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Technisches
Gebiet
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Zur Versorgung von Brennräumen selbstzündender
Verbrennungskraftmaschinen mit Kraftstoff können sowohl druckgesteuerte
als auch hubgesteuerte Einspritzsysteme eingesetzt werden. Als Kraftstoffeinspritzsysteme
kommen neben Pumpe-Düse-Einheiten,
Pumpe-Leitung-Düse-Einheiten auch
Speichereinspritzsysteme zum Einsatz. Speichereinspritzsysteme (Common-Rail)
ermöglichen
in vorteilhafter Weise, den Einspritzdruck an Last und Drehzahl
der Verbrennungskraftmaschine anzupassen. Zur Erzielung hoher spezifischer
Leistungen und zur Reduktion der Emissionen in der Verbrennungskraftmaschine
ist generell ein möglichst
hoher Einspritzdruck erforderlich.
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Aus Festigkeitsgründen ist das erreichbare Druckniveau
bei heute eingesetzten Speichereinspritzsystemen auf etwa 1600 bis
1800 bar begrenzt. Zur weiteren Drucksteigerung an Speichereinspritzsystemen
kommen an diesen Druckverstärker
zum Einsatz.
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EP 0 562 046 B1 offenbart eine Betätigungs- und
Ventilanordnung mit Bedämpfung
für eine
elektronisch gesteuerte Einspritzeinheit. Die Betätigungs- und
Ventilanordnung für
eine hydraulische Einheit weist einen elektrisch erregbaren Elektromagneten mit
einem festen Stator und einem bewegbaren Anker auf. Der Anker weist
eine erste und eine zweite Oberfläche auf. Die erste und die
zweite Oberfläche des
Ankers definieren einen ersten und einen zweiten Hohlraum, wobei
die erste Oberfläche
des Ankers dem Stator zuweist. Es ist ein Ventil vorgesehen, welches
mit dem Anker verbunden ist. Das Ventil ist in der Lage, aus einem
Sumpf ein hydraulisches Betätigungsfluid
an die Einspritzvorrichtung zu leiten. Ein Dämpfungsfluid kann in Bezug
auf einen der Hohlräume
der Elektromagnetanordnung dort gesammelt werden bzw. von dort wieder
abgelassen werden. Mittels eines in eine Zentralbohrung hineinragenden Bereiches
eines Ventils kann die Strömungsverbindung
des Dämpfungsfluides
proportional zu dessen Viskosität
selektiv freigegeben bzw. verschlossen werden.
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Aus
DE 199 10 970 A1 sowie
DE 102 18 635.9 gehen Kraftstoffeinspritzeinrichtungen
hervor, die jeweils eine Druckübersetzungseinheit
enthalten. Die Druckübersetzungseinheit
enthält
einen Arbeitsraum sowie einen Differenzdruckraum, der zur Betätigung der
Druckübersetzungseinheit
druckentlastbar ist. Der Differenzdruckraum und der Arbeitsraum
der Druckübersetzungseinheit
sind durch ein kolbenförmig
ausgebildetes Übersetzungselement
voneinander getrennt.
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Die aus
DE 199 10 970 A1 und
DE 102 18 635.9 bekannten
Druckübersetzungseinheiten
werden durch die Druckentlastung bzw. Druckbeaufschlagung des Differenzdruckraumes
betätigt,
was hinsichtlich der sich einstellenden Entspannungsverluste günstiger
ist. Eine abrupte Druckbeaufschlagung des Hochdruckraumes der Druckübersetzungseinheit
bei Druckentlastung des Differenzdruckraumes der Druckübersetzungseinheit
führt zum
sofortigen Höchstdruckaufbau
entsprechend der Dimensionierung des kolbenförmig ausgebildeten Übersetzungselementes
der Druckübersetzungseinheit.
