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Die
Erfindung betrifft eine Kraftstoff-Einspritzvorrichtung, insbesondere für eine Brennkraftmaschine
mit Kraftstoffdirekteinspritzung, mit einem Gehäuse und einer Gehäuseausnehmung,
mit zwei in der Gehäuseausnehmung
zueinander koaxial angeordneten Ventilelementen, denen jeweils mindestens
ein Kraftstoff-Austrittskanal
zugeordnet ist, und mit einem Hochdruckanschluss.
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Eine
Kraftstoff-Einspritzvorrichtung der eingangs genannten Art ist aus
der
DE 100 58 153
A1 bekannt. Die dort gezeigte Einspritzdüse verfügt über zwei
separat steuerbare Ventilelemente, die koaxial zueinander angeordnet
sind. Das äußere Ventilelement
ist druckgesteuert. Dies bedeutet, dass es von einer Druckfeder
in Schließrichtung
beaufschlagt wird und eine Druckfläche aufweist, deren Kraftresultierende
in Öffnungsrichtung
zeigt. Ein Druckraum, der von der Druckfläche begrenzt wird, ist mit
einem Steuerdruckanschluss verbunden, an dem ein variabler Hydraulikdruck
bereitgestellt werden kann. Der Steuerdruck ist gleichzeitig auch
der Einspitzdruck.
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Das
innere Ventilelement ist hubgesteuert. Dies bedeutet, dass es von
einer Druckfeder in Schließstellung
beaufschlagt wird, und dass es eine Steuerfläche aufweist, deren Kraftresultierende
in Schließrichtung
wirkt und einen Steuerraum begrenzt. Dieser kann über ein
Schaltventil wahlweise mit einem Hochdruckanschluss oder mit einem
Niederdruckanschluss verbunden werden. Sinkt der Druck im Steuerraum, öffnet das
innere Ventilelement.
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Der
Grund für
derartige Kraftstoff-Einspritzvorrichtungen mit zwei Ventilelementen
liegt darin, dass die Kraftstoff-Austrittskanäle, durch
die der Kraftstoff in den Brennraum einer Brennkraftmaschine eingespritzt
wird, möglichst
klein sein sollten, bei gleichzeitig möglichst hohem Einspritzdruck.
Hierdurch kann eine gute Zerstäubung
des eingespritzten Kraftstoffstrahles erreicht werden. Soll jedoch
eine große
Kraftstoffmenge eingespritzt werden, können bei der bekannten Kraftstoff-Einspritzvorrichtung durch
das zusätzliche
Ventilelement zusätzliche Kraftstoff-Austrittskanäle freigegeben
werden.
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Ferner
ist aus der
DE 101
22 256 A1 ein Common-Rail-Injektor bekannt, der über ein
einziges hubgesteuertes Ventilelement verfügt. Derartige Common-Rail-Injektoren
sind bereits in großem
Umfange in Einsatz.
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Die
vorliegende Erfindung hat die Aufgabe, eine Kraftstoff-Einspritzvorrichtung
der eingangs genannten Art so weiterzubilden, dass sie möglichst kompakt
baut und einen guten Wirkungsgrad hat.
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Diese
Aufgabe wird bei einer Kraftstoff-Einspritzvorrichtung der eingangs genannten
Art dadurch gelöst,
dass das äußere Ventilelement
hubgesteuert und das innere Ventilelement insoweit druckgesteuert
ist, als es von einer Spanneinrichtung in Schließrichtung beaufschlagt wird
und eine Druckfläche
aufweist, deren Kraftresultierende in Öffnungsrichtung weist und einen
Druckraum begrenzt, wobei der Druckraum in einer Stellung des äußeren Ventilelements
von dem Steuerdruckanschluss getrennt ist.
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Vorteile der
Erfindung
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Die
erfindungsgemäße Kraftstoff-Einspritzvorrichtung
hat den Vorteil, dass dann, wenn nur vergleichsweise geringe Kraftstoffmengen
eingespritzt werden sollen, die Einspritzung auf der Basis eines hubgesteuerten
Ventilelements erfolgt. Hierdurch kann auch bei einem sehr geringen
Einspritzdruck der Kraftstoff sicher und mit der gewünschten
Einspritzdauer und dem gewünschten
Einspritzverlauf in den Brennraum der Brennkraftmaschine eingebracht werden.
