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Stand der Technik
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Die
Erfindung betrifft eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung mit einer
Düsennadel, deren brennraumnahes Ende eine Verbindung zwischen
einem Hochdruckraum und mindestens einem Spritzloch unterbricht
oder freigibt, um mit Hochdruck beaufschlagten Kraftstoff aus dem
Hochdruckraum in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine einzuspritzen.
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Aus
der deutschen Offenlegungsschrift
DE 32 29 828 A1 ist eine Kraftstoff-Einspritzdüse
mit einem Düsenkörper bekannt, im welchem eine
Ventilnadel verschiebbar geführt ist, die eine Bohrung
umfasst, die sich vom brennraumfernen Ende über einen Längsabschnitt
der Ventilnadel erstreckt und in eine Querbohrung übergeht,
die in einem Druckraum mündet.
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Offenbarung der Erfindung
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Aufgabe
der Erfindung ist es, eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung gemäß dem
Oberbegriff des Anspruchs 1 zu schaffen, die einfach aufgebaut und kostengünstig
herstellbar ist.
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Die
Aufgabe ist bei einer Kraftstoffeinspritzvorrichtung mit einer Düsennadel,
deren brennraumnahes Ende eine Verbindung zwischen einem Hochdruckraum
und mindestens einem Spritzloch unterbricht oder freigibt, um mit
Hochdruck beaufschlagten Kraftstoff aus dem Hochdruckraum in einen Brennraum
einer Brennkraftmaschine einzuspritzen, dadurch gelöst,
dass die Düsennadel einen in Längsrichtung durchgehenden
Hochdruckverbindungskanal aufweist, der in den Hochdruckraum am
brennraumfernen Ende der Düsennadel mündet. Der
erfin dungsgemäße Hochdruckverbindungskanal erstreckt
sich im Unterschied zu herkömmlichen Kraftstoffeinspritzvorrichtungen,
wie sie beispielsweise aus der deutschen Offenlegungsschrift
DE 32 29 828 A1 bekannt
sind, über die gesamte Länge der Düsennadel.
Des Weiteren wird der Hochdruckraum von dem brennraumfernen Ende
der Düsennadel begrenzt. Das liefert den Vorteil, dass
die Kraftstoffzuführung in den Hochdruckraum am brennraumfernen Ende
der Düsennadel ohne Umlenkung erfolgt. Dadurch können
strömungsbedingte Druckverluste reduziert und ein unerwünschtes
Auftreten von Kavitation beziehungsweise Kavitationserosion verhindert werden.
Darüber hinaus stellt der Hochdruckverbindungskanal ein
in die Düsennadel integriertes Hochdruckspeichervolumen
der Kraftstoffeinspritzvorrichtung dar.
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Ein
bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Kraftstoffeinspritzvorrichtung
ist dadurch gekennzeichnet, dass die Düsennadel direkt
mit einer Aktoreinrichtung zusammenwirkt, die in einem Rücklaufdruckraum
angeordnet ist. Die Aktoreinrichtung kann zum Beispiel einen Piezoaktor
oder einen Magnetaktor umfassen. Das direkte Betätigen
der Düsennadel durch die Aktoreinrichtung liefert den Vorteil,
dass ein bei herkömmlichen Kraftstoffeinspritzvorrichtungen verwendetes
Steuerventil entfallen kann. Durch die direkte Betätigung
der Düsennadel kann das Ansprechverhalten der Kraftstoffeinspritzvorrichtung deutlich
verbessert werden. Durch die erfindungsgemäße
Gestaltung der Düsennadel können die zum direkten
Betätigen erforderlichen Kräfte reduziert werden.
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Ein
weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Kraftstoffeinspritzvorrichtung
ist dadurch gekennzeichnet, dass die Düsennadel einen Bund
aufweist, der mit einem Magnetaktor zusammenwirkt. Der Bund stellt
einen Magnetanker dar, der bei einer Betätigung des Magnetaktors
angezogen oder abgestoßen wird. Der Magnetaktor kann also
ziehend oder abstoßend beziehungsweise drückend
wirken.
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Ein
weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Kraftstoffeinspritzvorrichtung
ist dadurch gekennzeichnet, dass der Magnetaktor auf der dem Brennraum
abgewandten Seite des Bundes angeordnet und ziehend ausgeführt
ist. Der Bund ist vorzugsweise durch eine Feder, insbesondere eine Schließfeder
der Düsennadel, von dem Magnetaktor weg vorgespannt. Bei
einer Betätigung des Magne taktors wird der Bund, der den
Magnetanker darstellt, von dem Magnetaktor angezogen, so dass er
sich auf diesen zu bewegt.
