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Die
Erfindung betrifft einen aktorgesteuerten Kraftstoffinjektor.
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Stand der Technik
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Kraftstoffinjektoren,
in denen eine Düsennadel
durch einen Aktor betätigt
wird, um eine Einspritzöffnung
zu öffnen
und zu verschließen,
sind im Stand der Technik bekannt. Um den notwendigen Hub der Düsennadel
zu verwirklichen, müssen
solche Injektoren eine gewisse Mindestbaulänge aufweisen, die nicht unterschritten
werden kann. Eine solche Mindestbaulänge beschränkt die Einsatzmöglichkeiten
des Injektors und verursacht erhöhte
Fertigungs- und Montagekosten.
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Um
die Baulänge
bei vorgegebenem Hub der Düsennadel
zu reduzieren, sind Injektoren bekannt, bei denen zwei Aktoren in
Reihe geschaltet sind. Injektoren mit mehreren in Reihe geschalteten
Aktoren sind in der Herstellung aufwändig und teuer.
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Offenbarung der Erfindung
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Eine
Aufgabe der Erfindung ist es, einen einfach und kostengünstig herstellbaren
Injektor bereitzustellen, der bei größtmöglichem Hub der Düsennadel
eine möglichst
geringe Baulänge
aufweist.
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Die
Aufgabe wird durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs gelöst. Vorteilhafte
Weiterbildungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
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Ein
erfindungsgemäßer Injektor
zum Einspritzen von Kraftstoff in einen Brennraum einer Verbrennungskraftmaschine
hat eine Ventilgruppe, die sich zwischen einer Düsennadel und einem Aktor befindet,
wobei in der Ventilgruppe eine Ventilkolben-Bohrung ausgebildet
ist; einen in der Ventilkolben-Bohrung angeordneten Ventilkolben,
der durch den Aktor zwischen einer geschlossenen Position und wenigstens
einer Einspritzposition bewegbar ist; einen Düsennadelsteuerraum, dessen
Volumen durch Bewegen des Ventilkolbens variierbar ist; einen Ventilraum,
der zwischen dem Ventilkolben und der Ventilgruppe ausgebildet ist
und der über
eine in dem Ventilkolben ausgebildete Servobohrung mit dem Düsennadelsteuerraum
verbunden ist; einen Zulauf und einen Ablauf, die in den Ventilraum
münden,
wobei die Mündung
des Ablaufs in den Ventilraum durch den Ventilkolben verschlossen
ist, wenn sich der Ventilkolben in der geschlossenen Position befindet
und wobei die Mündung
des Ablaufs geöffnet
ist, wenn sich der Ventilkolben in einer Einspritzposition befindet.
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In
einem solchen erfindungsgemäßen Injektor
kann der notwendige Hub der Düsennadel
mit einem Aktor realisiert werden, dessen Länge gegenüber einem herkömmlichen
Injektor deutlich reduziert ist. Die Kosten für den Aktor können daher
deutlich gesenkt werden. Auch kann der Ablauf kleiner als in einem
herkömmlichen
Injektor dimensioniert werden, so dass die Steuermenge reduziert
werden kann.
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In
einer Ausführungsform
hat die Ventilkolben-Bohrung einen der Düsennadel zugewandten unteren
Bereich und einen dem Aktor zugewandten oberen Bereich, wobei der
untere Bereich einen größeren Querschnitt
als der obere Bereich hat. Der Ventilkolben hat einen der Düsennadel
zugewandten unteren Bereich und einem dem Aktor zugewandten oberen
Bereich, wobei der untere Bereich einen größeren Querschnitt als der obere
Bereich hat und so in den unteren Bereich der Ventilkolben-Bohrung
eingepasst ist, dass zwischen dem unteren Bereich des Ventilkolbens
und der Ventilgruppe ein zweiter Steuerraum ausgebildet ist.
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In
einer Ausführungsform
hat der zweite Steuerraum einen größeren Querschnitt als der Düsennadelsteuerraum.