Dies sorgt insbesondere im Niedrig- und Teillastbetrieb für ein gutes
Emissionsverhalten der Brennkraftmaschine. Gleichzeitig baut die
Kraftstoff-Einspritzvorrichtung
einfach, da die Verbindung des dem inneren Ventilelement zugeordneten
Druckraums mit dem Steueranschluss durch die Stellung des äußeren Ventilelements
gesteuert und damit eine einfache Drucksteuerung des inneren Ventilelements
ermöglicht
wird. Zusätzliche
Ventileinrichtungen zum Öffnen
und Schließen
des inneren Ventilelements sind nicht erforderlich.
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Vorteilhafte
Weiterbildungen der Erfindung sind in Unteransprüchen angegeben.
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In
einer ersten Weiterbildung wird vorgeschlagen, dass der Steuerdruckanschluss
und der Hochdruckanschluss identisch sind, dass die Druckfläche am brennraumseitigen
Ende des inneren Ventilelements angeordnet ist, und dass die Spanneinrichtung
und die Größe der Druckfläche so aufeinander
abgestimmt sind, dass das innere Ventilelement nur öffnet, wenn
ein bestimmter Druck am Hochdruckanschluss anliegt.
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Auch
die Anschlüsse
zur Steuerung der Kraftstoff-Einspritzvorrichtung
können
beibehalten werden, da kein zusätzlicher
Steuerdruckanschluss erforderlich ist. Stattdessen wird die Änderung
des an der Druckfläche
des inneren Ventilelements anliegenden Steuerdrucks einfach durch
das Öffnen
und Schließen
des äußeren Ventilelements
bewirkt. Dabei öffnet
das innere Ventilelement jedoch nur, wenn am Hochdruckanschluss
ein bestimmter minimaler Druck anliegt. Die entsprechende Kraftstoff-Einspritzvorrichtung
baut daher zusätzlich
vergleichsweise kompakt.
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Vorgeschlagen
wird auch, dass die Vorspanneinrichtung in einem Hohlraum im äußeren Ventilelement
untergebracht ist, sie sich also direkt am äußeren Ventilelement abstützt. Dies
hat mehrere Vorteile: Zum Einen muss der hydraulische Steuerraum, der
dem äußeren Ventilelement
zugeordnet ist, vom inneren Ventilelement nicht durchquert werden.
Entsprechende Abdichtungsprobleme sind daher bei der erfindungsgemäßen Kraftstoff-Einspritzvorrichtung unbekannt.
Dies führt
auch dazu, dass ein Steuerventil, mit dem der Druck im hydraulischen
Steuerraum beeinflusst wird, sehr nahe an diesem Steuerraum angeordnet
werden kann, was die Reaktionszeiten verkürzt und es somit gestattet,
den Kraftstoff mit besonders hoher Präzision einzuspritzen.
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Zum
Anderen ist es sogar möglich,
bei bestehenden Kraftstoff-Einspritzvorrichtungen (beispielsweise
einer solchen, wie sie in der
DE 101 22 256 A1 gezeigt ist), die nur über ein
hubgesteuertes Ventilelement verfügen, dieses durch ein erfindungsgemäß ausgestaltetes äußeres Ventilelement
mit einem in dieses integrierten inneren Ventilelement zu ersetzen,
und einen neuen Düsenkörper mit
einer zusätzlichen
Reihe von Kraftstoff-Austrittskanälen vorzusehen, um eine erfindungsgemäße Kraftstoff-Einspritzvorrichtung
zu schaffen. Wesentliche Teile bisheriger Kraftstoff-Einspritzvorrichtungen
können
somit weiter verwendet werden, was die Herstellkosten erheblich senkt
und es ermöglicht,
die erfindungsgemäße Vorrichtung
in bestehenden Brennkraftmaschinen nachrüsten zu können.
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In
Weiterbildung hierzu wird vorgeschlagen, dass die Kraftstoff-Einspritzvorrichtung
eine Fluidverbindung umfasst, welche den Hohlraum mit einem Niederdruckanschluss
verbindet. Ein solcher Niederdruckanschluss ist bei allen hubgesteuerten
Kraftstoff-Einspritzvorrichtungen ohnehin vorhanden. Durch die Verbindung
des Hohlraums mit dem Niederdruckanschluss wird diese druckentlastet,
was die freie Bewegung des inneren Ventilelements erleichtert.
