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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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1. Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf Kraftstoffeinspritzventile,
die Kraftstoff mit Hochdruck in eine Brennkammer eines Verbrennungsmotors einspritzen
können.
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2. Beschreibung der verwandten
Technik
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Ein
herkömmliches Kraftstoffeinspritzventil, beispielsweise
offenbart in der japanischen Patentauslegeschrift
JP 2007-64364 oder
JP 2006-257874 , besitzt einen
Haltekörper, der einen Hochdruckkraftstoffdurchgang bzw.
-kanal aufnimmt bzw. beherbergt. Durch den Hochdruckkraftstoffkanal
wird Kraftstoff von einer externen Vorrichtung wie zum Beispiel einem
Common-Rail-System in ein oder mehrere Einspritzöffnungen
geleitet, die sich in einer Düsennadel befinden. Der Haltekörper
beherbergt eine elektrische Einheit, ein Steuerventil und verschiedene
Arten von elektrischen Teilen. Die elektrische Einheit steuert den
Betrieb (öffnen und schließen) des Steuerventils.
Das Steuerventil öffnet und schließt den Hochdruckkraftstoffkanal,
um die Kraftstoffeinspritzung des Hochdruckkraftstoffs durch die
Einspritzöffnung zu steuern. Des weiteren Anschlusselemente
sind am Haltekörper angebracht. Eine externe elektrische
Stromquelle liefert elektrische Energie für die elektrische
Einheit, die sich im Haltekörper befindet, durch die Anschlusselemente
und die Zuleitungskabel im Haltekörper.
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3 ist
eine Ansicht, die einen Querschnitt eines Aufbaus einer elektrischen
Einheit darstellt, die sich in einem herkömmlichen Kraftstoffeinspritzventil befindet.
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Die
herkömmliche elektrische Einheit abausgebildet in 3 umfasst
einen Aktuator 60x, interne Anschlüsse 67x,
und ein Gehäuse 68x aus Kunstharz. Der Aktuator 60x steuert
den Betrieb des Steuerventils. Die internen Anschlüsse 67x befinden sich
im Aktuator 60x und sind elektrisch mit den Zuleitungskabeln 82x verbunden.
Das Gehäuse 68x stützt die internen Anschlüsse 67x.
Ein Einlegeteil 72x ist an einem Endteil des Gehäuses 68x in
Form einer Säule ausgebildet. Die Zuleitungskabel 82x werden
eingelegt und durch das Einlegeteil 72x im Gehäuse 68x angeordnet.
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Die
herkömmliche elektrische Einheit im herkömmlichen
Kraftstoffeinspritzventil dargestellt in 3 wird in
eine Einlegeöffnung 43x angeordnet, die im Haltekörper 40x ausgebildet
ist. Die elektrische Einheit wird in die äußere
Richtung der Einlegeöffnung 43x gedrückt
(Richtung Unterseite in 3) von einer Feder 602x,
die sich im unteren Teil der Einlegeöffnung 43x befindet.
Der von der Feder 602x ausgeübte Druck legt die
Position der elektrischen Einheit im Haltekörper 40x in
die Richtung fest, in der sie eingesetzt und wieder gelöst
wird (d. h. Richtung obere und untere Seite in 3).
Die Zuleitungskabel 82x werden in einer Kommunikationsöffnung 45x angeordnet,
die mit den Einlegeöffnungen 43x verbunden ist.
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Kraftstoff,
der aus dem Hochdruckkraftstoffkanal fließt, sobald das
Steuerventil geöffnet ist, und Kraftstoff im Haltekörper 40x fließen
in eine Öffnung CL1, die zwischen der äußeren
Umfangsfläche der elektrischen Einheit und der inneren
Umfangsfläche der Einlegeöffnung 43x ausgebildet
ist. Dadurch besteht die Möglichkeit eines Kurzschlusses
zwischen den Zuleitungskabeln 82x, sobald der Kraftstoff
das Einlegeteil 72x durch die Öffnung CL1 erreicht.
Außerdem besteht die Möglichkeit eines Kurzschlusses zwischen
den Anschlusselementen (nicht dargestellt in 3), sobald
der eingeführte Kraftstoff das Einlegeteil 72x und
weiter die Anschlusselemente durch die Zuleitungskabel 82x erreicht.
Darüber hinaus besteht die Möglichkeit, dass der
Kraftstoff im Düsenkörper 40x in das
Innere der elektrischen Einheit rinnt. Es besteht außerdem
die Möglichkeit eines Kurzschlusses zwischen den Zuleitungskabeln 82x, wie
soeben beschrieben, und zwischen den Anschlusselementen, sobald
der Kraftstoff das Innere der elektrischen Einheit und danach die
Zuleitungskabel 82x erreicht.
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Der
Aufbau eines herkömmlichen Kraftstoffeinspritzventils dargestellt
in 3 besitzt ein Dichtungselement 90 aus
Gummi im Einlegeteil 72x. Das Dichtungselement 90 besteht
aus einem ersten Dichtungsteil 91, einem zweiten Dichtungsteil 92,
und einem dritten Dichtungsteil 92, die zusammen montiert sind.
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Der
erste Dichtungsteil 91 dichtet den Bereich zwischen der
inneren Umfangsfläche der Kommunikationsöffnung 45x und
der äußeren Umfangsfläche des Einlegeteils 72x ab.
Das Vorhandensein des ersten Dichtungsteils 91 hindert
den Kraftstoff daran, die Zuleitungskabel 82x durch die Öffnung CL1
und die Öffnung CL2 zu erreichen. Der zweite Dichtungsteil 92 dichtet
den Bereich zwischen den Zuleitungskabeln 82x ab. Das Vorhandensein
des zweiten Dichtungsteils 92 hindert den Kraftstoff, der den
Endteil 72bx durch die inneren Anschlüsse 67x erreicht,
einen Kurzschluss zwischen den Zuleitungskabeln 82x zu
erzeugen. Der dritte Dichtungsteil 93 hindert den Kraftstoff
der zur Endfläche 72bx durch die inneren Anschlüsse 67x gelangt,
die Anschlusselemente (nicht dargestellt in 3) durch
die Zuleitungskabel 82x zu erreichen.
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Da
das Dichtungslement 90 eine zusammengesetzte strukturelle
Einheit aus dem ersten Dichtungsteil 91, dem zweiten Dichtungsteil 92 und
dem dritten Dichtungsteil 93 umfasst, verfügt
das Dichtungselement 90 über eine komplizierte
Form. Das erhöht die Herstellungskosten bei der Produktion
des Dichtungselements 90 im Kraftstoffeinspritzventil.
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KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
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Es
ist das Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Kraftstoffeinspritzventil
mit einem verbesserten Aufbau des Dichtungselements zu liefern,
welches fähig ist, zu verhindern, dass der Kraftstoff zwischen der
Zuleitungsverkabelung und/oder zwischen den Anschlusselementen einen
Kurzschluss verursacht. Der verbesserte Aufbau des Dichtungselements
im Kraftstoffeinspritzventil verringert seine Herstellungskosten.
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Zur
Erreichung der oben beschriebenen Eigenschaften bietet die vorliegende
Erfindung ein Kraftstoffeinspritzventil 10 umfassend einen
Düsenkörper 20, einen Haltekörper 40,
Anschlusselemente 81, Zuleitungskabel 82, eine
elektrische Einheit U, ein Steuerventil 65, ein äußeres
Dichtungselement 73 und interne Dichtungselemente 69.
Der Düsenkörper 20 beherbergt eine Düsennadel 30 mit
einer Einspritzöffnung 22. Im Haltekörper 40 wird
ein Hochdruckkraftstoffkanal ausgebildet. Durch den Hochdruckkraftstoffkanal 42 wird
Hochdruckkraftstoff von außerhalb, wie zum Beispiel von
einem Common-Rail-System in die Einspritzöffnung 22 der
Düsennadel 30 geleitet. Die Anschlusselemente 81 sind am
Haltekörper 40 montiert. Durch die Anschlusselemente 81 wird
in das Kraftstoffeinspritzventil 10 elektrische Energie
zugeführt. Die Zuleitungskabel 82 im Haltekörper 40 sind
elektrisch mit den Anschlusselementen 81 verbunden.
