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Stand der Technik
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Bauteils für eine kompakte Einspritzvorrichtung sowie eine Einspritzvorrichtung mit einem derartigen Bauteil.
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Einspritzvorrichtungen sind aus dem Stand der Technik in unterschiedlichen Ausgestaltungen bekannt. Insbesondere aus Kosten- und Bauraumgründen erfordern Kleinbrennkraftmaschinen, welche nur einen oder nur zwei Zylinder und einen kleinen Hubraum aufweisen, eigenständige Lösungen. Einsatzgebiete derartiger Kleinbrennkraftmaschinen sind beispielsweise Zweiräder oder Dreiräder oder Rasenmäher usw. Bekannte Einspritzvorrichtungen umfassen üblicherweise in einem Tank eine Kraftstoffpumpe mit einem Druckregler, wobei die Kraftstoffpumpe Kraftstoff mit einem vorbestimmten Druck in eine Leitung, z. B. ein Rail o. ä., fördert. Am Ende der Leitung ist ein Injektor angeordnet, welcher, gesteuert durch eine Steuereinrichtung, Kraftstoff in ein Saugrohr oder direkt in einen Brennraum einspritzt. Derartige Einspritzeinrichtungen sind jedoch sehr aufwendig und insbesondere teuer, so dass sie Kleinbrennkraftmaschinen ebenfalls sehr teuer machen.
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Aus der
EP 1 340 906 B1 ist eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung mit elektronischer Steuerung bekannt, bei der ein Injektor nahe einem Pumpenkolben angeordnet ist. Ferner ist hierbei ein Vordruckventil zum Ausüben eines Vordrucks auf den Kraftstoff in einer Anfangsphase eines Druckhubes des Kolbens in der Rückleitung des Kraftstoffs zum Tank vorgesehen. Das Vordruckventil evakuiert dabei einen Teil des in einer Druckkammer befindlichen Kraftstoffs in die Rückleitung Hierdurch kann insbesondere die Bildung von Dampfblasen im Injektor reduziert werden. Allerdings ist der Aufbau relativ kompliziert und die Vorrichtung nimmt einen großen Bauraum ein.
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Offenbarung der Erfindung
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Das erfindungsgemäße Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 weist dabei den Vorteil auf, dass eine einfache und verbesserte Verbindung zwischen einem Injektor und einem Gehäusebauteil einer Einspritzvorrichtung erreicht wird. Ferner kann dadurch auch eine vereinfachte Montage der Einspritzvorrichtung erreicht werden. Darüber hinaus können zusätzliche Dichtelemente zwischen dem Injektor und dem Gehäusebauteil entfallen, so dass auch hierdurch die Montage vereinfacht wird und Kosten gesenkt werden können. Ferner ist durch das erfindungsgemäße Herstellungsverfahren eine Ausrichtung des Injektors bei der Montage nicht mehr notwendig, da der Injektor schon im Spritzwerkzeug an einer richtigen Position ausgerichtet wird und dann umspritzt wird. Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens liegt darin, dass auf einfache Weise eine strömungsgünstige Auslegung von Zulauf- und Ablaufbohrungen im Gehäusebauteil möglich sind. Ferner kann durch das erfindungsgemäße Verfahren auch der Injektor kostengünstiger hergestellt werden, da eine gröbere Außenmaßtoleranz des Injektors akzeptabel ist, da Abweichungen durch die Umspritzung des Gehäusebauteils ausgeglichen werden. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, dass ein Injektor in einem Spritzwerkzeug angeordnet wird und die am Injektor vorhandenen Öffnungen, insbesondere eine Zulauföffnung, eine Rücklauföffnung und eine Einspritzöffnung, mit Schieberelementen verschlossen werden. Anschließend wird der Injektor mit einem Spritzwerkstoff derart umspritzt, dass ein abdichtendes Gehäusebauteil am Injektor gebildet wird. Dadurch wird ein integrales Bauteil, umfassend den Gehäuseteil und den Injektor, hergestellt, wobei eine formschlüssige und dichte Verbindung zwischen dem Gehäuseteil und dem Injektor durch die erstarrende Schmelze des Spritzwerkstoffs bereitgestellt wird. Nach dem Erstarren werden die Schieberelemente entfernt. Somit wird erfindungsgemäß der Injektor mit einem Gehäuseteil umspritzt, um so eine einfach zu montierende Baugruppe zu erhalten, wodurch Kostenvorteile sowohl bei der Herstellung des Injektors als auch bei der anschließenden Herstellung der kompletten Einspritzvorrichtung erhalten werden.