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Die
Fluidverbindung kann einen ersten Fluidkanal umfassen, der von dem
Hohlraum zu einer Führungsfläche des äußeren Ventilelements
führt, mit
der das äußere Ventilelement
in der Gehäuseausnehmung
fluiddicht geführt
ist, und im Gehäuse
kann in Höhe
der Mündung
des ersten Fluidkanals eine Mündung
eines zweiten Fluidkanals angeordnet sein, der zum Niederdruckanschluss
führt.
Im Bereich der Führungsfläche des äußeren Ventilelements,
die ohnehin erforderlich ist, liegt eine gute Abdichtung zwischen
dem äußeren Ventilelement
und der Gehäuseausnehmung
vor. In diesem Bereich kann der Fluidkanal, durch den der Hohlraum
mit dem Niederdruckanschluss verbunden wird, daher ohne zusätzliche
Abdichtungsmaßnahmen
mit der im Gehäuse vorhandenen
Weiterführung
verbunden werden.
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Eine
besonders vorteilhafte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Kraftstoff-Einspritzvorrichtung
zeichnet sich dadurch aus, dass das äußere Ventilelement mindestens
zwei axiale Teilelemente umfasst, welche im Bereich des Hohlraums
aneinander stoßen.
Auf diese Weise wird die Integration des inneren Ventilelements
und der Spanneinrichtung in das äußere Ventilelement
vereinfacht, was die Fertigungskosten senkt. Darüber hinaus erhält man hierdurch
eine größere Gestaltungsfreiheit
für die
Außenform
des äußeren Ventilelements.
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Dabei
ist es vorteilhaft, dass mindestens eines der Teilelemente im Bereich
des Stoßes
in der Gehäuseausnehmung
geführt
ist. Durch die Führung im
Bereich des Stoßes
werden Querkräfte
zuverlässig
aufgenommen. In diesem Fall kann auf eine starre Befestigung des
einen Teilelements am anderen Teilelement gegebenenfalls verzichtet
werden, ohne dass die Abdichtung des Hohlraums im Stoßbereich verschlechtert
wird.
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In
nochmaliger Weiterbildung hierzu wird vorgeschlagen, dass an mindestens
einem Teilelement, vorzugsweise an beiden Teilelementen, im Bereich
des Stoßes
sich radial nach außen
erstreckende Führungsabschnitte
vorhanden sind, deren radial äußere Stirnflächen an
der Wand der Gehäuseausnehmung
im Gleitspiel anliegen. Derartige einzelnen Führungsabschnitte ermöglichen
einen Fluidtransport in einem radial außerhalb des äußeren Ventilelements
vorhandenen Ringraum durch die Zwischenräume zwischen den Führungsabschnitten
hindurch.
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Eine
besonders bevorzugte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Kraftstoff-Einspritzvorrichtung
zeichnet sich dadurch aus, dass an einem Teilelement eine Dichtkante
vorhanden ist, welche am anderen Teilelement anliegt.
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Hierdurch
wird die Abdichtung des Hohlraums gegenüber der Außenumgebung nochmals verbessert.
Dies ist besonders dann wichtig, wenn außerhalb des äußeren Ventilelements
ein Ringraum vorhanden ist, in dem ein hoher Fluiddruck herrscht.
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Alternativ
oder zusätzlich
hierzu ist es möglich,
dass die Kraftstoff-Einspritzvorrichtung eine Dichthülse umfasst,
welche mit einer radial innen liegenden Umfangsfläche fluiddicht
an einem Teilelement und mit einer axialen Dichtkante an einer Stirnfläche des
anderen Teilelements anliegt. Hierdurch können die einzelnen Teilelemente
des äußeren Ventilelements
einfach hergestellt werden, da die Dichtfunktion von der Dichthülse übernommen
wird.
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In
Weiterbildung hierzu wird vorgeschlagen, dass die Dichthülse von
einer Spanneinrichtung gegen die Stirnfläche des anderen Teilelements
gedrückt
wird, und dass die Spanneinrichtung in Schließrichtung des äußeren Ventilelements
wirkt, Eine derartige Spanneinrichtung sorgt daher auch dann, wenn
im Steuerraum des äußeren Ventilelements
kein hoher Fluiddruck herrscht, für ein sicheres Schließen des äußeren Ventilelements.