Die Druckübersetzungseinheit
baut daher im Hochdruckraum abrupt den Höchstdruck auf, was hinsichtlich
einer Darstellung von Kleinstmengeneinspritzungen in den Brennraum
einer selbstzündenden
Verbrennungskraftmaschine, so zum Beispiel im Rahmen einer Voreinspritzung,
unerwünscht
sein kann. Mittels der aus
DE
199 10 970 A1 und
DE
102 18 635.9 bekannten Druckübersetzungseinheiten ist die
Formung eines Einspritzdruckverlaufes hinsichtlich der Darstellung
kleinster Einspritzmengen für
Pilot- bzw. Voreinspritzphasen von Kraftstoff in den Brennraum einer
selbstzündenden
Verbrennungskraftmaschine nur schwierig darstellbar.
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Darstellung
der Erfindung
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Mit der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Ausbildung
eines Druckverstärkers
kann ein bereits im Druckverstärker
enthaltenes Bauteil, welches der Rückstellfederabstützung dient,
zur Hubdämpfung eingesetzt
werden, indem in dieses eine Drosselstelle eingebracht wird. Durch
Ausbildung einer engen Passung zwischen dem gehäusefest angeordneten nunmehr
als Dämpfungselement
nutzbaren Rückstellfederanschlag
und dem relativ zu diesem bewegbaren kolbenförmig ausgebildeten Druckverstärkungselement
des Druckverstärkers
kann bei Ansteuerung des Druckverstärkers gewährleistet werden, dass durch
die Drosselstelle ein vollständiger Ausgleich
der Volumenvergrößerung aus
dem Arbeitsraum des Druckverstärkers
in einen Dämpfungsraum
eingeschränkt
erfolgt.
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Ferner kann am kolbenförmig ausgebildeten Druckverstärkungselement
des Druckverstärkers eine
beispielsweise kegelstumpfförmig
ausgebildete hydraulische Fläche
vorgesehen werden. Ein Teil der Fläche wird durch einen das kolbenförmig ausgebildete
Druckverstärkungselement
umschließenden Ringbereich
des nunmehr als Dämpfungselement eingesetzten
Rückstellfederanschlages
umschlossen. Dadurch wird nicht die gesamte Fläche des Druckverstärkungselementes,
welches den Dämpfungsraum
unterhalb des Dämpfungselementes
begrenzt, durch den im Arbeitsraum des Druckverstärkers herrschenden
Druck beaufschlagt.
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Das kolbenförmig ausgebildete Druckverstärkungselement
des Druckverstärkers
fährt zwar bei
Druckentlastung des Differenzdruckraumes mit einer Stirnseite in
den Hochdruckraum des Druckverstärkers
ein, jedoch wird ein Abströmen
von unter erhöhtem
Kraftstoffdruck stehenden Kraftstoff aus dem Hochdruckraum aufgrund
der diesem nachgeschalteten hydraulischen Drosselquerschnitte, z.
B. Bohrungen, den brennraumseitigen Sitz des Einspritzventilgliedes
sowie die Spritzlöcher
bei niedrigerer Druckbeaufschlagung des Hochdruckraumes in geringerem
Maße erfolgen.
Demzufolge verläuft
die Einfahrbewegung, durch die der Druckaufbau im Hochdruckraum
des Druckverstärkers
erfolgt, in diesen erheblich langsamer.
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In vorteilhafter Weise kann jedoch
abhängig vom
Hubweg des kolbenförmig
ausgebildeten Druckverstärkungselements
durch eine an diesem im Bereich des Dämpfungselementes vorgesehene
Steuerkante erreicht werden, dass ab deren Öffnen auch im Dämpferraum
unterhalb des ringförmig
ausbildbaren Dämpfungselementes
der im Arbeitsraum des Druckverstärkers anstehende Arbeitsdruck
auf die gesamte, dem Dämpfungsraum
zuweisende hydraulische Fläche
des kolbenförmigen
Druckverstärkungselementes
einwirkt. Dadurch wird erreicht, dass der Höchstdruck im Hochdruckraum
des Druckverstärkers
erst bei Kraftstoffmengen eintritt, die größer sind als diejenigen, die
für eine
geringe Anzahl von vorzunehmenden Voreinspritzungen benötigten Kraftstoffmengen.
Dies bietet den Vorteil, dass sich einerseits Voreinspritzungen
mit geringer Einspritzmenge und niedrigem Einspritzdruck darstellen
lassen, jedoch die volle, entsprechend der Dimensionierung des Druckverstärkers erreichbare
Druckerhöhung
für Haupteinspritzphasen
uneingeschränkt
genutzt werden kann.
