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Diese
Erfindung betrifft ein Kraftstoffeinspritzventil, das zur Verwendung
bei der Abgabe von unter Druck stehendem Kraftstoff an einen Verbrennungsraum
eines Selbstzündungs-Verbrennungmotors
(Dieselmotors) vorgesehen ist. Die Erfindung betrifft insbesondere
ein Einspritzventil vom sich nach innen öffnenden Typ, in welchem die
Anzahl von Auslassöffnungen,
durch welche Kraftstoff zu einem beliebigen Zeitpunkt eingespritzt
wird, dadurch gesteuert werden kann, dass die Stellung einer Ventilnadel gesteuert
wird.
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Um
das Ausmaß an
Lärm und
teilchenförmigen
Emissionen zu verringern, die von einem Motor erzeugt werden, ist
es wünschenswert,
eine Anordnung bereitzustellen, durch die die Menge pro Zeiteinheit
gesteuert werden kann, mit der Kraftstoff an den Motor abgegeben
wird. Es ist außerdem
wünschenswert,
in die Lage versetzt zu sein, andere Einspritz-Charakteristiken
einzustellen, beispielsweise das Spritzmuster, das bei der Abgabe
von Kraftstoff durch ein Einspritzventil gebildet wird. Die britische Patentanmeldung
GB 2 307 007 A und
die europäische
Patentanmeldung
EP 0
713 004 A beschreiben jeweils Kraftstoffeinspritzventile
von der Art, in welcher die Charakteristik der Kraftstoffeinspritzung während des
Betriebs dadurch verändert
werden kann, dass unterschiedliche Sätze von Kraftstoffeinspritzventil-Auslassöffnungen,
die in dem Düsenkörper des
Kraftstoffeinspritzventils ausgebildet sind, ausgewählt werden.
In diesen beiden Gestaltungen des Kraftstoffeinspritzventils bewirkt
eine winklige Bewegung eines Hülsenelementes,
das innerhalb des Düsenkörpers aufgenommen
ist, dass in der Hülse
ausgebildete Öffnungen über ausgewählten Auslassöffnungen
zu liegen kommen, und eine nachfolgende nach innen gerichtete, axiale
Bewegung eines Ventilelements innerhalb der Bohrung des Düsenkörpers bewirkt,
dass Kraftstoff aus den gewählten
Auslassöffnungen
herausgespritzt wird. Auf diese Weise kann die Charakteristik der
Kraftstoffeinspritzung während
des Betriebs verändert
werden, indem verschiedene der Auslassöffnungen ausgewählt werden.
Kraftstoffeinspritzventile dieser Gestaltung leiden jedoch unter
dem Nachteil, dass sie komplex und teuer in der Herstellung sind
und Leistungsbeschränkungen
unterliegen.
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Die
britische Patentanmeldung Nr. 9905231 beschreibt ein Kraftstoffeinspritzventil
mit einem Düsenkörper, in
dem eine Bohrung ausgebildet ist, in der ein sich nach außen öffnendes, äußeres Ventilelement
gleiten kann. Die Bewegung der äußeren Ventilnadel
in Auswärtsrichtung
bewirkt, dass Kraftstoff von einer oberen Gruppe von Auslassöffnungen ausgespritzt
wird, die in der äußeren Ventilnadel
angeordnet sind. Die äußere Ventilnadel
umgrenzt eine geschlossenendige Bohrung, in welcher ein inneres Ventilelement
gleiten kann. Eine einwärts
gerichtete Bewegung des inneren Ventilelements bewirkt die Einspritzung
von Kraftstoff durch eine untere Gruppe von Auslassöffnungen,
die in der äußeren Ventilnadel vorhanden
sind. Das Ausmaß der
von dem Einspritzventil abgegebenen Kraftstoffeinspritzung wird
mit Hilfe einer Betätigungsanordnung
gesteuert, die die nach unten gerichtet Kraft steuert, welche auf
das innere Ventilelement einwirkt. Ein Nachteil dieser Art von Kraftstoffeinspritzventil
liegt darin, dass eine schlechte Kraftstoff-Einspritzcharakteristik
erhalten wird, weil bzw. wenn die Auslassöffnungen freiliegen, weil das
Einspritzventil eine Ventilnadel vom sich nach außen öffnenden
Typ besitzt. Außerdem
kann während
unerwünschter
Stadien des Kraftstoff-Einspritzzyklus' eine Leckage aus den Auslassöffnungen
auftreten.
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Das
britische Patent mit der Nr. 610 873 beschreibt ein Kraftstoffeinspritzventil,
das einen Düsenkörper mit
ersten und zweiten Auslassöffnungen für Kraftstoff
und eine innerhalb einer Ventilnadel-Bohrung verschiebbare Ventilnadel
aufweist. Die Ventilnadel liegt an einem Sitz auf der Ventilnadel-Bohrung
an, um den Durchtritt von Kraftstoff zu einer Kammer zu steuern,
die über
einen Strömungskanal
mit einer ringförmigen
Ausnehmung und der ersten Auslassöffnung in Verbindung steht.
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Ein
weiterer Gegenstand der Erfindung kann darin gesehen werden, ein
alternatives Kraftstoff-Einspritzventil bereitzustellen, das es
ermöglicht,
dass die Kraftstoff-Einspritzcharakteristik während des Betriebs verändert wird,
während
mindestens einer der Nachteile bekannter Kraftstoffeinspritzventile
mit dieser Fähigkeit
vermindert oder vermieden wird.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung wird ein Kraftstoffeinspritzventil bereitgestellt, umfassend
einen Düsenkörper, der
mit einer ersten und einer zweiten Auslassöffnung für Kraftstoff ausgestattet ist, eine
Ventilnadel, die innerhalb einer vom Düsenkörper umgrenzten Ventilnadelbohrung
verschieblich angeordnet ist, wobei die Ventilnadelbohrung so geformt
ist, dass sie einen Sitz bildet, an dem die Ventilnadel zur Anlage
gelangen kann, um den Fluss von Kraftstoff zu einer Kammer zu steuern,
wobei die Ventilnadel mit einem Durchflusskanal ausgestattet ist,
der mit der Kammer und einer ersten, ringförmigen Ausnehmung zur Herstellung
einer Verbindung mit der ersten Auslassöffnung in Verbindung steht, wobei
während
des Betriebs eine Bewegung der Ventilnadel in eine erste Kraftstoffeinspritzstellung bewirkt,
dass die Kammer in Verbindung mit der ersten, ringförmigen Ausnehmung
gelangt, um die Abgabe von Kraftstoff durch die erste Auslassöffnung zu ermöglichen,
und eine Bewegung der Ventilnadel weg von dem Sitz in eine zweite
Kraftstoffeinspritzstellung bewirkt, dass in der Kammer befindlicher Kraftstoff
durch den Durchflusskanal zur Abgabe durch die zweite Auslassöffnung fließt.
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Ebenfalls
hier beschrieben wird ein alternatives Kraftstoffeinspritzventil,
bei welchem die Ventilnadel mit einem zusätzlichen Durchflusskanal ausgestattet
sein kann, derart, dass eine Bewegung der Ventilnadel weg von dem
Sitz in die erste Kraftstoffeinspritzstellung bewirkt, dass in der
Kammer befindlicher Kraftstoff durch den Durchflusskanal in die
erste ringförmige
Ausnehmung fließt
und der zusätzliche Durchflusskanal
die Abgabe von Kraftstoff durch die erste Auslassöffnung ermöglicht.
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In
einer Ausführungsform
der Erfindung kann die erste ringförmige Ausnehmung so angeordnet sein,
dass die ersten und die zweiten Auslassöffnungen für einen Zeitraum geschlossen
sind, wenn sich die Ventilnadel zwischen der ersten und der zweiten Kraftstoffeinspritzstellung
befindet.
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Die
Ventilnadel kann außerdem
mit einer zweiten ringförmigen
Ausnehmung zur Verbindung mit der zweiten Auslassöffnung ausgestattet
sein, so dass eine Bewegung der Ventilnadel in die zweite Kraftstoffeinspritzstellung
bewirkt, dass in der Kammer befindlicher Kraftstoff durch den Durchflusskanal in
die zweite ringförmige
Ausnehmung fließt,
um eine Abgabe von Kraftstoff durch die zweite Auslassöffnung zu
ermöglichen.