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Die Unteransprüche zeigen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung.
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Vorzugsweise wird gleichzeitig mit dem Umspritzen des Injektors auch ein als Zylinder dienender Gehäusebereich für einen Kolben einer Kraftstoffpumpe des Injektors sowie eine Pumpkammer mitgespritzt. Hierdurch kann die Teilezahl weiter reduziert werden und eine Montage noch einfacher gestaltet werden.
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Besonders bevorzugt sind die Schieberelemente derart im Spritzwerkzeug angeordnet, dass im Gehäusebauteil besonders strömungsgünstige Kanäle für den zum Injektor zuzuführenden Kraftstoff bereitgestellt werden. Dadurch weist die dann hergestellte Einspritzvorrichtung reduzierte Strömungsverluste auf.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird das Gehäusebauteil derart an den Injektor angespritzt, dass eine nachträgliche Befestigung einer Spritzlochscheibe am Injektor möglich ist. Hierdurch kann eine hohe Variabilität erhalten werden, da dann das gleiche Bauteil für Einspritzvorrichtungen von verschiedenen Fahrzeugherstellern verwendet werden kann. Besonders bevorzugt kann dabei die Spritzlochscheibe an einem fertig montierten, kompakten Einspritzmodul nachträglich angebracht werden und/oder ist austauschbar vorgesehen.
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Um ein sicheres Verschließen der Öffnungen des Injektors im Spritzwerkzeug sicherzustellen, sind die Schieberelemente mittels Federn vorgespannt.
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Bevorzugt wird als Spritzwerkstoff ein thermoplastischer Kunststoff verwendet, so dass die Gehäuseeinspritzung an den Injektor sehr kostengünstig sein kann.
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Weiterhin betrifft die vorliegende Erfindung eine Einspritzvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 7, welche ein kompaktes Einspritzmodul mit einer Kraftstoffpumpe und einem Injektor umfasst, wobei an den Injektor ein Gehäusebauteil angespritzt ist. Hierdurch werden die schon vorher im Detail erläuterten Herstellungs- und Kostenvorteile erhalten, ohne dass dadurch Nachteile bei der im kompakten Einspritzmodul vorhanden wären. Besonders bevorzugt stellt das an den Injektor angespritzte Gehäusebauteil auch noch weitere Funktionen, insbesondere eine Wandung für eine Pumpkammer einer Kraftstoffpumpe des Einspritzmoduls sowie einen Zylinderabschnitt für einen Kolben der Kraftstoffpumpe bereit. Hierdurch kann eine noch weitere Kostenreduktion erhalten werden.
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Weiter bevorzugt umfasst der Injektor einen Ventilkörper mit einem Aufnahmeraum, einem Dichtsitz, einem Anschlag für ein Ventilelement und einem im Aufnahmeraum angeordneten Rückstellelement. Das Ventilelement ist dabei ebenfalls im Aufnahmeraum angeordnet. Das Rückstellelement übt eine Rückstellkraft auf das Ventilelement auf, wobei eine in Einspritzrichtung gerichtete Druckseite des Ventilelements mit dem Kraftstoff der Pumpkammer in Kontakt steht. Wenn nun ein Druck in der Pumpkammer ansteigt, steigt der Druck auch am Ventilelement an, wobei das Ventilelement öffnet, sobald der Druck größer als eine Rückstellkraft des Rückstellelements ist. Es sei angemerkt, dass vorzugsweise der Aufnahmeraum mit dem Tank bzw. einer Rückführleitung verbunden ist, so dass im Aufnahmeraum im Wesentlichen Umgebungsdruck herrscht.
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Weiter bevorzugt umfasst der Injektor ferner einen Einstellbolzen, um eine Rückstellkraft des Rückstellelements einzustellen. Hierbei kann eine Relativposition zwischen dem Einstellbolzen und dem Ventilkörper verändert werden, um die Rückstellkraft zu ändern.
