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Stand der Technik
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Die Erfindung betrifft ein Ventil zum Zumessen eines Fluids, insbesondere ein Brennstoffeinspritzeinspritzventil für Brennkraftmaschinen. Speziell betrifft die Erfindung das Gebiet der Injektoren für Brennstoffeinspritzanlagen von Kraftfahrzeugen, bei denen vorzugsweise eine direkte Einspritzung von Brennstoff in Brennräume einer Brennkraftmaschine erfolgt.
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Aus der
DE 102 56 948 A1 ist ein Brennstoffeinspritzventil bekannt, das zum direkten Einspritzen von Brennstoff in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine dient. Das bekannte Brennstoffeinspritzventil weist eine Ventilnadel auf, die an ihrem abspritzseitigen Ende einen Ventilschließkörper aufweist, der mit einer Ventilsitzfläche, die an einem Ventilsitzkörper ausgebildet ist, zu einem Dichtsitz zusammenwirkt. Ferner weist das Brennstoffeinspritzventil einen an der Ventilnadel angreifenden Anker auf, der zwischen einem an der Ventilnadel angeordneten ersten Anschlag und einem zweiten Anschlag axial beweglich an der Ventilnadel angeordnet ist. An dem ersten Anschlag ist der Anker über ein Druckmedium hydraulisch gedämpft. Somit ist eine hydraulische Dämpfungsmaßnahmen zwischen dem Magnetanker und der Ventilnadel realisiert.
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Offenbarung der Erfindung
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Das erfindungsgemäße Ventil mit den Merkmalen des Anspruchs 1 hat den Vorteil, dass eine verbesserte Ausgestaltung und Funktionsweise ermöglicht sind. Insbesondere kann auch bei einer niedrigen Steifigkeit der Ventilnadel ein vorteilhaftes Einspritzverhalten erzielt werden.
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Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen des im Anspruch 1 angegebenen Ventils möglich.
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Bei dem Ventil zum Zumessen des Fluids ist der als Magnetanker dienende Anker nicht fest mit der Ventilnadel verbunden, sondern zwischen den Anschlägen fliegend gelagert. Solche Anschläge können durch Anschlaghülsen und/oder Anschlagringe realisiert werden. Über eine Rückstellfeder wird der Anker im Ruhezustand an einen der bezüglich der Ventilnadel ortsfesten Anschläge verstellt, so dass der Anker dort anliegt. Bei der Ansteuerung des Ventils steht dann der komplette Ankerfreiweg als Beschleunigungsstrecke zur Verfügung.
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Um bei einer möglichen Anwendung als Brennstoffeinspritzventil, insbesondere zur direkten Einspritzung von Benzin, strengere Schadstoffgrenzwerte des Motors einzuhalten, können Maßnahmen, wie höhere Einspritzdrücke und eine größere Ventildynamik, zur Anwendung kommen. Eine größere Ventildynamik kann sich hierbei auf ein schnelleres Öffnen und Schließen sowie im Fall einer Mehrfacheinspritzung auf die erforderliche Reduzierung der nötigen Pausenzeit zwischen einzelnen Einspritzungen beziehen.
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Eine mögliche Erhöhung des Einspritzdruckes führt allerdings zu größeren hydraulischen Kräften, die auf die einzelnen Komponenten des Ventils wirken. Unter anderem wirken sie dem Öffnen der Ventilnadel entgegen. Bei gegebener maximal erreichbarer Magnetkraft, deren Beschränkung sich beispielsweise durch den Bauraum, eine Spulentemperatur und die Kosten ergibt, ist es zur Verbesserung der Funktionsweise weiter sinnvoll, die bewegten Massen so leicht wie möglich zu gestalten. Beim Nadelstift der Ventilnadel führt dies zu immer dünneren Querschnitten, was zu einer Verringerung der Steifigkeit führt.