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In
einer Ausführungsform
der Erfindung kann die erste ringförmige Ausnehmung so angeordnet sein,
dass Kraftstoff gleichzeitig durch sowohl die erste als auch die
zweite Auslassöffnung
abgegeben werden kann.
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Die
Ventilnadel kann mit einer sich axial erstreckenden Bohrung ausgestattet
sein, die mindestens einen Teil des Durchflusskanals für Kraftstoff
bildet.
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Alternativ
kann der Durchflusskanal durch in der Ventilnadel vorhandene Querbohrungen
oder durch auf der Ventilnadel ausgebildete Abflachungen, Schlitze,
Rillen oder Vertiefungen gebildet werden.
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In
einer Ausführungsform
der Erfindung kann die Ventilnadel einen mit einer oberen Bohrung
ausgestatteten oberen Teil und einen mit einer unteren Bohrung ausgestatteten
unteren Teil aufweisen, wobei der untere Teil der Ventilnadel innerhalb
der oberen Bohrung aufgenommen ist. Die untere Bohrung kann eine
geschlossenendige Bohrung sein. Eine zweiteilige Ventilnadel ist
von Vorteil, weil das Kraftstoffeinspritzventil leicht herzustellen
und zusammenzubauen ist.
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Das
Kraftstoffeinspritzventil kann weiterhin ein Stopfenelement aufweisen,
das in der unteren Bohrung aufgenommen ist, um das für Kraftstoff
verfügbare
Volumen des Durchflusskanals zu verringern.
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Die
Steuerung des Kraftstoffeinspritzventils kann in günstiger
Weise mit Hilfe einer Betätigungsanordnung
zum Bewegen der Ventilnadel zwischen der ersten und der zweiten
Kraftstoffeinspritzstellung bewirkt werden. Das Kraftstoffeinspritzventil
benötigt nur
eine einzige Ventilnadel und kann deshalb relativ leicht hergestellt
und zusammengebaut werden.
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In
einer Ausführungsform
der Erfindung kann der Düsenkörper einen
mit einer durchgehenden Bohrung versehenen oberen Düsenkörperteil
und einen mit einer geschlossenendigen Bohrung versehenen unteren
Düsenkörperteil
umfassen, wobei der untere Düsenkörperteil
in der durchgehenden Bohrung aufgenommen ist, um ein offenes Ende
dieser Bohrung zu verschließen.
Der Sitz, an dem die Ventilnadel zur Anlage gelangen kann, kann
von einem Teil der im unteren Düsenkörperteil
vorhandenen Bohrung gebildet werden.
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Die
erste und die zweite Auslassöffnung
können
in günstiger
Weise im unteren Düsenkörperteil angeordnet
sein.
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Die
Erfindung wird nachstehend beispielhaft unter Bezugnahme auf die
beigefügten
Zeichnungen beschrieben, worin:
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1 einen
Querschnitt darstellt, der einen Teil eines Kraftstoffeinspritzventils
zeigt;
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2 eine
Ansicht ist, die einen Teil eines Kraftstoffeinspritzventils darstellt,
das sich von dem in 1 gezeigten unterscheidet;
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3 eine
Schnittansicht ist, die eine erste Ausführungsform des Kraftstoffeinspritzventils
der vorliegenden Erfindung zeigt;
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4 eine
vergrößerte Ansicht
eines Teils des in 3 gezeigten Kraftstoffeinspritzventils
ist;
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5 eine
vergrößerte Ansicht
desjenigen Teils des Kraftstoffeinspritzventils ist, das in 4 dargestellt
ist, und zwar in einer ersten Kraftstoffeinspritzstellung;
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6 eine
vergrößerte Ansicht
desjenigen Teils des Kraftstoffeinspritzventils ist, das in 4 dargestellt
ist, und zwar in einer zweiten Kraftstoffeinspritzstellung;
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7 eine
vergrößerte Schnittansicht
eines Teils eines alternativen Kraftstoffeinspritzventils ist;
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8 eine
vergrößerte Ansicht
desjenigen Teils des Kraftstoffeinspritzventils ist, das in 7 dargestellt
ist, und zwar in einer ersten Kraftstoffeinspritzstellung;
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9 eine
vergrößerte Ansicht
desjenigen Teils des Kraftstoffeinspritzventils ist, das in 7 dargestellt
ist, und zwar in einer zweiten Kraftstoffeinspritzstellung;
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10 eine
vergrößerte Ansicht
eines Teils eines weiteren alternativen Kraftstoffeinspritzventils zeigt;
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11 eine
Ansicht desjenigen Teils des Kraftstoffeinspritzventils zeigt, das
in 10 dargestellt ist, und zwar in einer ersten Kraftstoffeinspritzstellung;
und
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12 eine
Ansicht desjenigen Teils des Kraftstoffeinspritzventils zeigt, das
in 10 dargestellt ist, und zwar in einer zweiten
Kraftstoffeinspritzstellung.
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Das
Kraftstoffeinspritzventil, das teilweise in 1 dargestellt
ist, umfasst einen Düsenkörper 10, der
mit einer durchgehenden Bohrung 11 versehen ist. Die durchgehende
Bohrung 11 umfasst einen Bereich 11a mit relativ großem Durchmesser, einen kegelstumpfförmigen Bereich,
der eine Sitzfläche 11b bildet, und einen Bereich 11c mit relativ geringem Durchmesser,
der sich stromabwärts
des kegelstumpfförmigen
Bereichs befindet. Verschieblich angeordnet innerhalb der Bohrung 11 ist
eine Ventilnadel 12.
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Die
Ventilnadel 12 umfasst an einem oberseitigen Ende von ihr
(das nicht dargestellt ist) einen Bereich mit einem Durchmesser,
der im wesentlichen gleich dem Durchmesser des benachbarten Teils
der Bohrung 11 ist und dazu dient, das obere Ende der Nadel 12 bei
der Schiebe- oder Gleitbewegung innerhalb der Bohrung 11 zu
führen.
Die Nadel 12 umfasst weiterhin an ihrem in der dargestellten
Ausrichtung alleruntersten Ende einen Bereich mit einem Durchmesser,
der im Wesentlichen gleich dem Durchmesser des Bereichs 11c ist. Die Wand der Bohrung 11, die
den Bereich 11c bildet,
dient als Führungsfläche, die
das untere Ende der Nadel 12 bei ihrer Verschiebe- oder Gleitbewegung
innerhalb der Bohrung 11 führt. Da die Nadel 12 eine
Führung
für die
Gleit- oder Schiebebewegung sowohl an ihrem oberen als auch an ihrem
unteren Ende besitzt, sollte klar sein, dass die Nadel 12 über den
gesamten Bereich, über
den sie gleitend oder verschieblich bewegt werden kann, im wesentlichen
koaxial mit der Bohrung 11 gehalten werden kann, so dass
die Nadel 12 konzentrisch mit der kegelstumpfförmigen Sitzfläche 11b bleibt.
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Die
Nadel 12 umfasst einen Bereich, der an dem Sitz 11b zur
Anlage gelangen kann, um die Verbindung zwischen einer Abgabekammer 13,
die zwischen der Nadel 12 und der Bohrung 11 stromaufwärts des
Sitzes ausgebildet ist, und einer Kammer 14 zu steuern,
die sich stromabwärts
des Sitzes 11b befindet.
Die Kammer 14 steht mit einer Mehrzahl von ersten Auslassöffnungen 15 in
Verbindung, von denen zwei in 1 gezeigt
sind.
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Die
Nadel 12 ist mit einer sich axial erstreckenden geschlossenendigen
Drillbohrung 16 versehen, die einen Durchflusskanal 17 für Kraftstoff
bildet, wobei das unterste Ende der Drillbohrung 16 mit
Hilfe eines Stopfens 16a verschlossen
ist. Die Drillbohrung 16 steht mit einem Paar Drillbohrungen 18 in Verbindung,
die so angeordnet sind, dass dann, wenn die Nadel 12 an
dem Sitz 11b anliegt,
sich die Drillbohrungen 18 innerhalb des Bereichs 11c der Bohrung 11 befinden
und von dem Düsenkörper 10 und
insbesondere von der Führungsoberfläche verschlossen
werden, und demzufolge stehen die Drillbohrungen 18 nicht
mit der Kammer 14 in Verbindung. Die Drillbohrung 16 steht weiterhin
mit einem Paar Drillbohrungen 19 in Verbindung, die sich
in eine in der Ventilnadel 12 ausgebildete ringförmige Vertiefung
oder Ausnehmung 20 öffnen.
