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Die Erfindung bezieht sich auf ein Mengenbegrenzungsventil, insbesondere für ein Hochdruckpumpensystem wie zum Beispiel ein Common Rail-Diesel-Einspritzsystem, nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.
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Aus der
EP 2 423 498 A1 ist ein Mengenbegrenzungsventil für einen Großdieselmotor bekannt. Das Mengenbegrenzungsventil weist in einer Ventilkammer einen axial verstellbaren Ventilkörper auf, der von einem Federelement gegen einen Ventilsitz vorgespannt ist. Mit dem Beginn des Kraftstoff-Einspritzvorgangs wird ausgangsseitig der Druck am Mengenbegrenzungsventil reduziert, so dass der Ventilkörper aus dem Ventilsitz ausgehoben wird und Kraftstoff durch das Mengenbegrenzungsventil strömen kann. Mit Beendigung des Einspritzvorgangs wird ausgangsseitig Druck aufgebaut, wodurch der Ventilkörper wieder in die Schließposition verstellt wird.
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Die nachveröffentlichte
WO 2016/024 038 A1 offenbart ein Mengenbegrenzungsventil mit einem verstellbaren Steuerkolben, der von einem ersten Federelement in eine oben liegende, einen Strömungsweg freigebende Ausgangsposition kraftbeaufschlagt ist. In einer unteren Begrenzungsposition verschließt der Steuerkolben den Strömungsweg. Der Steuerkolben ist Träger eines Drosselventilkörpers, der einen Zusatzströmungsweg öffnet bzw. verschließt und von einem zweiten Federelement in die Schließposition kraftbeaufschlagt ist. Über den Zusatzströmungsweg im Drosselkörper wird eine Strömung entgegengesetzt zur Einspritzrichtung vom Auslass in Richtung des Einlasses ermöglicht.
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Die
DE 10 2013 210 983 A1 offenbart ein Mengenbegrenzungsventil für ein Einspritzsystem einer Brennkraftmaschine, mit einem Kolben, der einen Zuströmbereich von einem Abströmbereich separiert, wobei eine Fluidverbindung zwischen dem Zuströmbereich und dem Abströmbereich über einen Überströmkanal im Kolben sowie einen Strömungspfad am Kolbenumfang besteht.
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Aus der
DE 10 2012 025 051 A1 ist eine Mengenbegrenzungsventilvorrichtung zur Verwendung mit Kraftstoff bekannt, die ein erstes und ein zweites Ventil aufweist, wobei das erste Ventil druckgesteuert einen ersten durchströmbaren Querschnitt freigibt und das zweite Ventil in Abhängigkeit der Stellung des ersten Ventils und außerdem viskositätsgesteuert zusätzliche durchströmbare Querschnitte freigibt.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mit einfachen konstruktiven Maßnahmen ein kompakt bauendes Mengenbegrenzungsventil zu schaffen, das in einem weiten Druckbereich einsetzbar ist.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Die Unteransprüche geben zweckmäßige Weiterbildungen an.
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Das erfindungsgemäße Mengenbegrenzungsventil kann zur Begrenzung einer einzuspritzenden Fluidmenge eingesetzt werden. Bei dem Fluid handelt es sich insbesondere um ein flüssiges Medium, beispielsweise um einen Kraftstoff wie zum Beispiel Dieselkraftstoff oder Schweröl, wobei auch gasförmige Fluide, beispielsweise Brenngas in Betracht kommen. Das Mengenbegrenzungsventil wird zum Beispiel für ein Hochdruckpumpensystem, beispielsweise ein Common Rail-Diesel-Einspritzsystem für eine Brennkraftmaschine eingesetzt.
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Im Normalbetrieb, bei ordnungsgemäßer Funktion, wird das Fluid durch das Mengenbegrenzungsventil ohne Einschränkungen hindurchgeleitet. Im Fehlerfall, falls zum Beispiel die Beendigung eines Einspritzvorganges aufgrund Klemmens der Düsennadel nicht gewährleistet ist, erfolgt eine Mengenbegrenzung durch das Mengenbegrenzungsventil auf eine maximal mögliche Sperrmenge, die insbesondere höher liegt als die Volllasteinspritzmenge, beispielsweise bei dem 1.5- bis 2-Fachen der Volllasteinspritzmenge. Die Beschränkung der maximal möglichen Einspritzmenge auf die Sperrmenge stellt sicher, dass die Brennkraftmaschine nicht beschädigt wird.