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Eine hohe Ventildynamik verbunden mit einer niedrigen Steifigkeit des Nadelstifts führt zu einer großen Gefahr bezüglich Nagelprellern. Dadurch kann es zu einer ungewollten Nacheinspritzung des Fluids kommen, was im Fall einer Brennstoffeinspritzung zu erhöhten Schadstoffemissionen führt. Durch die vorgeschlagene und gegebenenfalls entsprechend weiter gebildete Dämpfung kann der als Magnetanker ausgestaltete Anker während des Schließvorgangs gegenüber dem Ventilgehäuse gedämpft werden, was sich in vorteilhafter Weise in einer Dämpfung des Schließvorgangs der Ventilnadel auswirkt. Dadurch ergeben sich geringere Schließimpulse auf den Ventilsitz, wodurch Nadelpreller vermieden und außerdem Vorteile hinsichtlich Verschleiß und Geräuschentwicklung erzielt werden. Ferner können geringere Schließimpulse bezüglich Anker und einem Anschlag erzielt werden. Des weiteren kann ein Zurückprellen des Ankers beim Schließen reduziert und eine schnellere Rückkehr des Ankers in seine Ruhelage erreicht werden, wodurch unter anderem eine robustere Mehrfacheinspritzfähigkeit bei kurzen Pausenzeiten ermöglicht wird. Ferner können geringere Funktionsänderungen über die Lebenszeit erzielt werden.
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Der Ventilschließkörper, der von der Ventilnadel bestätigt wird, kann einstückig mit der Ventilnadel ausgebildet sein. Der Ventilschließkörper kann als kugelförmiger Ventilschließkörper oder auch auf andere Weise ausgestaltet sein.
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Die Ausgestaltung nach Anspruch 2 hat den Vorteil, dass eine hohe Dynamik des Ventils ermöglicht ist. Hierbei kann insbesondere entgegen der bestimmten Richtung keine Dämpfung erfolgen, während bei der Betätigung in der bestimmten Richtung zumindest am Ende der Bewegung die wesentliche Dämpfung erfolgt. Speziell ist dadurch ein schnelles Öffnen und Schließen des Dichtsitzes möglich. Ferner ergibt sich in Bezug auf die Dämpfung der Bewegung der Ventilnadel der Vorteil, dass beim gedämpften Abbremsen der Bewegung des Ankers eine gleich große Bewegungsdämpfung auch auf die Ventilnadel erzielbar ist. Hierdurch senkt sich die Ventilnadel gleichermaßen in ihren Sitz, wenn es sich bei der bestimmten Richtung um die Schließrichtung handelt. Die Ausgestaltung des ortsfesten Bauteils, an dem die zumindest eine Dämpfungseinrichtung ausgebildet ist, kann durch die Nutzung ohnehin erforderlicher Bauteile den Gesamtaufbau vereinfachen. Aus dem Vorhergehenden wird somit auch klar, dass sich spezielle Vorteile auch bei den möglichen Weiterbildungen, die im Anspruch 3 genannt sind, ergeben.
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Nach der Ausgestaltung gemäß Anspruch 4 können ein oder mehrere Dämpfungseinrichtungen realisiert sein. Speziell können solche Dämpfungseinrichtungen umfänglich bezüglich einer Längsachse der Ventilnadel verteilt an dem Bauteil realisiert sein. Wenn mehrere solcher Dämpfungseinrichtungen vorgesehen sind, ergibt sich der Vorteil, dass speziell Querkräfte vermieden werden, die tendenziell in Richtung einer Verkippung des Ankers gegenüber der Ventilnadel wirken. Vorzugsweise sind drei Dämpfungseinrichtungen vorgesehen, die entsprechend jeweils um 120° zueinander versetzt angeordnet sein können. Dadurch kann eine möglichst axiale Dämpfungswirkung erzielt werden, wodurch sich ein günstiges Verhältnis von Aufwand und Nutzen ergibt. Bei einer aufwandsoptimierten Ausgestaltung kann allerdings auch eine einzelne Dämpfungseinrichtung vorgesehen sein. Ferner sind im Rahmen des Praktikablen auch eine beliebige andere Anzahl von solchen Dämpfungseinrichtungen realisierbar, wenn dies im jeweiligen Anwendungsfall sinnvoll ist. Außerdem ist es gegebenenfalls auch möglich, an beiden Enden des Bewegungsbereichs des Ankers jeweils ein oder mehrere Dämpfungseinrichtungen vorzusehen, um eine beidseitige Dämpfung zu erzielen.