Die ringförmige
Ausnehmung oder Vertiefung 20 ist so angeordnet, dass sie
sich bei einer über
eine vorgegebene Wegstrecke erfolgenden Bewegung der Ventilnadel 12 weg
von dem Sitz 11b in
eine Stellung bewegt, in der sie mit einer Mehrzahl von zweiten
Auslassöffnungen 21 (von
denen zwei gezeigt sind) in Verbindung steht, die im Düsenkörper 10 ausgebildet
sind. Wenn die Nadel 12 an der Sitzfläche 11b anliegt, nimmt die ringförmige Vertiefung
oder Ausnehmung 20 eine Stellung ein, in der sie nicht
mit den zweiten Auslassöffnungen 21 in
Verbindung steht.
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Während des
Betriebs wird die Bohrung 11 aus einer Quelle für unter
hohem Druck stehenden Kraftstoff (nicht gezeigt), beispielsweise
einer gemeinsamen Druckleitung eines "common rail"-Kraftstoffsystems, mit Kraftstoff versorgt.
Die gemeinsame Druckleitung ist so angeordnet, dass sie mit Hilfe einer
geeigneten Hochdruck-Kraftstoffpumpe auf einen geeignet hohen Druck
gebracht werden kann. Jede beliebige geeignete Technik kann verwendet werden,
um die Bewegung der Nadel 12 zu steuern. Beispielsweise
kann die Nadel 12 mit einer Feder in Richtung des Sitzes 11b vorgespannt werden,
wobei eine Bewegung der Nadel 12 weg aus dieser Stellung dann
auftritt, wenn der Kraftstoffdruck innerhalb der Bohrung 11,
der auf abgewinkelte Druckflächen
der Nadel 12 einwirkt, einen vorgegebenen Betrag übersteigt.
Alternativ kann die Bohrung 11 ständig mit unter hohem Druck
stehendem Kraftstoff versorgt werden, und eine geeignete Betätigungsanordnung,
in günstiger
Weise eine piezoelektrische oder elektromagnetische Betätigungsanordnung,
kann eingesetzt werden, um die Bewegung der Nadel 12 zu steuern.
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Unabhängig davon,
auf welche Weise die Stellung der Ventilnadel 12 gesteuert
wird, kann dann, wenn die Ventilnadel 12 an dem Sitz 11b anliegt, Kraftstoff
innerhalb der Bohrung 11 nicht zu der Kammer 14 fließen und
daher weder die erste noch die zweite Auslassöffnung 15, 21 erreichen,
und dementsprechend findet keine Kraftstoffeinspritzung statt.
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Wenn
eine Kraftstoffeinspritzung beginnen soll, wird die Nadel 12 weg
von dem Sitz 11b bewegt. Unter
der Voraussetzung, dass die Wegstrecke, über welche hinweg die Nadel 12 bewegt
wird, nicht ausreichend dafür
ist, die Drillbohrungen 18 in eine Stellung zu bewegen,
in welcher sie mit der Kammer 14 in Verbindung stehen,
wird Kraftstoff ausschließlich durch
die ersten Auslassöffnungen 15 abgegeben, während Kraftstoff
nicht in der Lage ist, durch den Durchflusskanal, der von den Drillbohrungen 18, 16, 19 gebildet
wird, zu den zweiten Auslassöffnungen 21 zu
fließen.
Der Pass-Sitz der Nadel 12 innerhalb des Bereichs 11c der Bohrung 11 ist
im wesentlichen flüssigkeitsdicht,
und deshalb kann Kraftstoff nur durch die ersten Auslassöffnungen 15 eingespritzt werden.
Wie hier voranstehend erwähnt,
sollte klar sein, dass während
dieser Phase des Betriebszyklus' des
Einspritzventils die Nadel 12 im wesentlichen koaxial mit
der Bohrung 11 verbleibt, weil die Nadel 12 sowohl
an ihrem oberen Ende als auch an ihrem unteren Ende geführt wird.
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Wenn
die Einspritzung beendet werden soll, wird die Nadel 12 in
die dargestellte Stellung zurückgeführt, in
welcher sie am Sitz 11b anliegt,
was die Zufuhr von Kraftstoff zu der Kammer 14 und durch
die ersten Auslassöffnungen 15 hindurch
beendet.
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Wenn
es gewünscht
ist, kann, statt dass die Einspritzung beendet wird, die Einspritzrate
erhöht werden,
indem die Nadel 12 um eine vergrößerte Wegstrecke weg von dem
Sitz 11b abgehoben
wird, die ausreicht, um zu bewirken, dass sich die Drillbohrungen 18 in
Verbindung mit der Kammer 14 bewegen. Wenn diese Stellung
erreicht ist, kann Kraftstoff durch den von den Drillbohrungen 18, 16, 19 gebildeten
Durchflusskanal und durch die ringförmige Vertiefung oder Ausnehmung 20 zu
den zweiten Auslassöffnungen 21 fließen. Es
sollte klar sein, dass die Kraftstoffeinspritzung unter solchen
Umständen
sowohl durch die ersten als auch die zweiten Auslassöffnungen 15, 21 erfolgt.
Da der Kraftstoff durch eine vergrößerte Anzahl von Auslassöffnungen
abgegeben wird, ist es offensichtlich, dass die Rate bzw. Menge
der Kraftstoff-Einspritzung erhöht
ist.
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Wie
voranstehend beschrieben, erfolgt die Beendigung der Einspritzung
durch eine Bewegung der Nadel 12 in Anlage mit der Sitzfläche, um
die Zufuhr von Kraftstoff zu der Kammer 14 zu beenden, wobei
die Bewegung auch zur Folge hat, dass der Durchflusskanal sich so
bewegt, dass er nicht mehr in Verbindung mit der Kammer 14 steht.
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Die
Bewegung der Nadel 12 in Anlage mit dem Sitz 11b bewirkt außerdem,
dass sich die ringförmige
Vertiefung oder Nut 20 aus ihrer Verbindung mit den zweiten
Auslassöffnungen 21 heraus
und weg davon bewegt. Es sollte klar sein, dass die Einspritzung
von Kraftstoff durch diese Auslassöffnungen sehr schnell in gesteuerter
Weise aufhört,
weil die Zufuhr von Kraftstoff zu ihnen sehr schnell abgeschnitten
wird. Bei manchen Anwendungen ist es möglicherweise nicht notwendig,
sicherzustellen, dass die Beendigung der Einspritzung durch die zweiten
Auslassöffnungen 21 schnell
erfolgt, und in solchen Anwendungen kann die ringförmige Ausnehmung
oder Nut 20 geeignete Abmessungen aufweisen, derart, dass
sie über
den gesamten Bereich der Bewegung der Nadel 12 hinweg einen überlappenden
Bereich mit den zweiten Auslassöffnungen 21 besitzt.
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Durch
eine geeignete Steuerung der Wegstrecke, über die hinweg sich die Ventilnadel 12 während des
Betriebs bewegt, kann die Anzahl der Auslassöffnungen, durch die Kraftstoff
zu einer bestimmten bzw. zu jeder beliebigen Zeit abgegeben wird,
gewählt
werden, und die geeignete Auswahl der Anzahl von Auslassöffnungen,
die zu einer bestimmten Zeit verwendet werden, kann dazu benutzt
werden, den Umfang der teilchenförmigen
Emissionen und des Lärms
zu verringern, der vom Motor erzeugt wird, mit dem das Einspritzventil
verwendet wird. Wie hier voranstehend erläutert wurde, wird die Nadel 12 über den
gesamten Bereich der Bewegung der Nadel 12 in ihrer Verschiebe-
oder Gleitbewegung innerhalb der Bohrung 11 geführt, und
demzufolge verbleibt die Nadel 12 zu allen Zeiten im wesentlichen
koaxial mit der Bohrung 11. Das hat zur Folge, dass Kraftstoff
durch die ersten Auslassöffnungen 15 gleichmäßig verteilt wird,
während
eine derartige gleichmäßige Verteilung von
Kraftstoff nicht notwendigerweise auftreten würde, wenn die Nadel 12 während der
Einspritzung nicht koaxial mit der Bohrung 11 gehalten
würde.