Durch einen solchen Aufbau lässt
sich einfach und zuverlässig
eine Bewegungsumkehr zwischen dem Aktor und der Düsennadel
erreichen, so dass der Aktor während
des Einspritzvorgangs aktiviert, d. h. ausgelängt ist. Ein solcher, direktgesteuerter
Injektor hat eine gute Haltbarkeit und eine geringe Drift des Aktohubes.
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In
einer Ausführungsform
ist in dem Ventilkolben eine Steuerraumbohrung ausgebildet, die
den Düsennadelsteuerraum
hydraulisch mit dem zweiten Steuerraum verbindet. Eine solche Steuerraumbohrung
ermöglicht
einen effektiven Druckausgleich zwischen dem Düsennadelsteuerraum und dem
zweiten Steuerraum.
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In
einer Ausführungsform
ist der Ventilraum zwischen der Düsennadel und dem Ventilkolben
angeordnet. Insbesondere ist der Ventilraum radial um den Ventilkolben
in der Ventilkolbenbohrung ausgebildet. Dies ermöglicht eine besonders einfache
Anordnung des Ventilraums und eine einfach zu realisierende Ausbildung
des Zu- und Ablaufs, die in die Ventilkolbenbohrung münden.
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In
einer Ausführungsform
verschließt
der Ventilkolben die Mündung
des Zulaufs in den Ventilraum, wenn sich der Ventilkolben in einer
Einspritzposition befindet, und die Mündung des Zulaufs ist geöffnet, wenn
sich der Ventilkolben in der geschlossenen Position befindet. Dadurch,
dass der Zulauf geschlossen ist, wenn der Ventilkolben in der Einspritzposition
ist, fällt
der Druck im Ventilraum während
des Einspritzvorgangs besonders schnell ab. Dies bewirkt eine besonders
schnelle Bewegung der Düsennadel
beim Öffnen
der Einspritzöffnungen
und ermöglicht
besonders kurze Schalt- und Einspritzzeiten.
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In
einer Ausführungsform
ist in der Servobohrung eine Servodossel ausgebildet ist. In einer weiteren
Ausführungsform
ist in dem Zulauf und/oder in dem Ablauf eine Zulauf- bzw. Ablaufdrossel
ausgebildet. Durch solche Drosseln lässt sich ein gewünschtes Öffnungs-
und Schließverhalten
der Düsennadel
besonders gut einstellen. Durch eine geeignete Servodrossel in der
Servobohrung lässt
sich der Servoeinfluss auf den direkten Nadelhub zeitverzögert überlagern.
Dadurch wird insbesondere beim Einspritzen von Kleinstmengen, bei
denen eine hohe Einspritztoleranz und ein schnelles Schalten erforderlich
ist, eine bessere Einspritzgüte
erreicht. Die führt
zu geringeren Abgasemissionen und einem verringerten Verbrauch.
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In
einer Ausführungsform
ist das dem Aktor zugewandte Ende des Ventilkolbens mit einem Kopplerkolben
verbunden. Der Kopplerkolben ist so in eine mit dem Aktor verbundene
Kopplerhülse
eingepasst, dass zwischen dem Kopplerkolben und der Kopplerhülse ein
Kopplerraum ausgebildet ist. Der Kopplerraum ermöglicht es, temperaturbedingte
Längenänderungen
der Bauteile zu kompensieren.
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In
einer Ausführungsform
ist der Aktor eine piezo-elektrischer Aktor. Piezo-elektrischer Aktoren sind
besonders zuverlässig
und weisen besonders geringe Reaktionszeiten auf, die besonders
schnelle Einspritzvorgänge
mit kurzen Schaltzeiten ermöglichen.
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Der
Aufbau und die Funktionsweise eines erfindungsgemäßen Injektors
wird im Folgenden anhand der in den beigefügten Figuren näher beschriebenen
Ausführungsbeispiele
näher erläutert. Dabei zeigt:
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1 zeigt
einen Schnitt durch ein Ausführungsbeispiel
eines erfindungsgemäßen Injektors.
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2 zeigt
die Ventilgruppe des Injektors aus 1 im geschlossenen
Zustand.
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3 zeigt
die Ventilgruppe des Injektors aus 1 in einem
geöffnetem
Zustand.
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4 zeigt
ein alternatives Ausführungsbeispiel
der Ventilgruppe, bei der der Zulauf stets geöffnet ist.