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Besonders bevorzugt ist am Anschlag, welcher einen Öffnungsweg des Ventilelements begrenzt, ein zweiter Dichtsitz für das Ventilelement vorgesehen. Hierdurch dichtet das Ventilelement im geöffneten Zustand des Injektors an diesem zweiten Dichtsitz am Anschlag ab, so dass vermieden wird, dass im geöffneten Zustand des Injektors Kraftstoff in den Aufnahmeraum strömen kann. Somit kann eine Leckage bei geöffnetem Zustand des Injektors vermieden werden.
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Weiter bevorzugt umfasst das Einspritzmodul als integralen Bestandteil ferner einen Luftsteller. Hierdurch kann ein noch kompakterer Aufbau erreicht werden, in dem der Luftsteller ebenfalls in das Einspritzmodul integriert wird.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung umfasst das Einspritzmodul ferner genau einen Aktuator, welcher sowohl die Kraftstoffpumpe als auch den Luftsteller betätigt. Der Aktuator umfasst dabei eine Spule sowie einen ersten und einen zweiten Anker. Dadurch kann insbesondere jeweils ein separater Aktuator für den Luftsteller bzw. die Kraftstoffpumpe entfallen, so dass die Bauteileanzahl signifikant reduziert wird. Hierdurch ergibt sich selbstverständlich auch eine Kostenreduktion. Somit übernimmt der gemeinsame Aktuator erstens die Funktion des Pumpenantriebs und zweitens die Funktion des Stellantriebs für den Luftsteller. Der gemeinsame Aktuator kann eine gleichzeitige Betätigung der Kraftstoffpumpe und des Luftstellers durchführen, wobei der Aktuator eine Spule, einen ersten Anker und einen zweiten Anker umfasst. Hierbei ist der erste Anker der Kraftstoffpumpe zugeordnet und der zweite Anker dem Luftsteller, und beide Anker können mittels der gemeinsamen Spule aktiviert werden. Um einen möglichst kompakten Aufbau bereitzustellen, ist vorzugsweise der erste Anker ein Teil des Luftstellers und der zweite Anker ist ein Teil der Kraftstoffpumpe. Insbesondere ist der erste Anker ein Ventilglied des Luftstellers und der zweite Anker ist ein Kolben der Kraftstoffpumpe.
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Weiter betrifft die vorliegende Erfindung eine Brennkraftmaschine, welche genau einen Zylinder oder genau zwei Zylinder sowie eine erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritzvorrichtung umfasst. Besonders bevorzugt umfasst die Brennkraftmaschine einen Kraftstofftank, welcher oberhalb des Einspritzmoduls angeordnet ist. Dadurch kann insbesondere die Kraftstoffpumpe sehr klein ausgelegt werden.
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Zeichnung
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Nachfolgend wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitende Zeichnung im Detail beschrieben. In der Zeichnung ist:
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1 eine schematische Ansicht eines Kleinmotors mit einer Einspritzvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung,
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2 eine schematische Ansicht der Einspritzvorrichtung gemäß dem Ausführungsbeispiel,
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3 eine perspektivische Ansicht eines Injektors des Ausführungsbeispiels,
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4 eine Schnittansicht des Injektors in einem Spritzwerkzeug,
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5 eine im Vergleich zu 4 um 90° gedrehte Schnittansicht des Injektors im Spritzwerkzeug,
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6 eine horizontale Schnittansicht des Injektors im Werkzeug,
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7 eine zur 4 ähnliche Schnittansicht mit zurückgezogenen Schieberelementen des Spritzwerkzeugs, und
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8 eine zur 5 ähnliche Schnittansicht mit zurückgezogenen Schieberelementen des Spritzwerkzeugs.
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Bevorzugte Ausführungsform der Erfindung
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Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf die 1 bis 8 ein Kleinmotor 1 mit einer erfindungsgemäßen Einspritzvorrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel im Detail beschrieben.
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1 zeigt schematisch den Aufbau des Kleinmotors 1, welcher als Einzylindermotor ausgebildet ist. Der Kleinmotor 1 umfasst einen Zylinder 3, einen darin hin- und her bewegbaren Kolben 4, eine Steuereinheit 5 und einen Tank 6. Der Tank 6 ist über eine Kraftstoffzuleitung 6a mit einem Einspritzmodul 2 verbunden. Eine Kraftstoffrückleitung 6b geht von dem Einspritzmodul 2 zurück zum Tank 6. Wie aus 1 schematisch ersichtlich ist, ist der Tank 6 über dem Einspritzmodul 2 angeordnet. Dadurch läuft der Kraftstoff durch die Kraftstoffzuleitung 6a aufgrund der Schwerkraft zum Einspritzmodul 2. Das Einspritzmodul 2 ist sehr schematisch dargestellt und umfasst eine Kraftstoffpumpe und einen Injektor mit integriertem Druckregler, so dass das Einspritzmodul 2 sehr kompakt aufgebaut ist.