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Auf
Wunsch kann das Einspritzventil so abgewandelt werden, dass es drei
oder mehr Gruppen von Auslassöffnungen
aufweist, wobei die Anzahl der Auslassöffnungen, durch die Kraftstoff
zu einem bestimmten Zeitpunkt abgegeben wird, durch die Wegstrecke
festgelegt wird, über
die sich die Nadel bewegt. Alternativ kann eine dritte oder können weitere Gruppen
von Öffnungen
vorgesehen und so angeordnet sein, dass dann, wenn eine Bewegung
der Nadel weg von dem Sitz über
den Punkt hinweg fortgesetzt wird, an welchem die Vertiefung oder
Nut 20 über
den Öffnungen 21 zu
liegen kommt, die Ausnehmung oder Nut 20 sich in eine Stellung
bewegen kann, in der sie mit der dritten oder weiteren Gruppen von Öffnungen
in Verbindung steht. Dies kann anstelle der oder zusätzlich zu
der Verbindung mit den Öffnungen 21 der
Fall sein. Durch geeignete Wahl der Größen der Öffnungen und durch geeignete
Steuerung der Wegstrecke, die die Nadel zurücklegt, kann eine verbesserte
Steuerung hinsichtlich der Charakteristiken der Kraftstoffeinspritzung
erreicht werden.
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Ein
alternatives Kraftstoffeinspritzventil ist in 2 dargestellt.
In der Anordnung der 2 ist der Düsenkörper 10 mit einer
Bohrung 11 versehen, die eine ähnliche Gestalt wie die Bohrung
der in 1 gezeigten Anordnung aufweist. Die Anordnung
der 2 unterscheidet sich von derjenigen der 1 dadurch,
dass ein Führungselement 24 starr
in der Bohrung 11 verankert ist, wobei das Führungselement 24 einen
reibschlüssigen
Sitz mit einem untersten Endbereich 23a der Bohrung 11 bildet.
Das Führungselement 24 ist
teilweise innerhalb einer geschlossenendigen Bohrung 25 aufgenommen,
die in einer Ventilnadel 12 ausgebildet ist, wobei die
Bohrung 25 einen äußeren Durchmesser
besitzt, der im wesentlichen gleich dem Durchmesser des benachbarten
Teils des Führungselements 24 ist.
Ein schmaler Spalt ist zwischen dem geschlossenen Ende der Bohrung 25 und
dem oberen Ende des Führungselementes 24 ausgebildet,
und dieser Spalt bildet eine Kammer 27 mit geringem Volumen.
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Wie
bei dem Einspritzventil der 1 weist die
Bohrung 11 einen kegelstumpfförmigen Sitz 11b auf, an dem die Ventilnadel 12 zur
Anlage gelangen kann, um die Verbindung zwischen der Abgabekammer 13 und
der stromabwärts
des Sitzes 11b gelegenen
Kammer 14 zu steuern. Mehrere erste Auslassöffnungen 15 stehen
mit der Kammer 14 in Verbindung.
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Das
Führungselement 24 definiert
an seiner Außenfläche eine
Führungsfläche, die
an der Wand der Bohrung 25 angreift oder anliegt, um das
untere Ende der Nadel 12 bei seiner Gleitbewegung innerhalb
der Bohrung 11 zu führen,
was sicherstellt, dass die Nadel 12 über den gesamten Bewegungsbereich der
Nadel 12 im wesentlichen koaxial mit der Bohrung 11 verbleibt.
Das Führungselement 24 ist
mit einer sich axial erstreckenden, geschlossenendigen Drillbohrung 31 ausgestattet,
deren oberes Ende mit Hilfe eines Stopfens 32 verschlossen
ist. Drillbohrungen 33 stehen mit dem Kanal 17 in
Verbindung, wobei die Drillbohrungen 33 so angeordnet sind,
dass dann, wenn die Nadel 12 an dem Sitz 11b anliegt, die Drillbohrungen 33 von
der Wand der in der Nadel 12 vorhandenen Bohrung 25 abgedeckt
und damit verschlossen sind, wodurch eine im wesentlichen flüssigkeitsdichte
Abdichtung zwischen der Nadel 12 und dem Führungselement 24 gebildet
wird, die sicherstellt, dass eine Verbindung zwischen der Kammer 14 und
den Drillbohrungen 33 nicht möglich ist. Weitere Drillbohrungen 34 stehen
mit dem Kanal 17 in Verbindung, wobei sich die Drillbohrungen 34 in
die ringförmige
Vertiefung oder Nut 20 öffnen,
die im Äußeren des
Führungselements 24 ausgebildet
und so angeordnet ist, dass sie mit den zweiten Auslassöffnungen 21 in
Verbindung steht.
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Während des
Betriebs wird unter Druck stehender Kraftstoff auf die Bohrung 11 aufgebracht, und
die Bewegung der Ventilnadel 12 wird unter Verwendung einer
beliebigen geeigneten Technik gesteuert, wie sie voranstehend unter
Bezugnahme auf die 1 erwähnt wurde. Wenn die Ventilnadel 12 an dem
Sitz 11b anliegt wie
dargestellt, kann kein Kraftstoff zu der Kammer 14 fließen. In
dieser Stellung findet eine Kraftstoff-Einspritzung weder durch
die ersten Auslassöffnungen 15 noch
durch die zweiten Auslassöffnungen 21 statt.
Eine Bewegung der Nadel 12 um einen geringen Betrag weg
von dem Sitz 11b (weniger
als dem in 2 gezeigten Abstand A) hat zur
Folge, dass Kraftstoff zu der Kammer 14 fließen kann,
und demzufolge wird Kraftstoff durch die ersten Auslassöffnungen 15 abgegeben.
Da die Bewegung der Nadel 12 nicht zur Herstellung einer
Verbindung zwischen den Drillbohrungen 33 und der Kammer 14 führt, kann
kein Kraftstoff durch den Kanal 17 zu den zweiten Auslassöffnungen 21 fließen. Kraftstoff
wird daher nur durch die ersten Auslassöffnungen 15 abgegeben,
und die Kraftstoffeinspritzung erfolgt in relativ geringem Ausmaß. Die Kraftstoffeinspritzung kann
auf Wunsch beendet werden, indem die Nadel 12 in die dargestellte
Stellung zurückgeführt wird,
um die Zufuhr von Kraftstoff zu der Kammer 14 und den ersten
Auslassöffnungen
zu beenden.
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Anstelle
einer Beendigung der Einspritzung kann die Nadel 12 um
einen erhöhten
Betrag, der größer als
der Abstand A ist, von der Sitzfläche abgehoben werden, was dazu
führt,
dass eine Verbindung zwischen der Kammer 14 und den Drillbohrungen 33 ausgebildet
wird. Dies hat zur Folge, dass Kraftstoff von der Kammer 14 durch
den Kanal 17 und die Drillbohrungen 33, 34 und
durch die ringförmige
Vertiefung 35 zu den zweiten Auslassöffnungen 21 fließen kann.
Dies wiederum führt
dazu, dass Kraftstoff sowohl durch die ersten als auch die zweiten
Auslassöffnungen 15, 21 abgegeben
wird, und Kraftstoff wird in einer erhöhten Menge eingespritzt. Wenn
gewünscht,
kann die Kraftstoffeinspritzung beendet werden, indem die Nadel 12 in
die gezeigte Stellung zurückgeführt wird,
um die Zufuhr von Kraftstoff zu der Kammer 14 zu beenden,
was die Zufuhr von Kraftstoff zu allen Auslassöffnungen beendet.
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Weil
zwischen dem Führungselement 24 und der
Nadel 12 eine im Wesentlichen flüssigkeitsdichte Abdichtung
ausgebildet ist, sollte klar sein, dass die Kammer 27 im
Wesentlichen isoliert ist. Als Folge einer Bewegung der Nadel 12 weg
von der Sitzfläche erhöht sich
das Volumen der Kammer 27, was den darin herrschenden Kraftstoffdruck
verringert. Obwohl diese Verringerung des Kraftstoffdrucks die Neigung
hervorruft, dass eine Bewegung der Nadel 12 weg von ihrer
Sitzfläche
verhindert wird, haben diese Kräfte,
weil das Volumen der Kammer 27 relativ klein ist und die
dem darin herrschenden Kraftstoffdruck ausgesetzten Flächen klein
sind, keine signifikante Wirkung auf den Betrieb des Einspritzventils.