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Anhand der Zeichnung wird die Erfindung nachstehend
eingehender beschrieben.
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Es zeigt:
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1 einen
Schnitt durch den erfindungsgemäß vorgeschlagenen
Druckverstärker
mit integriertem, hubabhängig
wirkenden Dämpfungselement und
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2 eine
Ausführungsvariante
eines hubabhängig
wirkenden Dämpfungselementes.
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Ausführungsvarianten
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Der in 1 dargestellte
Druckverstärker 1 umfasst
einen Arbeitsraum 2. Der Arbeitsraum 2 des Druckverstärkers 1 wird
durch eine Hochdruckleitung 3 mit unter hohem Druck stehenden
Kraftstoff beaufschlagt. Die Kraftstoffquelle, die der Hochdruckleitung 3 den
unter hohem Druck stehenden Kraftstoff zuführt, ist in der Zeichnung nicht
näher beschrieben. Dabei
kann es sich beispielsweise um ein Hochdruckförderaggregat oder um einen
Hochdruckspeicherraum (Common-Rail) handeln. Der in der Zeichnung
im Schnitt dargestellte Druckverstärker 1 kann im Injektorkörper eines
Kraftstoffinjektors integriert sein und bevorzugt oberhalb des Kraftstoffinjektors angeordnet
werden. Die Einströmrichtung
des unter hohem Druck stehenden Kraftstoffes in den Arbeitsraum 2 des
Druckverstärkers 1 ist
mit Bezugszeichen 4 markiert.
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Der Druckverstärker 1 umfasst ein
kolbenförmig
ausgebildetes Druckverstärkungselement 5.
Das Druckverstärkungselement 5 trennt
den Arbeitsraum 2 des Druckverstärkers 1 von einem
Differenzdruckraum 6. Der Differenzdruckraum 6 ist über eine
Steuerleitung 7 druckentlastbar bzw. druckbeaufschlagbar.
Eine Absteuerung von Kraftstoffvolumen aus dem Druckraum 6 erfolgt
durch die Betätigung
eines in der Zeichnung nicht dargestellten Schaltventiles, beispielsweise
eines Magnetventils oder eines Piezoaktors oder dergleichen. Die
Strömungsrichtung des
aus dem Differenzdruckraum 6 abströmenden Kraftstoffes ist durch
den von der Steuerleitung 7 wegweisenden Pfeil symbolisiert,
während
die Einströmrichtung
von Kraftstoff in den Differenzdruckraum 6 während der
Rückstellphase
des Druckverstärkungselementes 5 des
Druckverstärkers 1 durch den
auf die Steuerleitung 7 zuweisenden Pfeil angedeutet ist.
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Das kolbenförmig ausgebildete Druckverstärkungselement 5 des
Druckverstärkers 1 umfasst eine
untere Stirnseite 8, welche in einen mit Bezugszeichen 33 identifizierten
Hochdruckraum des Druckverstärkers 1 einfährt. Aus
dem Hochdruckraum 33 wird bei Einfahren des kolbenförmig ausgebildeten Druckverstärkungselementes 5 ein
unter erhöhtem Kraftstoffdruck
stehenden Kraftstoffvolumen in eine Absteuerleitung 9 verdrängt. Die
Absteuerleitung 9 kann sich beispielsweise zu einem Düsenraum
erstrecken, der ein als Dü sennadel
ausgebildetes Einspritzventilglied eines Kraftstoffinjektors umschließt. Entsprechend
der Position des in der Regel in vertikaler Richtung bewegbaren
Einspritzventilgliedes wird dessen brennraumseitiger Sitz freigegeben
bzw. verschlossen, so dass eine Einspritzung von unter erhöhtem Kraftstoffdruck
stehenden Kraftstoff in den Brennraum der selbstzündenden
Verbrennungskraftmaschine erfolgt oder unterbleibt.
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Das den Druckverstärker 1 aufnehmende Gehäuse 10 kann
einen ersten Gehäuseteil 10.1,
der im Wesentlichen den Arbeitsraum 2 umschließt sowie
ein weiteres Gehäuseteil 10.2 enthalten.