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Ein
weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Kraftstoffeinspritzvorrichtung
ist dadurch gekennzeichnet, dass der Magnetaktor auf der dem Brennraum
zugewandten Seite des Bundes angeordnet und drückend ausgeführt
ist. Der Bund ist vorzugsweise durch eine Feder, insbesondere eine Schließfeder
der Düsennadel, gegen den Magnetaktor vorgespannt. Bei
einer Betätigung des Magnetaktors wird der Bund, der den
Magnetanker darstellt, von dem Magnetaktor abgestoßen,
so dass sich der Magnetanker von dem Magnetaktor weg bewegt.
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Ein
weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Kraftstoffeinspritzvorrichtung
ist dadurch gekennzeichnet, dass in dem brennraumfernen Ende der
Düsennadel eine Dichthülse mit einer Beißkante geführt
ist, die dichtend an einem Gehäusekörperteil anliegt.
Die Dichthülse dichtet den Hochdruck in der Kraftstoffeinspritzvorrichtung
gegenüber dem Rücklaufdruck ab. Dadurch kann ein
unerwünschtes Abfließen von mit Hochdruck beaufschlagtem
Kraftstoff in den Rücklauf verhindert werden.
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Ein
weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Kraftstoffeinspritzvorrichtung
ist dadurch gekennzeichnet, dass die Dichthülse durch eine Schließfeder
vom Brennraum weg vorgespannt ist. Die Schließfeder ist
vorzugsweise als Druckfeder ausgeführt und in einer zentralen
Ausnehmung am brennraumfernen Ende der Düsennadel angeordnet, von
dem der Hochdruckverbindungskanal ausgeht. Der Hochdruckverbindungskanal
erstreckt sich vorzugsweise durch die Schließfeder und
die Dichthülse hindurch, die zu diesem Zweck ein zentrales
Durchgangsloch aufweist. Die Schließfeder ist vorzugsweise
so vorgespannt, dass die Düsennadel in ihre Schließstellung
vorgespannt wird.
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Ein
weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Kraftstoffeinspritzvorrichtung
ist dadurch gekennzeichnet, dass an dem brennraumnahen Ende der
Düsennadel eine Dichtkante oder Dichtfläche ausgebildet
ist, die mit einer Dichtfläche oder Dichtkante an einem
Düsenkörper einen Dichtsitz für den Hochdruckraum
darstellt. Wenn die Dichtkante oder Dichtfläche der Düsennadel
an der Dichtfläche oder Dichtkante des Düsenkörpers
anliegt, dann ist der Dichtsitz geschlossen und es wird kein Kraftstoff
eingespritzt. Wenn die Dichtkante oder Dichtflä che der Düsennadel
von der Dichtfläche oder Dichtkante des Düsenkörpers
abhebt, dann wird der Dichtsitz geöffnet und mit Hochdruck
beaufschlagter Kraftstoff aus dem Hochdruckraum beziehungsweise
dem Hochdruckverbindungskanal in den Brennraum der Brennkraftmaschine
eingespritzt.
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Ein
weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Kraftstoffeinspritzvorrichtung
ist dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtsitz zwischen dem Hochdruckraum
und einem Ringraum angeordnet ist, von dem das Spritzloch ausgeht.
Der Ringraum schafft bei geöffnetem Dichtsitz eine Verbindung
zwischen dem Hochdruckraum und dem Spritzloch.
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Ein
weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Kraftstoffeinspritzvorrichtung
ist dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser des Dichtsitzes dem
Durchmesser der Düsennadel an ihrem brennraumnahen Ende
und/oder dem Innendurchmesser eines Federraums in dem brennraumfernen
Ende der Düsennadel entspricht. Dadurch werden die Druckkräfte
auf die Düsennadel minimiert, insbesondere auf Null reduziert.
Der Federraum dient zur Aufnahme der Schließfeder und zur
Führung der Dichthülse. Gemäß einem
weiteren Aspekt der Erfindung sind die Durchmesser des Dichtsitzes,
der Düsennadel und/oder des Federraums in dem brennraumfernen Ende
der Düsennadel so gewählt, dass die Düsennadel
druckausgeglichen ist und nur durch die Vorspannkraft der Schließfeder
in den Dichtsitz gedrückt wird. Das liefert den Vorteil,
dass zum Öffnen der Düsennadel beziehungsweise
der Kraftstoffeinspritzvorrichtung nur geringe Aktorkräfte
benötigt werden. Zum Öffnen der Düsennadel
beziehungsweise der Kraftstoffeinspritzvorrichtung muss lediglich
die Vorspannkraft der Schließfeder überwunden
werden.