Außerdem
ist die Wahrscheinlichkeit hoch, dass in einem geringen Ausmaß eine Leckage
zwischen dem Führungselement 24 und
der Nadel 12 auftritt, und eine solche Leckage hat die
Tendenz, den Kraftstoffdruck innerhalb der Kammer 27 auszugleichen,
was die Wirkung der Volumenveränderungen
der Kammer 27 infolge des Betriebs des Einspritzventils
weiter verringert. Da bzw. wenn eine solche Leckage auftritt, steigt
der Druck innerhalb der Kammer 27 an und gleicht sich dem
Druck innerhalb der Abgabekammer 13 an. Wenn das Einspritzventil
in Betrieb ist, schwächt
sich der Effekt der Kammer 27, die ja abgeschlossen ist,
demzufolge ab.
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Wie
bei dem Einspritzventil der 1 hat die Anordnung
der 2 den Vorteil, dass die Nadel 12 über ihren
gesamten Bewegungsbereich hinsichtlich ihrer Gleitbewegung innerhalb
der Bohrung 11 geführt
wird, und daher verbleibt die Nadel 12 im wesentlichen
konzentrisch mit der Sitzoberfläche.
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Auf
Wunsch kann die Anordnung der 2 so abgewandelt
werden, dass sie drei oder mehr Gruppen von Auslassöffnungen
aufweist, wobei die Anzahl der Gruppen von Auslassöffnungen,
durch die Kraftstoff zu einem bestimmten Zeitpunkt abgegeben wird,
durch die Wegstrecke festgelegt ist, um die die Nadel 12 von
ihrem Sitz abgehoben wird.
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Die 3 bis 6 stellen
eine erste Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung dar, in welcher Teile, die den in den 1 und 2 gezeigten vergleichbar
sind, mit gleichen Bezugsziffern bezeichnet sind und nachstehend
nicht detaillierter beschrieben werden. Die in dem Düsenkörper 10 vorhandene
Bohrung 11 ist eine geschlossenendige Bohrung und umfasst
einen Zwischenbereich 11a ,
einen kegelstumpfförmigen
Bereich, der einen Sitz 11b bildet,
einen Bereich 11c mit
relativ geringem Durchmesser, der sich stromabwärts des kegelstumpfförmigen Bereichs
befindet, und einen oberen Endbereich 11d mit relativ großem Durchmesser. Die Ventilnadel 12 umfasst
an einem, nämlich
ihrem oberen Ende einen Bereich 12c mit
einem Durchmesser, der im Wesentlichen gleich dem Durchmesser des
benachbarten Teils der Bohrung 11d ist,
so dass der Bereich der Bohrung 11d das
obere Ende 12c der
Nadel 12 bei ihrer Gleitbewegung innerhalb der Bohrung 11 führt. Die
Ventilnadel 12 umfasst weiterhin an ihrem in der dargestellten
Orientierung untersten Ende einen Ventilnadelbereich 12b mit verringertem Durchmesser,
wobei der Durchmesser des Ventilnadelbereichs 12b im Wesentlichen gleich dem Durchmesser des
Bohrungsbereich 11c ist.
Die Wand der Bohrung 11, die den Bohrungsbereich 11c bildet, fungiert als Führungsfläche, die
außerdem
dazu dient, den unteren Ventilnadelbereich 12b der Ventilnadel 12 bei
ihrer Verschiebungsbewegung innerhalb der Bohrung 11 zu
führen.
Weil die Nadel 12 sowohl an ihrem oberen als auch an ihrem
unteren Ende hinsichtlich ihrer Verschiebe- bzw. Gleitbewegung geführt wird,
sollte klar sein, dass die Nadel 12 über den gesamten Bereich der
Verschiebe- bzw. Gleitbewegung hinweg im wesentlichen koaxial innerhalb
der Bohrung 11 gehalten werden kann, so dass die Nadel 12 konzentrisch
mit dem kegelstumpfförmigen
Sitz 11b verbleibt.
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Die
Ventilnadel 12 umfasst einen Bereich, der mit der Sitzfläche 11b zur Anlage gelangen
kann, um die Verbindung zwischen der Abgabekammer 13 und
der stromabwärts
des Sitzes 11b angeordneten Kammer 14 zu
steuern.
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In
dieser Ausführungsform
der Erfindung steht der Kanal 17, der von der in der Ventilnadel 12 vorhandenen,
sich axial erstreckenden Drillbohrung 16 gebildet wird, über in dem
Ventilnadel-Bereich 12b vorhandene
Querbohrungen 18 mit der Kammer 14 in Verbindung.
Der Kanal 17 steht außerdem
mit einem ausgestülpten
oder sackartigen Bereich 22 in Verbindung, der am geschlossenen
Ende der Bohrung 11 angeordnet ist.
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Der
Ventilnadelbereich 12b ist
mit ersten und zweiten ringförmigen
Ausnehmungen oder Nuten 50 bzw. 52 ausgestattet,
wobei die Außenfläche des Ventilnadelbereichs 12b außerdem erste und zweite Dichtflächen 54, 56 für den ersten
bzw. den zweiten Satz von Auslassöffnungen 15, 21 bildet.
Wenn die Ventilnadel 12 die in den 3 und 4 gezeigte Stellung
einnimmt, wirkt die erste ringförmige
Ausnehmung 50 mit dem benachbarten Teil des Bohrungsbereichs 11c zusammen, wobei eine
geschlossene Kammer gebildet wird, während der erste Satz von Auslassöffnungen 15 durch
die erste Dichtfläche 54 verschlossen
ist. Wenn sich die Ventilnadel in dieser Stellung befindet, stehen
demzufolge die von der Ausnehmung 50 gebildete, abgeschlossene
Kammer und der Bohrungsbereich 11c weder
mit dem ersten Satz von Auslassöffnungen 15 noch
der Kammer 14 in Verbindung. Die zweite ringförmige Ausnehmung 52 steht
mit dem sackartig ausgestülpten
Bereich 22 in Verbindung, hat aber keine Verbindung zu
den zweiten Auslassöffnungen 21,
während
die zweiten Auslassöffnungen
von der zweiten Dichtfläche 56 verschlossen
sind, die von der Oberfläche
des Ventilnadelbereichs 12b gebildet
wird.
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An
demjenigen Ende des Düsenkörpers 10, der
dem geschlossenen Ende der Bohrung 11 abgewandt ist, ist
ein ringförmiger
Galerieraum 60 vorgesehen, der mit der Bohrung 11 und
einem in dem Düsenkörper 10 vorgesehenen
Versorgungskanal 62 in Verbindung steht. Der Versorgungskanal 62 steht
mit einer Quelle für
unter hohem Druck stehendem Kraftstoff in Verbindung, wie voranstehend
beschrieben, so dass unter hohem Druck stehender Kraftstoff in den
ringförmigen
Galerieraum 60 eingebracht und dementsprechend an stromabwärts gelegene
Teile des Kraftstoffeinspritzventils abgegeben werden kann. Die
Ventilnadel 12 kann in Richtung der Sitzfläche 11b mit Hilfe einer Feder
vorgespannt sein, wobei eine Bewegung der Ventilnadel 12 weg
aus dieser Stellung dann auftritt, wenn der Kraftstoffdruck, der innerhalb
der Bohrung 11 auf gewinkelte Druckflächen der Ventilnadel 12 einwirkt,
einen vorgegebenen Wert übersteigt.
Alternativ kann die Bohrung 11 kontinuierlich mit unter
hohem Druck stehendem Kraftstoff versorgt und eine geeignete Betätigungsorgan-Anordnung,
in günstiger
Weise eine piezoelektrische Betätigungsorgan-Anordnung,
verwendet werden, um die Bewegung der Nadel 12 zu steuern.
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Während des
Betriebs wird, ausgehend von der Stellung, die in den 3 und 4 dargestellt ist,
unter hohem Druck stehender Kraftstoff durch den Versorgungskanal 62 in
den ringförmigen
Galerieraum 60 und damit in die Abgabekammer 13 eingeführt.
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Wenn
die Ventilnadel 12 gegen den Sitz 11b gedrückt ist, kann der Kraftstoff
in der Abgabekammer 13 nicht am Sitz 11b vorbei in die Kammer 14 fließen. Demzufolge
findet weder durch den ersten noch durch den zweiten Satz von Auslassöffnungen 15, 21 eine
Einspritzung von Kraftstoff statt.