Die beiden Gehäuseteile 10.1 bzw. 10.2 des
Gehäuses 10 liegen
entlang einer Gehäuseteilung 16 aneinander an.
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Die Wandung des Arbeitsraumes 2 ist
mit Bezugszeichen 11 gekennzeichnet und wird durch den
Werkstoff des ersten Gehäuseteiles 10.1 des Gehäuses 10 gebildet.
Das kolbenförmig
ausgebildete Druckverstärkungselement 5 umfasst
eine im oberen Bereich des Arbeitsraumes 2 angeordnete
Stützscheibe 12.
An der Stützscheibe 12 stützt sich
ein Rückstellfederelement 13 ab,
welches mit an seinem der Stützscheibe 12 entgegengesetzten
Ende auf einem scheibenförmig
ausgebildeten Dämpfungselement 15 ruht.
Das Dämpfungselement
umfasst eine Stützfläche 14,
auf der die Rückstellfeder 13 aufliegt. Das
Dämpfungselement 15 stützt sich
entlang einer Aufsatzfläche 17 am
zweiten Gehäuseteil 10.2 des Gehäuses 10 ab.
Es ist stationär
im ersten Gehäuseteil 10.1 aufgenommen
und wird beim Fügen
des mehrteilig ausgebildeten Gehäuses 10 in
eine Ausnehmung oberhalb der Teilungsfuge der Gehäuseteilung 16 in
das erste Gehäuseteil 10.1 eingelassen.
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Das Dämpfungselement 15 umfasst
einen Außenring 19 und
einen Innenring 20. Am unteren Ende des Außenringes 19 des
Dämpfungselementes 15 befindet
sich eine Ringfläche,
die sich auf der bereits erwähnten
Aufsatzfläche 17 des
Dämpfungselementes 15 am
zweiten Gehäuseteil 10.2 abstützt. Das
Dämpfungselement 15 umfasst
ferner eine Begrenzungsfläche 23,
die einen Dämpfungsraum 22 begrenzt.
Eine weitere Begrenzung des Dämpfungsraumes 22 kann
durch einen z. B. kegelstumpfförmig oder
auch plan verlaufenden Flächenbereich 21 des Druckverstärkungselementes 5 gebildet
werden. Der kegelstumpfförmig
verlaufende Bereich 21, eine hydraulisch wirksame Fläche 32 bildend,
ist zunächst bei Überströmen von
Kraftstoff aus dem Arbeitsraum 2 in den Dämpfungsraum
22 wirksam. Das Dämpfungselement 15 durchsetzend,
d. h. dessen Stützfläche 14 durchstoßend, ist
eine Dämpferdrossel 24 vorgesehen.
In der Position des Druckverstärkungselementes 5 gemäß der Zeichnung überdeckt
der innere Ring 20 des Dämpfungselementes 15 einen
an den kegelstumpfförmigen
Umfangsflächenbereich 21 angrenzenden
Ringbereich 34 des Druckverstärkungselementes 5,
der hydraulisch wie der kegelstumpfförmig verlaufende Bereich 21 wirkt.
Im Spalt zwischen dem Dämpfungselement 5 und
der Mantelfläche
des Druckverstärkungselementes
und im Ringbereich 34 kommt es zu einer Druckunterwanderung,
d. h. im Arbeitsraum 2 und im Dämpfungsraum 22 herrscht
der gleiche Druck. Die sich einstellende Spaltleckage ist jedoch
klein im Vergleich zu dem Kraftstoffvolumenstrom, der über den
Querschnitt der Dämpferdrossel 24 strömt.
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Ferner sind im Bereich des Dämpfungselementes 15 am
Umfang des kolbenförmigen
Druckverstärkungselementes 5 eine
Steuerkante 25 sowie mehrere am Umfang des kolbenförmigen Druckverstärkungselementes 5 verteilt
angeordnete Anschliffflächen 26 vorgesehen.