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Ein
weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Kraftstoffeinspritzvorrichtung
ist dadurch gekennzeichnet, dass die Kraftstoffeinspritzvorrichtung in
ihrem brennraumnahen Ende eine Strömungsleiteinrichtung
umfasst, durch welche der einzuspritzende Kraftstoff aus dem Hochdruckverbindungskanal der
Düsennadel so zu dem Spritzloch oder Spritzlöchern
geleitet wird, dass die Kraftstoffströmung beim Einspritzen
in dem brennraumnahen Ende der Kraftstoffeinspritzvorrichtung um
weniger als neunzig Grad umgelenkt wird. Durch die Strömungsleiteinrichtung
wird der einzuspritzende Kraftstoff ohne größere
Umlenkungen von dem Hochdruckverbindungskanal der Düsennadel
zu dem Spritzloch beziehungsweise den Spritzlöchern geführt.
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Ein
weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Kraftstoffeinspritzvorrichtung
ist dadurch gekennzeichnet, dass die Strömungsleiteinrichtung
die Gestalt eines Kegels mit einer Kegelspitze aufweist, die der
Düsennadel zugewandt ist. Die Kegelachse fällt
mit der Längsachse der Kraftstoffeinspritzvorrichtung zusammen.
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Ein
weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Kraftstoffeinspritzvorrichtung
ist dadurch gekennzeichnet, dass die Düsennadel an ihrem
brennraumnahen Ende eine trichterförmige Erweiterung aufweist.
Die Strömungsleiteinrichtung ragt in die trichterförmige
Erweiterung hinein. Bei geschlossener Düsennadel hat die
trichterförmige Erweiterung der Düsennadel Kontakt
mit der Strömungsleiteinrichtung. Beim Öffnen
hebt die Düsennadel mit der trichterförmigen Erweiterung
von der Strömungsleiteinrichtung ab.
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Ein
weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Kraftstoffeinspritzvorrichtung
ist dadurch gekennzeichnet, dass an dem brennraumnahen Ende der
trichterförmigen Erweiterung eine beziehungsweise die Dichtkante
oder Dichtfläche ausgebildet ist. Die Dichtkante oder Dichtfläche
an der trichterförmigen Erweiterung wirkt mit einer Dichtfläche
oder Dichtkante an der Strömungsleiteinrichtung zusammen,
um einen Dichtsitz darzustellen.
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Ein
weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Kraftstoffeinspritzvorrichtung
ist dadurch gekennzeichnet, dass der Kegelwinkel der Strömungsleiteinrichtung
größer als der Trichterwinkel der Erweiterung
der Düsennadel ist. Als Kegelwinkel wird der Winkel bezeichnet,
den die Kegelspitze innen einschließt. Als Trichterwinkel
wird der Winkel bezeichnet, den die trichterförmige Erweiterung
innen einschließt. Der Kegelwinkel der Strömungsleiteinrichtung
ist vorzugsweise zehn bis dreißig Grad größer,
insbesondere etwa zwanzig Grad größer, als der Trichterwinkel
der Erweiterung der Düsennadel.
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Ein
weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Kraftstoffeinspritzvorrichtung
ist dadurch gekennzeichnet, dass der Kegelwinkel der Strömungsleiteinrichtung etwas
größer als neunzig Grad ist. Der Kegelwinkel der
Strömungsleiteinrichtung beträgt vorzugsweise
zwischen einundneunzig und einhundertzwanzig Grad.
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Ein
weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Kraftstoffeinspritzvorrichtung
ist dadurch gekennzeichnet, dass der Trichterwinkel der Erweiterung
der Düsennadel etwas kleiner als neunzig Grad ist. Der
Trichterwinkel der Erweiterung der Düsennadel beträgt
vorzugsweise circa achtzig Grad, insbesondere achtundsiebzig Grad.
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Die
in den beiden vorstehenden Absätzen genannten Winkel werden
vorzugsweise an den Spritzlocheinlaufwinkel angepasst.