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Bei einer möglichen Weiterbildung gemäß Anspruch 5 kann über die Drossel- und/oder Füllbohrung zum einen eine zuverlässige Füllung der Vertiefung mit dem Fluid erfolgen. Zum anderen kann bei einer entsprechenden Ausgestaltung auf diese Weise auch eine gewisse Durchspülung der Vertiefung erreicht werden. Hierdurch können beispielsweise Ablagerungen durch eine Medienalterung innerhalb der Vertiefung verhindert werden. Dies ist beispielsweise bei Brennstoffen möglich, die bei höheren Temperaturen zum Verharzen neigen. Ein weiterer Vorteil ist hierbei, dass im Fall einer Drosselbohrung in einfacher Weise eine Einstellung der Drosselwirkung möglich ist, um die gewünschte optimale Dämpfungswirkung einzustellen.
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Bei der weiteren nach Anspruch 5 genannten Ausgestaltungsmöglichkeit kann in vorteilhafter Weise eine Abstimmung der Drosselwirkung über den bestehenden Spalt zwischen der Vertiefung und dem Dämpfungselement optimal eingestellt werden. Es versteht sich, dass auch bei einer Ausgestaltung mit einer Drossel- und/oder Füllbohrung ein solcher Spalt zwischen dem Dämpfungselement und der Vertiefung vorgesehen sein kann.
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Bei der Ausgestaltung nach Anspruch 6 kann das Dämpfungselement in vorteilhafter Weise in eine Ausgangsstellung gebracht werden, aus der die Dämpfung erfolgt. Speziell kann das Federelement hierbei während einer Öffnungsbewegung der Ventilnadel das Dämpfungselement entgegen der bestimmten Richtung beaufschlagen. Die Federkraft des Federelements kann hierbei in Kombination mit dem hydraulischen Verhalten genutzt werden, um eine Abstimmung auf die Dynamik des Ventils zu ermöglichen. In der Vertiefung ergibt sich insbesondere eine geschützte Aufnahme für das Federelement. Das Federelement kann auf diese, aber auch auf andere Weise angeordnet sein, wenn eine Weiterbildung nach Anspruch 7 realisiert ist. Ferner können auch mehrere Federelemente vorgesehen sein.
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Mögliche Ausgestaltungen des Dämpfungselements sind im Anspruch 8 angegeben. Speziell bei einem bolzenförmigen und/oder zylindrischen Dämpfungselement kann auf einfache Weise eine Führung in der Vertiefung und zugleich ein gegebenenfalls größerer Hub realisiert werden. Über die Länge des bolzenförmigen oder zylindrischen Dämpfungselements kann somit auf einfache Weise eine Abstimmung des Dämpfungsverhaltens erzielt werden.