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Insbesondere
umfasst die elektrische Einheit U einen Aktuator 60, interne
Anschlüsse 67, die sich im Aktuator 60 befinden,
und die elektrisch mit den Zuleitungskabeln 82 verbunden
sind, und ein Gehäuse 68 in Form einer Säule
mit Montageöffnungen 68b und einem Einlegeteil 72,
der in einem Endteil des Gehäuses (68) ausgebildet
ist. Durch den Einlegeteil 72 werden die Zuleitungskabel 82 geleitet
und in das Innere des Gehäuses 68 angeordnet.
Das Gehäuse 68 stützt die internen Anschlüsse 67 in
elektrisch isoliertem Zustand.
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Das
Steuerventil 65 öffnet und schließt einen Kraftstoffkanal 53a,
der mit dem Hochdruckkraftstoffkanal 42 durch die Steuerung
der elektrischen Einheit U kommuniziert, um den Hochdruckkraftstoff
durch die Einspritzöffnung 22 zu injizieren und
die Kraftstoffeinspritzung wieder zu beenden. Das äußere
Dichtungselement 73 ist zwischen einer äußeren
Umfangsfläche des Gehäuses 68 und einem
inneren Umfang einer Einlegeöffnung 43 angeordnet,
um sie abzudichten. Die inneren Dichtungselemente 69 sind zwischen
den Montageöffnungen 68b und den internen Anschlüssen 67 angeordnet,
um sie abzudichten.
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Wegen
Abdichtung der Öffnung CL1 zwischen der äußeren
Umfangsfläche des Gehäuses 68 und der
inneren Umfangsfläche der Einlegeöffnung 43 durch
das äußere Dichtungselement 73, ist es beim
Aufbau des Kraftstoffeinspritzventils gemäß der vorliegenden
Erfindung möglich, zu verhindern, dass der Kraftstoff,
der in das Innere der elektrischen Einheit U gelangt, den Innenteil 72 für
die Zuleitungskabel 82 durch die inneren Anschlüsse 82 erreicht.
Das heißt, dieser Aufbau des Kraftstoffeinspritzventils 10 gemäß der
vorliegenden Erfindung kann sowohl den im externen Teil (an der äußeren
Umfangsfläche des Gehäuses 68 der elektrischen
Einheit U) ausgebildeten Kraftstoffkanal als auch den Kraftstoffkanal,
der im inneren Teil ausgebildet ist, abdichten, wobei es dadurch
möglich ist, zu verhindern, dass der Kraftstoff das Einlegeteil 72 erreicht.
Demzufolge hindert der oben beschriebene Aufbau des Kraftstoffeinspritzventils 10 den
Kraftstoff daran, einen Kurzschluss zwischen den Zuleitungskabeln 82 zu
verursachen. Zusätzlich ist es möglich, den Kraftstoff
zu hindern, einen Kurzschluss zwischen den Anschlusselementen 81 zu
verursachen, weil der oben beschriebene Aufbau den Kraftstoff außerdem
davon abhält, die Anschlusselemente 81 durch die
Zuleitungskabel 82 vom Einlegeteil 72 aus zu erreichen.
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Ferner
verwendet das Kraftstoffeinspritzventil 10 gemäß der
vorliegenden Erfindung verschiedene Dichtungselemente (wie zum Beispiel
das äußere Dichtungselement 73 und das
innere Dichtungselement 69) für den externen Kanal
und den internen Kanal der elektrischen Einheit U, welche sich zwischen
der äußeren Umfangsfläche des Gehäuses 68 und
der inneren Umfangsfläche der Einlegeöffnungen 43,
und jeweils zwischen der Montageöffnung 68b und
den internen Anschlüssen befinden. Dadurch ist es dem Kraftstoffeinspritzventil 10 möglich, sowohl
das äußere Dichtungselement 73 als auch
die inneren Dichtungselemente 69, z. B. für einen
einfachen Aufbau, zu verwenden. O-Ringe sind auf dem kommerziellen
Markt sehr leicht verfügbar. Dieser Aufbau kann die Herstellungskosten
der Dichtungselemente, wie zum Beispiel des äußeren
Dichtungselements und der inneren Dichtungselemente, die gemäß der
vorliegenden Erfindung im Kraftstoffeinspritzventil verwendet werden,
verringern.
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Im Übrigen
würde die Verwendung des äußeren Dichtungselements 73 und
der inneren Dichtungselemente 69 das folgende Problem verursachen.
Zum Beispiel in einem Aufbau, in dem die elektrische Einheit U zur
unteren Seite der Einlegeöffnung 43 (oder der
Seite der Buchse 83) durch den Druck gedrückt
wird, der durch den Hochdruckkraftstoff ausgeübt wird,
und das elastische Element 602 so angeordnet ist, um die
elektrische Einheit U auf die entgegengesetzte Seite (oder die Seite
des Düsenkörpers 20) der unteren Seite
der Einlegeöffnung 43 gegen die obere Kraft zu
drücken, die vom Kraftstoff ausgeübt wird, so
dass die elektrische Einheit U korrekt in der Einlegeöffnung 43 positioniert
wird, weil das äußere Dichtungselement 73,
das auf die äußere Umfangsfläche des
Gehäuses 68 aufgesetzt ist, aus dem Inneren des
Gehäuses 68 in Form einer Säule in Richtung
der Außenseite des Gehäuses 68 in radialer
Richtung des Gehäuses 68 herausragt, wird durch
die in der Öffnung CL1 auf das äußere
Dichtungselement 73 angewendete Kraft des Hochdruckkraftstoffs
erhöht (wobei die untere Seite der Einlegeöffnung 43 die
Einlegeseite ist, d. h. die Seite der Buchse 83, um die
elektrische Einheit U in die Einlegeöffnung 43 durch
den Druck des Hochdruckkraftstoffs einzuführen).
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Das
erfordert eine Erhöhung der Druckkraft (wie der elastischen
Kraft) durch das elastische Element (zum Beispiel zusammengesetzt
aus einer Tellerfeder 602) und als Ergebnis besteht die
Möglichkeit, dass die erhöhte Druckkraft, die
vom elastischen Element 602 ausgeübt wird, Schaden
verursacht und Risse im Gehäuse 68 und im Gehäusekopf 71 erzeugt.
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Um
eine solche Beeinträchtigung zu vermeiden, verfügt
das Kraftstoffeinspritzventil 10 als einen weiteren Aspekt
der vorliegenden Erfindung ein elastisches Element, welches der
elektrischen Einheit U eine solche elastische Kraft verleiht in
der Richtung, in die die elektrische Einheit U von der unteren Seite (oder
der Seite der Buchse 83) entlang der Einlegeöffnung 43 gedrückt
wird, um die elektrische Einheit U in eine optimale Position in
der Einlegeöffnung 43 zu bringen. Zusätzlich
ist das Gehäuse 68 aus Kunstharz mit einer Druckfestigkeit,
die ausreicht, um der oben beschriebenen elastischen Kraft zu widerstehen,
die vom elastischen Element 602 ausgeübt wird. Das
Kunstharz besteht aus Polyphenylensulfid (PPS) oder Phenolharz.