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Ein
weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Kraftstoffeinspritzvorrichtung
ist dadurch gekennzeichnet, dass die Strömungsleiteinrichtung
einstückig mit einem beziehungsweise dem Düsenkörper
verbunden ist. Dadurch wird die Montage der Kraftstoffeinspritzvorrichtung
vereinfacht.
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Ein
weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Kraftstoffeinspritzvorrichtung
ist dadurch gekennzeichnet, dass die Strömungsleiteinrichtung
als Einlegeteil ausgeführt ist. Das Einlegeteil kann durch einen
Formschluss in einem beziehungsweise dem Düsenkörper
positioniert werden. Das Einlegeteil kann im geöffneten
Zustand der Düsennadel mit Hilfe des Kraftstoffdrucks beziehungsweise
eines Strömungsimpulses in Position gehalten werden. Alternativ
oder zusätzlich kann das Einlegeteil in den Düsenkörper
gepresst oder geklebt werden.
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Ein
weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Kraftstoffeinspritzvorrichtung
ist dadurch gekennzeichnet, dass sich das Spritzloch beziehungsweise
die Spritzlöcher in Verlängerung der trichterförmigen
Erweiterung der Düsennadel erstreckt beziehungsweise erstrecken.
Dadurch wird im geöffneten Zustand der Kraftstoffeinspritzvorrichtung
auf einfache Art und Weise eine Strömung an der trichterförmigen
Erweiterung der Düsennadel entlang durch das Spritzloch
beziehungsweise die Spritzlöcher ohne Umlenkung beziehungsweise
ohne nennenswerte Umlenkung ermöglicht.
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Weitere
Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus
der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung
verschiedene Ausführungsbeispiele im Einzelnen beschrieben
sind.
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Kurze Beschreibung der Zeichnung
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Es
zeigen:
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1 eine
Kraftstoffeinspritzvorrichtung gemäß einem ersten
Ausführungsbeispiel im Längsschnitt;
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2 einen
vergrößerten Ausschnitt II aus 1;
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3 einen
vergrößerten Ausschnitt des brennraumnahen Endes
der Kraftstoffeinspritzvorrichtung aus 1;
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4 eine ähnliche
Kraftstoffeinspritzvorrichtung wie in 1 gemäß einem
zweiten Ausführungsbeispiel im Längsschnitt;
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5 einen ähnlichen
Ausschnitt wie in 3 mit einer Strömungsleiteinrichtung
im geschlossenen Zustand der Kraftstoffeinspritzvorrichtung;
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6 den
Ausschnitt aus 5 im geöffneten Zustand
der Krafteinspritzvorrichtung;
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7 eine ähnliche
Darstellung wie in 5 mit einer als Einlegeteil
ausgeführten Strömungsleiteinrichtung im geschlossenen
Zustand der Kraftstoffeinspritzvorrichtung;
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8 den
Ausschnitt aus 7 im geöffneten Zustand
der Kraftstoffeinspritzvorrichtung und
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9 ein ähnliches
Ausführungsbeispiel wie in 7 mit einer
Positionierhilfe an der Strömungsleiteinrichtung.
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Beschreibung der Ausführungsbeispiele
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In
den 1 bis 3 ist eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung 1 mit
einem Gehäuse 2 im Längsschnitt dargestellt.
Die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 1 wird auch als Kraftstoffinjektor
bezeichnet und dient dazu, mit Hochdruck beaufschlagten Kraftstoff
in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine einzuspritzen. Zu diesem
Zweck ist die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 1 in einer
Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs an eine zentrale Kraftstoffhochdruckquelle angeschlossen,
die auch als Common Rail bezeichnet wird.
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Das
Gehäuse 2 der Kraftstoffeinspritzvorrichtung 1 umfasst
ein Gehäusekörperteil 3, das auch als
Düsenkörper bezeichnet wird, und ein Gehäusekörperteil 4,
das auch als Haltekörper bezeichnet wird. Der Düsenkörper 3 umfasst
ein zentrales Sackloch, in dem eine Düsennadel 8 in
einem Führungsbereich 10 hin und her bewegbar
geführt ist. An einem brennraumnahen Ende 11 der
Düsennadel 8 ist ein Dichtsitz 12 ausgebildet,
der im dargestellten, geschlossenen Zustand der Düsennadel 8 einen
Hochdruckraum 13 am brennraumnahen Ende der Düsennadel 8 in
dem Düsenkörper 3 begrenzt. Der Führungsbereich 10 muss,
insbesondere relativ zu der darin geführten Düsennadel 8,
genügend eng toleriert und lang genug ausgeführt
sein, um den Rücklauf gegen den Brennraum abzudichten.
