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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Einspritzdüse zur Verwendung in einem
Kraftstoff-Einspritzsystem für
einen Verbrennungsmotor. Sie betrifft insbesondere, aber nicht ausschließlich eine
Einspritzdüse
zur Verwendung in einem Verbrennungsmotor mit Kompressionszündung (Dieselmotor),
in welchem eine erste und zweite Ventilnadel betätigt werden können, um
die Einspritzung von Kraftstoff in einen zugehörigen Verbrennungsraum durch
eine Mehrzahl von Düsenauslässen zu
steuern.
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Eine
so genannte variable Einspritzdüse
besitzt mindestens zwei Auslassöffnungen,
durch welche Kraftstoff in einen zugehörigen Verbrennungszylinder
eingespritzt wird, wobei eine erste und eine zweite Ventilnadel
betätigt
werden können,
um zu steuern, ob eine Einspritzung durch nur einen der Auslässe oder
durch beide Auslässe
zusammen erfolgen soll. Bei einer bekannten Einspritzdüse dieser Art
wird der Strom des Kraftstoffs zu einem ersten Satz von Düsenauslässen durch
eine äußere Ventilnadel
gesteuert. Der Strom zu einem zweiten Satz von Düsenauslässen wird von einer inneren
Ventilnadel gesteuert, die von der äußeren Ventilnadel nur dann
angehoben wird, wenn der Kraftstoffstrom durch den ersten Satz von
Düsenauslässen ein
ausreichendes Maß erreicht.
Diese Anordnung ermöglicht
die Auswahl eines großen
Düsen-Gesamtauslassbereichs
für Hochleistungsbetriebsarten
und einen kleinen Düsen-Gesamtauslassbereich,
um optimale Motoremissionen bei niedrigen bis mittleren Leistungsbereichen
zu erreichen. Die Einspritzdüse hat
daher einen breiteren Anwendungsbereich als einstufige Einspritzdüsen, in
denen nur eine einzige Ventilnadel die Einspritzung durch einen
Düsenauslass
oder durch einen einzigen Satz von Düsenauslässen steuert.
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Das
Dokument WO 03/040543 A zeigt eine variable Einspritzdüse mit einem
ersten und einem zweiten Satz von Düsenauslässen, die jeweils von einer äußeren bzw.
einer inneren Ventilnadel gesteuert werden.
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Es
gibt jedoch zwei hauptsächliche
Probleme mit variablen Einspritzdüsen der vorgenannten Art. Zum
ersten sind die Erfordernisse für
das Anheben der gesamten Ventilnadel groß, verglichen mit einer einstufigen
Einspritzdüse,
die nur eine einzige Ventilnadel besitzt. Zum zweiten befindet sich
eine zwischen der inneren und der äußeren Ventilnadel gebildete
Kammer zwischen den einzelnen Einspritz-Ereignissen in strömungstechnischer
Verbindung mit dem ersten Satz von Düsenauslassungen. Der Kraftstoff
in dieser Kammer kann zu einem späten Zeitpunkt des Verbrennungszyklus
aus den Düsenauslässen gespritzt
werden, was verursacht, dass der Motor Kohlenwasserstoff-Emissionen
erzeugt, d. h. unverbrannten oder nur teilweise verbrannten Kraftstoff
im Abgas.
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In
einer Art Einspritzdüse
mit variabler Öffnung
ist ein piezoelektrisches Betätigungsorgan
integriert, um die Ventilnadel anzuheben. Ein Betätigungsorgan
mit einem piezoelektrischen Stapel wird wiederholt abwechselnd energetisiert
und de-energetisiert, um die Stapellänge und damit die Bewegung
der Düsenventilnadel
zu steuern. Die für
das Anheben der Ventilnadel erforderliche Energie wird also elektrisch
bereitgestellt, was eine direkte Wirkung auf das Stapelvolumen (d.
h. die Breite, die Länge
und die Tiefe) und die gesamte Zuverlässigkeit des Betätigungsorgans
hat. Da die Wirkung des Kraftstoffvolumens während Einspritzungen für derzeitige
Anforderungen an die Motoremissionen immer kritischer wird, sind
die Genauigkeit der Steuerung und die Wiederholbarkeit der Einspritzleistung von
zunehmender Bedeutung. Um vorgeschlagenen Regulierungen für die Emissionen
zu genügen,
werden Motoren beispielsweise so betrieben, dass während des
Betriebs in unteren und mittleren Leistungsbereichen ein hoher Anteil
an Abgas rezirkuliert wird, was bedeutet, dass die geringere Menge
an verfügbarem
Sauerstoff die Möglichkeit
verringert, dass nur schlecht versprühter Kraftstoff verbrannt wird.