Als zusätzliche
Funktion sorgt die Spanneinrichtung noch für eine gute Abdichtung zwischen
den beiden Teilelementen, da sie die erforderlichen Anpresskraft
der Dichthülse
an der Stirnfläche
des anderen Teilelements bereitstellt.
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Nachfolgend
werden besonders bevorzugte Ausführungsbeispiele
der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegende
Zeichnung näher
erläutert.
In der Zeichnung zeigen:
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1 eine schematische Darstellung
eines Kraftstoffsystems mit einer Kraftstoff-Einspritzvorrichtung;
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2 einen Teilschnitt durch
einen Bereich eines ersten Ausführungsbeispiels
der Kraftstoff-Einspritzvorrichtung
von 1;
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3 ein Diagramm, in dem ein
Druck an einem Hochdruckanschluss der Kraftstoff-Einspritzvorrichtung von 2 über der Zeit bei zwei unterschiedlichen
Betriebszuständen
aufgetragen ist;
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4 ein Diagramm, in dem ein
Hub von zwei Ventilelementen der Kraftstoff-Einspritzvorrichtung von 2 in einem ersten Betriebszustand
aufgetragen ist;
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5 eine Darstellung ähnlich 4 in einem zweiten Betriebszustand;
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6 einen Teilschnitt durch
einen Bereich eines zweiten Ausführungsbeispiels
der Kraftstoff-Einspritzvorrichtung
von 1; und
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7 einen Teilschnitt ähnlich 6 durch ein drittes Ausführungsbeispiel.
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Beschreibung
der Ausführungsbeispiele
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Ein
Kraftstoffsystem trägt
in 1 insgesamt das Bezugszeichen 10.
Es umfasst einen Kraftstoffbehälter 12,
aus dem eine Fördereinrichtung 14 den Kraftstoff
zu einer Kraftstoff-Sammelleitung ("rail") 16 fördert. Die Fördereinrichtung
kann eine oder mehrere Kraftstoffpumpen umfassen. In der Kraftstoff-Sammelleitung 16 ist
der Kraftstoff unter hohem Druck gespeichert.
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An
die Kraftstoff-Sammelleitung 16 sind mehrere Kraftstoff-Einspritzvorrichtungen
angeschlossen, von denen in 1 nur
eine mit dem Bezugszeichen 18 gezeigt ist. Der Anschluss
der Kraftstoff-Einspritzvorrichtung 18 an die Kraftstoff-Sammelleitung 16 erfolgt über einen
Hochdruckanschluss 20. Die Kraftstoff-Einspritzvorrichtung 18 spritzt
den Kraftstoff direkt in einen ihr unmittelbar zugeordneten Brennraum 22 ein.
Von einem Niederdruckanschluss 24 führt eine Niederdruckleitung
26 zum Kraftstoffbehälter 12 zurück.
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Ein
Bereich der Kraftstoff-Einspritzvorrichtung 18 ist stärker im
Detail in 2 gezeigt:
Danach besitzt die Kraftstoff-Einspritzvorrichtung 18 ein mehrteiliges
Gehäuse 28,
in dem eine Gehäuseausnehmung 30 vorhanden
ist. In dieser sind zwei zueinander koaxiale Ventilelemente angeordnet,
nämlich ein äußeres Ventilelement 32 und
ein inneres Ventilelement 34.
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Das äußere Ventilelement 32 ist
zweiteilig ausgeführt.
Ein in 2 oberes Teilelement 32a weist
einen Führungsabschnitt 36 auf,
mit dem es im fluiddichten Gleitsitz in der Gehäuseausnehmung 30 geführt ist.
An das in 2 untere Ende
des Führungsabschnitts 36 ist
ein umlaufender Kragen 38 angeformt, an dem eine sich zum
unteren Teilelement 32b erstreckende umlaufende Dichtkante 40 ausgebildet
ist. Diese liegt an einer Stirnfläche 42 eines unteren
Teilelements 32b, die zum oberen Teilelement 32a hinweist,
an.
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Die
Stirnfläche 42 ist
ringscheibenförmig, denn
das untere Teilelement 32b ist ähnlich einer langgestreckte
Hülse mit
einer sacklochartigen Ausnehmung 43 ausgebildet. In einem
Führungsabschnitt 44 des
unteren Teilelements 32b ist ein entsprechender Führungsabschnitt 46 des
inneren Ventilelements 34 im Gleitsitz fluiddicht geführt. Das
innere Ventilelement 34 ist somit vollständig in
das äußere Ventilelement 32 integriert.