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In
den Hochdruckraum 13 mündet ein zentraler Hochdruckverbindungskanal 14,
der sich in Längsrichtung durch die Düsennadel 8 erstreckt.
Der zentrale Hochdruckverbindungskanal 14 mündet
in einen Federraum 16, der am brennraumfernen Ende der
Düsennadel 8 vorgesehen ist. Der zentrale Hochdruckverbindungskanal 14 verläuft
durch den Federraum 16 und setzt sich in einem zentralen
Durchgangsloch 17 fort, das in einer Dichthülse 18 vorgesehen
ist, die in einem Führungsbereich 19 hin und her
bewegbar in dem Federraum 16 geführt ist.
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In
dem Federraum 16 ist eine als Schraubendruckfeder ausgeführte
Schließfeder 20 so zwischen einer Druckausgleichsfläche 22,
die den Boden des Federraums 16 darstellt, und der Dichthülse 18 vorgespannt,
dass die Düsennadel 8 mit ihrem brennnahen Ende
in den Dichtsitz 12 gedrückt wird.
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In
dem Haltekörper 4 ist ein zentraler und in Längsrichtung
verlaufender Hochdruckzulaufkanal 24 vorgesehen, der in
den zentralen Hochdruckverbindungskanal 14 übergeht. Über
den Hochdruckzulaufkanal 24 und den zentralen Hoch druckverbindungskanal 14 wird
dem Hochdruckraum 13 am brennraumnahen Ende der Düsennadel 8 ohne
Umlenkung mit Hochdruck beaufschlagter Kraftstoff zugeführt.
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Radial
außerhalb des Hochdruckzulaufkanals 24 ist in
dem Haltekörper 4 ein Rücklaufkanal 26 vorgesehen,
der von einem Rücklaufdruckraum 28 ausgeht, der
mit einem Rücklaufringraum 29 in Verbindung steht,
der die Düsennadel 8 umgibt. In dem Rücklaufdruckraum 28 ist
ein Magnetaktor 30 durch eine Tellerfeder 31 gegen
eine Einstellscheibe 34 vorgespannt.
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Der
Magnetaktor 30 umfasst eine Magnetspule und wirkt mit einem
Bund 32 zusammen, der einen Magnetanker darstellt und an
dem brennraumfernen Ende der Düsennadel 8 ausgebildet
ist. Der Bund 32 und der Abschnitt der Düsennadel 8 mit
dem Federraum 16 ist in einem Aufnahmeraum 33 des Düsenkörpers 3 angeordnet,
der den Rücklaufringraum 29 mit dem Rücklaufdruckraum 28 verbindet.
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In
der vergrößerten Darstellung der 2 sieht
man, dass an dem brennraumfernen Ende der Dichthülse 18 eine
Beißkante 36 ausgebildet ist, die dichtend an
dem Haltekörper 4 anliegt, um die Schnittstelle
zwischen dem zentralen Durchgangsloch 17 beziehungsweise
dem zentralen Hochdruckverbindungskanal 14 und dem Hochdruckzulaufkanal 24 gegenüber
dem Rücklaufdruckraum 28 beziehungsweise dem Aufnahmeraum 33 abzudichten.
Mit Hilfe der Einstellscheibe 34 kann der axiale Abstand zwischen
dem Bund 32 der Düsennadel 8 und dem Magnetaktor 30 im
unbetätigten Zustand eingestellt werden.
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In
der vergrößerten Darstellung der 3 sieht
man, dass an dem brennraumnahen Ende 11 der Düsennadel 8 eine
umlaufende Dichtkante 37 ausgebildet ist, die an einer
Dichtfläche 38 des Düsenkörpers 3 anliegt.
Im dargestellten Anlagezustand ist der Dichtsitz 12 geschlossen
und eine Verbindung zwischen dem Hochdruckraum 13 und einem
Ringraum 40 unterbrochen, der oberhalb des Dichtsitzes 12 radial
außerhalb des brennraumnahen Endes 11 der Düsennadel 8 in
dem Düsenkörper 3 vorgesehen ist. Von
dem Ringraum 40 gehen zwei Spritzlöcher 35, 39 aus,
durch die im geöffneten Zustand des Dichtsitzes 12 mit
Hochdruck beaufschlagter Kraftstoff aus dem Hochdruckraum 13 über
den Ringraum 40 in den Brennraum der Brennkraftmaschine
eingespritzt wird. In 3 sind lediglich die beiden
Spritzlöcher 35, 39 sichtbar. Selbstverständlich
können bei allen Ausführungsbeispielen auch mehr
als zwei Spritzlöcher vorgesehen sein.
