öffnungsstellung
verstellbares, hülsenförmiges Ein spritzventilelement 9,
das in seiner Schließstellung an einem, an einem Düsenkörper 10 ausgebildeten
Einspritzventilelementsitz 11 dichtend anliegt. In eine
in der Zeichnungsebene nach oben offene, stirnseitige Bohrung 12 des
Einspritzventilelementes 9 ragt axial ein bolzenförmiges Steuerventilelement 13 eines
Steuerventils 14 hinein. Das Steuerventil 14 ist
mit Hilfe eines als elektromagnetischer Aktuator ausgebildeten Aktuators 15 betätigbar,
wobei eine Ankerplatte 16 des Aktuators 15 formschlüssig
mit dem Steuerventilelement 13 zum axialen Verstellen desselben,
zwischen der in 1 gezeigten Schließstellung
und der in 3 gezeigten Öffnungsstellung,
gekoppelt ist. Das Steuerventil 14 weist eine Schließfeder 42 auf,
die einer vom Aktuator 15 verursachten Öffnungsbewegung
entgegenwirkt und die bei nicht bestromten Aktuator 15 dafür sorgt,
dass das Steuerventil 14 geschlossen, also das Steuerventilelement 13 in
der Zeichnungsebene nach unten auf seinen Steuerventilsitz 17 bewegt wird.
Die Schließfeder 42 stützt sich axial
im Bereich einer Formschlusskopplung 43 zwischen Anker 44 mit
Ankerplatte 16 und Steuerventilelement 13 ab. Ein
dem Steuerventilelement 13 zugeordneter Steuerventilsitz 17 ist
am Grund der Bohrung 12 unmittelbar am Einspritzventilelement 9 ausgebildet.
Wie sich weiter aus 1 ergibt, ist zentrisch in eine
Spitze 18 des Einspritzventilelementes 9 ein sich
axial erstreckender Verbindungskanal 19 (Drosselkanal)
eingebracht, der einen von einer ringförmigen Stirnseite 20 des
Einspritzventilelementes 9 begrenzten Steuerraum 21 bei
geöffnetem Steuerventil 14 mit einem zwischen
dem Einspritzventilelement 9 und dem Düsenkörper 10 ausgebildeten
Schadvolumen 22 (Schadvolumenraum) verbindet. Aus dem Schadvolumen 22 mündet
eine, mehrere Spritzlöcher aufweisende Düsenlochanordnung 23 aus,
durch die Kraftstoff bei geöffnetem Einspritzventilelement 9 und/oder
bei geöffnetem Steuerventil 14 in den Brennraum 2 der
Brennkraftmaschine strömen kann. Der Steuerraum 21 setzt
sich in axialer Richtung von einem Bereich in der Zeichnungsebene
oberhalb der Stirnseite 20 nach unten fort und wird dort
radial innen von dem Steuerventilelement 13 und radial
außen vom Innenumfang der Bohrung 12 im Einspritzventilelement 9 begrenzt.
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Da
der Steuerraum 21 bei geschlossenem Steuerventil 14 über
eine Zulaufdrossel 25 mit dem Druckraum 8 hydraulisch
verbunden ist, herrscht bei geschlossenem Steuerventil 14 im
Steuerraum 21 im Wesentlichen Raildruck. In axialer Richtung
nach oben wird der Steuerraum 21 begrenzt von einem Druckausgleichselement 26,
welches sich in axialer Richtung an einer mit Radialbohrungen 27 versehenen
Stützhülse 28 abstützt, die
wiederum auf einer Ringschulter 29 des Düsenkörpers 10 aufliegt.
Die Zulaufdrossel 25 ist dabei axial innerhalb des Druckausgleichselementes 26 angeordnet.