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Daher
ist es notwendig, dass das Gehäuse 68 und der
Gehäusekopf 71 über eine angemessene Druckfestigkeit
gegenüber der elastischen Kraft verfügen, die
vom elasti schen Element 602 ausgeübt wird. Daher
wird es bevorzugt, dass das Gehäuse 68 aus Polyphenylensulfid
(PPS) hergestellt ist, da ein solches Kunstharz die Druckfestigkeit
besitzt, die ausreichend ist, um der elastischen Kraft zu widerstehen,
während es außerdem den Anti-Schwellungs-Eigenschaften
und der Kriechfestigkeit in einer Umgebung mit hohen Temperaturen
bei der Kraftstoffeinspritzung in Verbrennungsmotoren genügt.
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Im Übrigen
begrenzen die Komponenten, die die inneren Dichtungselemente 69 beherbergen,
die Verringerung des Außendurchmessers des Gehäuses 68,
um diesen Bereich beizubehalten. Zusätzlich begrenzt der
Teil des Gehäuses 68, der mit der elektrischen
Einheit U verbunden ist, die Verringerung des äußeren
Durchmessers des Gehäuses 68, um den Bereich entsprechend
beizubehalten, um das Gehäuse 68 mit der elektrischen
Einheit U zu verbinden. Andererseits entspannt der Teil des Gehäuses 68 an
der Seite der elektrischen Einheit U zwischen dem oben beschriebenen
Verbindungsteil, der verbunden ist mit der elektronischen Einheit
I und dem inneren Dichtungselement 69, direkt die Eingrenzung der
Verringerung des äußeren Durchmessers des Gehäuses,
weil es die Zuleitungskabel 82 davon abhält, einander
zu berühren. Es ist möglich, den äußeren
Durchmesser des Gehäuses 68 an diesem Teil sehr
leicht zu verringern.
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Als
ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung ist im Kraftstoffeinspritzventil 10 das äußere Dichtungselement 73 auf
der äußeren Umfangsfläche des Gehäuses 68 zwischen
der Position der inneren Dichtungselemente 69 und der elektrischen Einheit
U im Kraftstoffeinspritzventil 10 angeordnet und montiert.
Damit kann der äußere Durchmesser dieses Teils
im Gehäuseelement 68, an dem das äußere
Dichtungselement 73 montiert ist, verringert werden, um
den Raum des äußeren Dichtungselements 73,
welches aus der äußeren Umfangsfläche des
Gehäuses 68 in Richtung des Durchmessers herausragt,
zu verkleinern. Da dieser Aufbau die vom Hochdruckverbrennungskraftstoff
ausgeübte und auf das äußere Dichtungselement 73 angewandte
Kraft verringern kann, ist es möglich, dass das elastische Element 602 über
eine geringere elastische Kraft verfügt, so dass eine Verringerung
des Ausmaßes der auf das Gehäuse 68 ausgeübten
Druckkraft möglich ist.
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Das
Konzept der vorliegenden Erfindung kann auf einen Stift-Injektor
(pencil type injector) angewendet werden. In einem solchen Stift-Injektor
ist die elektrische Einheit U und der Hochdruckkraftstoffkanal parallel
entlang der axialen Richtung des Haltekörpers 40 angeordnet,
d. h. parallel entlang der Längsrichtung des Kraftstoffeinspritzventils 10.
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Als
ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung ist im Kraftstoffeinspritzventil 10 die
elektrische Einheit U und der Hochdruckkraftstoffkanal 42 parallel
entlang der axialen Richtung des Haltekörpers 40 angeordnet,
d. h. entlang der Längsrichtung des Kraftstoffeinspritzventils 10.
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Außerdem
ist es möglich, das Konzept der vorliegenden Erfindung
auf einen Injektor der allgemeinen Bauart (z. B. offenbart in der
japanischen Patentauslegeschrift Nr.
JP 2007-64364 ) mit einem Aufbau
anzuwenden, in dem die elektrische Einheit U und der Hochdruckkraftstoffkanal
in einer Reihe entlang der Längsrichtung des Injektors
gegenüber der Einspritzöffnung des Injektors angeordnet
sind.
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Da
der Stift-Injektor gemäß eines weiteren Aspekts
der vorliegenden Erfindung über einen Aufbau verfügt,
in dem die elektrische Einheit und der Hochdruckkraftstoffkanal
parallel angeordnet sind, ist es notwendig, dass die elektrische
Einheit über einen geringeren Durchmesser verfügt,
im Vergleich zum Aufbau eines Injektors der allgemeinen Bauart,
bei dem die elektrische Einheit und der Hochdruckkraftstoffkanal
in einer Reihe angeordnet sind. Das Gehäuse 68 sollte
vorzugsweise aus Kunstharz sein, um ein Gehäuse mit einem
kleinen Durchmesser zu verwenden. Die Verwendung von Kunstharz zur
Formung des Gehäuses 68 würde häufig
zu Schäden daran führen, die durch die Druckkraft
verursacht werden (aufgrund einer elastischen Kraft, die vom elastischen
Element 602 ausgeübt wird). In einer Kombination
aus den Aspekten der vorliegenden Erfindung, die kürzlich
beschrieben wurden, liegt ein Stift-Injektor mit einem Gehäuse
von ausreichender Stärke vor, weil das Gehäuse
aus Polyphenylenesulfide (PPS) hergestellt ist.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Eine
bevorzugte, nicht begrenzte Ausführung der vorliegenden
Erfindung ist mit Hilfe von Beispielen mit Bezug auf die beiliegenden
Zeichnungen beschrieben, in denen:
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1 ist
eine Querschnittsansicht mit Darstellung des gesamten Kraftstoffeinspritzventils
gemäß einer Ausführung der vorliegenden
Erfindung
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2 ist
eine vergrößerte Ansicht, die im Wesentlichen
eine elektrische Einheit im Kraftstoffeinspritzventil gemäß der
in 1 dargestellten Ausführung zeigt; und
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3 ist
eine Querschnittsansicht mit Darstellung eines Aufbaus einer elektrischen
Einheit in einem herkömmlichen Kraftstoffeinspritzventil.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGEN
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Im
Folgenden sind verschiedene Ausführungen der vorliegenden
Erfindung in Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben.
In der folgenden Beschreibung der verschiedenen Ausführungen bezeichnen
Bezugszeichen oder Bezugszahlen ähnliche oder gleichwertige
Bauteile in den verschiedenen Schaubildern.
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Es
ist eine Ausführung beschrieben, in der ein Kraftstoffeinspritzventil 10 gemäß der
vorliegenden Erfindung auf ein Common-Rail-Kraftstoffeinspritzsystem
für einen Dieselmotor als interner Verbrennungsmotor eines
Fahrzeugs angewendet ist.
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Ausführung
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Es
ist ein Kraftstoffeinspritzventil mit einem Dichtungselement eines
verbesserten Aufbaus gemäß einer Ausführung
der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf 1 und 2 beschrieben.
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1 ist
eine Querschnittsansicht mit Darstellung des gesamten Kraftstoffeinspritzventils 10 gemäß einer
Ausführung der vorliegenden Erfindung. 2 ist
eine vergrößerte Ansicht, die im Wesentlichen
eine elektrische Einheit im Kraftstoffeinspritzventil 10 gemäß der
in 1 dargestellten Ausführung zeigt.
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Das
Kraftstoffeinspritzventil 10 wird eingesetzt und auf einen
Zylinderkopf eines internen Verbrennungsmotors montiert (nicht dargestellt).
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Zuerst
folgt nun eine Beschreibung des gesamten Aufbaus des Kraftstoffeinspritzventils 10 gemäß der
Ausführung in Bezug auf 1.
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Das
Kraftstoffeinspritzventil 10 gemäß der Ausführung
umfasst einen Düsenkörper 20, eine Düsennadel 30,
einen Haltekörper 40, die Messblende 50 und
eine elektrische Einheit U. Die elektrische Einheit U besitzt einen
elektromagnetischen Aktuator 60. Der Düsenkörper 20 ist
an einer Unterseite (Seite der Einspritzöffnung 22)
des Haltekörpers 40 durch die Messblende 50 hindurch
mittels einer Haltemutter fixiert.
