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Stand der Technik
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Kraftstoffhochdruckeinspritzung,
die insbesondere bei Verbrennungsmotoren mit Direkteinspritzung
im Schichtladebetrieb einsetzbar ist.
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Als
Vorrichtungen zur Kraftstoffhochdruckeinspritzung bei Verbrennungsmotoren
mit Direkteinspritzung werden Hochdruckeinspritzventile mit nach außen öffnender
Ventilnadel verwendet, die wegen ihrer vorteilhaften Spraycharakteristik
infolge des ringförmigen Spalts zwischen Ventilnadel und
Ventilkörper besonders für Brennverfahren mit
strahlgeführtem Schichtbetrieb geeignet sind. Jedoch ist
bei Einspritzventilen mit nach außen öffnender
Ventilnadel aufgrund des größeren Sitzdurchmessers
der Ventilnadel die durch den Kraftstoffdruck erzeugte hydraulische
Kraft deutlich höher als im Vergleich zu Einspritzventilen
mit nach innen öffnender Nadel. Wegen der hohen Kräfte
und kurzen Schaltzeiten werden daher üblicherweise Einspritzventile
mit Piezoaktoren verwendet, die jedoch einen erhöhten Kostenaufwand
verursachen.
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Bei
einem in
EP 1783 358
A1 beschriebenen Konzept ist ein Einspritzventil mit nach
außen öffnender Ventilnadel offenbart, das durch
einen Magnetaktuator betätigt wird und ein Führungselement
an der Ventilnadel aufweist, das in einem Ventilgehäuse
geführt ist, wobei die Durchmesser des Führungselements
und eines Ventilsitzes der Ventilnadel so gewählt sind,
dass die Ventilnadel im Wesentlichen druckausgeglichen ist.
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Die
Hochdruckeinspritzventile des Standes der Technik sind nur unzureichend
geeignet, um eine einfache und kostengünstig herstellbare
Vorrichtung zur Hochdruckeinspritzung für Verbrennungsmotoren mit
Direkteinspritzung in Schichtladebetrieb bereitzustellen, die eine
hohe Dichtkraft zwischen Ventilsitz und Ventilnadel im geschlossenen
Zustand bereitstellt, sowie durch einen Magnetaktuator mit geringer Betätigungskraft
bzw. geringem Leistungsbedarf betrieben werden kann und dabei eine
vergleichbare Schaltdynamik wie ein Einspritzventil mit Piezoaktuator
aufweist.
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Offenbarung der Erfindung
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Die
erfindungsgemäße Ventilanordnung mit den Merkmalen
des Patentanspruchs 1 weist demgegenüber den Vorteil auf,
dass diese einen einfachen und damit kostengünstigeren
Aufbau mit einem Magnetaktuator aufweist, der eine nach außen öffnende Ventilnadel
aufgrund eines an der Ventilnadel wirksamen Druckausgleichs mit
einer deutlich reduzierten Betätigungskraft öffnet.
Daher können bei der erfindungsgemäßen
Ventilanordnung Magnetaktuatoren mit niedrigem Leistungsbedarf,
insbesondere auch bei Einspritzdrücken von 20 MPa oder
höher, eingesetzt werden, die eine ausreichende Schaltdynamik sowie
eine zuverlässige Abdichtung der Ventilnadel am Ventilsitz
des Ventils in geschlossenem Zustand ermöglichen. Dies
wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, dass bei
der Aktivierung eines elektromagnetischen Aktuators ein zwischen
dem Hochdruckbereich und Niederdruckbereich der Ventilanordnung angeordnetes
Steuerventil vor einer nach außen öffnenden Ventilnadel
geöffnet wird. Durch die Freigabe einer Verbindung zwischen
einem Druckraum im Hochdruckbereich und einer Druckkammer im Niederdruckbereich
der Ventilanordnung erfolgt ein Druckausgleich, d. h. eine Druckerhöhung
im Niederdruckbereich, der eine hydraulische Kraft auf eine Wirkfläche
eines Ventilelements des Steuerventils in Öffnungsrichtung
der Ventilnadel bewirkt und dadurch eine Öffnungskraft
des elektromagnetischen Aktuators für die Ventilnadel deutlich
reduziert. Hierdurch ist ein leichtes und schnelles Schalten möglich. Das
Steuerventil wird dabei mittels eines frei beweglichen Magnetankers
oder eines mit dem Magnetanker verbundenen Bauteils geöffnet.