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Wenn
eine Kraftstoffeinspritzung beginnen soll, wird die Ventilnadel 12 weg
von dem Sitz 11b in eine
erste Kraftstoffeinspritz-Stellung angehoben, wie sie in 5 gezeigt
ist, so dass Kraftstoff in der Abgabekammer 13 an dem Sitz 11b vorbei in die Kammer 14 fließen kann.
Während
dieses Betriebsstadiums ist die Ventilnadel 12 um einen
Betrag weg von dem Sitz 11b abgehoben,
der ausreichend ist, um die ringförmige Vertiefung oder Ausnehmung 50 in
Verbindung mit sowohl der Kammer 14 als auch dem ersten
Satz von Auslassöffnungen 15 zu
bringen, weshalb eine derartige Bewegung der Ventilnadel 12 dazu
führt,
dass die ersten Auslassöffnungen 15 nicht
länger
von der ersten Dichtfläche 54 abgedeckt
sind. Deshalb kann Kraftstoff, der an dem Sitz 11b vorbei in die Kammer 14 fließt, in die
ringförmige Ausnehmung
oder Vertiefung 50 hinein und aus den ersten Auslassöffnungen 15 heraus
fließen.
In der Kammer 14 befindlicher Kraftstoff kann außerdem durch
die Drillbohrungen 18 in den innerhalb des Ventilnadelbereichs 12b ausgebildeten Kanal 17 und in
den sackartigen Bereich 22 fließen. Wenn die Ventilnadel 12 sich
in der ersten Kraftstoffeinspritzstellung befindet, bleiben die
zweiten Auslassöffnungen 21 jedoch
von der zweiten Dichtfläche 56 verschlossen.
Das hat zur Folge, dass Kraftstoff innerhalb des sackartigen Bereichs 22 und
der ringförmigen
Ausnehmung 52 nicht durch die zweiten Auslassöffnungen 21 abgegeben
wird. Es sollte daher klar sein, dass in der in 5 gezeigten
ersten Kraftstoffeinspritzstellung eine Einspritzung von Kraftstoff
nur durch den ersten Satz von Auslassöffnungen 15 erfolgt.
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Ausgehend
von der in 5 gezeigten Stellung kann die
Kraftstoffeinspritzung dadurch beendet werden, dass die Ventilnadel 12 in
ihre Anlagestellung gegen den Sitz 11b zurückgeführt wird. So kann kein Kraftstoff
mehr von der Abgabekammer 13 in die Kammer 14 und
durch die ersten Auslassöffnungen 15 heraus
abfließen.
Unter Bezugnahme auf 5 ist zur Kenntnis zu nehmen,
dass die Einspritzung von Kraftstoff aufhört, wenn die Ventilnadel 12 in
ihre Sitzstellung zurückgeführt wird
und die Dichtfläche 54 mit
der Bohrung 11c zusammenwirkt,
um die Verbindung zwischen der Kammer 14 und dem ersten Satz
von Auslassöffnungen 15 zu
unterbrechen.
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Alternativ
hierzu wird, ausgehend von der in 5 dargestellten
Stellung, die Ventilnadel 12 um einen weiteren Betrag weg
von dem Sitz 11b in
eine zweite Kraftstoffeinspritzstellung abgehoben, wie in 6 gezeigt,
falls eine Einspritzung von Kraftstoff durch die zweiten Auslassöffnungen 21 benötigt wird. Während dieses
Betriebsstadiums ist die Ventilnadel 12 in eine Stellung
angehoben, in welcher die ringförmige
Ausnehmung 50 mit der Kammer 14 in Verbindung
steht, in der jedoch der erste Satz von Auslassöffnungen 15 durch
die zweite Dichtfläche 56 verschlossen
ist. Obwohl also in der Abgabekammer 13 befindlicher Kraftstoff
in der Lage ist, an dem Sitz 11b vorbei
in die Kammer 14 und in die ringförmige Ausnehmung 50 zu
fließen,
ist es ihm verwehrt, durch den ersten Satz von Auslassöffnungen 15 zu
fließen. Darüber hinaus
wird die ringförmige
Ausnehmung oder Nut 52 in der zweiten Kraftstoffeinspritzstellung in
Verbindung mit dem zweiten Satz von Auslassöffnungen 21 gebracht.
Demzufolge kann in der Abgabekammer 13 befindlicher Kraftstoff
durch die Drillbohrungen 18 und den Kanal 17 in
den sackartigen Bereich 22 fließen und wird, über die
ringförmige Ausnehmung 52,
durch den zweiten Satz von Auslassöffnungen 21 abgegeben
bzw. eingespritzt. Während
dieses Betriebsstadiums erfolgt eine Einspritzung von Kraftstoff
demzufolge nur durch den zweiten Satz von Auslassöffnungen 21.
Es sollte klar sein, dass, obwohl Kraftstoff in den Kanal 17 einströmen kann,
sobald die Ventilnadel 12 von dem Sitz 11b abgehoben ist, eine Einspritzung
von Kraftstoff nur durch den zweiten Satz von Auslassöffnungen 21 erfolgt,
wenn die Ventilnadel 12 um einen Betrag angehoben wurde,
der ausreicht, um die zweiten Auslassöffnungen 21 freizulegen
und die ringförmige
Ausnehmung 52 in Verbindung damit zu bringen. Das in den 3 bis 6 gezeigte
Kraftstoffeinspritzventil ist demzufolge in der Lage, Kraftstoff
durch zwei verschiedene Sätze
von Auslassöffnungen
abzugeben, indem die Ventilnadel 12 zwischen einer ersten
und einer zweiten Kraftstoffeinspritzstellung nach innen bewegt
wird.
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Um
die Einspritzung von Kraftstoff aus der in der 6 gezeigten
Stellung heraus zu beenden, wird die Ventilnadel 12 in
die in den 3 und 4 dargestellte
Stellung zurückgeführt, derart,
dass die Ventilnadel 12 am Sitz 11b zur Anlage kommt und die erste und
die zweite Dichtfläche 54, 56 die
ersten bzw. die zweiten Auslassöffnungen 51, 21 abdecken.
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Auch 7 erläutert ein
Kraftstoffeinspritzventil, wobei die gleichen Bezugsziffern Teile
bezeichnen, die den voranstehend beschriebenen vergleichbar sind.
Gemäß 7 ist
der Ventilnadelbereich 12b mit
zusätzlichen
Drillbohrungen 64 ausgestattet, die an einem Ende mit dem
Kanal 17 und an dem anderen Ende mit der ringförmigen Vertiefung oder
Ausnehmung 50 in Verbindung stehen. Wenn sich die Ventilnadel 12 in
Sitzposition gegen den Sitz 11b gedrückt befindet,
findet eine Einspritzung von Kraftstoff weder durch die ersten noch
durch die zweiten Auslassöffnungen 15, 21 statt,
wie voranstehend beschrieben. Um mit der Kraftstoffeinspritzung zu
beginnen, wird die Ventilnadel 12 von dem Sitz abgehoben,
so dass in Abhängigkeit
vom Ausmaß der Bewegung
der Ventilnadel 12 weg von dem Sitz 11b Kraftstoff aus einer Auslassöffnung,
ausgewählt
unter den ersten bzw. zweiten Auslassöffnungen 15, 21 wie
in den 8 bzw. 9 gezeigt, abgegeben bzw. eingespritzt
wird.
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Unter
Hinweis auf 8 ist anzumerken, dass Kraftstoff
an dem Sitz 11b vorbei
in die Drillbohrungen 18 und in den Kanal 17 im
Ventilnadelbereich 12b fließen kann,
wenn unter hohem Druck stehender Kraftstoff der Abgabekammer 13 zugeführt wird und
wenn die Ventilnadel 12 weg von dem Sitz 11b in eine erste Kraftstoffeinspritzstellung
abgehoben ist. Innerhalb des Kanals 17 befindlicher Kraftstoff
ist in der Lage, durch Drillbohrungen 64 in die ringförmige Ausnehmung 50 und
durch die ersten Auslassöffnungen 15 nach
außen
zu fließen.