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Eine mögliche Verliersicherung oder eine Möglichkeit, den Hub des Dämpfungselements zu begrenzen, kann gemäß einer im Anspruch 9 angegebenen Weiterbildung realisiert werden. Ein kompakter Aufbau und eine zuverlässige Funktionsweise können gemäß der Ausgestaltung nach Anspruch 10 realisiert werden.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der nachfolgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen, in denen sich entsprechende Elemente mit übereinstimmenden Bezugszeichen versehen sind, näher erläutert. Es zeigen:
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1 ein Ventil in einer auszugsweisen, schematischen Schnittdarstellung entsprechend einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
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2 ein Diagramm in einer idealisierten Darstellung zur Erläuterung der Funktionsweise einer möglichen Ausgestaltung der Erfindung und
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3 den in 1 mit III bezeichneten Ausschnitt eines Ventils gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
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Ausführungsformen der Erfindung
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1 zeigt ein Ventil 1 zum Zumessen eines Fluids in einer auszugsweisen, schematischen Schnittdarstellung entsprechend einem ersten Ausführungsbeispiel. Das Ventil 1 kann insbesondere als Brennstoffeinspritzventil 1 ausgebildet sein. Ein bevorzugter Anwendungsfall ist eine Brennstoffeinspritzanlage, bei der solche Brennstoffeinspritzventile 1 als Hochdruckeinspritzventile 1 ausgebildet sind und zur direkten Einspritzung von Brennstoff in zugeordnete Brennräume der Brennkraftmaschine dienen. Als Brennstoff können hierbei flüssige oder gasförmige Brennstoffe zum Einsatz kommen.
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Das Ventil 1 weist einen Aktuator 2 auf, der eine Magnetspule 3 und einen als Magnetanker 4 ausgebildeten Anker 4 umfasst. Die Magnetspule 3 ist hierbei in einem Gehäuseteil 5 angeordnet. Der Anker 4 ist in einem Innenraum 6 eines Gehäuseteils 7 angeordnet. Die miteinander verbundenen Gehäuseteile 5, 7 sind Bestandteile eines Ventilgehäuses 8 des Ventils 1.
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Innerhalb des Ventilgehäuses 8 ist entlang einer Längsachse 9 eine Ventilnadel 10 geführt. Ein mit dem Gehäuseteil 7 verbundener Ventilsitzkörper 11 weist eine Ventilsitzfläche 12 auf. Die Ventilnadel 10 dient zum Betätigen eines Ventilschließkörpers 13, der mit der Ventilsitzfläche 12 zu einem Dichtsitz zusammen wirkt. Bei geöffnetem Dichtsitz kann Brennstoff aus einem in dem Innenraum 6 des Ventilgehäuses 8 gebildeten Fluidraum 14 zu Spritzlöchern 14 gelangen, und über diese in einen Raum 16 eingespritzt werden, der in diesem Ausführungsbeispiel ein Brennraum 16 ist. Bei einer abgewandelten Ausgestaltung kann auch ein anderes Fluid in den Raum 16 eingespritzt beziehungsweise dosiert werden.
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An der Ventilnadel 10 sind Anschläge 17, 18 vorgesehen, zwischen denen der Anker 4 an der Ventilnadel 10 geführt ist. Hierbei ist ein Ankerfreiweg 19 vorgegeben, über den die Bewegung des Ankers 4 relativ zu der Ventilnadel 10 möglich ist. Die Anschläge 17, 18 können beispielsweise als Anschlagring oder Anschlaghülse ausgebildet sein und sind auf geeignete Weise mit der Ventilnadel 10 verbunden, was zum Beispiel durch Schweißen erfolgen kann.
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Ferner ist bei geschlossenem Dichtsitz zwischen dem Anker 4 und einem Innenpol 20 ein Spalt 21 mit einer Spalthöhe 22 vorgegeben, die größer als der Ankerfreiweg 19 ist, wenn der Anker 4 in seiner Ausgangsstellung an dem unteren Anschlag 18 anliegt. Bei der Betätigung des Ankers 4, was durch Bestromen der Magnetspule 3 erfolgt, durchläuft der Anker 4 zunächst den Ankerfreiweg 19, der als Beschleunigungsstrecke dient. Dadurch ergibt sich beim Anschlagen des Ankers 4 an dem Anschlag 17 ein größerer Öffnungsimpuls auf die Ventilnadel 10. Anschließend nimmt der Anker 4 beim weiteren Durchlaufen des Spalts 21 bis an den Innenpol 20 die Ventilnadel 10 mit. Somit kommt es zum Öffnen des Dichtsitzes. Eine Feder 23 dient zum Verstellen des Ankers 4 in seine Ausgangsstellung am Anschlag 18. Ferner ist eine Nadelschließfeder 24 vorgesehen, die zum Schließen der Ventilnadel 10 dient. Zum Öffnen des Dichtsitzes wirkt die auf den Anker 4 wirkende Magnetkraft entgegen der Nadelschließfeder 24.