Der Führungsabschnitt 44 hat
einen kleineren Durchmesser als der Rest des Teilelements 32b.
Das in 2 obere Ende des
Führungsabschnitts 46 des
inneren Ventilelements 34 erstreckt sich in den Bereich
des unteren Teilelements 32b mit größerem Durchmesser hinein und
endet in einem umlaufenden Kragen 48. An diesen ist in 2 nach oben hin ein zylindrischer
Fortsatz 50 angeformt.
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Es
versteht sich, dass bei geschlossenen Ventilelementen 32 und 34 zwischen
den in 2 oberen Ende
des zylindrischen Fortsatzes 50 des inneren Ventilelements 34 und
dem in 2 unteren Ende
des Führungsabschnitts 36 des äußeren Ventilelements 32 ein
Spalt vorhanden ist, der eine Relativbewegung des inneren Ventilelements
gegenüber dem äußeren Ventilelements 32 ermöglicht.
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In
einem zwischen dem zylindrischen Fortsatz 50 und der Ausnehmung 43 im
unteren Teilelement 32b gebildeten ringförmigen Hohlraum 52 ist zwischen
dem Kragen 48 und einer in 2 unteren Stirnfläche (ohne
Bezugszeichen) des oberen Teilelements 32a eine Druckfeder 54 verspannt.
Durch diese wird das innere Ventilelement 34 in Schließrichtung
beaufschlagt. Ein Fluidkanal 55 mit einem axialen und einem
radialen Teilabschnitt führt
im oberen Teilelement 32a des äußeren Ventilelements 32 vom Hohlraum 52 zu
einer in der äußeren Mantelfläche des
Führungsabschnitts 36 ausgebildeten
umlaufenden Ringnut 57.
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Dieser
gegenüber
liegt die Mündung
eines im Gehäuse 28 ausgebildeten
Fluidkanals 59, der zum Niederdruckanschluss 24 führt.
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Dem äußeren Ventilelement 32 ist
am in 2 unteren Ende
des Gehäuses 28 eine
umlaufende Reihe von Kraftstoff-Austrittskanälen 56 zugeordnet.
Analog hierzu ist auch dem inneren Ventilelement 34 eine
eigene umlaufende Reihe von Kraftstoff-Austrittskanälen 58 zugeordnet.
Diese sind bei geöffneten
Ventilelementen 32 und 34 über einen zwischen dem äußeren Ventilelement 32 und
der Gehäuseausnehmung 30 gebildeten
Ringraum 60 und einen Hochdruckkanal 62 mit dem
Hochdruckanschluss 20 verbunden. Geschlossen sind die Ventilelemente 32 und 34 dann,
wenn sie mit einer unmittelbar stromaufwärts von der jeweiligen Reihe
von Kraftstoff-Austrittskanälen 56 bzw. 58 vorhanden Dichtkante
(ohne Bezugszeichen) an der Wand der Gehäuseausnehmung 30 anliegen.
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Um
eine in Öffnungsrichtung
wirkende hydraulische Kraft bereitstellen zu können, ist unmittelbar stromaufwärts von
der Dichtkante am äußeren Ventilelement 32 eine
Druckfläche 64a und
etwa auf halber Höhe
eine weitere Druckfläche 64b vorhanden.
Analog hierzu weist das innere Ventilelement 34 an seinem
unteren Ende eine Druckfläche 66 auf, welche
einen Druckraum 67 begrenzt. Hierauf wird weiter unten
noch stärker
im Detail eingegangen. Eine in Schließrichtung wirkende Kraft wird
auf das äußere Ventilelement 32 durch
eine Druckfeder 68 ausgeübt, die sich einerseits am
Gehäuse 28 und
andererseits über
ein Ringelement 70 am Kragen 38 des oberen Teilelements 32a des äußeren Ventilelements 32 abstützt.
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Das äußere Ventilelement 32 ist
hubgesteuert. Dies bedeutet, dass die in 2 obere Stirnfläche des Führungsabschnitts 36 des
oberen Teilelements 32a des äußeren Ventilelements 32 als
hydraulische Steuerfläche 72 ausgebildet
ist, die zusammen mit der Wand der Gehäuseausnehmung 30 einen
hydraulischen Steuerraum 74 begrenzt. Der Steuerraum 74 ist
zum Einen über
eine Zulaufdrossel 76 mit dem Hochdruckkanal 62 verbunden.