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Die
Unteransprüche zeigen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weist die erfindungsgemäße
Vorrichtung zur Kraftstoffhochdruckeinspritzung ferner einen an
der Ventilnadel befestigten Mitnehmer mit einem Ankerkontaktbereich
auf, wobei der Mitnehmer in der Ausgangsposition in einem vorgegebenen
Abstand vom Magnetanker angeordnet ist und der Magnetanker beweglich
auf der Ventilnadel angeordnet ist. Eine Schließfeder zum
Schließen der Ventilnadel stellt dabei auch den Magnetanker
zurück. Dadurch wird gewährleistet, dass bei Aktivierung
des elektromagnetischen Aktuators, dessen Magnetanker zuerst von
der Ausgangsposition bis zum Ankerkontaktbereich des Mitnehmers
bewegt und dadurch das Steuerventil zum Druckausgleich öffnet,
ohne die Ventilnadel zu betätigen. Erst wenn der Magnetanker am
Mitnehmer anliegt, wird die Ventilnadel direkt über den
Magnetanker betätigt und geöffnet.
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Vorzugsweise
ist am Magnetanker ein ringzylindrisches Bauteil befestigt, wobei
an einer freien Stirnseite des ringzylindrischen Bauteils der Ventilsitz des
Steuerventils angeordnet ist. Dadurch wird ein einfacher Aufbau
des Steuerventils mit einer minimalen Anzahl von Bauteilen erreicht.
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Weiterhin
bevorzugt ist zwischen dem ringzylindrischen Bauteil und dem Ventilgehäuse
eine Spaltdichtung ausgebildet. Hierdurch wird eine einfache und
kostengünstige Abdichtung zwischen den beiden Bauteilen
mit einer geringen Leckagemenge realisiert.
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Besonders
bevorzugt ist ein Durchmesser der Spaltdichtung größer
als ein Durchmesser des Ventilsitzes der Ventilnadel ausgebildet.
Auf diese Weise wird bei geöffnetem Steuerventil und erfolgtem
Druckausgleich eine resultierende hydraulische Kraft in Öffnungsrichtung
der Ventilnadel erzeugt und somit die vom Magnetanker zu überwindende Öffnungskraft
der Ventilnadel reduziert. Bei geschlossenem Steuerventil resultiert
durch den Niederdruck in der Druckkammer hingegen eine hydraulische
Kraft in Schließrichtung der Ventilnadel, die eine zuverlässige
Abdichtung des Ventils bewirkt.
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Gemäß einer
weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist der Abstand
von der Ausgangsposition des Magnetankers bis zum an der Ventilnadel
befestigten Mitnehmer kleiner als ein Gesamthub des Magnetankers,
d. h., es ergibt sich ein Resthub zum Öffnen der Ventilnadel.
Durch einen ersten Teilhub des Magnetankers von der Ausgangsposition
bis zum Mitnehmer wird ein schnelles Öffnen des Steuerventils
für den Druckausgleich und somit ein rascher Druckausgleich
für das erleichterte Öffnen der Ventilnadel erreicht,
die danach mit einem zweiten Teilhub geöffnet wird. Beim
Schließen der Ventilnadel wird zuerst ein erster Teilhub
des Magnetankers vom Mitnehmer bis zur geschlossenen Stellung des
Steuerventils ausgeführt und das Steuerventil somit geschlossen.