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Der Kleinmotor 1 umfasst ferner eine Drosselklappe 7, welche in einem Saugrohr 8 angeordnet ist. Am Zylinder 3 sind ferner eine Zündkerze 9, ein Einlassventil 10 und ein Auslassventil 11 angeordnet. Das Bezugszeichen 12 bezeichnet eine Bypassleitung für Luft, welche Luft vom Saugrohr 8 von einem Bereich in Strömungsrichtung der Luft vor der Drosselklappe 7 abzweigt und direkt zu einem Luftsteller 20d führt. Ein Auslass 12z der Bypassleitung 12 mündet im Saugrohr 8 hinter der Drosselklappe 7.
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Der Kleinmotor 1 umfasst ferner eine Abgasleitung 13, welche durch das Auslassventil 11 freigegeben bzw. verschlossen wird. Ferner ist ein Sauerstoffsensor 14 an der Abgasleitung 13 vorgesehen, welcher mit der Steuereinheit 5 verbunden ist, und die Steuereinheit 5 ist ferner mit einem Kühlwassersensor 15, einem Öltemperatursensor 16 und einer Sensoreinheit 17 für die Erfassung einer Drosselposition, einer Temperatur im Saugrohr 8 und eines Drucks im Saugrohr 8 verbunden. Die Steuereinheit 5 steuert dabei anhand der erhaltenen Signale das Einspritzmodul 2. Ferner ist ein Booster 18 vorgesehen, um zu Beginn der Aktivierung des Aktuators eine schnellere Aktivierung und damit eine schnellere Beschleunigung des Kolbens des Einspritzmoduls 2 auszuführen. Der Booster 18 verstärkt dabei insbesondere Signale, welche für einen Aktuator des Einspritzmoduls vorgesehen sind. Die erfindungsgemäße Einspritzvorrichtung ist somit als Einspritzmodul 2 mit einer Kraftstoffpumpe, einem Druckregler und einem Injektor vorgesehen, und kann besonders kompakt und kleinbauend ausgelegt werden. Ferner kann die erfindungsgemäße Einspritzvorrichtung sehr kostengünstig hergestellt werden und insbesondere schon im voraus als komplettes Einspritzmodul vormontiert werden, so dass es lediglich in den Kleinmotor 1 als Kompaktbaugruppe eingebaut werden muss.
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2 zeigt das Einspritzmodul 2 im Detail. Im Einspritzmodul 2 sind die Kraftstoffpumpe 20a, der Druckregler 20b, der Injektor 20c und der Luftsteller 20d angeordnet. Hierzu ist ein mehrteiliges Gehäuse 25 vorgesehen. Der Druckregler 20b ist dabei Bestandteil des Injektors 20c. Ein gemeinsamer Aktuator betätigt dabei gleichzeitig die Kraftstoffpumpe 20a und den Luftsteller 20d. Der gemeinsame Aktuator umfasst dabei eine Spule 21, einen ersten Anker 22 und einen zweiten Anker 23a. Wie aus 2 ersichtlich ist, ist der erste Anker 22 Teil des Luftstellers 20d, wobei der Anker 22 an einem Ende als Ventilglied 22a ausgebildet ist, welches an einem Ventilsitz 12a einer Bypassleitung 12 die Bypassleitung 12 freigeben bzw. verschließen kann. Dem Luftsteller 20d ist ferner eine erste Rückstellfeder 28 zugeordnet. Der zweite Anker 23a ist in diesem Ausführungsbeispiel ein Teil der Kraftstoffpumpe 20a. Hierbei ist der zweite Anker 23a fest mit einem Kolben 23 der Kraftstoffpumpe 20a verbunden. Der zweite Anker 23a ist ein zylindrisches Bauteil und weist die Form einer Hülse auf, welche neben einer Führungsfunktion auch eine Abstützfunktion für eine zweite Rückstellfeder 24 zur Rückstellung des zweiten Ankers 23a aufweist. Die Spule 21 betätigt dabei, wenn sie bestromt wird, sowohl den ersten Anker 22 als auch den zweiten Anker 23a. Nach Wegfall der Bestromung der Spule 21 stellen die erste Rückstellfeder 28 bzw. die zweite Rückstellfeder 24 die beiden Anker wieder in die in 2 gezeigten Ausgangspositionen zurück. Die in 2 gezeigte Position ist dabei eine Position am Ende eines Ansaughubes der Kraftstoffpumpe 20a, in welcher sich der Kolben im oberen Totpunkt befindet. Hierbei ist der Aktuator nicht aktiviert.