Zum Anderen führt
eine Ablaufdrossel 78 vom Steuerraum 74 zu einer
Ventilkammer 80 eines 2/2-Schaltventils 82. Dessen
Schaltelement 84 ist über
einen hydraulischen Koppelraum 86 mit einem Piezoaktor 88 gekoppelt.
In einer ersten Schaltstellung des Schaltventils 82 ist
die Ventilkammer 80 über
einen Stichkanal 90 mit dem Hochdruckkanal 62 verbunden.
In einer zweiten Schaltstellung ist diese Verbindung unterbrochen
und die Ventilkammer 80 stattdessen mit dem Niederdruckanschluss 24 verbunden.
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Die
Kraftstoff-Einspritzvorrichtung 18 arbeitet folgendermaßen:
Zunächst wird
angenommen, dass am Hochdruckanschluss 20 der Kraftstoff
ein erstes Druckniveau P1 (vergleiche 3)
aufweist. Dieses wird auf hier nicht näher dargestellte Art und Weise
je nach Betriebspunkt der Brennkraftmaschine in der Kraftstoff-Sammelleitung 16 eingestellt.
In der Ausgangslage befindet sich das Schaltventil 82 in
der ersten Schaltstellung, in der die Schaltkammer 80 mit
dem Hochdruckanschluss 20 verbunden und vom Niederdruckanschluss 24 getrennt
ist. Einerseits über
die Zulaufdrossel 26 und andererseits auch über die
Ablaufdrossel 78 ist daher der Steuerraum 74 ausschließlich mit
dem Hochdruckanschluss 20 verbunden. Im Steuerraum 74 herrscht
somit ein vergleichsweise hoher Druck.
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Gleichzeitig
herrscht auch im Ringraum 60 der am Hochdruckanschluss 20 anliegende
hohe Kraftstoffdruck, und an den Druckflächen 64a und 64b wirken
entsprechende hydraulische Kräfte
in Öffnungsrichtung
des äußeren Ventilelements 32.
Die an der Steuerfläche 72 in
Schließrichtung
wirkende hydraulische Kraft überwiegt
jedoch aufgrund der Flächenverhältnisse
gegenüber
den in Öffnungsrichtung
wirkenden Kräften,
so dass das äußere Ventilelement 32 mit
seiner Dichtkante an der Wand der Gehäuseausnehmung 30 anliegt.
Somit kann kein Kraftstoff aus den Kraftstoff-Austrittskanälen 56 und 58 austreten.
Der Druckraum 67 ist dabei durch das äußere Ventilelement 32 vom
Hochdruckanschluss 20 getrennt. In ihm herrscht daher in
etwa der im Brennraum 22 herrschende Druck.
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Um
Kraftstoff in den Brennraum 22 einzuspritzen, wird das
Schaltventil 82 in seine zweite Schaltposition gebracht,
in der die Ventilkammer 80 nicht mit dem Hochdruckanschluss 20,
sondern mit dem Niederdruckanschluss 24 verbunden ist.
Jetzt kann Kraftstoff aus dem Steuerraum 74 abströmen, so
dass der Druck im Steuerraum 74 sinkt. Bei dem äußeren Ventilelement 32 bekommen
nun die an den Druckflächen 64a und 64b in Öffnungsrichtung
wirkenden hydraulischen Kräfte
das Übergewicht,
so dass das äußere Ventilelement 32 mit
seiner Dichtkante von der Wand der Gehäuseausnehmung 30 abhebt
und den Weg vom Ringraum 60 zu den Kraftstoff-Austrittskanälen 56 freigibt
(vgl. Hubkurve 92 in 4).
Zwar ist nun auch der Druckraum 67 mit dem Hochdruckanschluss 20 verbunden,
so dass auch an der Druckfläche 66 des
inneren Ventilelements 34 ein Fluiddruck (ungefähr auf dem
Niveau des Drucks P1) anliegt, der dort eine in Öffnungsrichtung wirkende hydraulische
Kraft erzeugt; die durch die Druckfeder 54 in Schließrichtung
wirkende Kraft überwiegt
jedoch, so dass das innere Ventilelement 34 geschlossen
bleibt (Kurve 94 in 4).