Hierbei wirkt das Ventilelement des Steuerventils als ein weiterer
vom Magnetanker betätigter Mitnehmer für die Rückstellung der
Ventilnadel. Durch die am Steuerventil somit wieder auftretende
Druckdifferenz zwischen dem Hochdruckbereich und dem Niederdruckbereich
der Vorrichtung kann danach das Schließen der Ventilnadel durch
eine in Schließrichtung der Ventilnadel unterstützend
wirkende hydraulische Kraft schneller erfolgen. Dadurch kann die
Verwendung von Magnetaktuatoren mit geringer Leistungsaufnahme ermöglicht und
die für die Benzineinspritzung im Schichtbetrieb von Verbrennungsmotoren
erforderliche Schaltdynamik realisiert werden.
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Gemäß einer
weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weist die Vorrichtung
zur Kraftstoffhochdruckeinspritzung zwischen der Druckkammer und
dem Niederdruckbereich ferner eine Drossel auf. Dadurch wird auf
einfache Weise ein rascher Druckabbau über einen Ringspalt
zwischen der Ventilnadel und dem Ventilgehäuse in der Druckkammer bei
geschlossenem Steuerventil und somit eine hohe Anpresskraft sowie
eine gute Dichtwirkung zwischen der Ventilnadel und dem Ventilsitz
erreicht.
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Alternativ
zur Drossel kann zwischen der Druckkammer und dem Niederdruckbereich
ein Leckagesperrventil eingesetzt werden. Hierdurch wird eine Leckage-
bzw. Rücklaufmenge des Kraftstoffs zu einem Kraftstoffrücklauf
beim Öffnen der Ventilnadel deutlich reduziert. Somit kann
die erfindungsgemäße Vorrichtung sehr wirtschaftlich
eingesetzt werden.
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Vorzugsweise
weist das Leckagesperrventil als Schließglied eine an der
Ventilnadel gebildete kragenartige Erweiterung und einen Sitz auf,
der am Ventilgehäuse gebildet ist. Hierdurch ist ein einfacher Aufbau
des Leckagesperrventils mit einer minimalen Anzahl von Bauteilen
realisierbar. Ferner kann dadurch eine sehr betriebssichere Vorrichtung
bereitgestellt werden.
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Kurze Beschreibung der Zeichnung
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Nachfolgend
werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme
auf die begleitende Zeichnung im Detail beschrieben. In der Zeichnung ist:
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1 eine
schematisch vereinfachte Schnittdarstellung der erfindungsgemäßen
Vorrichtung bei geschlossener Ventilnadel
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2 eine
vergrößerte schematische Schnittdarstellung eines
Teils der Vorrichtung von 1,
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3 eine
schematisch vereinfachte Schnittdarstellung der Vorrichtung von 1 beim Öffnen
der Ventilnadel,
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4 eine
schematisch vereinfachte Schnittdarstellung der Vorrichtung von 1 bei
geöffneter Ventilnadel,
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5 eine
vergrößerte schematische Schnittdarstellung eines
Teils der Vorrichtung von 4,
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6 eine
schematisch vereinfachte Schnittdarstellung der Vorrichtung von 1 beim Schließen
der Ventilnadel,
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7 eine
schematisch vereinfachte Schnittdarstellung einer zweiten Ausführungsform der
Vorrichtung bei geschlossener Ventilnadel,
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8 eine
schematisch vereinfachte Schnittdarstellung der Vorrichtung von 7 bei
geöffneter Ventilnadel,
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9 eine
vergrößerte schematische Schnittdarstellung eines
Teils der Vorrichtung von 7 bei geschlossener
Ventilnadel, und
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10 eine
vergrößerte schematische Schnittdarstellung eines
Teils der Vorrichtung von 7 bei geöffneter
Ventilnadel.
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Nachfolgend
wird unter Bezugnahme auf die 1 bis 6 eine
Vorrichtung 1 zur Kraftstoffhochdruckeinspritzung gemäß einem
ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung im
Detail beschrieben.