Kraftstoff innerhalb des Kanals 17, der in den sackartigen
Bereich 22 fließt,
ist dagegen nicht in der Lage, durch den zweiten Satz von Auslassöffnungen 21 zu
entweichen, die von der zweiten Dichtfläche 56 abgedeckt bleiben. Während dieses
Betriebsstadiums wird Kraftstoff deshalb nur durch den ersten Satz
von Auslassöffnungen 15 abgegeben.
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Ausgehend
von der in 8 gezeigten Stellung wird die
Nadel 12, wenn die Einspritzung von Kraftstoff beendet
werden soll, in ihre am Sitz anliegende Stellung zurückgeführt, wie
in 7 gezeigt, so dass Kraftstoff nicht in der Lage
ist, an dem Sitz 11b vorbei
bzw. über
diesen Sitz in den Kanal 17 zu fließen. Alternativ wird, wie sich
unter Bezugnahme auf 9 ersehen lässt, zum Zwecke der Abgabe von
Kraftstoff durch den zweiten Satz von Auslassöffnungen 21 die Ventilnadel 12 um
einen weiteren Betrag weg von dem Sitz 11b in eine zweite Kraftstoffeinspritzstellung
abgehoben, in welcher die zweiten Auslassöffnungen 21 freigelegt
und nicht von den Dichtflächen 56 abgedeckt
sind und daher mit der zweiten ringförmigen Vertiefung oder Ausnehmung 52 in
Verbindung stehen. Kraftstoff wird deshalb durch den zweiten Satz
von Auslassöffnungen 21 abgegeben.
Die ringförmige
Vertiefung oder Ausnehmung 50 ist derart angeordnet, dass
dann, wenn sich das Kraftstoffeinspritzventil in der zweiten Kraftstoffeinspritzstellung
befindet, die ringförmige
Vertiefung oder Ausnehmung 50 mit dem benachbarten Teil
des Bohrungsbereichs 11c zusammenwirkt,
derart, dass eine geschlossene Kammer gebildet wird, die weder mit
der Kammer 14 noch mit den ersten Auslassöffnungen 15 in
Verbindung steht. Daher kann möglicherweise
in den Drillbohrungen 64 befindlicher Kraftstoff nicht
durch die ersten Auslassöffnungen 15 entweichen.
In dieser Stellung ist der erste Satz von Auslassöffnungen 15 durch
die zweite Dichtfläche 56 verschlossen.
In der zweiten Kraftstoffeinspritzstellung wird Kraftstoff deshalb
nur durch die zweiten Auslassöffnungen 21 abgegeben.
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Aus
der zweiten Kraftstoffeinspritzstellung kann die Ventilnadel 12 in
die erste Kraftstoffeinspritzstellung bewegt werden, in welcher
Kraftstoff nur durch die ersten Auslassöffnungen 15 abgegeben
wird (wie in 8 gezeigt), oder sie kann in
ihre Sitzposition (wie in 7 gezeigt)
zurückgeführt werden,
in welchem Falle die Einspritzung von Kraftstoff aufhört.
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Das
in den 7 bis 9 gezeigte Kraftstoffeinspritzventil
hat den Vorteil, dass die Ventilnadel 12 nur um einen relativ
geringen Betrag von dem Sitz 11b abgehoben werden muß, um die
Einspritzung von Kraftstoff durch den ersten Satz von Auslassöffnungen 15 beginnen
zu lassen, weil dies nun bereits erfolgt, sobald die Dichtfläche 54 den
ersten Satz von Auslassöffnungen 15 freigegeben
hat und die ringförmige
Vertiefung oder Ausnehmung 50 in Verbindung mit den ersten Auslassöffnungen 15 gebracht
wurde. Dies ist bei den in den 1 bis 6 gezeigten
Einspritzventilen nicht der Fall, bei denen die Einspritzung von
Kraftstoff durch die ersten Auslassöffnungen 15 nur dann
erfolgt, wenn die Ventilnadel 12 um einen Betrag bewegt
wurde, der ausreichend ist, um die ringförmige Vertiefung oder Ausnehmung 50 in
Verbindung mit den ersten Auslassöffnungen 15 und auch
in Verbindung mit der Kammer 14 zu bringen. Außerdem besitzt
das in den 7 bis 9 gezeigte
Kraftstoffeinspritzventil den Vorteil, dass die Kante 54a (wie
in 8 gezeigt) der Dichtfläche 54, die von der
ringförmigen
Vertiefung oder Ausnehmung 50 gebildet wird, nicht aus
der Bohrung 11c herausgezogen
werden muß,
damit Kraftstoff aus dem ersten Satz von Auslassöffnungen 15 abgegeben
werden kann. Dies hat zur Folge, dass das Risiko, dass sich das
Einspritzventil in Offenstellung verklemmt, verringert wird.
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10 zeigt
ein weiteres Kraftstoffeinspritzventil, in welchem der Düsenkörper 10 zweiteilig
ausgebildet ist, wobei ein oberer Teil 10a mit einer durchgehenden Bohrung 65a versehen ist und ein
unterer Teil 10b mit
einer Bohrung 65b ausgestattet
ist. Die durchgehende Bohrung 65a umfasst
einen Bereich mit kleinerem Durchmesser 65c an ihrem offenen Ende, wobei der
untere Teil 10b in
dem offenen Ende aufgenommen ist und der äußere Durchmesser des unteren
Teils 10b im Wesentlichen
derselbe wie der Durchmesser des Bohrungsbereichs 65c ist, so dass der untere Teil 10b eine eng sitzende Passung
innerhalb der durchgehenden Bohrung 65a bildet. Der Aufbau des oberen Teils 10a des Düsenkörpers an demjenigen
Ende, das dem unteren Teil 10b abgewandt
ist, ist der gleiche, der zuvor unter Bezugnahme auf die 3 bis 9 beschrieben
wurde.
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An
seinem Ende, das dem geschlossenen Ende der Bohrung 65b abgewandt ist, ist
der untere Teil 10b des
Düsenkörpers 10 mit
einem geschwungenen oder flügelartigen
Teil 68 ausgestattet, dessen äußere Oberfläche mit einem Sitz 70 von
im wesentlichen kegelstumpfförmiger
Gestalt zusammenwirkt, der von der Bohrung 65a gebildet wird. Der geschwungene
oder flügelartige
Teil 68 bildet außerdem
einen kegelstumpfförmigen
Sitz 72, an welchem die Ventilnadel 12 zur Anlage
gelangen kann, um den Fluss von Kraftstoff zwischen der Abgabekammer 13 und
der stromabwärts
des Sitzes 72 gelegenen Kammer 14 zu steuern.
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Im
Betrieb, wenn der Abgabekammer 13 unter hohem Druck stehender
Kraftstoff zugeführt
wird, dient der Kraftstoffdruck innerhalb der Abgabekammer 13 dazu,
eine im wesentlichen fluiddichte Dichtung an dem Sitz 70 zwischen
dem oberen und dem unteren Teil 10a , 10b des Düsenkörpers aufrecht
zu erhalten.
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Um
sicherzustellen, dass eine im wesentlichen fluiddichte Abdichtung
an dem Sitz 70 aufrecht erhalten wird, ist es wichtig,
dass der äußere Durchmesser
des geschwungenen oder flügelartigen
Teils 68 und der Durchmesser des benachbarten Teils der Bohrung
an dem Sitz 70 im wesentlichen identisch sind und eine
gute Konzentrizität
zueinander besitzen, und außerdem,
dass der äußere Durchmesser des
unteren Teils 10b des
Düsenkörpers und
der Durchmesser des benachbarten Bohrungsbereichs 65c im wesentlichen identisch sind und
eine gute Konzentrizität
zueinander besitzen. Den Anforderungen an die Konzentrizität kann während der
Herstellung Genüge
getan werden, weil die Bohrung 65a durch
das offene Ende hindurch geformt werden kann, in welches der untere
Teil 10b des Düsenkörpers aufgenommen
werden soll, wobei die Formung in dem selben Arbeitsschritt erzielt
wird wie das Ausarbeiten oder Fräsen
der Bohrung 65a . Zusätzlich ist es
auch noch wichtig, dass der Durchmesser des Sitzes 72 kleiner
ist als der des Sitzes 70, weil der Kraftstoffdruck innerhalb
der Abgabekammer 13 und jedes zusätzliche Aufbringen von Last
auf die oder in den stromaufwärts
gelegenen Teilen des Kraftstoffeinspritzventils den unteren Teil 10b des Düsenkörpers in
Abwärtsrichtung
drückt.