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Es
ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Einspritzdüse mit variabler Öffnung bereitzustellen,
die in der Lage ist, den derzeitigen und zukünftigen Emissionsanforderungen
zu genügen,
während
die Nachteile des Standes der Technik vermieden werden.
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Gemäß einer
ersten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung wird eine Einspritzdüse für einen Verbrennungsmotor
bereitgestellt, wobei die Einspritzdüse eine äußere Ventilnadel, die an einem äußeren Ventilsitz
zur Anlage gelangen kann, um die Einspritzung durch einen ersten
Düsenauslass
zu steuern, und eine innere Ventilnadel umfasst, die innerhalb der äußeren Ventilnadel
bewegbar ist und an einem inneren Ventilsitz zur Anlage gelangen
kann, um die Einspritzung durch einen zweiten Düsenauslass zu steuern. Der äußere Ventilsitz
bildet einen ersten und einen zweiten Sitz für die äußere Ventilnadel, wobei das
Zusammenwirken zwischen der äußeren Ventilnadel
und dem ersten Sitz den Kraftstoffstrom zwischen einer ersten Abgabekammer
und dem ersten Düsenauslass
steuert und das Zusammenwirken zwischen der äußeren Ventilnadel und dem zweiten
Sitz den Kraftstoffstrom zwischen einer zweiten Abgabekammer und
dem ersten Düsenauslass
steuert, wobei die zweite Abgabekammer mit der ersten Abgabekammer über einen
ergänzenden Durchflussweg
in Verbindung steht, der zumindest teilweise innerhalb der äußeren Ventilnadel
ausgebildet ist. Die innere Ventilnadel umfasst einen Sitzbereich,
der an dem inneren Ventilsitz zur Anlage gelangen kann, wobei der
Sitzbereich einen teilkugelförmigen Bereich
aufweist, der zusammen mit dem inneren Ventilsitz eine Sitzverengung
bzw. einen Engsitz bildet, durch die bzw. den unter solchen Umständen, in
denen die innere Ventilnadel von dem inneren Ventilsitz weg gehoben
ist, Kraftstoff zwischen der zweiten Abgabekammer und dem zweiten
Düsenauslass fließt.
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Vorzugsweise
kann der Sitzbereich stromabwärts
des teilkugelförmigen
Bereichs einen Bereich mit konischer Gestalt aufweisen, um eine
Verzögerungswirkung
auf die Geschwindigkeit des Kraftstoffstroms stromabwärts der
Sitzverengung zu erzielen. Dies ist vorteilhaft, weil es sicherstellt,
dass der höchstmögliche Druck
in dem Hohl- oder Sackvolumen der Düse stromabwärts der Sitzverengung erhalten
wird, bevor der Kraftstoff in den zweiten Auslass fließt. Dies
stellt sicher, dass eine gute Strömungscharakteristik in Richtung
des zweiten Auslasses erreicht wird, ohne dass es erforderlich wäre, übermäßig große Hubstrecken
für die
innere Ventilnadel bereitzustellen, die für bekannte Sitzgeometrien erforderlich
sind.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
umfasst die Einspritzdüse
ein Kopplungsmittel für
das Ankoppeln der Bewegung der äußeren Ventilnadel an
die innere Ventilnadel, und zwar unter solchen Umständen, in
denen die äußere Ventilnadel über einen
zuvor festgelegten Betrag hinaus weg von dem äußeren Ventilsitz bewegt wird,
wodurch es möglich wird,
dass eine Einspritzung von Kraftstoff durch sowohl den ersten als
auch den zweiten Düsenauslass erfolgt.
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Die
Einspritzdüse
der vorliegenden Erfindung ermöglicht,
dass durch das Einspritzventil-Betätigungsorgan eine verringerte
Kraft auf die äußere Ventilnadel
wirkt, während
immer noch ein annehmbarer Kraftstofffluss zu dem ersten Auslass
erzielt wird. Eine verringerte Anhebekraft kann deshalb verwendet
werden, weil der Kraftstoff an zwei Sitzen vorbei zu dem ersten
Auslass fließt.
Dies ist ein Unterschied gegenüber
bekannten Düsen
mit variabler Öffnung,
in denen der Kraftstoffstrom zu den Düsenauslässen nur an einem einzigen
Sitz vorbei fließt. Die
verringerte Anforderung an das Betätigungsorgan verlängert die
Betriebsdauer dieses relativ teuren Bestandteils des Einspritzventils.