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Das Mengenbegrenzungsventil umfasst einen Steuerkolben, der in einer Ventilkammer des Mengenbegrenzungsventil zwischen einer Ausgangsposition und einer Begrenzungsposition verstellbar und von einem ersten Federelement in die Ausgangsposition kraftbeaufschlagt ist. Zwischen einer Anström- und einer Abströmseite der Ventilkammer liegt ein erster Strömungsweg für das Fluid, der in der Begrenzungsposition des Steuerkolbens versperrt ist. In der Ausgangsposition sowie in den Zwischenpositionen des Steuerkolbens zwischen Ausgangs- und Begrenzungsposition ist dagegen der Strömungsweg freigegeben. Über den ersten Strömungsweg kann bei regulärer Funktionsweise das Fluid das Mengenbegrenzungsventil passieren. Hierbei beaufschlagt das unter Hochdruck stehende Fluid an der Anströmseite den Steuerkolben und drückt diesen gegen die Kraft des ersten Federelementes aus der Ausgangsposition in Richtung der Begrenzungsposition. Solange der Steuerkolben die Begrenzungsposition noch nicht erreicht hat, liegt der erste Strömungsweg offen, und es kann das Fluid durch das Mengenbegrenzungsventil hindurchströmen. Im regulären Betrieb drückt das erste Federelement den Steuerkolben mit Beendigung des Einspritzvorgangs wieder in die Ausgangsposition zurück.
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Gemäß noch einer zweckmäßigen Ausführung befindet sich der Steuerkolben in seiner Begrenzungsposition, in der die Abströmseite des Aufnahmeraums verschlossen ist, am Boden des Aufnahmeraums. Der Steuerkolben verschließt die Abströmöffnung, die in den Boden des Aufnahmeraums eingebracht ist.
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Der Steuerkolben ist Träger eines Drosselventilkörpers, der im Steuerkolben verstellbar angeordnet ist und einen Zusatzströmungsweg öffnet bzw. verschließt, der sich zwischen der Anströmseite und der Abströmseite der Ventilkammer erstreckt. Der Drosselventilkörper ist von einem zweiten Federelement in eine Schließposition kraftbeaufschlagt, in der der Zusatzströmungsweg verschlossen ist. Mit dem Auslenken des Drosselventilkörpers aus der Schließposition in Richtung einer Öffnungsposition wird der Zusatzströmungsweg freigegeben, so dass das Fluid zusätzlich zum ersten Strömungsweg auch durch den Zusatzströmungsweg zur Abströmseite fließen kann.
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Die Auslegung des Querschnitts des ersten Strömungswegs sowie des Zusatzströmungswegs, des ersten und des zweiten Federelementes sowie des abströmseitigen Kammervolumens in der Ventilkammer ermöglichen eine Anpassung an einen weiten Druckbereich der einzuspritzenden Fluidmenge. So kann es beispielsweise zweckmäßig sein, das abströmseitige Kammervolumen in der Ventilkammer zu verkleinern, so dass dieses Kammervolumen schneller mit Fluid aufgefüllt wird, sowie eine Drossel mit reduziertem Querschnitt in den ersten Strömungsweg zu integrieren und/oder das erste Federelement schwächer auszulegen, das den Steuerkolben in die Ausgangsposition kraftbeaufschlagt. Diese Auslegung eignet sich insbesondere für verhältnismäßig niedrige Fluiddrücke von beispielsweise 600 bar bis 1.000 bar.