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Die
Einspritzöffnung 22 und eine Führungsöffnung 21 sind
im Düsenkörper 20 ausgebildet. Die Führungsöffnung 21 beherbergt
die Düsennadel 30. Die Düsennadel 30 ist
frei in der Führungsöffnung 21 verschiebbar.
Sobald die Düsennadel 30 angehoben wird, beginnt
die Einspritzöffnung 22 Hochdruckkraftstoff in
eine Brennkammer (nicht dargestellt) eines internen Verbrennungsmotors
wie zum Beispiel eines Dieselmotors einzuspritzen.
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Die
Führungsöffnung 21 ist von einem oberen
Endteil des Düsenkörpers 20 bis zu einem
vorderen Endteil des Düsenkörpers 20 ausgebildet.
In der Führungsöffnung 21 befindet sich
ein Hochdruckkraftstoffkanal 23, durch den ein Hochdruckkraftstoff in
die Einspritzöffnung 22 eingeführt wird.
Der Hochdruckkraftstoffkanal 23 ist eine Öffnung, die
zwischen der inneren Umfangsfläche der Führungsöffnung 21 und
der äußeren Umfangsfläche der Düsennadel 30 ausgebildet
ist. Eine Kraftstoffspeicherkammer 24 ist auf dem Weg der
Führungsöffnung 21 ausgebildet. Der Innendurchmesser
der Kraftstoffspeicherkammer 24 erhöht sich stufenweise.
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Der
Hochdruckkraftstoffkanal 23 (als Führungsöffnung 21)
ist mit dem Hochdruckkraftstoffkanal 51 verbunden, der
in der Messblende 50 ausgebildet ist. Eine Seite stromaufwärts
des Hochdruckkraftstoffkanals 51 ist zur oberen Endfläche
des Düsenkörpers 20 hin geöffnet.
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Der
Düsenkörper 20 besitzt eine Sitzfläche, die
auf der inneren Umfangsfläche des Düsenkörpers 20 und
dem vorderen Endteil des Hochdruckkanals 23 ausgebildet
ist. Die Düsennadel 30 besitzt eine Sitzkontaktfläche,
die am vorderen Endteil der Düsennadel 30 ausgebildet
ist. Die Sitzkontaktfläche auf der Düsennadel 30 setzt
sich auf die Sitzfläche des Düsenkörpers 20.
Sobald die Sitzkontaktfläche auf der Sitzfläche
liegt (sobald die Sitzkontaktfläche mit der Sitzfläche
in Kontakt kommt), wird der mit der Einspritzöffnung 22 kommunizierende
Hochdruckkraftstoffkanal 23 von der Düsennadel 30 geschlossen.
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In
die Führungsöffnung 21 ist eine Federbasis 25 mit
zylindrischer Form eingeklemmt. Zwischen der unteren Endfläche
der Federbasis 25 und der oberen Endfläche der
Düsennadel 30 ist eine Feder 26 eingesetzt,
um die Düsennadel 30 in die Richtung zu drücken,
damit sich das Kraftstoffeinspritzventil 10 schließt
(in 1 in die Richtung nach unten). Eine Gegendruckkammer 27 ist
an der inneren Umfangsfläche der Federbasis 25 ausgebildet.
Die Gegendruckkammer 27 liefert den Hochdruck des Kraftstoffs
für die obere Endfläche der Düsennadel 30.
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Der
Hochdruckkraftstoff drückt die Düsennadel 30 mit
Kraft in die Richtung des geschlossenen Zustands (zur unteren Seite
in 1) des Kraftstoffeinspritzventils 10.
Zusätzlich drückt der Druck des in der Kraftstoffspeicherkammer 24 gesammelten Hochdruckkraftstoffs
mit Kraft die Düsennadel 30 in Richtung des geöffneten
Zustands (zur oberen Seite in 1) des Kraftstoffeinspritzventils 10.
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Der
Haltekörper 40 besitzt eine Rohrverbindung 41 an
der Seite des unteren Endes (die Seite der entgegengesetzten Richtung
der Einspritzöffnung 22) des Haltekörpers 40.
Durch die Rohrverbindung 41 wird der Hochdruckkraftstoff
in das Innere des Kraftstoffeinspritzventils 10 durch eine
Kraftstoffleitung (nicht dargestellt), die mit der Rohrverbindung 41 vom
Common-Rail (nicht dargestellt) verbunden ist, geleitet.
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Ein
Stabfilter (nicht dargestellt) ist in einem inneren Kanal der Rohrverbindung 41 angeordnet. Durch
den Stabfilter wird der Hochdruckkraftstoff zum Hochdruckkraftstoffkanal
des Düsenkörpers 20 geleitet. Der Haltekörper 40 besitzt
einen Hochdruckkraftstoffkanal 41 und eine Einlassöffnung 43 in
seinem Inneren. Der in die Rohrverbindung 41 eingeführte
Hochdruckkraftstoff wird in den Hochdruckkraftstoffkanal 23 im
Düsenkörper 20 durch den Hochdruckkraftstoffkanal 51 in
der Messblende 50 geleitet. Die elektrische Einheit U wird
in die Einlassöffnung 43 eingesetzt und darin
angeordnet.
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Der
Hochdruckkraftstoffkanal 42 und die Einlassöffnung 43 haben
eine Form, die sich in axialer Richtung (die obere und die untere
Richtung in 1) des Kraftstoffeinspritzventils 10 ausdehnt.
Im Laufe der Beschreibung der vorliegenden Erfindung bezeichnet
die „axiale Richtung” die Längsrichtung des
Kraftstoffeinspritzventils 10. Mit anderen Worten bezeichnet
sie die Richtung, in der das Kraftstoffeinspritzventil 10 in
einen entsprechenden Zylinderkopf in einem internen Verbrennungsmotor
wie zum Beispiel einem Dieselmotor eingesetzt und montiert wird.
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In
einer Entwurfsanordnung der elektrischen Einheit U im Haltekörper 40 im
Kraftstoffeinspritzventil 10 gemäß der
vorliegenden Erfindung ist die elektrische Einheit U und der Hochdruckkraftstoffkanal 42 parallel
entlang der axialen Richtung des Haltekörpers 40 oder
des Kraftstoffeinspritzventils 10 angeordnet. Das bedeutet,
das Kraftstoffeinspritzventil 10 ist gemäß der
vorliegenden Erfindung ein Stift-Injektor.
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Wie
in 2 dargestellt, besitzt die Messblende 50 darin
einen Kraftstoffzuflusskanal 52 und einen Kraftstoffabflusskanal 53.
Der Kraftstoffzuflusskanal 52 führt den Hochdruckkraftstoff
vom Hochdruckkraftstoffkanal 51 zur Hinterdruckkammer 27. Der
Abflusskanal 53 leitet den von der Hinterdruckkammer 27 zugeführten
Hochdruckkraftstoff zu einer Niedrigdruckseite. Eine Eintrittsöffnung 52a ist
im Kraftstoffzuflusskanal 52 ausgebildet. Eine Austrittsöffnung 53a ist
im Kraftstoffabflusskanal 53 ausgebildet. Dieser Kraftstoffabflusskanal 53 korrespondiert mit
einem Ausgang der Hinterdruckkammer 27.
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Die
elektrische Einheit U umfasst einen elektromagnetischen Aktuator 60,
interne Anschlüsse 67 und einen Gehäusekörper 68.
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Ein
elektromagnetischer Aktuator 60 ist zusammengesetzt aus
einem Ständer 63 und einem Anker 64.
Der Anker 64 ist gegenüber dem Ständer 63 beweglich.
Das Kugelventil 65 (agiert als Steuerventil) öffnet
und schließt die Austrittsöffnung 53a (einen
Kraftstoffkanal), d. h. versetzt sie in einen geöffneten
oder geschlossenen Zustand. Das Kugelventil 65 und der
Anker 64 bewegen sich gegeneinander.