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1 zeigt
eine schematisch vereinfachte Schnittdarstellung der erfindungsgemäßen
Vorrichtung im geschlossenen Zustand. Wie aus der schematischen
Schnittdarstellung von 1 ersichtlich, umfasst die Vorrichtung 1 ein
Ventilgehäuse 2, eine nach außen öffnende
Ventilnadel 3, welche im Ventilgehäuse 2 in
einem mit Kraftstoff gefüllten Druckraum 4 angeordnet
ist. Diesem Druckraum 4 wird ein Kraftstoff K über
einen Kraftstoffzulauf 24 unter Druck zugeführt,
wobei die Ventilnadel 3 an einem Ventilsitz 16 am
Ventilgehäuse 2 abdichtet. Ferner weist die Vorrichtung 1 eine
Schließfeder 5, welche die Ventilnadel 3 in
eine Ausgangsposition zurückführt, und einen elektromagnetischen
Aktuator 6 mit einer Magnetspule 63, einem Innenpol 62,
einem Magnetgehäuse 61 und einem beweglich angeordneten
Magnetanker 7 auf, der die Ventilnadel 3 über
einen daran ausgebildeten bzw. befestigten Mitnehmer 9 betätigt. Ein
Steuerventil 8 mit einem Ventilelement 10 und
einem Ventilsitz 11 ist an einem der Einspritzseite entgegengesetzten
Endbereich 29 der Ventilnadel 3 angeordnet.
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Das
Ventilelement 10 weist eine erste Wirkfläche 13,
die dem Druckraum 4 zugewandt ist, und eine zweite Wirkfläche 14 auf,
die einer Druckkammer 12 zugewandt ist, die mit einem Niederdruckbereich 19 in
Verbindung steht. Das Ventilelement 10 des Steuerventils 8 ist
ausgelegt, um eine Verbindung zwischen dem Druckraum 4 und
der Druckkammer 12 freizugeben und zu verschließen,
wobei der Ventilsitz 11 des Steuerventils 8 an
einer Stirnseite eines am Magnetanker 7 befestigten ringzylindrischen Bauteils 17 angeordnet
ist. Zwischen dem Außenumfang des ringzylindrischen Bauteils 17 und
dem Ventilgehäuse 2 ist eine Spaltdichtung 18 mit
geringem Führungsspiel ausgebildet.
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Wie
aus 1 ferner ersichtlich, sind im Magnetanker 7 und
im ringzylindrischen Bauteil 17 Durchflussöffnungen 30, 31,
für die Zuführung des Kraftstoffs K ausgebildet.
Demzufolge liegt bei geschlossener Ventilnadel 3 und geschlossenem
Steuerventil 8 der hohe Druck des über den Kraftstoffzulauf 24zugeführten
Kraftstoffs in allen mit der Druckkammer 4 verbundenen
Innenräumen der Vorrichtung an. In der Druckkammer 12 herrscht
Niederdruck, da diese über eine Drossel 21 mit
dem Kraftstoffrücklauf 25 verbunden ist und das
Steuerventil 8 geschlossen ist.
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Da
bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 ein
Durchmesser ds des Ventilsitzes 16 kleiner gewählt
ist als ein Durchmesser d1 des Ventilelements 10, wird
die Ventilnadel 3 neben der Kraft der Schließfeder 5 zusätzlich
auch durch eine hydraulische Kraftkomponente in den Ventilsitz 16 gedrückt, die
aus dieser Durchmesserdifferenz resultiert. Dadurch ist eine zuverlässige
Abdichtung der Vorrichtung 1 bei geschlossener Ventilnadel 3 gewährleistet.
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2 zeigt
eine vergrößerte schematische Schnittdarstellung,
die einen Teil der Vorrichtung 1 von 1 detaillierter
veranschaulicht. Wie aus der Abbildung von 2 ersichtlich,
befindet sich beim geschlossenen Zustand der Vorrichtung 1 mit
geschlossenem Steuerventil 8 und inaktiviertem elektromagnetischen
Aktuator 6 dessen Magnetanker 7 in seiner Ausgangsposition.