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Über den in den Steuerkolben integrierten Drosselventilkörper kann der Einsatzbereich auf höhere Fluiddrücke erweitert werden. Bei hohen Systemdrücken und einem normalen, fehlerfreien Einspritzbetrieb unter Nennlast kann ein vorzeitiges Schließen des ersten Strömungswegs mit dem Steuerkolben in der Begrenzungsposition verhindert werden, indem der Drosselventilkörper von dem Fluiddruck an der Anströmseite gegen die Kraft des zweiten Federelementes geöffnet und damit der Zusatzströmungsweg freigegeben wird. Die Öffnungsbewegung des Drosselventilkörpers hängt vom Differenzdruck zwischen Anström- und Abströmseite der Ventilkammer ab. Über den Zusatzströmungsweg kann eine zusätzliche Fluidmenge in das abströmseitige Kammervolumen strömen, wodurch die Kolbengeschwindigkeit des Steuerkolbens bei der Auslenkung aus der Ausgangsposition bei hohen Systemdrücken reduziert wird und die gewünschte Einspritzmenge im Normalfall, bei regulärem Betrieb, erreicht wird. Nur im Fehlerfall, bei einem nicht-unterbrochenen Kraftstoffstrom durch das Mengenbegrenzungsventil, wird der Steuerkolben bis zum Erreichen der Begrenzungsposition verstellt, in der der Strömungsweg über die Abströmseite versperrt ist.
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Nach Beendigung des regulären Einspritzvorgangs füllt sich das abströmseitige Kammervolumen wieder vollständig mit Fluid. Der Steuerkolben wird durch die Kraft des auf ihn wirkenden, ersten Federelementes wieder in die Ausgangsposition zurückgedrängt, in der der erste Strömungsweg freigegeben ist. Der Drosselventilkörper bleibt durch die Kraft des auf ihn wirkenden, zweiten Federelementes in seiner Schließposition, in der der Zusatzströmungsweg versperrt ist.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausführung unterscheidet sich die Federsteifigkeit des ersten und des zweiten Federelementes voneinander. Es kommen sowohl Ausführungen in Betracht, bei denen das zweite Federelement, welches den Drosselventilkörper in die Schließposition kraftbeaufschlagt, eine kleinere Federsteifigkeit aufweist als das erste, den Steuerkolben kraftbeaufschlagende Federelement, als auch umgekehrt. Hierdurch ist sichergestellt, dass bereits zu Beginn des Einspritzvorgangs der Drosselventilkörper öffnet und sich die Druckdifferenz zwischen Anström- und Abströmseite verringert. Der Öffnungsdruck des den Drosselventilkörper aufweisenden Ventils muss oberhalb einer Schwelle liegen, die beispielsweise 1000 bar beträgt, bzw. der Öffnungsdifferenzdruck des Zusatzströmungswegs muss größer als der Druck sein, der erforderlich ist, um den vorgespannten Steuerkolben aus der Begrenzungsposition abzuheben.
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Gemäß einer weiteren zweckmäßigen Ausführung umfasst der erste Strömungsweg einen Drosselkanal, der in die Wandung des Steuerkolbens eingebracht ist, und einen Ringraum zwischen der Außenseite des Steuerkolbens und der Innenwand der Ventilkammer, wobei der Drosselkanal in der Wandung des Steuerkolbens in den Ringraum einmündet. Der Drosselkanal verbindet die Anströmseite der Ventilkammer mit dem Ringraum, der seinerseits mit dem abströmseitigen Kammervolumen der Ventilkammer strömungsverbunden ist. Der erste Strömungsweg führt somit von der Anströmseite über den Drosselkanal zum Ringraum und weiter über das abströmseitige Kammervolumen zur Abströmseite. Über die Querschnittsfläche des Drosselkanals kann das Bewegungsverhalten des Steuerkolbens beeinflusst werden, wobei eine große Drosselquerschnittsfläche einen höheren Fluidstrom ermöglicht und damit die Geschwindigkeit des Steuerkolbens reduziert.
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Gemäß einer weiteren zweckmäßigen Ausführung stützt sich das zweite, den Drosselventilkörper beaufschlagende Federelement an einem Stützbecher ab, der am Steuerkolben angeordnet ist. Der Drosselventilkörper ist in dem Stützbecher aufgenommen, durch den vorteilhafterweise der Zusatzströmungsweg führt. Bei geöffnetem Drosselventilkörper kann somit das Fluid durch den innenliegenden Becherraum des Stützbechers hindurchströmen und weiter in Richtung der Abströmseite des Kammervolumens fließen. Hierfür sind zweckmäßigerweise in die Wandung des Stützbechers eine oder mehrere Strömungsöffnungen eingebracht.