Um die Einspritzung zu beenden, wird das Schaltventil 82 wieder
in seine Ausgangsstellung gebracht.
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Wenn
auch durch die dem inneren Ventilelement 34 zugeordneten
Kraftstoff-Austrittskanäle 58 Kraftstoff
in den Brennraum 22 eingespritzt werden soll, wird der
Druck am Hochdruckanschluss 20 beispielsweise auf das Druckniveau
P2 (vergleiche 3) angehoben.
Nun herrscht im Druckraum 67 bei geöffnetem äußerem Ventilelement 32 ein
entsprechend höherer
Druck und an der Druckfläche 66 des
inneren Ventilelements 34 liegt eine entsprechend höhere in Öffnungsrichtung
wirkende hydraulische Kraft an, die gegenüber der von der Druckfeder 54 ausgeübten in
Schließrichtung
wirkenden Kraft überwiegt.
Daher hebt nun die Dichtkante des inneren Ventilelements 34 von
der Wand der Gehäuseausnehmung 30 ab
und gibt die Verbindung vom Ringraum 60 zu den Kraftstoff-Austrittskanälen 58 frei
(vergleiche 5). Kraftstoff
wird nun durch beide Reihen von Kraftstoff-Austrittskanälen 56 und 58 in
den Brennraum 22 eingespritzt.
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Soll
die Einspritzung beendet werden, wird das Schaltventil 82 wieder
in seine Ausgangsstellung gebracht, in der die Ventilkammer 80 mit
dem Hochdruckanschluss 20 verbunden ist. Nun steigt der Druck
im Steuerraum 74 wieder, so dass das äußere Ventilelement 32 schließt. Hierdurch
wird der Druckraum 67 des inneren Ventilelements 34 vom
Ringraum 60 getrennt, so dass die an der Druckfläche 66 anliegende
Kraft abfällt
und das innere Ventilelement 34 von der Druckfeder 54 wieder
in seine geschlossene Position gedrückt werden kann. Durch die
Fluidkanäle 55 und 59 wird
sichergestellt, dass der Hohlraum 52 druckentlastet ist
und die Öffnungsbewegung
des inneren Ventilelements 34 durch Leckagekraftstoff,
welcher zwischen den beiden Führungsabschnitten 44 und 46 und
zwischen der Dichtkante 40 und der Stirnfläche 42 hindurchtritt,
nicht beeinträchtigt
wird.
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Eine
alternative Ausführungsform
einer Kraftstoff-Einspritzvorrichtung 18 ist
in 6 gezeigt. Dabei
tragen hier sowie in der nachfolgenden Figur solche Elemente und
Bereiche, welche äquivalente Funktionen
zu vorhergehenden Ausführungsbeispielen
aufweisen, die gleichen Bezugszeichen. Sie sind nicht nochmals im
Detail erläutert.
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Die
Unterschiede betreffen die Stoßstelle zwischen
dem oberen Teilelement 32a und dem unteren Teileelement 32b des äußeren Ventilelements 32:
Dort sind jeweils sich nach radial außen erstreckende Führungsabschnitte 96 bzw. 98 angeformt, die
mit ihrer radial äußeren Endfläche (ohne
Bezugszeichen) an der Wand der Gehäuseausnehmung 30 im
Gleitspiel anliegen. Die Führungsabschnitte 96 und 98 sind
dabei über
den Umfang verteilt angeordnet, und zwischen den einzelnen Führungsabschnitten 96 und 98 sind
Freiräume
vorhanden, so dass der Kraftstoff weiterhin über den Ringraum 60 zu
den Kraftstoff-Austrittskanälen
gelangen kann. Durch die Führungsabschnitte 96 und 98 werden
die Teilelement 32a und 32b des äußeren Ventilelements 32 im Bereich
der Stoßstelle
in der Gehäuseausnehmung 30 geführt.
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Die
in 7 gezeigte nochmals
geänderte Ausführungsform
weist eine Dichthülse 100 auf,
die mit einer radialen Innenfläche
(ohne Bezugszeichen) fluiddicht am oberen Teilelement 32a an
liegt und mit einer Dichtkante 40 von der Druckfeder 68 gegen
die Stirnfläche 42 des
unteren Teilelements 32b gedrückt wird.