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Das Einspritzmodul 2 umfasst ferner das mehrteilige Gehäuse 25, umfassend ein erstes Gehäuseteil 25a, ein zweites Gehäuseteil 25b, ein drittes Gehäuseteil 25c und ein viertes Gehäuseteil 25d. Das vierte Gehäuseteil 25d ist dabei zwischen der Kraftstoffpumpe 20a und dem Luftsteller 20d angeordnet. Dabei weist das vierte Gehäuseteil 25d eine im Wesentliche topfförmige Form auf und weist an einem inneren Bodenbereich zusätzlich noch einen Anschlag 26 auf. Der Anschlag 26 ist dabei fest am inneren Boden des vierten Gehäuseteils 25d befestigt und dient als Anschlag für den zweiten Anker 23a. Wie ferner aus 2 ersichtlich ist, ist an einer äußeren Grundfläche 25e des vierten Gehäuseteils 25d die erste Rückstellfeder 28 angeordnet und stützt sich gegen diese äußere Grundfläche 25e ab. Wie in 2 dargestellt, ist das vierte Gehäuseteil 25d dabei innerhalb der Spule 21 ortsfest angeordnet und über eine Hülse 34 mit dem zweiten Gehäuseteil 25b verbunden. Im zweiten Gehäuseteil 25b sind Anschlüsse für die Kraftstoffzuleitung 6a sowie für eine Kraftstoffrückleitung 6b angeordnet. Die Kraftstoffzuleitung 6a mündet dabei in einem Ansaugbereich 32 und die Kraftstoffrückleitung 6b geht von einem Rücklaufbereich 33 im Gehäuse aus ab. Hierbei sei angemerkt, dass es auch möglich ist, dass die Kraftstoffrückleitung 6b nicht zurück in einen Tank führt, sondern mit der Kraftstoffzuleitung 6a verbunden ist.
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Das dritte Gehäuseteil 25c definiert eine Pumpkammer 27, in welcher Kraftstoff mittels des Kolbens 23 unter Druck setzbar ist, einen Zylinderbereich für den Kolben und eine Aufnahme für den Injektor 20 mit integrierten Zufuhrkanälen und Ablaufkanälen. Dabei sind im dritten Gehäuseteil 25c eine Zufuhröffnung 50 mit einem ersten Rückschlagventil 29 und eine Rückführöffnung 51 mit einem zweiten Rückschlagventil 31 angeordnet. Das erste Rückschlagventil 29 öffnet bzw. schließt eine Verbindung zwischen dem Ansaugbereich 32 und der Pumpkammer 27. Das zweite Rückschlagventil 31 öffnet bzw. schließt eine Verbindung der Pumpkammer 27 mit einem Rücklaufbereich 33, von welchem aus die Kraftstoffrückleitung 6b abgeht. Das dritte Gehäuseteil 25c nimmt ferner den Injektor 20c mit integriertem Druckregler 20b auf, wobei das Gehäuseteil 25c mittels Spritzgießen hergestellt ist und direkt an den Injektor 20b angespritzt ist. Hierdurch werden an der Außenseite eines Ventilkörpers 42 des Injektor Zufuhrkanäle 46, 47 sowie Öffnungen 58, 59 gebildet, über welche der Kraftstoff zurückgeführt werden kann.