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Zum Schließen des Ventils 1 wird die Magnetspule 3 stromlos geschaltet, wodurch die Ventilnadel 10 über die Nadelschließfeder 24 in einer Schließrichtung 30 betätigt wird. Hierbei liegt der Anker 4 während des Schließvorgangs noch am Anschlag 17 an. Die Schließbewegung wird durch eine Dämpfungseinrichtung 31 gedämpft. Je nach Ausgestaltung des Ventils erfolgt diese Dämpfung zumindest am Ende des durch die Spalthöhe 22 gegebenen Bewegungsbereichs bei der Bewegung des Ankers 4 in der Schließrichtung 30.
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Die Dämpfungseinrichtung 31 weist ein Dämpfungselement 32 und eine Vertiefung 33 auf, in der das Dämpfungselement 32 angeordnet ist. Ferner weist die Dämpfungseinrichtung 31 ein Federelement 34 auf, das in diesem Ausführungsbeispiel in der Vertiefung 33 angeordnet ist. Die Vertiefung 33 ist in diesem Ausführungsbeispiel als Sacklochbohrung 33 ausgestaltet.
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Das Dämpfungselement 32 ist in diesem Ausführungsbeispiel kugelförmig ausgebildet. Hierbei ist zwischen dem Dämpfungselement 32 und der Vertiefung 33 ein Spalt 35 vorgegeben, der über die Geometrie des Dämpfungselements 32 und der Vertiefung 33 eingestellt ist. Über den Spalt 35 besteht eine Verbindung zwischen einem durch eine Außenseite 36 des Dämpfungselements 32 innerhalb der Vertiefung 33 begrenzten Fluidraum 37 und dem Innenraum 6 innerhalb des Ventilgehäuses 8. Bei einer abgewandelten Ausgestaltung kann das Dämpfungselement 32 beispielsweise auch zylinderförmig ausgestaltet sein, wodurch eine Begrenzung des Fluidraums 37 über eine diesem zugewandte Stirnseite 36 des Dämpfungselements 32 erfolgt.
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Bei der Bewegung des Ankers 4 in der Schließrichtung 30 wird das Fluid aus dem Fluidraum 37 verdrängt, so dass eine hydraulische Dämpfung realisiert ist. Die beim Bewegen des Dämpfungselements 32 in dem Federelement 34 gespeicherte Energie wird beim nächsten Öffnen wieder frei.
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In diesem Ausführungsbeispiel handelt es sich bei dem im Fluidraum 37 vorgesehenen Druckmedium um das Fluid, das von dem Ventil 1 in den Raum 16 eingespritzt wird. Prinzipiell ist es auch denkbar, dass der Innenraum 6 und entsprechend die Vertiefung 33 mit einem separaten, flüssigen Fluid beziehungsweise Druckmedium gefüllt werden, um beispielsweise gasförmige Brennstoffe oder andere gasförmige Fluide einzuspritzen.
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In diesem Ausführungsbeispiel ist der Fluidraum 37 in der Vertiefung 33 ausschließlich über den Spalt 35 mit dem Innenraum 6 verbunden. Ferner erfolgt in diesem Ausführungsbeispiel eine direkte Betätigung des Dämpfungselements 32 durch den Anker 4. Prinzipiell ist auch eine mittelbare Betätigung über beispielsweise einen Zwischenring denkbar. Ferner kann die Vertiefung 33 nicht nur an einem Gehäuseteil 7, sondern auch an einem sonstigen Bauteil 7 vorgesehen sein, das in das Ventilgehäuse 8 integriert und ortsfest in dem Ventilgehäuse 8 angeordnet ist. Die Ausgestaltung der Vertiefung 33 in dem als Gehäuseteil 7 ausgestalteten Bauteil 7 stellt eine bevorzugte Ausführungsform dar.