Entsprechend des Hubweges (Bezugszeichen 29) des kolbenförmigen Druckverstärkungselementes 5 bei
Druckentlastung des Differenzdruckraumes 6 fährt die
Steuerkante 25 vertikal nach unten, so dass über die
Anschliffflächen 26, die
am Umfang des kolbenförmig
ausgebildeten Druckverstärkungselementes 5 in
einem Winkel von 90° beispielsweise
zueinander orientiert sein können, unter
hohem Druck stehender Kraftstoff aus dem Arbeitsraum 2 in
den Dämpfungsraum 22 einströmt, d. h.
die Drosselstelle 24 im Dämpfungselement 15 bei fortschreitendem
Hub des Druckverstärkungselementes 5 unwirksam
wird.
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Das Dämpfungselement 15 umfasst
eine eng tolerierte Bohrung 28, durch welche sich das kolbenförmig ausgebildete
Druckverstärkungselement 5 bei
Druckentlastung des Differenzdruckraumes 6 entsprechend
seiner Einfahrrichtung 29 bewegt; zudem wird das Dämpfungselement 15 durch
die engtolerierte Bohrung 28 auf dem Druckverstärkungselement 5 zentriert.
Das kolbenförmig
ausgebildete Druckverstärkungselement 5 ist
innerhalb eines Führungsabschnittes 30 im
zweiten Gehäuseteil 10.2 des
mehrteilig ausgebildeten Gehäuses 10 geführt. Eine
den Differenzdruckraum 6 begrenzende Ringfläche am kolbenförmigen Druckverstärkungselement 5 ist
mit Bezugszeichen 31 markiert.
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Die Funktionsweise des Druckverstärkers gemäß der Zeichnung
stellt sich wie folgt dar. Über den
Hochdruckanschluss 3 wird der Arbeitsraum 2 mit
Kraftstoff befüllt.
Im Arbeitsraum 2 des Druckverstärkers 1 herrscht der
durch die Hochdruckquelle aufbaubare bzw. im Innenraum eines Hochdruckspeichers
herrschende Kraftstoffdruck. Über
die Steuerleitung 7 ist der Differenzdruckraum 6 und über die
Absteuerleitung 9 der Hochdruckraum 33 des Druckverstärkers 1 ebenfalls
mit Kraftstoff befällt, der
unter dem Druck steht, den ein Hochdruckförderaggregat bzw. einen Hochdruckspeicherraum
aufbaut. In der in der Zeichnung wiedergegebenen Lage des kolbenförmigen Druckverstärkungselementes 5 des
Druckverstärkers 1 befindet
sich dieses in seiner Ruhelage. In diesem Zustand ist die Steuerkante 25 am
kolbenförmigen
Druckverstärkungselement 5 vom
Innenring 20 des Dämpfungselementes 15,
das als ringförmiges
Einsatzstück
ausgebildet ist, überdeckt,
so dass die sich in den Arbeitsraum 2 erstreckenden als
Anschliffflächen
ausgestaltbaren Freiflächen
26 verschlossen
sind. Ferner ist eine an die beispielsweise kegelstumpfförmig ausgeführte Fläche 21 des
kolbenförmigen
Druckverstärkungselementes 5 angrenzende
Ringfläche 34 vom
inneren Ring 20 des Dämpfungselementes 15 überdeckt.
Der über die
Dämpferdrossel 24 des
Dämpfungselementes 15 vom
Arbeitsraum 2 des Druckverstärkers 1 in den Dämpfungsraum 22 eintretende
Kraftstoff befüllt
den Dämpfungsraum 22 und
sorgt auch hier für
den durch die Hochdruckquelle aufbaubaren bzw. im Innenraum eines
Kraftstoffhochdruckspeichers herrschenden Kraftstoffdruck. Der Druckverstärker 1 ist
druckausgeglichen und wird über
das Rückstellfederelement 13 in
seiner Ausgangslage gehalten.
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Bei einer in der Zeichnung nicht
näher dargestellten
Druckentlastung des Differenzdruckraumes 6 durch dessen
Verbindung mit einem ebenfalls nicht dargestellten Niederdruckbereich
eines Kraftstoffeinspritzsystemes nimmt der Druck im Differenzdruckraum 6 ab.