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Der Injektor 20c umfasst, wie insbesondere aus den 2, 4 und 5 ersichtlich ist, ein Ventilelement 40, welches in diesem Ausführungsbeispiel als Kugel ausgebildet ist. Ferner umfasst der Injektor 20c ein Federelement 41 zur Rückstellung des Ventilelements 40 sowie den Ventilkörper 42 mit einem daran gebildeten Dichtsitz 43 sowie einem inneren Aufnahmeraum 49. An diesem Dichtsitz 43 dichtet das Ventilelement 40 ab. Im Aufnahmeraum 49 ist ein Anschlag 44 angeordnet, an welchem ein weiterer Ventilsitz 44a gebildet ist. Der Anschlag 44 ist in diesem Ausführungsbeispiel ringförmig ausgebildet und kann beispielsweise mittels einer Pressverbindung fest mit dem Ventilkörper 42 verbunden werden. Ferner umfasst der Injektor 20c einen Einstellbolzen 45, welcher an dem dem Ventilelement 40 entgegengesetzten Ende des Ventilkörpers 42 angeordnet ist. Der Einstellbolzen 45 kann beispielsweise als Schraubbolzen vorgesehen sein und kann durch ein tieferes Einschrauben in den Ventilkörper 42 eine Rückstellkraft des Federelements 41 ändern. Das Federelement 41 bildet dabei den Druckregler der Einspritzvorrichtung, um die Höhe des Einspritzdrucks festzulegen. Das Federelement 41 ist dabei als Kegelfeder ausgebildet.
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An der Außenseite des Ventilkörpers 42 sind die Zufuhrkanäle 46 und 47 gebildet. Die Zufuhrkanäle 46, 47 stellen eine Verbindung zwischen der Pumpkammer 27 und über die Zufuhröffnungen 58, 59 mit einer Druckseite 40a am Ventilelement 40 bereit. Der Aufnahmeraum 49 ist über die aus 8 ersichtlichen Abführöffnungen 56, 57 mit dem Tank oder der Kraftstoffrückleitung verbunden. Da die Zufuhröffnungen 58, 59 und die Abführöffnungen 56, 57 am Injektor um 90° versetzt angeordnet sind, sind sie nicht gemeinsam in einer Schnittdarstellung dargestellt.
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Aus den 4 bis 8 wird die Herstellungsweise des den Injektor 20c und das Gehäuseteil 25c umfassenden Bauteils dargestellt. In einem ersten Schritt wird der Injektor vollständig vormontiert bereitgestellt, wobei am Injektor 20c auch die Spritzlochscheibe 60 angeordnet ist. Über den Einstellbolzen 45 wurde auch eine Vorspannung des Federelements 41 vorgenommen. Der fertige Injektor wird dann in ein zweiteiliges Spritzwerkzeug 70 eingelegt, wobei schon eine Ausrichtung des Injektors in einer richtigen Position relativ zu dem noch zu spritzenden dritten Gehäuseteil 25c erfolgt. Das Spritzwerkzeug 70 umfasst dabei einen ersten Teil 71 und einen zweiten Teil 72. Ferner umfasst das Spritzwerkzeug 70 fünf Schieberelemente, nämlich ein erstes und zweites Schieberelement 73, 74, ein drittes und viertes Schieberelement 75, 76 und ein fünftes Schieberelement 77. Das erste und zweite Schieberelement 73, 74 bilden im Spritzwerkzeug die Hohlräume für die späteren Zufuhrkanäle 46, 47. Gleichzeitig verschließen die ersten und zweiten Schieberelemente 73, 74 die Zuführöffnungen 58, 59 (vgl. 4 und 7). Die dritten und vierten Schieberelemente 75, 76 verschließen die Abführöffnungen 56, 57 (vgl. 5 und 8). Das fünfte Schieberelement deckt die Spritzlochscheibe 60 ab und verhindert so ein Zuspritzen der Löcher der Spritzlochscheibe 60. Nachdem die Schieberelemente an ihren Positionen im Spritzwerkzeug 70 angeordnet sind, kann der Spritzvorgang des dritten Gehäuseteils 25c beginnen. Das dritte und vierte Schieberelement 75, 76 weisen jeweils eine kegelige Spitze auf und sind für einen Toleranzausgleich federvorbelastet, so dass die Schieberelemente jeweils an die individuellen Maße des Injektors angepasst werden können.