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Des Weiteren kann es zweckmäßig sein, in die Wandung des Steuerkolbens einen Verbindungskanal zwischen dem den Stützbecher umgebenden Raum und dem abströmseitigen Kammervolumen einzubringen, so dass der Zusatzströmungsweg über den Becherraum und die Strömungsöffnungen in der Wandung des Stützbechers sowie den Verbindungskanal in der Wandung des Steuerkolbens zu dem abströmseitigen Kammervolumen führt.
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Der Stützbecher ist vorzugsweise an einer Halteplatte gehalten, die fest mit dem Steuerkolben verbunden ist und einen Ventilsitz mit einer Ventilöffnung aufweist, welche in der Schließposition von dem Drosselventilkörper verschlossen ist. Das zweite Federelement drückt den Drosselventilkörper in die Ventilöffnung und verschließt diese, sofern der an der Anströmseite anliegende Druck des Fluids auf den Drosselventilkörper eine kleinere, öffnende Kraft ausübt als die Federkraft. Über die Querschnittsfläche der Ventilöffnung kann zusätzlich auf das Öffnungsverhalten des Drosselventilkörpers Einfluss genommen werden, wobei mit zunehmender Querschnittsfläche der Ventilöffnung eine höhere öffnende Kraft auf den Drosselventilkörper wirkt.
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Des Weiteren kann es zweckmäßig sein, einen Kolbenaufnahmeraum, in welchem sich der Drosselventilkörper, insbesondere einschließlich des Stützbechers befindet, über eine Trennplatte von dem abströmseitigen Kammervolumen der Ventilkammer zu separieren. Der Kolbenaufnahmeraum liegt innerhalb des Steuerkolbens, er wird radial nach außen von den Wandungen des Steuerkolbens und axial von der Trennplatte sowie von der Halteplatte begrenzt. An der Trennplatte kann außerdem, auf der dem Kolbenaufnahmeraum abgewandten Seite, sich das erste Federelement abstützen, das den Steuerkolben in die Ausgangsposition beaufschlagt. Die Trennplatte verhindert, dass das Fluid an der Anströmseite der Ventilkammer über den geöffneten Drosselventilkörper unmittelbar zur Abströmseite strömt und zwingt das Fluid durch den Verbindungskanal, der eine Drossel bildet.
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Das Strömungsverhalten des Fluids durch den Zusatzströmungsweg kann über die Form des Drosselventilkörpers beeinflusst werden. Die Durchflusscharakteristik über den Zusatzströmungsweg verändert sich in Abhängigkeit der Querschnittsgeometrie des Drosselventilkörpers. Man erhält beispielsweise bei einem scheibenförmigen Drosselventilkörper, der die zugeordnete Ventilöffnung verschließt, einen linearen Öffnungsverlauf der Öffnungsquerschnittsfläche des Zusatzströmungswegs über dem Hub des Drosselventilkörpers. Je nach Ausführung des Drosselventilkörpers sind aber auch progressive Verläufe möglich, beispielsweise bei kugel- oder teilkugelförmigen Drosselventilkörpern oder degressive Verläufe, beispielsweise bei konusförmigen Drosselventilkörpern.
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Weitere Vorteile und zweckmäßige Ausführungen sind den weiteren Ansprüchen, der Figurenbeschreibung und den Zeichnungen zu entnehmen. Es zeigen:
- 1 in schematischer Darstellung ein Hochdruckpumpensystem zur Kraftstoffeinspritzung für eine Brennkraftmaschine, mit einem als Black Box dargestellten Mengenbegrenzungsventil im Strömungsweg zwischen einem Hochdruckspeicher und einem Injektor,
- 2 einen Schnitt durch das Mengenbegrenzungsventil, das einen verstellbar gelagerten, federkraftbeaufschlagten Steuerkolben sowie einen in den Steuerkolben integrierten Drosselventilkörper aufweist,
- 3 in vergrößerter Darstellung der Drosselventilkörper im Steuerkolben,
- 4 der Drosselventilkörper in Scheibenform und eine dazu gehörende Kennlinie mit dem Verlauf der Öffnungsquerschnittsfläche eines Zusatzströmungswegs in Abhängigkeit des Hubs des Drosselventilkörpers,
- 5 der Drosselventilkörper in einer konischen Ausführung mit zugehöriger Kennlinie,
- 6 der Drosselventilkörper in kugelförmiger Ausführung mit zugehöriger Kennlinie.