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Sobald
ein elektrischer Strom zur elektromagnetischen Spule 62 geleitet
wird, erzeugt die elektromagnetische Spule 62 magnetische
Ströme und der Anker 64 wird magnetisiert. Die
erzeugten magnetischen Ströme ziehen den Anker 64 zur
Seite des Ständers 63. D. h. der Anker 64 bewegt
sich zur Seite des Ständers 63 hin.
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Eine
im mittleren Teil des Ständers 63 untergebrachte
Feder 66 drückt den Anker 64 mit Kraft
in die Richtung zum Schließen des Kugelventils 65.
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Eine
Unterseite der Einlassöffnung 43 im Haltekörper 40 dient
als Ventilkammer 43a, die das Kugelventil 64 beherbergt.
Die Ventilkammer 43a beherbergt den Anker 64 und
das Kugelventil 65 (als Steuerventil). Die Ventilkammer 43a ist
gefüllt mit Kraftstoff unter niedrigem Druck, der von der
Austrittsöffnung 53a zufließt.
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Eine
wie ein Ring geformte Kerbe 54 und eine Kerbe 55 sind
an der oberen Endfläche der Messblende 50 ausgebildet.
Die Kerbe 55 dehnt sich von der Kerbe 54 bis zur
Außenseite in radialer Richtung aus. Der Kraftstoff in
der Ventilkammer 43a kommuni ziert mit einem Niederdruck-Kraftstoffkanal 44 durch
die Kerben 54 und 55. Dieser Niederdruck-Kraftstoffkanal 44 ist
im Haltekörper 40 ausgebildet.
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Es
ist so konstruiert, dass der Niederdruck-Kraftstoffkanal 44 und
der Hochdruckkraftstoffkanal 42 so ausgebildet sind, dass
sie sich in axialer Richtung des Kraftstoffeinspritzventils 10 parallel
im Haltekörper 40 ausdehnen.
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Eine
wie ein Ring geformte Kerbe 56 ist an der unteren Fläche
der Messblende 50 ausgebildet. Der Hochdruckkraftstoffkanal 51 in
der Messblende 50 kommuniziert mit dem Hochdruckkraftstoffkanal 23 im
Düsenkörper 20 durch die wie ein Ring
geformte Kerbe 56.
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Ein
Zwischenstück 601 in zylindrischer Form ist in
der Ventilkammer 43a angeordnet. Das Zwischenstück 601 ist
in Kontakt mit der oberen Endfläche der Messblende 50 und
der unteren Endfläche des Ständers 63.
Dieses Zwischenstück 601 bildet einen Luftspalt
zwischen der oberen Endfläche des Ankers 64 und
der unteren Endfläche des Ständers 63, sobald
kein elektrischer Strom zur elektromagnetischen Spule 62 geleitet
wird. Die obere Endfläche der elektrischen Einheit U wird
von einer Tellerfeder 602 (oder einer konischen Scheibenfeder
als elastisches Element) mit Kraft gegen die Seite der Messblende 50 gedrückt,
dargestellt in 1.
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Daher
wird die elektrische Einheit U und das Zwischenstück 601 zwischen
der Messblende 50 und dem Ständer 63 von
der elastischen Kraft der Tellerfeder 602 gehalten.
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Eine
Unterlegscheibe 603 ist zwischen der oberen Endfläche
eines Gehäusekopfes 71 in zylindrischer Form und
der Tellerfeder 602 angeordnet. Durch Anpassen der Abmessungen
der Dicke der Unterlegscheibe 603 wird die Stärke
der elastischen Kraft für die Tellerfeder 602 eingestellt,
die mit Kraft die elektrische Einheit U drückt.
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In
einer Entwurfsanordnung der elektrischen Einheit U im Haltekörper 40 des
Kraftstoffeinspritzventils 10 gemäß dieser
Ausführung ist die elektrische Einheit U und der Hochdruckkraftstoffkanal 42 parallel
entlang der axialen Richtung des Haltekörpers 40 angeordnet.
D. h. das Kraftstoffeinspritzventil 10 ist gemäß dieser
Ausführung der vorliegenden Erfindung ein Stift-Injektor.
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Als
Nächstes folgt eine detaillierte Beschreibung der internen
Anschlüsse 67 und des Gehäuses 68 in
Bezug auf 2.
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Die
internen Anschlüsse 67 sind am elektromagnetischen
Aktuator 60 angebracht. In einem detaillierten Aufbau der
internen Anschlüsse 67 ist ein Ende 67a des
internen Anschlusses 67 in eine Spule 61 eingefügt
und elektrisch mit der elektromagnetischen Spule 62 verbunden.
Im oben beschriebenen Aufbau der elektrischen Verbindungen sind
die internen Anschlüsse 67, die Spule 61 und
die elektromagnetische Spule 62 durch das Kunstharzelement 60a vorgeformt.
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Das
Gehäuse 68 befindet sich am gegenüberliegenden
Teil des Ankers 64 im elektromagnetischen Aktuator 60.
Das Gehäuse 68 hat in etwa eine zylindrische Form,
die sich in axialer Richtung der elektrischen Einheit U ausdehnt.
Im Gehäuse 68 sind Durchdringungsöffnungen 68a ausgebildet,
die beide Enden der Gehäuseöffnung 68 durchdringen.
Ein erster Teil mit erweitertem Durchmesser 68b (als Montageöffnungen),
und ein zweiter Teil mit erweitertem Durchmesser 68c ist
auf der Seite des elektromagnetischen Aktuators 60 in der
Endfläche des Gehäuses 68 in Form eines
Zylinders ausgebildet. Der erste Teil mit erweitertem Durchmesser 68b besitzt den
erweiterten Durchmesser von jeder der Durchdringungsöffnungen 68a,
und ein zweiter Teil mit erweitertem Durchmesser 68c besitzt
den erweiterten Durchmesser des ersten Teils mit erweitertem Durchmesser 68b.
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Der
Teil in jedem der internen Anschlüsse 67, der
sich vom Kunstharzelement 60a zur gegenüberliegenden
Seite des elektromagnetischen Aktuators 60 ausdehnt, ist
in die entsprechende Durchdringungsöffnung 68a eingesetzt
und darin platziert bzw. angeordnet. D. h. das Gehäuse 68 trägt
darin die internen Anschlüsse 67, während
es die Anschlüsse gegenüber den anderen Bauteilen
des Kraftstoffeinspritzventils 10 isoliert.
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Interne
Dichtungselemente 69 sind im ersten Teil mit erweitertem
Durchmesser 68b angeordnet. Das interne Dichtungselement 69 ist
ein Bauteil zur Abdichtung eines Teils zwischen der äußeren
Umfangsfläche des ersten Teils mit erweitertem Durchmesser 68b.
Das Kraftstoffeinspritzventil 10 gemäß dieser
Ausführung der vorliegenden Erfindung verwendet einen O-Ring
aus Gummi als internes Dichtungselement 69.
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Der
Montageaufbau des elektromagnetischen Aktuators 60 und
des Gehäuses 68 wird im Folgenden beschrieben.
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Das
Gehäuse 68 und das vorgeformte (primary molded)
Produkt wird mit einem Kunstharzelement 60b sekundär
geformt, bei dem der Ständer 63 (als Ständerkern)
in das vorgeformte aus den internen Anschlüssen 67,
der Spule 61, der elektromagnetischen Spule 62 und
dem Kunstharzelement 60a zusammengesetzte Produkt eingeführt
wird, und die internen Anschlüsse 67 in die Durchdringungsöffnungen 68a des
Gehäuses 68 eingeführt werden.
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Beim
Herstellen des oben beschriebenen sekundär geformten Produkts
wird ein Isolator 70 aus Kunstharz an den zweiten Teil
mit erweitertem Durchmesser 68c montiert, um zu verhindern,
dass das interne Dichtungselement 69 Kontakt mit dem Kunstharzelement 60b hat.