Aufgrund des im Arbeitsraum 2 weiter herrschenden hohen
Druckes, aufgebracht durch ein nicht dargestelltes Hochdruckförderaggregat
oder einen Hochdruckspeicherraum (Common-Rail), beginnt das Druckverstärkungselement 5 sich
nach unten zu bewegen und den Kraftstoff im Hochdruckraum 33 und
den mit diesem über
den Anschluss 9 verbundenen Räumen, z. B. einen Düsenraum,
zu komprimieren. Wegen der Volumenvergrößerung im Dämpfungsraum 22 erfolgt
ein allmählicher
Druckabbau, da der in dem hydraulischen Raum 22 vom Arbeitsraum 2 des
Druckverstärkers 1 eintretende Kraftstoff
entsprechend der Dimensionierung der Dämpferdrossel 24 gedrosselt
wird.
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Aufgrund der Dämpferdrossel 24 im
Dämpfungselement 15 ist
ein vollständiger
Ausgleich der Volumenvergrößerung des
hydraulischen Raumes 22 bei der Bewegung des kolbenförmigen Druckverstärkungselementes 5 in
Einfahrrichtung 29, d. h. auf einen Hochdruckraum 33 des
Druckverstärkers 1 zu, nicht
möglich.
Der Druckverstärker 1 baut
innerhalb des Hochdruckraumes 33 weniger Druck auf. Im
hydraulischen Raum 22 ist die z. B. kegelstumpfförmig oder
plan ausgebildete Fläche 21 als
hydraulische Fläche 32 und
die an diese angrenzenden Ringfläche 34 ab
Beginn der Bewegung des Druckverstärkerelementes 5 des
Druckverstärkers 1 wirksam,
da der innere Ring 20 des als ringförmiger Einsatz ausgebildeten
Dämpfungselementes 15 die
Fläche 34 freigibt.
Aufgrund des beschränkten
Druckaufbaus innerhalb des als Dämpfungsraum
fungierenden hydraulischen Raumes 22 unterhalb des Dämpfungselementes 15,
fährt das
kolbenförmige
Druckverstärkungselement 5,
das durch einen geringeren als den im Arbeitsraum 2 herrschenden
Druck beaufschlagt ist, langsamer in den Hochdruckraum 33 ein.
Vom Hochdruckraum 33 des Druckverstärkers 1 strömt unter
erhöhtem
Druck stehender Kraftstoff in die Absteuerleitung 9 zu
einem in der Zeichnung nicht dargestellten Kraftstoffinjektor ab.
Dieser umfasst stromab des Hochdruckraumes 33, sich an
die Absteuerleitung 9 anschließende Bohrungen, einen Düsensitz am
brennraumseitigen Ende sowie Einspritzöffnungen, die als hydraulische
Dros selquerschnitte fungieren. Daher strömt bei einem im Hochdruckraum 33 herrschenden
niedrigeren Druck als des Auslegungsdrucks des Druckverstärkers 1 weniger
Menge ab. Der reduzierte Druckaufbau innerhalb des hydraulischen
Raumes 22 bewegt das kolbenförmig ausgebildete Druckverstärkungselement 5 zudem
langsamer in den Hochdruckraum 33 hinein.
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Ab Überschreiten eines durch die
Lage der Steuerkante 25 am Umfang des kolbenförmigen Druckverstärkungselementes 5 definierten
Hubweges fährt
die Steuerkante 25 aus der Bohrung 28 des Dämpfungselementes 15 aus.
Die sich an die Steuerkante 25 anschließenden, am Umfang des kolbenförmigen Druckverstärkungselement 5 ausgebildeten Freiflächen 26 erlauben
ein Einströmen
von Kraftstoff aus dem Arbeitsraum 2 des Druckverstärkers in
den sich aufgrund der Bewegung des kolbenförmigen Druckverstärkungselementes 5 in
Richtung des Pfeilers 29 ständig vergrößernden hydraulischen Raum 22.
Ab dem Ausfahren der Steuerkante 25 aus der Bohrung 28 des
ringförmig
ausgebildeten Dämpfungselementes 15 wird
die Dämpferdrossel 24,
wegen der Freigabe der Freiflächen 26 unwirksam,
der Kraftstoff strömt über die
Bohrung 28 ungehindert in den hydraulischen Raum 22 ein.