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Das Gehäuseteil 7 weist eine Stirnseite 40 auf, die einer Stirnseite 41 des Ankers 4 zugewandt ist. Die Stirnseiten 40, 41 sind hierbei parallel zueinander angeordnet. Eine Geometrie des Ventils 1, insbesondere des Ventilgehäuses 8, ist hierbei so vorgegeben, dass die Stirnseiten 40, 41 in jeder im Betrieb möglichen Stellung, also stets, voneinander beanstandet sind. Ein Mindestabstand ist diesbezüglich so vorgegeben, dass ein ausreichender Fluidaustausch zwischen dem Fluidraum 37 und dem Innenraum 6 über den Spalt 35 gewährleistet ist. Ferner ist durch die Geometrie des Ventils, insbesondere des Gehäuseteils 7, gewährleistet, dass eine beziehungsweise mehrere Mediendurchflussbohrungen 42 des Ankers 4 höchstens zu solch einem Teil verdeckt sind, dass noch ein ausreichender Durchfluss in jeder möglichen Betriebsstellung ermöglicht ist, um den Brennstoff aus einem Bereich 43 über die Mediendurchflussbohrungen 42 zu dem Dichtsitz am Ventilschließkörper 13 zu fördern.
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Durch den Spalt 35 zwischen dem Dämpfungselement 32 und der Vertiefung 33 kann bei dieser Ausgestaltung eine optimale Dämpfungswirkung beim Schließvorgang eingestellt werden. Dies kann beispielsweise durch die Wahl des Durchmessers des kugelförmigen Dämpfungselements 32 erfolgen. Das Federelement 34 kann so ausgelegt sein, dass es das Dämpfungselement 32 nur leicht in Richtung des Ankers 4 drückt. Dadurch kann stets oder zumindest über einen Teil des Bewegungsbereichs 22 ein Kontakt zwischen dem Dämpfungselement 32 und dem Anker 4 bestehen. Ein Kontakt besteht jedenfalls bei einer Verstellung des Ankers 4 in der Schließrichtung 30 am Ende des Bewegungsbereichs 22.
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2 zeigt ein Diagramm in einer idealisierten Darstellung zur Erläuterung der Funktionsweise einer möglichen Ausgestaltung des Ventils 1. Hierbei ist auf der rechten Seite der eingerahmte Teil des linken Diagramms in größerem Detail dargestellt. An der Abszisse ist die Zeit t angetragen, während an der Ordinate verschiedene Hübe z beziehungsweise die entsprechenden Hubverläufe dargestellt sind. Diese Hubverläufe können beispielsweise auf Grundlage einer Modellsimulation berechnet werden und zur Abstimmung des Ventils 1, insbesondere der Dämpfungseinrichtung 31, dienen. Die dargestellte Hubverläufe ergeben sich hierbei ohne Dämpfungseinrichtung 31. Bei einem Betätigungsvorgang wird zunächst der Anker 4 entgegen der Schließrichtung 30 betätigt und nach einem gewissen Zeitraum von der Nadelschließfeder 24 mittels der Ventilnadel 10 in der Schließrichtung 30 verstellt, so dass sich der Hubverlauf 44 des Ankers 4 ergibt. Über den Anker 4 wird nach dem Durchlaufen des Ankerfreiwegs 19 die Ventilnadel 10 geöffnet und nach einer gewissen Haltezeit über die Nadelschließfeder 24 in der Schließrichtung 30 geschlossen, wodurch sich der Hubverlauf 45 des mit der Ventilnadel 10 verbundenen Ventilschließkörpers 13 ergibt. Außerdem ist der Hubverlauf 46 der Ventilsitzfläche 12 beziehungsweise einer an der Ventilsitzfläche 12 gedachten Linie am Dichtsitz dargestellt. Eine Differenz 47 des Hubverlaufs 45 des Ventilschließkörpers 13 zum Hubverlauf 46 der Ventilsitzfläche 12 ist ebenfalls dargestellt. Außerdem ist eine Referenzlinie 48 dargestellt. Wenn die Differenz 47 über der Referenzlinie 48 liegt, dann bedeutet dies, dass der Dichtsitz geöffnet ist und Brennstoff über die Spritzlöcher 15 eingespritzt wird. Des weiteren ist noch der Hubverlauf 49 des Anschlags 18 dargestellt, der beim Anschlagen des Ankers 4 in der Schließrichtung 30 in Bereichen 50, 51 jeweils stark einfedert, was durch die Weichheit der Ventilnadel 10 verursacht ist.