Damit wird verhindert, dass das interne Dichtungselement 69 durch
die Hitzeenergie des Kunstharzelements 60b beschädigt
wird.
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In
Einsetzrichtung und entgegengesetzter (oder Abziehrichtung) Einsetzrichtung
(in axialer Richtung) der elektrischen Einheit U durch die Einlegeöffnung 43,
besitzt der Teil (der erweiterte Durchmesserteil 68d),
der die inneren Dichtungselemente 69 im Gehäuse 68 beherbergt,
einen erweiterten Außendurchmesser, um den Raum zur Unterbringung der
inneren Dichtungselemente 69 zu gewinnen.
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Andererseits
besitzt der Teil (als reduzierter Durchmesserteil 68e)
des elektromagnetischen Aktuators 60 von den inneren Dichtungselementen 69 aus betrachtet
einen verkleinerten Außendurchmesser, weil dort lediglich
die internen Anschlüsse 67 untergebracht sind.
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Die
innere Umfangsfläche der Einlegeöffnung 43 des
Düsenkörpers 20 hat die Form einer Stufe,
die mit dem erweiterten Durchmesserteil 68d und dem verkleinerten
Durchmesserteil 68e korrespondiert. Das bedeutet, dass
die Öffnung CL1 zwischen der inneren Fläche der
Einlegeöffnung 43 und die äußere
Umfangsfläche der elektrischen Einheit U am erweiterten
Durchmesserteil 68d die gleichen Maße wie die Öffnung
CL1 aufweist, die zwischen ihnen am verringerten Durchmesserteil 68e ausgebildet
ist.
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Eine
Kerbe in Form eines Rings ist auf der äußeren
Umfangsfläche des verringerten Durchmesserteils 68e des
Gehäuses 68 ausgebildet. Das äußere
Dichtungselement 73 ist in die Kerbe 68f montiert.
Das äußere Dichtungselement 73 ist ein
Dichtungselement, um die Öffnung CL1 zwischen der äußeren
Umfangsfläche des verringerten Durchmesserteils 68e und
der Einlegeöffnung 43 abzudichten.
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Das
Kraftstoffeinspritzventil 10 gemäß dieser Ausführung
der vorliegenden Erfindung verwendet einen O-Ring aus Gummi als äußeres
Dichtungselement 73.
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Der
Gehäusekopf 71 ist an der Seitenfläche des
zylinderförmigen Gehäuses 68 montiert
und befindet sich an der Position gegenüber dem elektromagnetischen
Aktuator 60. Der Gehäusekopf 71 und das
Gehäuse sind aneinander geschweisst oder aneinander geklebt.
Es ist außerdem möglich, sowohl das Gehäuse 68 als
auch den Gehäusekopf 71 in einem Guss zu formen.
Der Gehäusekopf 71 hat in etwa die Form einer
Säule und ist koaxial am Gehäuse 68 angeordnet.
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Die
Kunstharzprodukte (wie zum Beispiel Gehäusekopf 71 und
Gehäuse 68), die oben beschrieben sind, sind aus
Polyphenylensulfid (PPS). Derartiges PPS besitzt eine entsprechende
Druckbelastbarkeit gegenüber dem von der Tellerfeder 602 ausgeübten
Druck, und es ist ein kristalliner thermoplastischer Kunststoff
mit hervorragenden Anti-Schwellungseigenschaften und hervorragender Kriechfestigkeit.
Das bedeutet, PPS wird als ausgezeichneter technischer Kunststoff
angesehen.
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Eine
Einlegeöffnung 71a ist an der Innenfläche
des Gehäusekopfes 71 an der Seite des zylinderförmigen
Gehäuses 68 ausgebildet. Einlegeöffnungen 71a sind
in der gegenüberliegenden Endfläche des Gehäusekopfes 71 am
zylinderförmigen Gehäuse 68 ausgebildet.
Die anderen Enden der internen Anschlüsse 67 sind
in die Einlegeöffnungen 71a des Gehäusekopfes 71 eingefügt.
Eine Einlegeöffnung 71b ist in der anderen Endfläche
des zylinderförmigen Gehäusekopfes 71 ausgebildet.
Eine Einlegeöffnung 72 (wird später beschrieben)
ist in die Einlegeöffnung 71b des Gehäusekopfes 71 eingefügt.
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Ein
Anschlussgehäuse 80 (siehe 1) ist an
der oberen Seite des Haltekörpers 40 befestigt, welche
die gegenüberliegende Seite der Einspritzöffnung 22 ist.
Dieses Anschlussgehäuse 80 stützt die Anschlusselemente 81,
zu denen elektrischer Strom von einer externen Stromquelle (nicht
dargestellt) geleitet wird. Der durch die Anschlusselemente 81 geleitete
elektrische Strom wird weiter an die elektromagnetische Spule 62 durch
die Zuleitungskabel 82 und die internen Anschlüsse 67 geleitet.
Die Anschlusselemente 81 bestehen aus einem positiven Anschlussstück
und einem negativen Anschlussstück. Die Zuleitungskabel 82 bestehen
ebenfalls aus einem positiven Zuleitungskabel und einem negativen
Zuleitungskabel. Die internen Anschlüsse 67 bestehen auch
aus einem positiven internen Anschluss und einem negativen internen
Anschluss.
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Der
Haltekörper 40 besitzt eine Durchdringungsöffnung 45 darin,
in dem die Zuleitungskabel 82 angeordnet sind. Die Durchdringungsöffnung 45 hat
eine Form, die sich entlang der axialen Richtung ausdehnt, und sie
ist parallel zum Hochdruckkraftstoffkanal 42 angeordnet.
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Der
untere Endteil der Durchdringungsöffnung 45 kommuniziert
mit der Einlegeöffnung 43. Die elektrische Einheit
U ist darin eingefügt und in der Einlegeöffnung 43 angeordnet.
Der Querschnitt der Durchdringungsöffnung 45 hat
eine runde Form. So wie die Durchdringungsöffnung 45 hat
die Einlegeöffnung 43 ebenfalls eine runde Form.
Der Durchmesser der Durchdringungsöffnung 45 ist
kleiner als der Durchmesser der Einlegeöffnung 43.
Eine Buchse 83 aus Gummi, die sich entlang der gesamten
axialen Richtung der Durchdringungsöffnung 45 ausdehnt, ist
in der Durchdringungsöffnung 45 angeordnet. Die Zuleitungskabel 82 sind
in der Durchdringungsöffnung 45 angeordnet, während
sie in der Buchse 83 geschützt sind.
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Der
untere Endteil jeder der Zuleitungskabel 82 ist in die
korrespondierende Einlegeöffnung 72a, die im Einlegeteil 72 ausgebildet
ist, eingefügt und wird von ihr gestützt. Sobald
der Einlegeteil 72, der die Zuleitungskabel 82 stützt,
in die Einlegeöffnung 71b des Gehäusekopfes 71 montiert
wird, ist der Endteil des internen Anschlusses 67 elektrisch
mit dem Endteil des korrespondierenden Zuleitungskabels 82 verbunden.
Der Querschnitt des Einlegeteils 71 hat in etwa die Form
eines Kreises. Der Einlegeteil 72 ist koaxial auf dem Gehäuse 68 angeordnet.
Das bedeutet, dass der Einlegeteil 72, der Gehäusekopf 71 und
das Gehäuse 68 koaxial in einer Reihe entlang
der Längsrichtung des Kraftstoffeinspritzventils 10 angeordnet
ist.
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Im
Aufbau des Kraftstoffeinspritzventils 10 gemäß dieser
Ausführung der vorliegenden Erfindung ist der Gehäusekopf 71 und
der Einlegeteil 72 unabhängig aneinander geformt,
und der Einlegeteil 72 ist im Gehäusekopf 71 montiert.