Die Schließfeder 5 greift dabei am Magnetanker 7 an
und stützt sich am Gehäuse 2 ab. In dieser
Ausgangsposition weist der axial frei bewegliche Magnetanker 7 aufgrund
der Federkraft der Schließfeder 5 einen Abstand
A zum Mitnehmer 9 an der Ventilnadel 3, sowie
einen Abstand H zum Innenpol 62 auf.
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3 zeigt
eine schematisch vereinfachte Schnittdarstellung der Vorrichtung 1 von 1 beim Öffnen
der Ventilnadel 3. Hierbei wird die Magnetspule 63 des
elektromagnetischen Aktuators 6 bestromt (was durch ein
blitzförmiges Symbol verdeutlicht ist), wobei der Magnetanker 7 einen
ersten Teilhub in Richtung zum Innenpol 62 ausführt,
der dem Maß des Abstands A entspricht, bis er den Mitnehmer 9 berührt.
Dadurch öffnet sich das Steuerventil 8, so dass
Kraftstoff K vom Kraftstoffzulauf 24 in den Druckraum 4 und über
die Durchflussöffnung 31 bis in die Druckkammer 12 strömt
(wie dies durch einen Pfeil B in der 3 verdeutlicht
ist). Dadurch steigt der Druck in der Druckkammer 12 unmittelbar
an und bewirkt eine Kraft auf die Ventilnadel 3, die aus
dem Verhältnis der hydraulisch wirksamen ersten und zweiten
Wirkflächen 13 und 14 am Ventilelement 10 resultiert,
die jeweils mit hohem Druck beaufschlagt sind. Diese resultierende
hydraulische Kraft wirkt bei geöffnetem Steuerventil 8 zusätzlich
zur Magnetkraft des Magnetankers 7 in Öffnungsrichtung
der Ventilnadel 3 und verringert die Anpresskraft der Ventilnadel 3 am
Ventilsitz 16. Die Ventilnadel 3 kann nun mit geringer
Kraft vom Magnetanker 3 über den Mitnehmer 9 in Öffnungsrichtung
mitgenommen bzw. verschoben werden, so dass sich die Ventilnadel 3 öffnet und
der Einspritzvorgang beginnen kann.
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4 zeigt
eine schematisch vereinfachte Schnittdarstellung der Vorrichtung
von 1 bei geöffneter Ventilnadel. Durch die
fortgesetzte Bestromung der Magnetspule 63 wurde der Magnetanker 7 zusammen
mit der Ventilnadel 3 in Öffnungsrichtung der
Vorrichtung 1 gezogen und hat einen zweiten Teilhub bis
zum Anschlag am Innenpol 62 ausgeführt, und dadurch
die Ventilnadel 3 vom Ventilsitz 16 nach außen
angehoben und geöffnet. Der zweite Teilhub zum Öffnen
der Ventilnadel 3 ist hierbei größer
ausgelegt als der erste Teilhub A zum Öffnen des Steuerventils 8.
Das zwischen der Ventilnadel 3 und dem Ventilgehäuse 2 ausströmende
Kraftstoffspray ist durch kleine Pfeile C in der 4 veranschaulicht.
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5 zeigt
eine vergrößerte schematische Schnittdarstellung,
die einen Teil der Vorrichtung 1 von 4 detaillierter
veranschaulicht. Wie aus der Abbildung von 5 ersichtlich,
strömt bei geöffnetem Steuerventil 8 ein
Teil des Kraftstoffs in der Druckkammer 12 über
die Drossel 21 (wie durch einen Pfeil D verdeutlicht) in
den Kraftstoffrücklauf 25 als Leckagemenge zurück.