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In den Figuren sind gleiche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen.
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1 zeigt in schematischer Weise ein Schaltbild eines Hochdruckpumpensystems, das beispielsweise in einem Common Rail-Diesel-Einspritzsystem einer Brennkraftmaschine eingesetzt wird. Das Hochdruckpumpensystem 1 umfasst einen Injektor 2 zum Einspritzen eines Kraftstofffluids, bei dem es sich insbesondere um einen flüssigen Kraftstoff wie beispielsweise Dieselkraftstoff handelt, wobei auch gasförmige Fluide mit Brenngas wie zum Beispiel Erdgas oder Biogas in Betracht kommen. Das Fluid wird dem Injektor 2 von einem Fluidspeicher 3 zugeführt, der das Fluid unter Hochdruck aufnimmt. Vom Fluidspeicher 3 strömt das Fluid zunächst über ein als Black Box dargestelltes Mengenbegrenzungsventil 4 in Richtung Injektor 2, wobei das Mengenbegrenzungsventil 4 im regulären, fehlerfreien Einspritzbetrieb die gewünschte Fluidmenge pro Einspritzvorgang passieren lässt und bei einer Fehlfunktion, beispielsweise bei einem Klemmen der Düsennadel, die austretende Kraftstoffmenge auf eine maximale Sperrmenge begrenzt, die beispielsweise bei dem 1,5- bis 2-fachen der Volllasteinspritzmenge liegt.
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Das Fluid wird dem Injektor 2 über eine Zulaufleitung 5, in die eine Zulaufdrossel 6 integriert ist, zugeführt. Steuerfluid wird aus dem Injektor 2 über eine Rücklauf-Steuerleitung 7, in die Rücklaufdrossel 8 integriert ist, über ein Pilotventil 9 zu einem Reservoir 10 geführt. Das Pilotventil 9 ist als ein 2/2-Wegeventil ausgeführt.
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In 2 ist das Mengenbegrenzungsventil 4 im Schnitt dargestellt. In einem Ventilgehäuse 11 des Mengenbegrenzungsventils 4 befindet sich eine Ventilkammer 12, der über eine Zuführleitung 14 von oben das Fluid zugeführt wird, wobei das Fluid über eine unten liegende Abführleitung 15 abgeleitet wird. Dementsprechend bildet die oben liegende, der Zuführleitung 14 zugewandte Seite der Ventilkammer 12 die Anströmseite und die unten liegende, der Abführleitung 15 zugewandte Seite der Ventilkammer die Abströmseite. Die Anströmseite und die Abströmseite weisen jeweils Strömungsöffnungen der einmündenden Leitungen 14 und 15 auf.
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In der Ventilkammer 12 ist ein Steuerkolben 16 verschieblich aufgenommen, der zwischen einer Position benachbart der Anströmseite und einer Position benachbart der Abströmseite innerhalb der Ventilkammer 12 verstellbar gelagert ist. Die oben liegende Position des Steuerkolbens 16 benachbart zur Anströmseite bildet die Ausgangsposition des Steuerkolbens, die unten liegende Stellung an der Abströmseite bildet die Begrenzungsposition des Steuerkolbens 16. In der Ausgangsposition des Steuerkolbens 16 sowie allen Zwischenpositionen zwischen Ausgangs- und Begrenzungsposition kann Fluid von der Anström- zur Abströmseite über einen ersten Strömungsweg strömen. Lediglich in der unten liegenden Begrenzungsposition ist der erste Strömungsweg unterbrochen, indem ein unten liegender Begrenzungsrand 17 am Steuerkolben 16 die Abströmöffnung zur Abführleitung 15 verschließt.