Das Druckausgleichselement 26 bildet mit dem Steuerventilelement 13,
das axial an der Stützhülse 28 geführt
ist, axial beabstandete, ringförmige Spaltdichtungen 30, 31,
wobei die in der Zeichnungsebene obere Spaltdichtung 31 radial
zwischen einem umlaufenden Kragen 32 (Umfangsbund) des
Steuerventilelementes 13 und dem Druckausgleichselement 26 gebildet
ist. Dem Kragen 32, genauer einer von diesem stirnseitig gebildeten,
ringförmigen, in Öffnungsrichtung zeigenden Druckausgleichsfläche 33 ist
ein innerhalb des Druckausgleichselementes 26 ausgebildeter
Druckausgleichsraum 34 zugeordnet, der über einen
Axialkanal 35 dauerhaft hydraulisch mit dem Steuerraum 21 verbunden
ist, sodass im Druckausgleichsraum 34 und im Steuerraum 21 zu
jeder Zeit gleiche Druckverhältnisse vorherrschen. In einem
Bereich in der Zeichnungsebene unterhalb des Kragens 32 herrscht stets Raildruck,
da dieser Bereich über eine Radialbohrung 36 dauerhaft
mit dem Druckraum 8 hydraulisch verbunden ist bzw. da sich
der Druckraum 8 über die Radialbohrung 36 bis
unterhalb der Druckausgleichsfläche 33 erstreckt.
Die in diesem Bereich mit Raildruck beaufschlagte, ringförmige
Druckangriffsfläche 37 weist die gleiche Größe
auf, wie die ebenfalls an dem Kragen 32 ausgebildete, von
der Druckangriffsfläche 37 abgewandte Druckausgleichsfläche 33,
an der bei geöffnetem Steuerventil 14 ein gegenüber
dem Raildruck reduzierter Druck anliegt. Der Durchmesser des Kragens 32 ist
so gewählt, dass seine axiale hydraulische Wirkfläche
der Querschnittsfläche des Steuerventilelementes 13 radial
innerhalb der in der Zeichnungsebene unteren Spaltdichtung 30 entspricht.
Hierdurch wird erreicht, dass Druckschwankungen im Steuerraum 21 keine resultierende
hydraulische Kraft auf das Steuerventilelement 13 bewirken,
dass also ein Druckausgleich hergestellt ist. Aufgrund der Durchmesserwahl
des Kragens 32 entspricht auch die axiale hydraulische Wirkfläche
der in Öffnungsrichtung wirkenden und in Schließrichtung
zeigenden Druckangriffsfläche 37 der in Schließrichtung
mit Raildruck beaufschlagten axialen hydraulischen Wirkfläche
des Steuerventilelementes 13, sodass die aufgrund der Raildruckeinwirkung
auf die Druckangriffsfläche 37 wirkende hydraulische Öffnungskraft,
die auf das Steuerventilelement 13 wirkende hydraulische
Schließkraft kompensiert. Das Steuerventilelement 13 ist
also im geöffneten Zustand in axialer Richtung druckausgeglichen.
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Axial
in der Zeichnungsebene oben wird der Druckausgleichsraum 34 von
einem Deckel 38 verschlossen, der mit Hilfe einer Druckfeder 39 in
Richtung auf das Druckausgleichselement 26 federkraftbeaufschlagt
ist. In dem Deckel 38 sind Axialbohrungen 40 zur
Gewährleistung einer Kraftstoffdurch strömung in
einem Bereich radial außerhalb des Druckausgleichsraums 34 eingebracht.
Anstelle der Axialbohrungen 40 können auch am
Umfang angeordnete Abflachungen vorgesehen werden. Der Deckel 38 bildet
mit dem Steuerventilelement 13 eine weitere Spaltdichtung 41 aus
und dichtet somit das Druckausgleichsvolumen innerhalb des Druckausgleichsraums 34 gegenüber
dem Druckraum 8 ab. Die als Montagefeder dienende Druckfeder 39 fixiert
die darunter angeordneten Bauelemente in axialer Richtung. Um ein
Verklemmen des Steuerventilelementes 13 aufgrund der in
Reihe geschalteten Spaltdichtungen (von unten nach oben: 30, 31, 41)
zu verhindern, ist das Druckausgleichselement 26 in radialer
Richtung schwimmend gelagert, was einen selbstständigen
Toleranzausgleich ermöglicht.