Außerdem
wird die Steuerung der Einspritzung verbessert, was das Einhalten
von Emissionserfordernissen unterstützt.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
ist die äußere Ventilnadel
mit einer axialen Bohrung ausgestattet, in welcher die innere Ventilnadel
aufgenommen ist, und worin der ergänzende Durchflussweg teilweise
durch einen Bereich der axialen Bohrung gebildet wird.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
ist der ergänzende
Durchflussweg außerdem
durch mindestens einen radialen Durchlass gebildet, der in der äußeren Ventilnadel
ausgebildet ist, wobei der radiale Durchlass eine Verbindung zwischen
der ersten Abgabekammer und der axialen Bohrung in der äußeren Ventilnadel
bewirkt.
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In
einer Ausführungsform
besitzt das elastische oder federnde Element die Gestalt eines länglichen
oder langgestreckten Elements mit einer seitlichen Elastizität, beispielsweise
als Federstift mit im Allgemeinen C-förmigem Querschnitt. Ein Teil
der inneren Ventilnadel ist innerhalb des Federstifts aufgenommen
und kann sich in Folge einer Bewegung der äußeren Ventilnadel von dem äußeren Ventilnadelsitz
um weniger als den vorherbestimmten Betrag weg zusammen mit dem
Stift bewegen.
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Vorzugsweise
wird das elastische oder federnde Element von der äußeren Ventilnadel
durch Reibschluss zwischen diesen Teilen getragen. Beispielsweise
steht eine äußere Oberfläche des
Federstifts in Reibschluss mit der äußeren Ventilnadel, um den Federstift
und die äußere Ventilnadel
zusammenzukoppeln.
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In
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
umfasst das elastische oder federnde Element eine erste Kontaktoberfläche zum
Angriff an eine zweite Kontaktoberfläche der inneren Ventilnadel, wobei
die genannten Oberflächen
im Wesentlichen flach sind. In einer alternativen bevorzugten Ausführungsform
besitzen die genannten Kontaktoberflächen eine im Wesentlichen kegelstumpfförmige Gestalt.
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Die
letztgenannte Ausführungsform
kann von Vorteil sein, weil sie eine stärkere innere Ventilnadel-Struktur
ergibt. Insbesondere bildet das elastische oder federnde Element
eine erste obere konische Oberfläche,
und das vergrößerte Ende
der inneren Ventilnadel eine entsprechend geformte zweite obere
konische Oberfläche
zur Anlage oder zum Angriff an der genannten ersten oberen konischen Oberfläche des
elastischen oder federnden Elements aus, wobei die genannten oberen
Oberflächen
zwischen sich einen Spalt mit einem Abstand bilden, der gleich dem
zuvor festgelegten Betrag ist, wenn sich die innere und äußere Ventilnadel
jeweils an ihrem Sitz befindet, und worin das genannte äußere Ventilelement
um den zuvor festgelegten Betrag weg von dem äußeren Ventilsitz bewegt werden
kann, derart, dass es an den genannten oberen Kontaktoberflächen angreift,
was zur Folge hat, dass jede weitere Bewegung der äußeren Ventilnadel
weg von dem äußeren Ventilsitz
auf die innere Ventilnadel übertragen wird.
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Als
Hintergrund für
die Erfindung umfasst eine Einspritzdüse für einen Verbrennungsmotor eine äußere Ventilnadel,
die an einem äußeren Ventilnadelsitz
zur Anlage gelangen kann, um die Einspritzung durch einen ersten
Düsenauslass
zu steuern, eine innere Ventilnadel, die mit der äußeren Ventilnadel
bewegbar ist und an einem inneren Ventilsitz zur Anlage gelangen
kann, um die Einspritzung durch einen zweiten Düsenauslass zu steuern, und
ein Kopplungsmittel zum Koppeln der Bewegung der äußeren Ventilnadel
an die innere Ventilnadel unter solchen Umständen, in denen die äußere Ventilnadel über einen
zuvor festgelegten Betrag hinaus weg von dem äußeren Ventilsitz bewegt wird,
wodurch die Einspritzung von Kraftstoff durch sowohl den ersten
als auch den zweiten Düsenauslass
bewirkt wird. Der äußere Ventilsitz
bildet einen ersten und einen zweiten Sitz für die äußere Ventilnadel, wobei das
Zusammenwirken zwischen der äußeren Ventilnadel
und dem ersten Sitz den Kraftstoffstrom zwischen einer ersten Abgabekammer
und dem ersten Düsenauslass
steuert, und ein Zusammenwirken zwischen der äußeren Ventilnadel und dem zweiten
Sitz den Kraftstoffstrom zwischen einer zweiten Abgabekammer und
dem ersten Düsenauslass
steuert. Die zweite Abgabekammer steht über einen ergänzenden
Durchflussweg, der zumindest teilweise innerhalb der äußeren Ventilnadel
ausgebildet ist, mit der ersten Abgabekammer in Verbindung. Außerdem umfasst
das Kopplungsmittel ein elastisches oder federndes Element, das
durch die äußere Ventilnadel
getragen ist und in Folge einer Bewegung der äußeren Ventilnadel über den
zuvor festgelegten Betrag hinweg in Eingriff oder Anlage mit der
inneren Ventilnadel gebracht wird, was zur Folge hat, dass die innere
Ventilnadel sich zusammen mit der äußeren Ventilnadel bewegt.