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Der erste Strömungsweg für das Fluid, der sich zwischen Anström- und Abströmseite erstreckt, umfasst einen Drosselkanal 18, der in die Wandung des Steuerkolbens 16 eingebracht ist und einenends an der Anströmseite der Ventilkammer 12 und anderenends in einen Ringraum 19 mündet, der sich zwischen der Außenseite des Steuerkolbens 16 und der Innenwand der Ventilkammer 12 befindet. Der Ringraum 19 ist zum abströmseitigen Kammervolumen der Ventilkammer 12 offen ausgebildet und steht somit mit dem abströmseitigen Kammervolumen in Strömungsverbindung. Auch der Ringraum 19 ist Teil des ersten Strömungswegs zwischen Anström- und Abströmseite der Ventilkammer 12.
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Der Steuerkolben 16 wird von einem ersten Federelement 20 in seine Ausgangsposition an der Anströmseite kraftbeaufschlagt. Das Federelement 20 stützt sich am Boden der Ventilkammer 12 benachbart zur Abströmseite und gegenüberliegend an einer Trennplatte 21 ab, die fest mit dem Steuerkolben 16 verbunden ist.
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Wie 2 in Verbindung mit 3 zu entnehmen ist, ist in den Steuerkolben 16 ein Drosselventil mit einem Drosselventilkörper 22 integriert, der verstellbar zwischen einer Öffnungs- und einer Schließposition gehalten ist und in der Schließposition eine Ventilöffnung 23 in einer Halteplatte 24 verschließt, welche fest mit dem Steuerkolben 16 verbunden oder einteilig mit diesem ausgebildet ist. Die Ventilöffnung 23 bildet einen Ventilsitz für den Drosselventilkörper 22 und befindet sich unmittelbar benachbart zur Anströmseite der Ventilkammer 12. Der Drosselventilkörper 22 ist von einem zweiten Federelement 25 in die Schließposition kraftbeaufschlagt. Zum Öffnen wird der Drosselventilkörper 22 von dem Druck des Fluids an der Anströmseite gegen die Kraft des zweiten Federelementes 25 nach unten in Richtung der Öffnungsposition verstellt.
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Der Drosselventilkörper 22 und das zweite Federelement 25 sind in einem Stützbecher 26 aufgenommen, der sich an der Innenseite der Halteplatte 24 befindet und mit der Halteplatte 24 fest verbunden ist. Der Stützbecher 26 schließt einen Becherraum ein, in welchem sich der Drosselventilkörper 22 und das zweite Federelement 25 befinden, welches sich am Boden des Stützbechers 26 abstützt. Der Stützbecher 26 liegt in einem Kolbenaufnahmeraum 27 innerhalb des Steuerkolbens 16, wobei der Kolbenaufnahmeraum 27 von der Trennplatte 21 und der Halteplatte 24 begrenzt ist.
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In die Wandung des Stützbechers 26 sind Strömungsöffnungen 28 eingebracht, über die das Fluid, welches bei geöffnetem Drosselventilkörper 22 in den Becherraum einströmt, aus diesem heraus und in den Kolbenaufnahmeraum 27 hineinströmen kann. Der Kolbenaufnahmeraum 27 ist über einen Verbindungskanal 29 in der Wandung des Steuerkolbens 16 mit dem Ringraum 19 verbunden. Die Ventilöffnung 23, die Strömungsöffnungen 28 in der Wandung des Stützbechers 26 und der Verbindungskanal 29 in der Wandung des Steuerkolbens 16 bilden einen Zusatzströmungsweg, so dass das Fluid über diesen Zusatzströmungsweg von der Anströmseite in den Ringraum und weiter über das abströmseitige Kammervolumen zur Abströmseite gelangen kann.
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Das Öffnungsverhalten des Drosselventilkörpers 22 ist von der Querschnittsfläche der Ventilöffnung 23 und der Federsteifigkeit des zweiten Federelementes 25 bestimmt. Der Öffnungsdifferenzdruck des Zusatzströmungswegs muss größer als der Druck sein, der erforderlich ist, um den vorgespannten Steuerkolben 16 aus der Begrenzungsposition abzuheben.