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Die in der 2 dargestellte hohe Ventildynamik führt in Verbindung mit der niedrigen Steifigkeit der Ventilnadel 10 zu Nadelprellern. Hierbei kommt es zu einer Verformung am Dichtsitz, wenn der Ventilschließkörper 13 an der Ventilsitzfläche 12 anschlägt, wie es der Hubverlauf 46 zeigt. Entsprechend treten Hübe bezüglich dem Ventilschließkörper 13, wie es durch den Hubverlauf 45 gezeigt ist, und dem Anschlag 18, wie es durch den Hubverlauf 49 gezeigt ist, auf. Dies alles erfolgt kurz nach dem Einschlagen des Ventilschließkörpers 13 in den Ventilsitz an der Ventilsitzfläche 12 zum Zeitpunkt t1. Zwischen den Zeitpunkten t1 und t2 wird die relativ weiche Ventilnadel 10 deutlich stärker gestaucht als der Ventilsitz an der Ventilsitzfläche 12 gedehnt wird. Die beim Einfedern gespeicherte Energie wird beim anschließenden Ausfedern wieder abgegeben, wodurch die Ventilnadel zurückprellt. Dadurch verliert der Ventilschließkörper 13 zwischen den Zeitpunkten t2 und t3 den Kontakt zur Ventilsitzfläche 12 und kann dadurch die Dichtfunktion nicht ausüben. Dies zeigt der Bereich 52 der Differenz 47, da die Differenz 47 dort über der Referenzlinie 48 liegt. Somit kommt es zwischen den Zeitpunkten t2 und t3 zur ungewollten Nacheinspritzung von Brennstoff, was im Verbrennungsmotor zu erhöhten Schadstoffemissionen führt.
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Durch die Dämpfungseinrichtung 31 wird der Anker 4 bei seiner in der Schließrichtung 30 erfolgenden Bewegung gedämpft. Dadurch wird insbesondere das Anschlagen des Ankers 4 an dem Anschlag 18 gegenüber dem in der 2 dargestellten Verlauf gedämpft. Dies bedeutet, dass der Hubverlauf 49 des Anschlags 18 speziell in den Bereichen 50, 51 bedämpft wird. Eine Dämpfung des Ankers 4 erfolgt hierbei vorzugsweise bereits vor einem erstmaligen Anschlagen des Ankers 4 an dem Anschlag 18, wenn sich der Anker 4 in der Schließrichtung bewegt. Dadurch kommt es in der Folge zu einer Bedämpfung, die insbesondere eine gedämpfte Ausprägung der Bereiche 50, 51 zur Folge hat.
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Somit wird beim Einfedern der Ventilnadel 10 weniger Energie gespeichert, so dass beim anschließenden Ausfedern entsprechend weniger wieder angegeben werden kann. Dadurch reduziert sich das Prellen der Ventilnadel 10. Die Dichtfunktion kann dadurch in verbesserter Weise ausgeübt werden. Dadurch kann speziell im Bereich 52 die Differenz 47 bedämpft werden.