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Im
dargestellten zugeschlossenen Zustand der Kraftstoffeinspritzvorrichtung 1 wirken
die folgenden Kräfte auf die Düsennadel 8.
Durch die Schließfeder 20 wird die Düsennadel 8 mit
ihrem brennraumnahen Ende 11 in den Dichtsitz 12 gedrückt.
Unterhalb beziehungsweise innerhalb des Dichtsitzes 12 liegt
von unten an dem brennraumnahen Ende 11 der Düsennadel 8 Hochdruck
oder Raildruck an, der eine öffnende Kraft auf die Düsennadel 8 bewirkt.
Oberhalb der Druckausgleichsfläche 22, das heißt
unterhalb der Schließfeder 20, liegt ebenfalls
Hochdruck oder Raildruck an, der eine schließende Kraft
auf die Düsennadel 8 bewirkt. An den übrigen
horizontal ausgerichteten Flächen der Düsennadel 8 liegt
jeweils der Rücklaufdruck an.
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Die
Innenkontur der Düsennadel 8 ist so gestaltet,
dass die Größe der Druckausgleichsfläche 22 der
Größe der am brennraumnahen Ende 11 mit Hochdruck
beaufschlagten Kreisringfläche entspricht. Dadurch ist
sichergestellt, dass sich die Düsennadel 8 aufgrund
der anliegenden Drücke immer im Kräftegleichgewicht
befindet. Somit ist die Düsennadel 8 druckausgeglichen
und wird nur durch die Vorspannkraft der Schließfeder 20 in
den Dichtsitz 12 gedrückt.
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Zum Öffnen
der Kraftstoffeinspritzvorrichtung 1 kann die Düsennadel 8 über
den Magnetaktor 30 mit relativ geringen Kräften
zum Öffnen aus ihrem Dichtsitz 12 gezogen werden.
Dabei muss lediglich die Federkraft der Schließfeder 20 überwunden
werden. Zum Schließen der Kraftstoffeinspritzvorrichtung 1 wird
die Bestromung des Magnetaktors 30 unterbrochen, wobei
die Düsennadel 8 durch die Schließfeder 20 wieder
zurück in den Dichtsitz 12 gedrückt wird.
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In 4 ist
eine ähnliche Kraftstoffeinspritzvorrichtung 41 wie
in 1 im Längsschnitt dargestellt. Die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 41 umfasst ein
Gehäuse 42 mit einem ersten Gehäusekörperteil beziehungsweise
Düsenkörper 43 und einem zweiten Gehäusekörperteil
beziehungsweise Haltekörper 44. In einem zentralen
Sackloch 46 des Düsenkörpers 43 ist
eine Düsennadel 48 in einem Führungsbereich 50 hin
und her bewegbar geführt. Ein brennraumnahes Ende 51 der
Düsennadel 48 stellt einen Dichtsitz 52 dar,
der einen Hochdruckraum 53 begrenzt.
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Ein
zentraler Hochdruckverbindungskanal 54 erstreckt sich in
Längsrichtung durch die Düsennadel 48 und
mündet in einem Federraum 56 in dem brennraumfernen
Ende der Düsennadel 48. In dem Federraum 56 ist
eine Einstellscheibe 59 für eine Schließfeder 60 angeordnet.
Der zentrale Hochdruckverbindungskanal 54 erstreckt sich
wie bei dem vorangegangenen Ausführungsbeispiel durch eine Dichthülse 58,
die, ebenfalls wie bei dem vorangegangenen Ausführungsbeispiel
durch die Schließfeder 60 der Düsennadel 48 gegen
den Haltekörper 44 vorgespannt ist.
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Durch
den Haltekörper 44 erstreckt sich ein zentraler
Hochdruckzulaufkanal 64 in Verlängerung des zentralen
Hochdruckverbindungskanals 54. Radial außerhalb
des Hochdruckzulaufkanals 64 ist in dem Haltekörper 44 ein
Rücklaufkanal 66 vorgesehen, der von einem Rücklaufdruckraum 68 ausgeht, der
wiederum mit einem Rücklaufringraum 69 in Verbindung
steht, der einen axialen Abschnitt der Düsennadel 48 umgibt.