Allerdings ist das Konzept der vorliegenden Erfindung nicht auf
diesen Aufbau beschränkt. Es ist möglich, den
Gehäusekopf 71 und den Einlegeteil 72 aus
einem Guss zu formen.
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Es
folgt nun eine Beschreibung der Wirkungsweise des Kraftstoffeinspritzventils
gemäß dieser Ausführung der vorliegenden
Erfindung mit dem oben beschriebenen Aufbau.
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Sobald
elektrischer Strom in die elektromagnetische Spule 62 geleitet
wird, weil die Austrittsöffnung 53a vom Kugelventil 65 geöffnet
wird, wird der Druck (der eine Kombination aus der Kraft, die durch den
Kraftstoff in der Hinterdruckkammer 27 und dem Druck der
Tellerfeder 26 entsteht), um die Düsennadel 30 in
die Richtung zum Schließen des Kraftstoffeinspritzventils 10 zu
drücken, größer als der Druck (der die
Hebekraft darstellt, die durch den Kraftstoff in der Kraftstoffspeicherkammer 24 entsteht),
um die Düsennadel 30 in die Richtung zum Öffnen
des Kraftstoffeinspritzventils 10 zu drücken,
wobei als Ergebnis daraus die Sitzkontaktfläche der Düsennadel 30 in
Kontakt mit der Sitzfläche des Düsenkörpers 20 gelangt.
Weil damit die Öffnung zwi schen dem Hochdruckkraftstoffkanal 23 und
der Einspritzöffnung 22 geschlossen wird, injiziert
das Kraftstoffeinspritzventil 10 keinen Kraftstoff.
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Andererseits
wird der Ständer 63 magnetisiert, sobald elektrischer
Strom zur elektromagnetischen Spule 62 geleitet wird, und
der Ständer 63 zieht den Anker 64 zur
Seite des Ständers 63 entgegen dem Druck der Feder 66.
Das ermöglicht dem Kugelventil 65, die Austrittsöffnung 53a durch
den Druck des Kraftstoffs, der sich in der Hinterdruckkammer 27 gesammelt
hat, zu öffnen. Der Hochdruckkraftstoff, der sich in der
Hinterdruckkammer 27 gesammelt hat, wird zur Niederdruckseite
(in die Ventilkammer 43a) durch die Austrittsöffnung 53a durchgelassen.
Weil die Hinterdruckkammer 27 so konstruiert ist, dass
die Menge des aus der Austrittsöffnung 53a fließenden
Kraftstoffs größer ist, als die Menge des über
die Eintrittsöffnung 53a einfließenden
Kraftstoffs, sobald das Kugelventil 65 geöffnet
wird, verringert sich der Druck des Kraftstoffs, der sich in der Hinterdruckkammer 27 gesammelt
hat. Als Ergebnis wird die Düsennadel 30 angehoben,
sobald die Hebekraft zum Öffnen der Düsennadel 30 größer
ist, als die Kraft, die Düsennadel 30 in die Richtung
sie zu schließen zu drücken. Die Einspritzöffnung 22 des Kraftstoffeinspritzventils 10 injiziert
dadurch den Hochdruckkraftstoff, der vom Common-Rail-System (nicht
dargestellt) zum Kraftstoffeinspritzventil 10 durch die
Hochdruckdurchgänge 42, 51 und 23 geleitet
wird.
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Der
Niedrigdruckkraftstoff in der Ventilkammer 43a wird, nachdem
das Kugelventil 65 geöffnet wurde, durch die Kerben 54 und 55 der
Messblende 50 in den Niedrigdruckkanal 44 geleitet.
Der Niedrigdruckkraftstoff wird dann zur Außenseite des
Kraftstoffeinspritzventils 10 und dann in den Kraftstoffbehälter
(nicht dargestellt) zurück geleitet.
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Sobald
die Zufuhr von elektrischem Strom zur elektromagnetischen Spule 62 gestoppt
wird, wird der Anker 64 unter Krafteinwirkung der Druckenergie
der Feder 66 wieder an seine ursprüngliche Position
gebracht. Weil das Kugelventil 65 dabei die Austrittsöffnung 53a schließt,
erhöht sich der Druck des Kraftstoffs in der Hinterdruckkammer 27 wieder. Als
Ergebnis kehrt die Düsennadel 30 wieder an ihre ursprüngliche
Position zurück, sobald der Druck, um die Düsennadel 30 in
Richtung zum Schließen der Düsennadel 30 zu
drücken, die Kraft überschreitet, die Düsennadel 30 in
die Richtung zum Öffnen der Düsennadel 30 anzuheben.
Sobald die Düsennadel zurückgekehrt ist, kommt
die Sitzkontaktfläche der Düsennadel 30 in
Kontakt mit der Sitzfläche des Düsenkörpers 20.
Das schließt den Kanal zwischen dem Hochdruckkraftstoffkanal 23 und
der Einspritzöffnung 22.
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Es
folgt nun eine Beschreibung der Auswirkungen des Kraftstoffeinspritzventils 10 mit
diesem Aufbau und dieser Wirkungsweise.
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Der
Kraftstoff in der Ventilkammer 43a und der Kraftstoff im
Haltekörper 40 werden in die Öffnung
CL1 eingeleitet, die zwischen der äußeren Umfangsfläche
der elektrischen Einheit U und der inneren Umfangsfläche
der Einlegeöffnung 43 ausgebildet ist. Sobald
der Kraftstoff den Einlegeteil 72 durch die Öffnung
CL1 erreicht, besteht die Möglichkeit eines Kurzschlusses
zwischen den Zuleitungskabeln 82. Zusätzlich besteht
außerdem die Möglichkeit eines Kurzschlusses zwischen
den Anschlusselementen 81, sobald der Kraftstoff im Einlegeteil 72 daraufhin
die Anschlusselemente 81 über die Zuleitungskabel 82 erreicht.
Der Aufbau des Kraftstoffeinspritzventils 10 gemäß dieser
Ausführung ist mit einem äußeren Dichtungselement 73 ausgestattet,
um zu verhindern, dass der Kraftstoff den Einlegeteil 72 durch die Öffnung
CL1 erreicht. Darüber hinaus besteht die Möglichkeit,
dass der Kraftstoff im Haltekörper 40 das Innere
der elektrischen Einheit U durch die Kontaktfläche zwischen
den Metallbauteilen und den Kunstharzbauteilen, aus denen die elektrische
Einheit U ausgebildet ist, erreicht. Beispielsweise besteht die Möglichkeit,
dass der Kraftstoff das Innere der elektrischen Einheit U durch
den Teil zwischen dem Ständer 63 und dem Teil
(bezeichnet mit dem Bezugszeichen 68g dargestellt in 2),
welches Kontakt mit dem Ständer 63 hat, erreicht.
Sobald der Kraftstoff U in der elektrischen Einheit U die Zuleitungskabel 82 über
die internen Anschlüsse 67 erreicht, besteht die Möglichkeit
eines Kurzschlusses zwischen den zuvor beschriebenen Zuleitungskabeln 82 und
eines Kurzschlusses zwischen den Anschlusselementen 81. Zur
Vermeidung dieses Problems eines Kurzschlusses, verfügt
der Aufbau des Kraftstoffeinspritzventils 10 gemäß dieser
Ausführung über interne Dichtungselemente 69,
die im ersten erweiterten Durchmesserteil 68b angeordnet
sind. Dieser Aufbau verhindert, dass der Kraftstoff den Einlegeteil 72 über
die internen Anschlüsse 67 erreicht.
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Das
bedeutet, dieser Aufbau des Kraftstoffeinspritzventils 10 gemäß dieser
Ausführung ist mit einem äußeren Dichtungselement 73 und
einem internen Dichtungselement 69 ausgestattet, welches
sowohl die internen als auch die externen Kraftstoffdurchgänge
der elektrischen Einheit U vollständig abdichtet und dadurch
verhindert, dass der Kraftstoff den Einlegeteil 72 erreicht.