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5 zeigt
ein weiteres Ausführungsbeispiel der
Ventilgruppe mit einer zusätzlichen
Servodrossel.
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Der
Aufbau und die Funktionsweise eines ersten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Injektors
werden im Folgenden anhand der 1 bis 3 näher erläutert.
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1 zeigt
einen Schnitt durch ein Ausführungsbeispiel
eines erfindungsgemäßen Injektors 7. 2 zeigt
eine vergrößerte Darstellung
der Ventilgruppe des in 1 gezeigten Injektors 7 im
geschlossenen Zustand. 3 zeigt eine vergrößerte Darstellung
der Ventilgruppe in einem geöffnetem Zustand.
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Ein
erfindungsgemäßer Injektor 7 weist
einen in der 1 oben dargestellten zylindrischen
Injektorkörper 4 und
ein in der 1 unten dargestelltes zylindrisches
Düsenmodul 1 auf,
die mittels einer Düsenspannmutter 58 hydraulisch
dicht verspannt sind. Die Verbindung zwischen der Düsenspannmutter 58 und
dem Injektorkörper 4 ist
zusätzlich
durch einen Dichtungsring 60 abgedichtet.
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In
dem Düsenmodul 1 sind
ein Düsennadelraum 56 und
eine Kraftstoffkammer 52 ausgebildet, die über wenigstens
eine Verbindungsbohrung 54 hydraulisch miteinander verbunden
sind. Zwei Einspritzöffnungen 8 verbinden
die Kraftstoffkammer 52 mit einem Brennraum 5,
der das untere Ende des Düsenmoduls 1 umgibt.
Entlang einer Längsachse
A des Düsenmoduls 1 ist
in dem Düsennadelraum 56 und
in der Kraftstoffkammer 52 eine Düsennadel 6 angeordnet,
die parallel zu einer Längsachse
A des Düsenmoduls 1 zwischen
einer unteren Verschlussposition und wenigstens einer oberen Einspritzposition
bewegbar ist. Ein unteres Verschlussende 10 der Düsennadel 6 verschließt die Einspritzöffnungen 8, wenn
sich die Düsennadel 6 in
der unteren Verschlussposition befindet, und gibt die Einspritzöffnungen 8 frei,
wenn sich die Düsennadel 6 in
einer oberen Einspritzposition befindet. Im Betrieb sind der Düsennadelraum 56 und
die Kraftstoffkammer 52 mit unter Druck stehendem Kraftstoff
gefüllt.
Bei freigegebenen Einspritzöffnungen 8 strömt der Kraftstoff aus
der Kraftstoffkammer 52 durch die Einspritzöffnungen 8 in
den Brennraum 5.
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Ein
oberes Steuerende 6a der Düsennadel 6 ist beweglich
in einer Steuerraumhülse 15 angeordnet.
Eine Düsennadelfeder 12 ist
um einen oberen Bereich der Düsennadel 6 angeordnet
und stützt
sich einerseits an einem am Umfang der Düsennadel 6 ausgebildeten
Absatz 11 und andererseits an der Steuerraumhülse 15 ab.
So ist die Düsennadel 6 parallel
zur Längsachse
A elastisch beweglich in dem Düsenmodul 1 gelagert
und wird von der Düsennadelfeder 12 in
die untere Verschlussposition gedrückt, in der sie die Einspritzöffnungen 8 verschließt.
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Oberhalb
des Düsenmoduls 1 ist
eine Ventilgruppe 2 druckdicht in die Düsenspannmutter 58 eingepasst.
In der Ventilgruppe 2 ist eine Ventilkolbenbohrung 32 ausgebildet,
in die ein Ventilkolben 16 so eingeführt ist, dass er parallel zur
Längsachse
A des Injektors 7 beweglich ist.
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Der
Ventilkolben 16 begrenzt das von der Düsennadel 6 abgewandte
Ende der Steuerraumhülse 15.