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In
dem Rücklaufdruckraum 68 ist ein Magnetaktor 70 angeordnet,
der eine Magnetspule umfasst und mit einem Bund 72 zusammenwirkt,
der an der Düsennadel 48 ausgebildet und einen
Permanentmagneten 73 umfasst. Der axiale Abstand zwischen dem
Magnetaktor 70 und dem Bund 72 der geschlossenen
Düsennadel 48 kann durch eine Einstellscheibe 74 eingestellt
werden.
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Im
dargestellten geschlossenen Zustand der Düsennadel 48 drückt
die Schließfeder 60 das brennraumnahe Ende 51 der
Düsennadel 48 in den Dichtsitz 52, so
dass eine Verbindung zwischen dem Hochdruckraum 53 und
einem Ringraum 80, von dem Spritzlöcher 75, 79 ausgehen
unterbrochen ist. Wenn der Magnetaktor 70 bestromt wird,
dann wird der Bund 72 der Düsennadel 48 von
dem Magnetaktor 70 abgestoßen, so dass die Düsennadel 8 entgegen
der Vorspannkraft der Schließfeder 60 öffnet.
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Die
in 4 dargestellte Kraftstoffeinspritzvorrichtung 41 arbeitet
drückend oder abstoßend, das heißt, der
den Magnetanker darstellende Bund 72 der Düsennadel 48 wird
bei einer Bestromung des Magnetaktors 70 nach oben, das
heißt vom Brennraum weg, abgestoßen. Dabei wirkt
sich ein fallender Kraft-Hub-Verlauf positiv auf die Nadeldynamik
aus. Zu Beginn der Bestromung befindet sich der den Magnetanker
darstellende Bund 72 der Düsennadel 48 in
einem minimalen Abstand zu dem Magnetaktor 70. Daher erhält
man zu Beginn der Bestromung die maximale Kraft und damit die größte
Beschleunigung für den Magnetanker beziehungsweise Bund 72 und
damit einen schnelleren Start beim Öffnen der Düsennadel 48.
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Mit
zunehmendem Hub nimmt die von dem Magnetaktor 70 auf den
Magnetanker oder Bund 72 ausgeübte Kraft ab, bis
sich bei einer genügend langen Bestromung und damit bei
einem genügend großen Hub die Magnetkraft des
Magnetaktors 70 und die Federkraft der Schließfeder 60 ausgleichen. Durch
eine geeignete Bestromungsstrategie des Magnetaktors kann ein unerwünschtes
Schwingen des Magnetankers beziehungsweise Bundes 72 vermieden
werden.
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Ansonsten
liefert die in 4 dargestellte Kraftstoffeinspritzvorrichtung 41 die
gleichen Vorteile wie die in den 1 bis 3 dargestellte
Kraftstoffeinspritzvorrichtung 1, insbesondere die Vorteile
im Hinblick auf die umlenkungsfreie Kraftstoffzuführung und
die druckausgeglichene Ausführung der Düsennadel 8; 48.
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In
den 5 bis 9 ist jeweils ein ähnlicher
Ausschnitt wie in 3 von unterschiedlichen Kraftstoffeinspritzvorrichtungen 81; 121 und 141 dargestellt.
Die Kraftstoffeinspritzvorrichtungen 81; 121; 141 können
an ihrem abgeschnittenen brennraumfernen Ende genauso oder ähnlich
wie bei den in den 1 und 4 dargestellten
Kraftstoffeinspritzvorrichtungen 1 und 41 ausgeführt
sein. Der einzuspritzende Kraftstoff ist innerhalb der Kraftstoffeinspritzvorrichtungen 81; 121 und 141 durch
eine Kreuzschraffur angedeutet.
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Die
Kraftstoffeinspritzvorrichtungen 81; 121 und 141 umfassen
jeweils einen Düsen- oder Gehäusekörper 83 mit
einem zentralen Sackloch, in dem eine Düsennadel 88 hin
und her bewegbar geführt ist. An einem brennraumnahen Ende 91 der
Düsennadel 88 ist ein Dichtsitz 92 ausgebildet,
der in den 5, 7 und 9 geschlossen
und in den 6 und 8 geöffnet
dargestellt ist. Der Dichtsitz 92 begrenzt einen Hochdruckraum 93 am
brennraumnahen Ende 91 der Düsennadel 88.