Diese Leckagemenge durch die Drossel 21 ist definiert bzw.
auf einen vorgegebenen Wert begrenzt, damit der Druckabfall in der
Druckkammer 12 nach dem Abschalten des elektromagnetischen
Aktuators 6 (Schließen der Ventilnadel 3)
nicht zu lange dauert und die Pausenzeiten der Schaltzyklen verlängert
und somit die Schaltdynamik verschlechtert.
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In 6 ist
eine schematisch vereinfachte Schnittdarstellung der Vorrichtung
von 1 beim Schließen der Ventilnadel 3 veranschaulicht.
Hierbei ist der Zustand der Vorrichtung 1 gezeigt, der
sich nach dem Abschalten der Magnetspule 63 des elektromagnetischen
Aktuators 6 einstellt, wobei zuerst das Steuerventil 8 geschlossen
wird. Danach sinkt der Druck in der Druckkammer 12 aufgrund
der Verbindung zum Kraftstoffrücklauf 25 über
die Drossel 21 wieder ab, so dass die zweite Wirkfläche 14 nur noch
mit dem niedrigen Druck aus dem Kraftstoffrücklauf 25 beaufschlagt
ist. Die erste Wirkfläche 13 ist noch mit dem hohen
Druck im Inneren des ringzylindrischen Bauteils 17 beaufschlagt.
Dadurch wird eine hydraulische Schließkraft erzeugt, die
die Ventilnadel 3 zusätzlich zur Federkraft der
Schließfeder 5 in den Ventilsitz 16 drückt,
bis der geschlossene Zustand der Ventilnadel 3 (vgl. 1)
wieder hergestellt und der Einspritzvorgang beendet ist. Die Schließfeder 5 greift
dabei über den Magnetanker 7, das ringzylindrische
Bauteil 17 und das Ventilelement 10 an der Ventilnadel 3 an.
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Dadurch,
dass das Öffnen und Schließen der Ventilnadel 3 der
erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 zur Kraftstoffhochdruckeinspritzung
hydraulisch unter Nutzung des im Inneren der Vorrichtung 1 herrschenden
Hochdrucks in Verbindung mit den am Ventilelement 10 des
Steuerventils 8 angeordneten ersten und zweiten Wirkflächen 13 und 14 unterstützt wird,
kann die Vorrichtung 1 bereits mit verhältnismäßig
geringen Magnetkräften eine hohe Schaltdynamik bei gleichzeitig
hoher Dichtkraft bereitstellen.
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Nachfolgend
wird unter Bezugnahme auf die 7 bis 10 eine
Vorrichtung 1 zur Kraftstoffhochdruckeinspritzung gemäß einem
zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung im
Detail beschrieben. Gleiche bzw. funktional gleiche Teile sind mit
den gleichen Bezugszeichen wie im ersten Ausführungsbeispiel
bezeichnet.
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7 zeigt
eine schematisch vereinfachte Schnittdarstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels
der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 zur Kraftstoffhochdruckeinspritzung
bei geschlossener Ventilnadel 3. Das zweite Ausführungsbeispiel
der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 unterscheidet
sich vom zuvor beschriebenen ersten Ausführungsbeispiel
dadurch, dass hierbei zwischen der Druckkammer 12 und dem
Niederdruckbereich 19 des Kraftstoffrücklaufs 25 ein
Leckagesperrventil 26 angeordnet ist. Durch das Leckagesperrventil 26 wird
eine Leckagemenge zum Kraftstoffrücklauf 25, wie
sie beim ersten Ausführungsbeispiel in der Drossel 21 auftritt,
drastisch reduziert. Das Leckagesperrventil 26 weist eine
kragenartige Erweiterung 22 des Durchmessers am Endbereich 29 der
Ventilnadel 3 auf. In Verbindung mit einem am Ausgang der
Druckkammer 12 angeordneten Anschlag 23 am Ventilgehäuse 2 sperrt
das Leckagesperrventil 26 im geschlossenem Zustand die
Druckkammer 12 vom Kraftstoffrücklauf 25 ab.