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Optionale
oder bevorzugte Merkmale der ersten Ausgestaltung der Erfindung
können
auch in dem obigen Beispiel enthalten sein, welches jedoch nicht
zu demjenigen Gegenstand gehört,
für den Schutz
angestrebt wird.
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In
einer anderen Ausgestaltung stellt die Erfindung ein Einspritzventil
zur Verwendung in einem Kraftstoff-Einspritzsystem eines Verbrennungsmotors
bereit, wobei das Einspritzventil eine Einspritzdüse gemäß der ersten
Ausgestaltung der Erfindung und ein Betätigungsorgan zum Bewirken der
Bewegung der äußeren Ventilnadel
umfasst. Vorzugsweise ist das Betätigungsorgan vom piezoelektrischen Typ.
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In
einer anderen Ausgestaltung wird ein Einspritzventil zur Verwendung
in einem Kraftstoff-Einspritzsystem eines Verbrennungsmotors bereit
gestellt, wobei das Einspritzventil eine Einspritzdüse gemäß der ersten
Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung, ein erstes Betätigungsorgan
zum Bewirken der Bewegung der äußeren Ventilnadel
und ein zweites Betätigungsorgan
zum Bewirken der Bewegung der inneren Ventilnadel umfasst.
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Die
Erfindung eignet sich insbesondere in Kombination mit piezoelektrisch
angetriebenen Kraftstoff-Einspritzventilen, und zwar auf Grund der
Vorteile, dass die äußere Ventilnadel
zwei Sitze aufweist, wie voranstehend beschrieben wurde, was es
möglich
macht, verringerte Anhebekräfte
zu verwenden. Die Betriebsdauer des Betätigungsorgans wird deshalb
verlängert
und die Leistung verbessert.
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Die
Erfindung wird nachstehend rein beispielhaft unter Bezugnahme auf
die beigefügten Zeichnungen
beschrieben, worin:
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1 eine
Querschnittsansicht eines Einspritzventils ist, welches eine Einspritzdüse gemäß der vorliegenden
Erfindung enthält;
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2 eine
Querschnittsansicht einer ersten Ausgestaltung der Einspritzdüse in einem
geschlossenem Zustand (nicht einspritzend) ist;
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3 eine
vergrößerte Ansicht
eines Teils der äußeren Ventilnadel
der Einspritzdüse
gemäß der 2 ist;
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4 eine
vergrößerte Ansicht
eines Federstifts ist, der einem Teil der Einspritzdüse gemäß der 2 bildet;
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5 eine
Querschnittsansicht der Einspritzdüse gemäß der 2 in einem
ersten, offenen Zustand (einem ersten Einspritz-Zustand) ist;
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6 eine
Querschnittsansicht der Einspritzdüse gemäß der 2 in einem
zweiten offenen Zustand (einem zweiten Einspritz-Zustandes) ist; und
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7 eine
Querschnittsansicht einer alternativen Ausführungsform der Einspritzdüse in geschlossenem
Zustand (nicht einspritzend) ist.
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Die
Einspritzdüse
der vorliegenden Erfindung ist vom Düsentyp mit variabler Öffnung (variablem Öffnungsquerschnitt)
und umfasst eine erste und eine zweite Ventilnadel zum Steuern der
Einspritzung durch entsprechende erste und zweite Sätze von
Düsenauslässen, die
in einem Einspritzdüsenkörper vorhanden
sind. Die Einspritzdüse
ist besonders geeignet für
den Einbau in ein Einspritzventil mit einem piezoelektrischen Betätigungsorgan
zum Steuern der Bewegung der Ventilnadeln.