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Durch das angespritzte dritte Gehäuseteil 25c wird eine formschlüssige und dichte Verbindung zum Injektor 20c durch die erstarrende Schmelze eines Spritzwerkstoffs, z. B. eines Thermoplasts, hergestellt. Durch geschickte Wahl der Anordnung des ersten und zweiten Schieberelements 73, 74 kann eine besonders strömungsgünstige Ausgestaltung der Zufuhrkanäle 46, 47 erhalten werden. Erfindungsgemäß sind dabei am Injektor keinerlei Dichtungen mehr notwendig, da der gesamte Injektor durch den angespritzten Gehäuseteil 25c abgedichtet ist. Wie aus 2 ersichtlich ist, wird gleichzeitig mit der Umspritzung des Injektors auch die Wandungen für die Pumpkammer 27 sowie ein Zylinderbereich für den Kolben 23 gebildet (vgl. 2). Somit wird ein integrales Bauteil, bestehend aus dem dritten Gehäuseteil 25c und dem Injektor 20c mit integriertem Druckregler 20b bereitgestellt, welches besonders einfach und kostengünstig montiert werden kann. Dabei muss nicht mehr auf eine Ausrichtung des Injektors im Gehäuse geachtet werden, da dieser Schritt schon beim Einlegen in das Spritzwerkzeug 70 ausgeführt wurde. Ferner können Toleranzabweichungen am Injektor durch die Umspritzung ausgeglichen werden, so dass geringere Anforderungen an die Maße des Injektors gestellt werden müssen, was zu einer weiteren Kostenreduktion führt.
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Nach einem Erstarren des angespritzten Gehäuseteils 25c werden die Schieberelemente sowie die beiden Teile des Spritzwerkzeugs, wie in den 4 bis 8 durch die Pfeile angedeutet, zurückgezogen, so dass das integrierte Bauteil entnommen werden kann.
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Wie aus 2 ersichtlich ist, ist die Rückführöffnung 51 in Axialrichtung X-X des Einspritzmoduls näher zum Kolben 23 angeordnet, als die Zufuhröffnung 50. Da das zweite Rückschlagventil 31 von der Pumpkammer 27 zum Rücklaufbereich 33 öffnet, wird bei einer Bewegung des Kolbens 23 bis zu einer Steuerkante 51a an der Rückführöffnung 51 Kraftstoff, welcher sich in der Pumpkammer 27 befindet, über die Rückführöffnung 51 in die Kraftstoffrückleitung 6b ausgeschoben (Hub H1 des Kolbens 23). Hierbei können auch eventuell vorhandene Gasblasen aus der Pumpkammer 27 in die Kraftstoffrückleitung 6b ausgeschoben werden. Ein Druckaufbau in der Pumpkammer 27 kann dabei erst erfolgen, wenn der Kolben 23 die Steuerkante 51a überfahren hat, wobei H2 den Maximalhub des Kolbens 23 bezeichnet.
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Die Funktion des erfindungsgemäßen Einspritzmoduls 2 ist dabei wie folgt. Ausgehend von der in der 2 gezeigten Stellung, in welcher schon eine Ansaugung von Kraftstoff aus der Kraftstoffzuleitung 6a erfolgt ist, erfolgt eine Bestromung der Spule 21. Hierbei wird ein von der Steuereinheit 5 der Spule 21 übermittelte Spannung durch den Booster 18 verstärkt. Dadurch kann eine große Magnetkraft auf den Kolben 23 wirken, so dass dieser in Richtung des Pfeils A in Richtung des Bodens der Pumpkammer 27 bewegt wird. Durch die Bestromung der Spule 21 wird gleichzeitig auch der erste Anker 22 des Luftstellers 20d in Richtung des Pfeils B angezogen. Hierdurch öffnet der Luftsteller 20d, so dass Luft durch die Bypassleitung 12 strömen kann. Hierbei sei angemerkt, dass durch die Wahl unterschiedlicher Federkonstanten in Zusammenhang mit der Magnetkreisauslegung der ersten Rückstellfeder 28 und der zweiten Rückstellfeder 24 unterschiedliche Zeitpunkte für eine Betätigung des Ankers 22 bzw. des Kolbens 23 gewählt werden können.