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In
den Hochdruckraum 93 mündet ein zentraler Hochdruckverbindungskanal 94,
der sich in Längsrichtung durch die Düsennadel 88 erstreckt. Bei
geöffnetem Dichtsitz 92 wird mit Hochdruck beaufschlagter
Kraftstoff aus dem Hochdruckverbindungskanal 94 durch Spritzlöcher 95, 96 in
den Brennraum eines Kraftfahrzeugs eingespritzt. Zur Darstellung
des Dichtsitzes 92 ist an dem brennraumnahen Ende 91 der
Düsennadel 88 eine Dichtkante 97 ausgebildet,
die bei geschlossener Kraftstoffeinspritzvorrichtung dichtend an
einer Dichtfläche 98 anliegt. In der Nähe
des Dichtsitzes 92 ist in dem Düsen- oder Gehäusekörper 83 ein
Ringraum 100 ausgebildet, von dem die Spritzlöcher 95, 96 ausgehen.
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In
den 6 und 8 ist durch Pfeile 101 und 102 angedeutet,
wie der einzuspritzende Kraftstoff aus den Spritzlöchern 95, 96 in
den Brennraum der Brennkraftmaschine eingespritzt wird. Durch einen
weiteren Pfeil 103 ist angedeutet, dass der einzuspritzende
Kraftstoff durch den Hochdruckverbindungskanal 94 in die
Spritzlöcher 95, 96 gelangt. Durch weitere
Pfeile 104, 105 ist angedeutet, dass der einzuspritzende
Kraftstoff an einer Strömungsleiteinrichtung 115; 125 um
deutlich weniger als neunzig Grad umgelenkt wird.
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Die
Strömungsleiteinrichtung 115; 125 hat
im Wesentlichen die Gestalt eines Kegels 116; 126,
der mit seiner Spitze in eine trichterförmige Erweiterung ragt,
die am brennraumnahen Ende 91 der Düsennadel 88 ausgebildet
ist. Im geöffneten Zustand der Kraftstoffeinspritzvorrichtung
trifft der einzuspritzende Kraftstoff auf die Kegelspitze der Strömungsleiteinrichtung 115; 125 und
wird in Strömungskanälen 111, 112 zu
den Spritzlöchern 95, 96 geführt.
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Bei
dem in den 5 und 6 dargestellten
Ausführungsbeispiel ist die als Kegel 116 ausgeführte
Strömungsleiteinrichtung 115 einstückig
mit dem Düsen- oder Gehäusekörper 83 verbunden.
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Bei
dem in den 7 und 8 dargestellten
Ausführungsbeispiel ist die einen Kegel 126 umfassende
Strömungsleiteinrichtung 125 als Einlegeteil ausgeführt.
Die Strömungsumlenkung erfolgt dabei auf gleiche Weise
wie bei dem in den 5 und 6 dargestellten
Ausführungsbeispiel. Die als Einlegeteil ausgeführte
Strömungsleiteinrichtung 125 wird in dem in 8 dargestellten
geöffneten Zustand der Kraftstoffeinspritzvorrichtung 121 mit
Hilfe des Kraftstoffdrucks, der in dem Hochdruckraum 93 herrscht,
in Position gehalten.
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Die
Dichtkante 97 ist bei den in den 5 bis 8 dargestellten
Ausführungsbeispielen an dem brennraumnahen Ende der trichterförmigen
Erweiterung der Düsennadel 88 ausgebildet. Die
Dichtfläche 98 ist an dem Kegel 116; 126 der
Strömungsleiteinrichtung 115; 125 ausgebildet.
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In 9 ist
ein ähnliches Ausführungsbeispiel wie in 7 im
geschlossenen Zustand der Kraftstoffeinspritzvorrichtung 141 mit
einer als Einlegeteil ausgeführten Strömungsleiteinrichtung 145 dargestellt.
Die Strömungsleiteinrichtung 145 umfasst einen
Kegel 146, der in die trichterförmige Erweiterung
am brennraumnahen Ende 91 der Düsennadel 88 ragt.
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An
ihrem dem Kegel 146 entgegengesetzten Ende weist die Strömungsleiteinrichtung 125 einen Positionierzapfen 147 auf,
der formschlüssig in einem zentralen Sackloch aufgenommen
ist, das in einer Vertiefung 148 in dem brennraumnahen
Ende des Gehäuse- oder Düsenkörpers 83 ausgebildet
ist. Die Strömungsleiteinrichtung 145 kann mit
dem Positionierzapfen 147 in den Düsenkörper 83 eingepresst oder
eingeklebt sein.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 3229828
A1 [0002, 0004]