Damit steht im sich entsprechend der Einfahrbewegung 29 des
kolbenförmigen
Druckverstärkungselementes 5 in
den druckentlasteten Differenzdruckraum 6 der Arbeitsdruck im
hydraulischen Raum 22 an und wirkt somit auf die gesamte
Stirnfläche
unter Einschluss der zuvor vom inneren Ring 20 des Dämpfungselementes 15 überdeckten
Fläche 34.
Dadurch steigt der Druck im Hochdruckraum 33 auf den Auslegungsdruck
an. Der vollständige
Druckaufbau innerhalb des Hochdruckraumes 33 erfolgt jedoch
erst nachdem aus diesem bereits die für Voreinspritzungen notwendige
Kraftstoffmenge in die Absteuerleitung 9 zum in der Zeichnung
nicht dargestellten Kraftstoffinjektor abgeströmt ist. Nach dem Ausfahren
der Steuerkante 25 aus der eng tolerierten Bohrung 28 des
ringförmig
konfigurierten Dämpfungselementes 15 wirkt
auf das kolbenförmige
Druckverstärkungselement 5 der
Auslegungsdruck des Druckverstärkers,
der durch die Dimensionierung der hydraulisch wirksamen Flächen 21 und 34,
der Dimensionierung der Fläche
des Druckverstärkungselementes 5,
die von der Bohrung 28 umgeben ist, vorgegeben ist. Die
Fläche
des Druckverstärkungselements 5,
die von der Bohrung 28 umgeben ist wird stets mit dem im
Arbeitsraum 2 herrschenden Druck beaufschlagt. Nach dem
Ausfahren der Steuerkante 25 aus der Bohrung 28 steht der
Druck im Arbeitsraum 2, der jetzt auch im hydraulischen
Raum 22 ansteht, am gesamten Kolbenquerschnitt (vergleiche
Durchmesser 30) des Druckübersetzungselementes 5 an.
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Mit der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Lösung lassen
sich kleine Einspritzmengen bei niedrigerem Druck darstellen, wohingegen
ein vollständiger
Druckaufbau durch den erfindungsgemäß vorgeschlagenen Druckverstärker 1 zur
Realisierung von Haupteinspritzungen in den Brennraum einer selbstzündenden
Verbrennungskraftmaschine durch den Kraftstoffinjektor kaum beeinträchtigt wird.
Entsprechend der Auslegung der Dämpferdrossel 24 am Dämpfungselement 15 und
der Dimensionierung des Durchmessers der Bohrung 28 kann
die Einfahrgeschwindigkeit des kolbenförmigen Druckverstärkungselementes 5 mit
seiner unteren Stirnseite 8 in den Hochdruckraum 33 gesteuert
werden, ebenso das beim allmählichen
Einfahren in Richtung 29 in den Hochdruckraum 33 sich
einstellende Druckniveau. Die in der Stützfläche 14 oberhalb der
Dämpferdrossel 24 ausgebildete
Ausnehmung 27 verhindert, dass die Rückstellfeder 13 die
Dämpferdrossel 24 verschließt.
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Durch das Anbringen einer Dämpferdrossel 24 an
einem bereits in einem mehrteiligen Gehäuse 10 eines Druckverstärkers 1 aufgenommenen
ringförmigen
Einsatzelementes 15 als Dämpfungselement kann der Einbau
zusätzlicher
Komponenten am Druckverstärker 1 vermieden
werden. Das ringförmige
Einsatzelement 15 umfasst einen äußeren Ring 19, der
die sich auf der Fläche 14 des
ringförmigen Einsatzes 15 abstützende Rückstellfeder 13 seitlich umgibt,
so dass diese stets in ihrer Position am ringförmigen Einsatz 15 gehalten
ist. Die Rückstellfeder 13 stützt sich
andererseits an einer am kolbenförmig ausgebildeten
Druckverstärkungselement 5 angeordneten
Scheibenfläche 12 ab.
Die Ausnehmung 18 am Dämpfungselement
bildet den oberen Hubanschlag des Druckverstärkungselementes 5.
Ein Hubanschlag für
das Druckverstärkungselement 5 des Druckverstärkers 1 kann
auch durch ein Anschlagen des oberen Endes des Druckverstärkungselementes 5 am
ersten Gehäuseteil 10.1 realisiert
werden.