Innerhalb der Steuerraumhülse 15 ist
ein Düsennadelsteuerraum 14 ausgebildet,
der einerseits von der Düsennadel 6,
andererseits von dem Ventilkolben 16 begrenzt ist und dessen
Volumen sowohl durch Bewegen der Düsennadel 6 als auch
durch Bewegen des Ventilkolbens 16 parallel zur Längsachse A
des Injektors 7 variierbar ist.
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Der
Ventilkolben 16 hat einen der Düsennadel 6 zugewandten
unteren Bereich 16a und einen von der Düsennadel 6 abgewandten
oberen Bereich 16b. Der untere Bereich 16a des
Ventilkolbens 16 weist in einer Ebene, die rechtwinklig
zur Längsachse A
des Injektors 7 ausgerichtet ist, einen größeren Querschnitt
als der obere Bereich 16b des Ventilkolbens 16 auf
und ist derart in den unteren Bereich der Ventilkolbenbohrung 32 eingepasst,
dass auf der von der Düsennadel 6 abgewandten
Seite des unteren Bereichs 16a des Ventilkolbens 16 zwischen
dem Ventilkolben 16 und der Ventilgruppe 2 ein
zweiter Steuerraum 22 ausgebildet ist, dessen Volumen durch
Bewegen des Ventilkolbens 16 parallel zur Längsachse
A variierbar ist. Der zweite Steuerraum 22 ist durch eine
Steuerraumbohrung 20, die durch den unteren Bereich 16a des
Ventilkolbens 16 verläuft,
hydraulisch mit dem Düsennadelsteuerraum 14 verbunden.
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Um
den oberen Bereich 16b des Ventilkolbens 16 ist
zwischen dem Ventilkolben 16 und der Ventilgruppe 2 in
der Ventilkolbenbohrung 32 ein Ventilraum 24 ausgebildet,
der den Ventilkolben 16 radial umgibt. Der Ventilraum 24 ist
durch eine in dem Ventilkolben 16 ausgebildete Servobohrung 18 hydraulisch
mit dem Düsennadelsteuerraum 14 verbunden.
Ein mit einer Kraftstoffzulaufleitung 38 hydraulisch verbundener
Zulauf 25 mündet
unterhalb Ventilraums 24 in die Ventilkolbenbohrung 32.
Die Kraftstoffzulaufleitung 38 ist mit einer Kraftstoffpumpe 39 verbunden,
die Kraftstoff unter hohem Druck über die Kraftstoffzulaufleitung 38 in
den Zulauf 25 einspeist und über eine in dem Düsenmodul
ausgebildete Bohrung 43 den Düsennadelraum 56 und
durch die Verbindungsbohrung 54 auch die Kraftstoffkammer 52 mit
Kraftstoff befüllt.
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Ein
mit einem Kraftstoffablaufkanal 34 verbundener Ablauf 27 mündet oberhalb
des Ventilraums 24 in die Ventilkolbenbohrung 32.
Der Kraftstoffablaufkanal 34 ist ausgebildet, Kraftstoff
aus dem Injektor 7 in eine Kraftstoffaufnahmevorrichtung 36 abzuführen.
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Unterhalb
der Mündung
des Ablaufs 27 in die Ventilkolbenbohrung 32 ist
ein Dichtsitz 30 ausgebildet, der durch Bewegen des Ventilkolbens 16 parallel zur
Längsachse
A des Injektors 7 öffenbar
und und verschließbar
ist, so dass durch Bewegen des Ventilkolbens 16 eine hydraulische
Verbindung zwischen dem Ablauf 27 und dem Ventilraum 24 herstellbar und
verschließbar
ist. Die hydraulische Verbindung zwischen dem Ventilraum 24 und
dem Ablauf 27 ist verschlossen, wenn sich der Ventilkolben 16 in
der oberen, geschlossenen Position befindet und die hydraulische
Verbindung ist geöffnet,
wenn sich der Ventilkolben 16 in einer unteren Einspritzposition
befindet.
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Im
oberen Bereich 16b des Ventilkolbens 16 ist um
dessen Umfang eine Ausnehmung 17 derart ausgebildet, dass
der Zulauf 25 hydraulisch mit dem Ventilraum 24 verbunden
ist, wenn sich der Ventilkolben 16 in der oberen, geschlossenen
Position befindet, und der Ventilraum 24 hydraulisch von
dem Zulauf 25 getrennt ist, wenn sich der Ventilkolben 16 in einer
unteren Einspritzposition befindet.