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Der
Betrieb des in 10 gezeigten Einspritzventils
wird auf die gleiche Weise durchgeführt wie zuvor für die Ausführungsformen
der Erfindung beschrieben, die in den 3 bis 9 gezeigt
sind. Unter Bezugnahme auf 11 ist
daher anzumerken, dass es die Bewegung der Ventilnadel 12 weg von
dem Sitz 72 in eine erste Kraftstoffeinspritzstellung möglich macht,
dass in der Abgabekammer 13 befindlicher Kraftstoff am
Sitz 72 vorbei in die Kammer 14, durch die Drillbohrungen 18 und
in den Kanal 17 fließt.
Die ringförmige
Vertiefung oder Ausnehmung 50 bewegt sich so, dass sie
in Verbindung mit dem ersten Satz von Auslassöffnungen 15 gerät, so dass
im Kanal 17 befindlicher Kraftstoff in der Lage ist, über Drillbohrungen 64 in
die ringförmige
Vertiefung oder Ausnehmung 50 zu fließen, und durch die ersten Auslassöffnungen 15 abgegeben
wird. Die ringförmigen
Vertiefungen oder Ausnehmungen 52 sind so angeordnet, dass sie
dann, wenn sich die Ventilnadel 12 in der ersten Kraftstoffeinspritzstellung befindet,
nicht in Verbindung mit dem zweiten Satz von Auslassöffnungen 21 stehen,
und durch den Kanal 17 in den sackartigen Bereich 22 strömender Kraftstoff
kann nicht durch den zweiten Satz von Auslassöffnungen 21 abgegeben
werden, die von der zweiten Dichtfläche 56 abgedeckt bleiben.
Während dieses
Betriebsstadiums erfolgt daher die Einspritzung von Kraftstoff nur
durch den ersten Satz von Auslassöffnungen 15.
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Unter
Bezugnahme auf 12 sei ausgeführt, dass
dann, wenn die Ventilnadel 12 um einen weiteren Betrag
weg von dem Sitz 72 in die zweite Kraftstoff-Einspritzstellung
abgehoben ist, sich die ringförmige
Vertiefung oder Ausnehmung 50 aus ihrer Verbindung mit
dem ersten Satz von Auslassöffnungen 15 heraus
bewegt, die daraufhin von der zweiten Dichtfläche 56 verschlossen
werden. Deshalb kann Kraftstoff, der aus der Abgabekammer 13 an
dem Sitz 72 vorbei und in den Kanal 17 fließt, von der
ringförmigen
Vertiefung oder Ausnehmung 50 aus nicht durch den ersten
Satz von Auslassöffnungen 15 fließen. Wenn
sich die Ventilnadel 12 in der zweiten Kraftstoffeinspritzstellung
befindet, wurde die ringförmige
Vertiefung oder Ausnehmung 52 jedoch in eine Verbindung
mit dem zweiten Satz von Auslassöffnungen 21 bewegt,
derart, dass Kraftstoff, der durch den Kanal 17 in den
sackartigen Bereich 22 fließt, über die ringförmige Vertiefung
oder Ausnehmung 52 und dann durch die zweiten Auslassöffnungen 21 herausströmen kann.
Demzufolge tritt eine Einspritzung von Kraftstoff während dieses
Betriebsstadiums nur durch den zweiten Satz von Auslassöffnungen 21 auf.
Wie zuvor beschrieben, wird die Ventilnadel 12 in ihre
Position zurückgeführt, in
der sie gegen den Sitz 72 anliegt, wie in 10 gezeigt,
um die Kraftstoffeinspritzung zu beenden.
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In
einer Alternative zu der in 10 gezeigten
Ausführungsform
kann der Sitz 70 mit einer quadratisch geformten Stufe
in der Bohrung 65a des oberen
Teils des Düsenkörpers 10a ausgestattet sein,
wobei der untere Teil 10b des
Düsenkörpers in geeigneter
Weise gestaltet ist, um an dem quadratischen Sitz anliegen zu können.
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Als
Alternative zu dem in den 10 bis 12 gezeigten
zweiteiligen Düsenkörper 10a , 10b kann der Düsenkörper mit einem Düsenkörper-Teil ausgestattet
sein, der eine durchgehende Bohrung aufweist, wobei das untere Ende
der durchgehenden Bohrung mit Hilfe eines zylindrischen Stopfens
verschlossen ist, der durch Anlöten
in seiner Stellung sicher gehalten wird, wobei der Sitz, an dem
die Ventilnadel zur Anlage kommt, durch die durchgehende Bohrung
des Düsenkörper-Teils
gebildet wird. Dies hat einen Vorteil bei der Herstellung zur Folge,
weil die unteren Bereiche der durchgehenden Bohrung während des
Herstellungsvorgangs durch das untere offene Ende der durchgehenden
Bohrung zugänglich sind.
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In
einer weitern alternativen Ausführungsform
der Erfindung können
die ringförmigen
Vertiefungen oder Ausnehmungen 50, 52 so positioniert sein,
dass dann, wenn die Ventilnadel 12 weg von ihrem Sitz in
eine dritte Kraftstoffeinspritzstellung angehoben ist, die Einspritzung
von Kraftstoff zusammen durch sowohl die ersten als auch die zweiten
Auslassöffnungen 15, 21 erfolgt.
Das Kraftstoffeinspritzventil kann also so ausgestaltet werden,
dass es drei Kraftstoffeinspritz-Stellungen bzw. -zustände zur
Verfügung
stellt.
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Es
sollte klar sein, dass die ringförmige
Vertiefung oder Ausnehmung 50 in jeder beliebigen der voranstehend
beschriebenen Ausführungsformen
so angeordnet sein kann, dass dann, wenn die Ventilnadel 12 weg
von ihrem Sitz 11b in
eine Kraftstoffeinspritz-Zwischenstellung abgehoben ist, eine Einspritzung
von Kraftstoff durch sowohl den ersten als auch den zweiten Satz
von Auslassöffnungen 15, 21 zusammen
erfolgt. Das Kraftstoffeinspritzventil kann daher so ausgebildet
oder angeordnet sein, dass es drei Kraftstoffeinspritzstellungen
oder -zustände
bereitstellt. Alternativ oder zusätzlich sollte zur Kenntnis genommen
werden, dass der Düsenkörper mit
dritten oder weiteren Sätzen
von Auslassöffnungen
ausgestattet sein kann und dass die Ventilnadel mit weiteren ringförmigen Vertiefungen
oder Ausnehmungen versehen sein kann, um es möglich zu machen, dass eine
größere Anzahl
von Kraftstoffeinspritz-Stellungen bzw. -zuständen erhalten wird. Es sollte
außerdem
klar sein, dass eine Anzahl von Auslassöffnungen in dem Düsenkörper vorgesehen
sein kann, die sich von denjenigen, die in den beigefügten Figuren gezeigt
sind, unterscheidet. Außerdem
können
die Auslassöffnungen
eines jeden Satzes, des ersten und des zweiten, eine unterschiedliche
Größe besitzen
oder sich bezüglich
ihrer Anzahl in jedem Satz unterscheiden, so dass die Kraftstoffeinspritz-Charakteristik
durch selektives Einspritzen von Kraftstoff durch einen jeweils
anderen Satz von Auslassöffnungen
variiert bzw. verändert
werden kann. Beispielsweise können
die Auslassöffnungen
des ersten und des zweiten Satzes 15, 21 so ausgeformt
sein, dass ein Kraftstoffsprühnebel
oder -spritzmuster mit unterschiedlichen Konuswinkeln erhalten werden
kann.
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Die
ringförmige
Vertiefung oder Ausnehmung 50 kann über Schlitze, Abflachungen
oder Ausnehmungen, die auf dem Ventilnadelbereich 12b oder dem Ventilnadelteil 12e ausgebildet sind, anstelle über die
Drillbohrungen 18, 64 und den Kanal 17 mit
der Kammer 14 in Verbindung stehen. In diesem Fall ist
es bevorzugt, ein Mittel zum Beschränken der Winkelbewegung der
Ventilnadel 12 innerhalb der Bohrung 11 bereitzustellen.
Beispielsweise kann eine Vorrichtung wie in der britischen Patentanmeldung
Nr. 9815654 beschrieben zu diesem Zweck eingesetzt werden.