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Zum Öffnen
des Einspritzventilelementes 9 wird der nicht unmittelbar
auf das Einspritzventilelement 9 wirkende Aktuator 15 bestromt.
Die resultierende Magnetkraft bewirkt, dass der Anker 44 beschleunigt
wird und sich mitsamt des daran befestigten Steuerventilelementes 13 in
der Zeichnungsebene nach oben, also weg von dem Steuerventilsitz 17 bewegt.
Nachdem ein (optionaler) Ankerfreiweg 45 überwunden
ist, wird das Steuerventilelement 13 nach oben bewegt,
sodass sich das Steuerventil 14 öffnet. Wegen
des vergleichsweise geringen Durchmessers des Steuerventilelementsitzes 17,
von in diesem Ausführungsbeispiel etwa 0,5 mm, ist die
Realisierung der Öffnungsbewegung mit Hilfe des magnetisch
arbeitenden Aktuators 15 gegen den Raildruck möglich.
Durch das geöffnete Steuerventil 14 strömt
Kraftstoff aus dem Steuerraum 21 in das Schadvolumen 22,
wodurch der Druck im Steuerraum 21 und im damit verbundenen
Druckausgleichsraum 34 sinkt.
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2 zeigt
das von seinem Steuerventilsitz 17 abgehobene Steuerventilelement 13 des
Steuerventils 14. Ein Pfeil 46 deutet dabei den
Kraftstoffstrom aus dem Steuerraum 21 in das Schadvolumen 22 an.
Aus diesem strömt diese Steuermenge an Kraftstoff durch
die Düsenlochanordnung 23 in den Brennraum 2.
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Um
die Funktion des Kraftstoff-Injektors 1 zu gewährleisten,
sind der Durchmesser der Zulaufdrossel 25 und der Durchmesser
des Verbindungskanals 19 derart aufeinander abgestimmt,
dass sich bei geöffnetem Steuerventil 14 im Steuerraum 21 ein
Kraftstoffdruck einstellt, der gering genug ist, um ein Anheben
des Einspritzventilelementes 9 von seinem Einspritzventilelementsitz 11 zu
gewährleisten, wie dies in 3 gezeigt
ist. Die Flächenverhältnisse am Einspritzventilelement 9 sind
so gewählt, dass aufgrund des reduzierten Drucks im Steuerraum 21 der das
Einspritzventilelement 9 radial außerhalb des Einspritzventilelementsitzes 11 in Öffnungsrichtung beaufschlagende
Raildruck ausreicht, das Einspritzventilelement 9 in der
Zeichnungsebene nach oben in die in 3 gezeigte
Position zu bewegen, in der Kraftstoff, angedeutet durch die Pfeile 47,
in axialer Richtung nach unten zwischen Düsenkörper 10 und Einspritzventilelement 9 hindurch
zur Düsenlochanordnung 23 strömen kann.
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Zur
Beendigung des Einspritzvorgangs wird der Aktuator 15 deaktiviert,
und das Steuerventilelement 13 wird mittels der Schließfeder 42 (Rückstellfeder)
zurück in der Zeichnungsebene nach unten auf den Steuerventilsitz 17 gedrückt,
sodass das Steuerventil 14 schließt. Durch die
Zulaufdrossel 25 strömt weiterhin unter Raildruck
stehender Kraftstoff in den Steuerraum 21, wodurch der
Kraftstoffdruck im Steuerraum 21 sowie im Druckausgleichsraum 34 wieder im
Wesentlichen auf Raildruck ansteigt. Dies bewirkt, dass das Einspritzventilelement 9 wieder
in den Einspritzventilelementsitz 11 bewegt wird, sodass
in der Folge der Einspritzvorgang beendet ist.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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