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Das
obere, von der Düsennadel 6 abgewandte
Ende des Ventilkolbens 16 ragt über das obere, von der Düsennadel 6 abgewandte
Ende der Ventilgruppe 2 hinaus. An einer oberen, von der
Düsennadel 6 abgewandten
Stirnseite des Ventilkolbens 16 ist ein Kopplerkolben 48 angebracht,
der derart in eine oberhalb der Ventilgruppe 2 angeordnete
Kopplerhülse 44 eingepasst
ist, dass zwischen dem Kopplerkolben 48 und der Kopplerhülse 44 ein
Kopplerraum 46 ausgebildet ist, der im Betrieb mit Kraftstoff gefüllt ist.
Das Volumen des Kopplerraums ist durch Bewegen des Kopplerkolbens 48 und/oder
durch Bewegen der Kopplerhülse 44 variierbar.
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Die
Kopplerhülse 44 ist
von einer Kopplerfeder 50 umgeben, welche die Kopplerhülse 44 elastisch
und parallel zur Längsachse
A beweglich auf der Ventilgruppe 2 abstützt.
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Die
Kopplerhülse 44 ist
mechanisch mit einem Aktormodul 3, das auf der von der
Ventilgruppe 2 abgewandten Seite der Kopplerhülse 44 angeordnet
ist, derart gekoppelt, dass die Kopplerhülse 44 durch Betätigen des
Aktormoduls 3 gegen die Kraft der Kopplerfeder 50 parallel
zur Längsachse
A des Injektors 7 bewegbar ist.
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Im
geschlossenen Zustand des Injektors 7, d. h. wenn kein
Kraftstoff in den Brennraum 5 eingespritzt werden soll,
ist der Aktor 3 stromlos. Die Kopplerhülse 44, der Kopplerkolben 48 und
der Ventilkolben 16 befinden sich jeweils in einer oberen
Position. Der Dichtsitz 30 zwischen dem Ventilraum 24 und dem
Ablauf 27 ist geschlossen. Der Ventilraum 24 steht
in hydraulischer Verbindung mit dem Zulauf 25, so dass
im Ventilraum 24 der hohe Systemdruck des Kraftstoffsystems
herrscht. Der Ventilraum 24 steht über die Servobohrung 18 in
hydraulischer Verbindung mit dem Düsennadelsteuerraum 14,
so dass auch im Düsennadelsteuerraum 14 der
hohe Kraftstoffdruck herrscht. Die Düsennadel 6 wird durch
die Düsennadelfeder 12 und
den im Düsennadelsteuerraum 14 herrschenden
Kraftstoffdruck in die untere, geschlossene Position gedrückt, in
der der Düsensitz 10 die
Einspritzöffnungen 8 verschließt und kein Kraftstoff
aus der Kraftstoffkammer 52 in den Brennraum 5 strömt.
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Zum
Einleiten eines Einspritzvorgangs wird der Aktor 3 durch
Anlegen einer elektrischen Spannung an eine elektrische Anbindung 40 aktiviert.
Der Aktor 3 längt
aus und drückt
den Kopplerkolben 44 gegen die Kraft der Kopplerfeder 50 in
Richtung auf die Ventilgruppe 2 nach unten. Durch die auf
das Volumen des Kopplerraums 46 ausgeübte Kraft wird auch der Kopplerkolben 48 in
Richtung auf die Ventilgruppe 2 gedrückt.
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Der
Kopplerkolben 48 drückt
den Ventilkolben 16 innerhalb der Ventilkolbenbohrung 32 in
Richtung auf die Düsennadel 6 nach
unten. Dadurch wird einerseits das Volumen des Düsennadelsteuerraums 14 verringert,
andererseits wird das Volumen des zweiten Steuerraums 22 vergrößert. Da,
wie insbesondere in der 2 gezeigt, der Querschnitt A1
des zweiten Steuerraums 22 größer als der Querschnitt A2
des Düsennadelsteuerraums 14 ist,
und der zweite Steuerraum 22 durch die Steuerraumbohrung 20 hydraulisch
mit dem Düsennadelraum 14 verbunden ist,
vergrößert sich
das Gesamtvolumen, d. h. die Summe der Volumina der beiden Steuerräume 14, 22,
sodass sich der Druck des Kraftstoffs in den beiden Steuerräumen 14, 22 verringert.