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Im fehlerfreien Betrieb strömt die Einspritzmenge über den ersten Strömungsweg durch den Drosselkanal 18 und den Ringraum 19 in Richtung Abströmseite, zusätzlich öffnet unter dem Druck des anliegenden Fluids an der Anströmseite der Drosselventilkörper 22 und gibt den Zusatzströmungsweg über die Ventilöffnung 23, die Strömungsöffnungen 28 und den Verbindungskanal 29 frei. Das Öffnungsverhalten des Drosselventilkörpers 22 hängt vom Differenzdruck zwischen Anström- und Abströmseite ab. Bei geöffnetem Drosselventilkörper 22 strömt Fluid über den Zusatzströmungsweg in Richtung Abströmseite, wodurch der Differenzdruck zwischen Anström- und Abströmseite reduziert und auch die Verstellbewegung des Steuerkolbens 16 von der Ausgangs- in Richtung Begrenzungsposition verlangsamt wird. Diese Verstellbewegung führt der Steuerkolben 16 bei jedem Einspritzvorgang aus, wobei im fehlerfreien Betrieb die Begrenzungsposition nicht erreicht wird, so dass auch die Abströmöffnung an der Abströmseite nicht verschlossen wird.
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Nach Beendigung des regulären Einspritzvorgangs füllt sich das abströmseitige Kammervolumen vollständig mit dem Fluid, der Steuerkolben 16 wird durch das erste Federelement 20 wieder in die obere Ausgangsposition zurückgedrängt. Auch der Drosselventilkörper 22 wird durch die Kraft des zweiten Federelementes 25 in die Schließposition zurückverstellt.
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Die Ausführung des Mengenbegrenzungsventils 4 mit dem Steuerkolben 16 und zusätzlich dem verstellbaren Drosselventilkörper 22 erlaubt einen Betrieb des Mengenbegrenzungsventils sowohl bei hohen als auch bei niedrigeren Systemdrücken des Fluids. Das erste Federelement 20, das den Steuerkolben 16 kraftbeaufschlagt, kann schwächer ausgelegt und mit einer verhältnismäßig geringen Federsteifigkeit versehen werden, wodurch der Steuerkolben 16 auch bei einem Betrieb mit niedrigeren Systemdrücken im Fehlerfall bis zum Erreichen der Begrenzungsposition nach unten verstellt wird. Zugleich ist auch ein Betrieb bei höheren Systemdrücken möglich, indem wie vorbeschrieben der Drosselventilkörper 22 öffnet und über den hierdurch freigegebenen Zusatzströmungsweg der Differenzdruck zwischen Anström- und Abströmseite reduziert wird, wodurch auch das Bewegungsverhalten und die Verstellung des Steuerkolbens in Richtung der Abströmseite verlangsamt wird.
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In den 4 bis 6 sind verschiedene Ausführungsvarianten des Drosselventilkörpers 22 dargestellt, über die auf die Durchströmung des Zusatzströmungswegs im Bereich der Ventilöffnung 23 Einfluss genommen werden kann. Dargestellt ist jeweils die Ventilöffnung 23 in der Halteplatte 24 des Steuerkolbens und der Drosselventilkörper 22 in verschiedenen Querschnittsgeometrien sowie zusätzlich ein Schaubild mit dem Verlauf der Öffnungsquerschnittsfläche des Zusatzströmungswegs im Bereich der Ventilöffnung 23 als Funktion des Öffnungshubs des Drosselventilkörpers 22.
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In 4 ist der Drosselventilkörper 22 scheibenförmig ausgebildet. Dies führt beim Öffnungshub des Drosselventilkörpers 22 zu einem linearen Anstieg der Öffnungsquerschnittsfläche.
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In 5 weist der Drosselventilkörper 22 einen konusförmigen Abschnitt auf, der in die einen Ventilsitz bildende Ventilöffnung 23 einragt. Der Verlauf der Öffnungsquerschnittsfläche ist im Vergleich zum linearen Anstieg degressiv.
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In 6 ist der Drosselventilkörper 22 kugel- oder teilkugelförmig ausgebildet, der Verlauf der Öffnungsquerschnittsfläche ist bezogen auf den linearen Verlauf progressiv.