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Wie
aus 7 ferner ersichtlich, ist bei geschlossener Ventilnadel 3 das
Steuerventil 8 geschlossen und das Leckagesperrventil 26 geöffnet, sodass
in der Druckkammer 12 ein Niederdruck herrscht.
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9 zeigt
eine vergrößerte schematische Schnittdarstellung
eines Teils der Vorrichtung von 7, die die
Druckverhältnisse bei geschlossener Ventilnadel 3 veranschaulicht.
Wie aus 9 ersichtlich, ist eine Ringnut 27 im
Ventilgehäuse 2 in einem Bereich zwischen dem
ringzylindrischen Bauteil 17 und dem Ventilelement 10 des
Steuerventils 8 ausgebildet, um einen ungehinderten Kraftstoffzufluss
in die Druckkammer 12 bei geöffnetem Steuerventil 8 (vgl.
hierzu 10) zu ermöglichen.
Bei geschlossener Ventilnadel 3 ist das Steuerventil 8 geschlossen und
das Leckagesperrventil 26 geöffnet. Hierbei ist hinter
dem geschlossenen Ventilelement 10 des Steuerventils 8,
d. h. in der Ringnut 27, der Druckkammer 12 und
im angrenzenden Kraftstoffrücklauf 25 Niederdruck
vorhanden (gekennzeichnet mit dem Bezugszeichen 19), während
in den übrigen Innenräumen der Vorrichtung 1 bis
zum geschlossenen Ventilelement 10 Hochdruck anliegt (gekennzeichnet mit
dem Bezugszeichen 28).
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Wie
aus 8 ersichtlich, die eine schematisch vereinfachte
Schnittdarstellung der zweiten Ausführungsform von 7 bei
geöffneter Ventilnadel 3 zeigt, ist in diesem
Zustand das Leckagesperrventil 26 geschlossen und das Steuerventil 8 geöffnet.
Hierbei herrscht in der Druckkammer 12 Hochdruck, sodass
die Ventilnadel 3 mit kleinen Kräften geöffnet
werden kann. Da das Leckagesperrventil 26
geschlossen ist,
tritt keine Leckagemenge in den Kraftstoffrücklauf 25 aus.
Die am Anschlag 23 anliegende kragenartige Erweiterung 22 des
Leckagesperrventils 26 definiert zugleich einen Hubanschlag
der geöffneten Ventilnadel 3.
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10 zeigt
eine vergrößerte schematische Schnittdarstellung
eines Teils der Vorrichtung von 8, die die
Druckverhältnisse bei geöffneter Ventilnadel 3 veranschaulicht.
Wie aus 10 ersichtlich, ist hierbei
das Steuerventil 8 geöffnet und das Leckagesperrventil 26 geschlossen.
Der Hochdruckbereich 28 ist hierbei sowohl im Steuerventil 8 als auch
im Leckagesperrventil 26ausgebildet, während lediglich
im Kraftstoffrücklauf 25 der Niederdruckbereich 19 ausgebildet
ist.
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Aufgrund
der geringen Kräfte, die bei der erfindungsgemäßen
Vorrichtung 1 zur Kraftstoffhochdruckeinspritzung zum öffnen
und Schließen der Ventilnadel 3 erforderlich sind,
kann die Betätigung der Ventilnadel 3 direkt durch
einen kostengünstigen elektromagnetischen Aktuator, auch
bei hohen Einspritzdrücken von 20 MPa, mit einer ausreichend
hohen Schaltdynamik erfolgen. Wegen des dementsprechend geringen
Leistungsbedarfs des elektromagnetischen Aktuators kann die Ansteuerung
der Vorrichtung 1 deshalb mit herkömmlichen, d.
h. verfügbaren Endstufen für Magnet-Hochdruckeinspritzventile
erfolgen. Dies trägt zu einer weiteren Kostenreduzierung
und somit einer erhöhten Wirtschaftlichkeit der erfindungsgemäßen
Vorrichtung 1 zur Kraftstoffhochdruckeinspritzung bei.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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