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Der
verringerte Druck im Düsennadelsteuerraum 14 reicht
nicht aus, um die Düsennadel 6 gegen eine
Kraft des Kraftstoffs in der Kraftstoffkammer 52, die auf
eine im unteren Bereich der Düsennadel 6 ausgebildete
Druckstufe 9 wirkt, in der unteren, geschlossenen Position
zu halten. Die Düsennadel 6 bewegt
sich unter Einfluss der auf die Druckstufe 9 wirkenden
Kraft nach oben. Der Düsensitz 10 wird geöffnet und
Kraftstoff aus der Kraftstoffkammer 52 strömt durch
die Einspritzöffnungen 8 in
den Brennraum 5.
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Ist
dAH der Hub des Kopplerkolbens 44, A1 der Querschnitt des
zweiten Steuerraums 22 und A2 der Querschnitt des Düsennadelsteuerraums 14,
so ist der durch die Veränderung
des Gesamtvolumens der Steuerräume 14, 22 bewirkte
direkte Hub der Düsennadel 6 dNH: dNH = (A1 – A2)/A2·dAH
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Durch
die Wahl der Querschnitte A1 und A2 der Steuerräume 14, 22 ist
die Übersetzung dNH/dAH
= (A1 – A2)/A2
zwischen dem Hub des Kopplerkolbens 44 und dem direkten
Hub der Düsennadel 6 bedarfsgemäß einstellbar.
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Mit
dem direkten Hub können
insbesondere geringe Hübe
zum Einspritzen kleiner Kraftstoffmengen, bei denen es auf eine
hohe Einspritztoleranz und kurze Schaltzeiten erforderlich sind,
mit hoher Güte
realisiert werden. Dies wirkt sich positiv aus die Emissionen und
den Verbrauch aus.
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Wenn
sich der Ventilkolben 16 zum Auslösen des Einspritzvorgangs durch
den Kopplerkolben 48 in der Ventilkolbenbohrung 32 nach
unten bewegt, wird zusätzlich
der Dichtsitz 30 zwischen dem Ventilraum 24 und
dem Ablauf 27 geöffnet.
Kraftstoff aus dem Düsennadelsteuerraum 14 strömt durch
die Servobohrung 18, den Ventilraum 24, den geöffneten Dichtsitz 30 und
den Ablauf 27 in den Ablaufkanal 34.
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Sobald
sich der Ventilkolben 16 um den Schieberhub SH nach unten
bewegt hat, wird die Mündung
des Zulaufs 25 in den Ventilraum 24 durch den
Ventilkolben 16 verschlossen, sodass kein zusätzlicher
Kraftstoff aus der Zulaufleitung 38 in den Ventilraum 24 einströmt.
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Das Öffnen des
Ablaufs 27 und das Schließen des Zulaufs 25 bewirkt
zusätzlich
zu der zuvor beschriebenen Vergrößerung der
Gesamtvolumens der Steuerräume 14 und 22 eine
weitere Verringerung des Drucks im Düsennadelsteuerraum 14,
wodurch eine zusätzliche
nach oben gerichtete Kraft auf die Düsennadel 6 wirkt.
Diese zusätzliche
Kraft beschleunigt die Düsennadel 6 zusätzlich zum
direkten Hub dNH, der sich aus der Volumenänderung der Steuerräume 14, 22 ergibt,
sodass die Einspritzöffnungen 8 weiter
und schneller geöffnet
werden. Dadurch können
kürzere
Einspritzzeiten realisiert werden.
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Um
den Einspritzvorgang zu beenden, wird die an den Aktor 3 angelegte
Spannung abgeschaltet. Die Länge
des Aktors 3 verringert sich und die Kopplerhülse 44 wird
von der Kopplerfeder 50 gegen den verkürzten Aktor 3 nach
oben in Richtung auf den verkürzten
Aktor 3 gedrückt.