Das verhindert jegliche Erzeugung eines Kurzschlusses zwischen den
Zuleitungskabeln 82 (bestehend aus dem positiven Zuleitungskabel
und dem negativen Zuleitungskabel). Darüber hinaus hält
der Aufbau des Kraftstoffeinspritzventils 10 gemäß dieser
Ausführung den Kraftstoff von der oberen Endfläche
des Einlegeteils 72 fern. Das verhindert einen Kurzschluss
an den Anschlusselementen 81, die aus dem positiven Anschlusselement
und dem negativen Anschlusselement bestehen.
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Beim
Aufbau des Kraftstoffeinspritzventils 10 gemäß dieser
Ausführung ist der Einsatz von O-Ringen möglich,
die als solche Dichtungselemente auf dem kommerziellen Markt leicht
verfügbar sind, weil die verschiedenen Dichtungselemente
(d. h. das interne Dichtungselement 69 und das externe
Dichtungselement 73) in den äußeren Kraftstoffkanal
und in den inneren Kraftstoffkanal der elektrischen Einheit U eingesetzt
werden, und weil diese Dichtungselemente zwischen der äußeren
Umfangsfläche des zylinderförmigen Gehäuses 68 und
der inneren Umfangsfläche der Einlegeöffnung 43,
und zwischen dem ersten Teil mit erweitertem Durchmesser 68a und
den internen Anschlüssen 67 angeordnet sind. Damit
können die Herstellungskosten der Produktion sowohl der
Dichtungselemente 69 und 73, als auch die Gesamtherstellungskosten
des Kraftstoffeinspritzventils 10 verringert werden.
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Da
das äußere Dichtungselement 73 aus der äußeren
Umfangsfläche des zylinderförmigen Gehäuses 68 zur
Außenseite des Gehäuses 68 in radialer
Richtung hervorragt, erhöht sich die Kraft, mit der die
elektrische Einheit durch den Druck des Hochdruckkraftstoffs zur
unteren Seite hin gedrückt wird (oder die Seite der Einlegerichtung
zum Einführen der elektrischen Einheit U in die Einlegeöffnung 43) um
die Kraft des Hoch druckkraftstoffs in der Öffnung CL1,
die auf das äußere Dichtungselement 73 wirkt. Das
erfordert die Erhöhung der Druckkraft (als elastische Kraft)
durch die Tellerfeder 602, und als Ergebnis verursacht
die durch die Tellerfeder 602 erhaltene erhöhte
Druckkraft einen Schaden und erzeugt Risse im Gehäusekörper 68 und
dem Gehäusekopf 71. Demgegenüber nutzt
der Aufbau dieser Ausführung den Gehäusekörper 68 und
den Gehäusekopf 71 hergestellt aus Polyphenylensulfid
(PPS). Die Verwendung von derartigem PPS liefert eine ausreichende
Druckfestigkeit für das Gehäuse 68 und
den Gehäusekopf 71, die genügt, um der
erhöhten Druckkraft, die auf das Gehäuse 68 und
den Gehäusekopf 71 drückt, standzuhalten.
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Sowohl
für das Gehäuse 68 als auch den Gehäusekopf 71 ist
es erforderlich, dass sie über ausreichend Druckfestigkeit
verfügen, um der erhöhten auf sie drückenden
Kraft zu widerstehen, und dass sie über die Eigenschaft
verfügen, nicht durch Kraftstoff aufzuquellen, und darüber
hinaus hohe Kriechfestigkeit besitzen, weil das Kraftstoffeinspritzventil 10 in
einer Umgebung mit hohen Temperaturen eingesetzt wird, zum Beispiel
im Verbrennungsraum eines Verbrennungsmotors. Der Einsatz von derartigem
PPS beim Einspritzventil 10 genügt den oben angeführten
strengen Anforderungen.
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Weil
das äußere Dichtungselement 73 auf den
reduzierten Teil mit erweitertem Durchmesser 68e aufgesetzt
ist, der einen kleineren Außendurchmesser besitzt, als
der Teil mit erweitertem Durchmesser 68d, besteht darüber
hinaus die Möglichkeit im Aufbau des Kraftstoffeinspritzventils
gemäß dieser Ausführung einer Reduzierung
des überstehenden Teils des äußeren Dichtungselements 73,
welcher in die Richtung des Durchmessers aus der äußeren Umfangsfläche
des Gehäuses 68 hervorsteht, im Vergleich zu dem
Fall, bei dem das äußere Dichtungselement 73 auf
der äußeren Umfangsfläche des Teils mit
erweitertem Durchmesser 68d angeordnet ist. Da dies ermöglicht,
dass die vom Hochdruckverbrennungskraftstoff ausgeübte
Kraft das äußere Dichtungselement 73 erreicht,
besteht die Möglichkeit der Verringerung der elastischen
Kraft der Tellerfeder 602 (oder einer konischen Scheibenfeder
als elastisches Element) und dadurch der Verringerung der Druckkraft,
die auf das Gehäuse 68 und den Gehäusekopf 71 wirkt.
Daher ist es möglich, die für das Gehäuse 68 und
den Gehäusekopf 71 erforderliche Druckfestigkeit
zu verringern.
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(Weitere Ausführung)
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Das
Konzept des Kraftstoffeinspritzventils gemäß der
vorliegenden Erfindung ist nicht begrenzt auf die zuvor beschriebene
Ausführung. Beispielsweise ist es möglich, den
Aufbau des Kraftstoffeinspritzventils folgendermaßen anzupassen.
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Es
besteht die Möglichkeit eines weiteren Aufbaus, um ein äußeres
Dichtungselement 73 an der äußeren Umfangsfläche
des Teils mit erweitertem Durchmesser 68d des Gehäuses 68 zu
bilden, anstelle des Aufbaus das äußere Dichtungselement 73 an
der äußeren Umfangsfläche des Teils mit
reduziertem Durchmesser 68e des Gehäuses 68 zu
bilden. Darüber hinaus ist es möglich, das äußere
Dichtungselement 73 an der äußeren Umfangsfläche
des Gehäusekopfes 71 zu bilden.
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Bei
dieser Ausführung wird ein Gehäuse 68 verwendet,
das aus Polyphenylensulfid (PPS) hergestellt ist. Die vorliegende
Erfindung ist nicht darauf beschränkt. Beispielsweise ist
es akzeptabel, anstelle von PPS Phenolharz zu verwenden. Phenolharz besitzt
hervorragende Anti-Schwellungseigenschaften und Kriechfestigkeit.
Phenolharz hat eine geringere Druckfestigkeit als PPS.
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Darüber
hinaus verwendet diese Ausführung einen elektromagnetischen
Aktuator 60 als Aktuator in der elektrischen Einheit U,
umfassend einen Ständer 63 und einen Anker 64.
Es ist möglich, einen Piezo-Aktuator zu verwenden, umfassend
ein piezoelektrisches Element anstelle des elektromagnetischen Aktuators 60 umfassend
einen Ständer 63 und einen Anker 64.
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Während
spezifische Ausführungen der vorliegenden Erfindung im
Detail beschrieben worden sind, werden die Fachleute in diesem Bereich
anerkennen, dass verschiedene Anpassungen und Alternativen zu diesen
Details entwickelt werden könnten angesichts der übergreifenden
Lehren dieser Offenbarung. Entsprechend sind die einzelnen offenbarten Anordnungen
nur als Erklärung gedacht und nicht begrenzt auf den Umfang
der vorliegenden Erfindung, welche der vollständigen Bandbreite
der folgenden Patentansprüche und aller ihrer Entsprechungen
unterliegt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt
keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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- - JP 2007-64364 [0002, 0024]
- - JP 2006-257874 [0002]