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Durch die Bestromung der Spule 21 beschleunigt somit der Kolben 23, wobei aufgrund des noch geöffneten zweiten Rückschlagventils 31 noch kein Druckaufbau in der Pumpkammer 27 erfolgen kann. Während der Bewegung des Kolbens 23 bis zum Überfahren der Rückführöffnung 51 werden Kraftstoff und gegebenenfalls in der Pumpkammer 27 vorhandene Blasen, welche sich an der Stirnseite des Kolbens 27 gesammelt haben, über die Rückführöffnung 51 ausgeschoben. Dabei kann der Kolben 23 nahezu ohne Gegendruck beschleunigen. Sobald der Kolbenboden die Steuerkante 51a an der Rückführöffnung 51 überfahren hat, kann kein Medium mehr aus der Pumpkammer 27 in die Kraftstoffrückleitung 6b ausgeschoben werden. Nun beginnt ein Druckaufbau in der Pumpkammer 27, wobei der Druck über die Zufuhrkanäle 46, 47 und die Zufuhröffnungen 58, 59 zur Druckseite 40a des Ventilelements 40 geführt wird. Das Ventilelement 40 dichtet dabei noch am Dichtsitz 43 solange ab, bis der am Ventilelement 40 anliegende Kraftstoffdruck größer als eine Rückstellkraft des Federelements 41 ist. Sobald der Druck am Ventilelement 40 größer als die Rückstellkraft des Federelements 41 wird, wird das Ventilelement in Richtung des Federelements 41 bewegt, und hebt vom Dichtsitz 43 ab. Nach einer kurzen Hublänge kommt dabei das Ventilelement 40 mit dem Ventilsitz 44a am Anschlag 44 in Kontakt und dichtet den Aufnahmeraum 49 des Ventilkörpers 42, in welchem insbesondere das Federelement 41 angeordnet ist, gegen den nun unter hohem Druck stehenden Bereich vor der Spritzlochscheibe 60 ab. Dadurch wird verhindert, dass unter hohem Druck stehender Kraftstoff über den hohlen Ventilkörper 42 zum Rücklauf strömen kann.
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Wenn die Einspritzung beendet werden soll, wird die Bestromung der Spule 21 beendet, so dass das zweite Rückstellelement 24 den Kolben 23 wieder in die in 2 gezeigte Ausgangsposition zurückstellen kann. Während dieser Rückbewegung des Kolbens 23 ist das zweite Rückschlagventil 31 geschlossen und das erste Rückschlagventil 29 ist geöffnet. Somit kann Kraftstoff aus der Kraftzuleitung 6a in die Pumpkammer 27 angesaugt werden. Sollten sich hierbei Blasen bilden bzw. Blasen angesaugt werden, sammeln diese sich wieder am Kolbenboden des Kolbens 23, so dass sie mit dem nächsten Hub des Kolbens 23 über das dann geöffnete zweite Rückschlagventil 31 wieder ausgeschoben werden können. Da somit der Druck in der Pumpkammer 27 wieder abgesenkt wurde, stellt das Federelement 41 das Ventilelement 40 wieder in die in 2 gezeigte geschlossene Position am Dichtsitz 43 zurück.
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In diesem Ausführungsbeispiel ist der Ventilkörper 42 mit zwei einander gegenüberliegenden Abflachungen 42a ausgebildet (vgl. 3), so dass die Zufuhrkanäle 46, 47 seitlich am Ventilkörper 42 als gerade Kanäle gebildet sind. Es ist jedoch auch möglich, dass der Ventilkörper 42 im Wesentlichen zylinderförmig ausgebildet ist, so dass die Zufuhrkanäle als Teilringkanäle ausgebildet sind.
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Es sei weiter angemerkt, dass die Einspritzvorrichtung sehr kompakt und kostengünstig aufgebaut ist. In dem Ausführungsbeispiel wurde als Aktuator jeweils ein magnetischer Aktuator durch Bestromung einer Spule beschrieben. Es sei jedoch angemerkt, dass grundsätzlich auch andere mögliche Aktuatoren verwendet werden können, z. B. ein Piezoaktuator. Ferner sei angemerkt, dass das beschriebene Schließelement 22a des Luftstellers 20d auch als sich verjüngender, insbesondere konischer, Endbereich des Ankers 22 ausgeführt sein kann, oder auch in einer beliebig anderen Weise, beispielsweise als Kugel oder Teilkugel. Durch das erfindungsgemäße Verfahren kann somit ein integriertes Bauteil bereitgestellt werden, wodurch die Teilezahl des Einspritzmoduls weiter reduziert werden kann. Hierdurch wird eine weitere Optimierung einer Verbindung zwischen Injektor und Kraftstoffpumpe erreicht, wobei zusätzlich noch eine kostengünstigere Montage möglich ist.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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