Der Druck im Kopplerraums 46 verringert sich, der Kopplerkolben 48 und
der mit ihm verbundene Ventilkolben 16 bewegen sich in
Richtung auf den Aktor 3 nach oben.
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Da
durch die Aufwärtsbewegung
des Ventilkolbens 16 das Volumen des zweiten Steuerraums 22 stärker verringert
wird, als sich das Volumen des Düsennadelsteuerraums 14 vergrößert (direkter
Hub dNH), strömt
Kraftstoff über
die Steuerraumbohrung 20 aus dem zweiten Steuerraum 22 in
den Düsennadelsteuerraum 14 und
erhöht
den Druck im Düsennadelsteuerraum 14.
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Durch
die Aufwärtsbewegung
des Ventilkolbens 16 wird der Dichtsitz 30 in
der Ventilkolbenbohrung 32 geschlossen, sodass kein weiterer
Kraftstoff durch den Ablauf 27 aus dem Ventilraum 24 in
den Ablaufkanal 34 abfließt. Gleichzeitig wird die Mündung des
Zulaufs 25 in den Ventilraum 24 geöffnet. Unter
hohem Druck stehender Kraftstoff strömt aus der Zulaufleitung 38 in
den Ventilraum 24 ein. Über die
in dem Ventilkolben 16 ausgebildete Servobohrung 18 gelangt
Kraftstoff aus dem Ventilraum 24 in den Düsennadelsteuerraum 14 und
erhöht
den Druck im Düsennadelsteuerraum 14 zusätzlich.
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Der
erhöhte
Druck im Düsennadelsteuerraum 14 bewirkt
eine nach unten gerichtete Kraft auf die Düsennadel 6, die ausreicht,
um die Düsennadel 6 gegen
die auf die Druckstufe 9 wirkende aufwärtsgerichtete Kraft nach unten
in den Düsensitz 10 zu drücken und
die Einspritzöffnungen 8 zu
verschließen.
Kein weiterer Kraftstoff strömt
durch die Einspritzöffnungen 8 aus
der Kraftstoffkammer 52 in den Brennraum 5 und
der Einspritzvorgang ist beendet.
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Durch
eine geeignete Dimensionierung einer im Zulauf 25 ausgebildeten
Zulaufdrossel 26 und einer im Ablauf 27 ausgebildeten
Ablaufdrossel 28 lassen sich die Öffnungsgeschwindigkeit und
die Schließgeschwindigkeit
der Düsennadel 6 bedarfsgemäß einstellen.
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4 zeigt
ein alternatives Ausführungsbeispiel
der erfindungsgemäßen Ventilgruppe.
Bei diesem Ausführungsbeispiel
mündet
der Zulauf 25 direkt in den Ventilraum 24. Die
hydraulische Verbindung des Zulaufs 25 mit dem Ventilraum 24 wird
während
des Einspritzvorgangs nicht unterbrochen. Durch eine geeignete Dimensionierung
der Zulaufdrossel 26 kann so die Öffnungsgeschwindigkeit der Düsennadel 6 eingestellt
werden. Insbesondere kann die Düsennadel 6 beim Öffnen abgebremst
werden, um zu verhindern, dass sich die Düsennadel 6 schneller
als gewünscht öffnet.
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5 zeigt
ein weiteres alternatives Ausführungsbeispiel
der erfindungsgemäßen Ventilgruppe 2,
wobei in der Servobohrung 18 des Ventilkolbens eine Servodrossel 19 ausgebildet
ist. Durch eine geeignete Dimensionierung der Servodrossel 19 lässt sich
der Servoeinfluss auf den direkten Nadelhub dNH, der sich aus der
Veränderung
des Volumens des Düsennadelsteuerraums 14 und
des zweiten Steuerraums 22 ergibt, zeitverzögert überlagern.
Dadurch wird insbesondere beim Einspritzen von Kleinstmengen, bei
denen eine hohe Einspritztoleranz und ein schnelles Schalten erforderlich
ist, eine bessere Einspritzgüte
erreicht. Die führt
zu geringeren Abgasemissionen und einem verringerten Verbrauch.