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3 zeigt den in 1 mit III bezeichneten Ausschnitt eines Ventils gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel. In diesem Ausführungsbeispiel ist eine Drossel- und/oder Füllbohrung 53 vorgesehen, die den Fluidraum 47 der Vertiefung 33 mit dem Fluidraum 14 im Innenraum 6 des Ventilgehäuses 8 verbindet. Hierdurch kann insbesondere eine Drosselwirkung zusätzlich beeinflusst werden. Die Drossel- und/oder Füllbohrung 53 kann je nach Ausgestaltung des Ventils 1 auch eine Durchströmung der Vertiefung 33 mit dem Fluid ermöglichen. Ablagerungen, wie sie sich durch Medienalterung bilden können, werden hierdurch vermieden. Solche Ablagerungen können im Fall eines Brennstoffs beispielsweise durch ein Verharzen bei höheren Temperaturen auftreten.
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Ferner ist in 3 eine weitere Maßnahme dargestellt, die prinzipiell unabhängig von der Drossel- und/oder Füllbohrung 53 realisiert werden kann. Diese Maßnahme besteht in einem Begrenzungselement 54, das einen Bewegungsweg des Dämpfungselements 32 entgegen der Schließrichtung 30 begrenzt. Das Begrenzungselement 54 kann insbesondere ringförmig ausgebildet sein, wobei das Dämpfungselement 32 durch eine Öffnung 55 des ringförmigen Begrenzungselements 54 ragt. Das Begrenzungselement 54 kann auch die Funktion einer reinen Verliersicherung 54 ermöglichen, was die Montage erleichtert. Das Begrenzungselement 54 ist mit der vorzugsweise ebenen Stirnseite 40 des Gehäuseteils 7 verbunden. Die Vertiefung erstreckt sich hierbei von der Stirnseite 40 in das Gehäuseteil 7.
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Je nach Ausgestaltung des Ventils 1 können auch mehrere Dämpfungseinrichtungen 31 vorgesehen sein, die vorzugsweise umfänglich verteilt bezüglich der Längsachse 9 angeordnet sind.
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Somit kann eine richtungsabhängige Dämpfung der axialen Bewegung des Ankers 4 erzielt werden. Die bestimmte Richtung, in der die Dämpfung erfolgt, ist vorzugsweise die Schließrichtung 30. Dadurch ergibt sich eine ungehinderte Beschleunigung des Ankers 4 beim Öffnen des Ventils 1. Der schnelle Impulsaufbau sorgt für ein sicheres Öffnen des Ventils 1. Hierbei kann es nach dem Durchlaufen des Ankerfreiwegs 19 von dem Anker 4 und dem anschließenden Anschlagen des Ankers 4 an dem Innenpol 20 auch zu einem gewissen Durchschwingen der Ventilnadel 10 durch den Anker 4 kommen.
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Bei der Bewegung in der Schließrichtung 30 wird der Anker 4 dann durch die Fluiddämpfung abgebremst. Das durch das Dämpfungselement 32 verdrängte Fluid muss durch den vorzugsweise als Ringspalt 35 ausgebildeten engen Spalt 35 und/oder durch die Drossel- und/oder Füllbohrung 53 entweichen und verlangsamt so den Anker 4 während des Schließvorgangs. Die Drosselwirkung des Spaltes 35 und/oder der Drossel- und/oder Füllbohrung 53 sowie gegebenenfalls die Federkraft des gegebenenfalls als Dämpfungsfeder 34 dienenden Federelements 34 ermöglichen hierbei eine vorteilhafte Abstimmung auf die Ventildynamik. Somit können Nadelpreller vermieden, geringere Anschlagimpulse erreicht und eine schnellere Beruhigung der Ankerbewegung erzielt werden. Damit verbunden können auch geringere Geräuschemissionen erreicht werden.
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Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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