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2 zeigt
eine Ausführungsvariante
eines hubabhängig
wirkenden Dämpfungselementes.
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In der Ausführungsvariante des ringförmigen,
als Dämpfungselement
fungierenden Einsatzes 15 gemäß 2 umfasst diese einen Außenring 19. In
der in 2 dargestellten
Ausführungsvariante
eines ringförmigen
Einsatzes 35 (Dämpfungselement) ist
der Außenring
fortgefallen. Der ringförmige
Einsatz 35, gemäß der Darstellung
in 2, ist im Wesentlichen
scheibenförmig
konfiguriert und liegt innerhalb einer Ausnehmung 18 im
oberen ersten Gehäuseteil 10.1 des
Druckverstärkers 1 an.
Die das Druckverstärkungselement 5 beaufschlagende Rückstellfeder 13 stützt sich
an der Stützfläche 14 des
ringförmigen
Dämpfungselementes 35 ab.
Darüber
hinaus wird die Rückstellfeder 13 durch
eine Anlagefläche 36 im
ersten Gehäuseteil 10.1 zentriert.
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Die Ausbildung des Druckverstärkungselementes 5 gemäß der Darstellung
in 2 entspricht im Wesentlichen
derjenigen des Druckverstärkungselementes 5 gemäß 1, d. h. an der dem ringförmigen Einsatz 35 gemäß 2 zuweisenden Seite des
Druckverstär kungselementes 5 befindet
sich eine hydraulisch wirksame Fläche 32, die analog
zur Darstellung des Druckverstärkungselementes 5 gemäß 1 als kegelstumpfförmig verlaufende
Fläche 21 ausgebildet
ist. Entlang einer Gehäuseteilung 16 liegen
das erste Gehäuseteil 10.1 und
das zweite Gehäuseteil 10.2 aneinander
an. Der ringförmig
ausgebildete Einsatz 35 umfasst eine Bohrung 28,
welche die Umfangsfläche
des Druckverstärkungselementes 5 unterhalb
der Steuerkante 25 umschließt. Oberhalb der Steuerkante 25 sind
am Druckverstärkungselement 5 freie
Flächen 26 ausgebildet.
Darüber
hinaus fehlt am ringförmigen
Einsatz 35 der Innenring 20, so dass die Unterseite
des scheibenförmig
ausgebildeten Einsatzes (Dämpfungselement 35)
und die obere Stirnseite des Druckverstärkungselementes 5 den
Dämpfungsraum 22 begrenzen.
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- 1
- Druckverstärker
- 2
- Arbeitsraum
- 3
- Hochdruckleitung
- 4
- Einströmrichtung
- 5
- Druckverstärkungselement
- 6
- Differenzdruckraum
- 7
- Steuerleitung
- 8
- Stirnseite
Druckverstärkungselement
- 9
- Absteuerleitung
zum Kraftstoffinjektor
- 10
- Gehäuse
- 10.1
- erstes
Gehäuseteil
- 10.2
- zweites
Gehäuseteil
- 11
- Wandung
Arbeitsraum
- 12
- Stützscheibe
- 13
- Rückstellfeder
- 14
- Stützfläche
- 15
- ringförmiger Einsatz
(Dämpfungselement)
- 16
- Gehäuseteilung
- 17
- Aufsatzfläche Dämpfungselement
- 18
- Ausnehmung
für Dämpfungselement
- 19
- Außenring
- 20
- Innenring
- 21
- kegelstumpfförmige Fläche
- 22
- hydraulischer
Raum (Dämpfungsraum)
- 23
- Begrenzungsfläche
- 24
- Dämpferdrossel
- 25
- Steuerkante
- 26
- freie
Fläche
- 27
- Ausnehmung
- 28
- Bohrung
- 29
- Einfahrrichtung
- 30
- Führungsabschnitt
Gehäuse 10.2
- 31
- Ringfläche
- 32
- hydraulisch
wirksame Fläche
- 33
- Hochdruckraum
- 34
- angrenzende
Ringfläche – Druckverstärkungselement
- 35
- scheibenförmiger Einsatz
(Dämpfungselement)
- 36
- Anlagefläche erstes
Gehäuseteil 10.1