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1 zeigt
ein piezoelektrisches Einspritzventil, insgesamt mit 10 bezeichnet,
in welchem die Einspritzdüse
der vorliegenden Erfindung enthalten sein kann. Die Einspritzdüse wird
allgemein mit 12 bezeichnet. Nur bestimmte Elemente der
Einspritzdüse 12 sind
in 1 sichtbar, Einzelheiten lassen sich jedoch deutlicher
in dem vergrößerten Querschnitt
erkennen, der in 2 gezeigt wird.
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Nun
sei auf die 1 und 2 Bezug
genommen. Eine äußere Ventilnadel 14 der
Düse 10 ist innerhalb
einer in einem Düsenkörper 18 ausgebildeten
Blindbohrung 16 bewegbar, um die Einspritzung von Kraftstoff
durch einen ersten Satz von Auslassöffnungen 20 (nur in 2 sichtbar)
zu steuern. Die Einspritzdüse
besitzt außerdem
eine innere Ventilnadel 22, die innerhalb einer in einem
unteren Bereich der äußeren Ventilnadel 14 ausgebildeten
axialen Bohrung 24 gleitbar montiert ist. Die Bewegung
der inneren Ventilnadel 22 steuert die Einspritzung von Kraftstoff
durch einen zweiten Satz von Auslässen 26 (nur in 2 sichtbar).
Das geschlossene Ende der Bohrung 16 des Düsenkörpers bildet
ein Tot- oder Sackvolumen 27 aus, mit welchem innenseitige
Enden des zweiten Satzes von Auslässen 26 in Verbindung
stehen. Der erste und der zweite Satz von Auslässen 20, 26 sind
jeweils gezeigt als mit zwei oder mehr Auslässen in jedem Satz versehen,
obwohl gleichermaßen
jeder Satz durch nur einen einzigen Auslass ersetzt sein kann, von
denen sich einer in einer ersten axialen Höhe entlang des Düsenkörpers 18 befindet
und ein weiterer in einer zweiten, unterschiedlichen Höhe entlang
des Düsenkörpers 18 befindet.
Für die
Zwecke dieser Beschreibung soll jeder Bezug auf "Auslass" so verstanden werden, dass er einen
oder mehrere Auslässe
bedeutet.
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Die äußere Ventilnadel 14 ist
mit Hilfe einer ersten Schließfeder 32 (nur
in 1 sichtbar) in Richtung eines äußeren Ventilsitzes von im Wesentlichen
kegelstumpfförmiger
Gestalt vorgespannt und wird mit Hilfe eines piezoelektrischen Betätigungsorgans 28 veranlasst,
sich gegen die Federkraft weg von dem äußeren Ventilsitz 30 zu
bewegen. Die innere Ventilnadel 22 wird mit Hilfe einer
zweiten Schließfeder 36 gegen
einen inneren Ventilsitz 34 vorgespannt und wird veranlasst,
sich bei einer Bewegung der äußeren Ventilnadel 14 über einen
zuvor festgelegten Betrag hinaus gegen die Federkraft weg von dem
inneren Ventilsitz 34 zu bewegen, was weiter unten genauer
beschrieben werden wird. Der innere Ventilsitz 34 ist stromabwärts des äußeren Ventilsitzes 30 angeordnet,
wobei beide Sitze 30, 34 von einem unteren Bereich
der Düsenkörper-Bohrung 16 gebildet
bzw. begrenzt werden. Die zweite Schließfeder 36 ist innerhalb
einer Federkammer 23 untergebracht, die in einem oberen
Ende der axialen Bohrung 24 in der äußeren Ventilnadel 14 ausgebildet
ist. Typischerweise können
die erste und die zweite Schließfeder 32, 36 Spiraldruckfedern
sein, obwohl andere Arten von elastischen oder federnden, vorspannenden
Bauteilen als Alternativen eingesetzt werden können. Das Vorsehen der Federn 32, 36 stellt
sicher, dass die Ventilnadeln 14, 22 zu solchen Zeiten
an ihrem Sitz verweilen, zu denen es keinen Kraftstoffdruck innerhalb
des Einspritzventils gibt.
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Das
piezoelektrische Betätigungsorgan 28 umfasst
einen Stapel 40 aus piezoelektrischen Elementen, wobei
der Stapel 40 innerhalb eines Einspritzventil-Speichervolumens 42 angeordnet
ist, welches mit unter hohem Druck stehendem Kraftstoff befüllt ist,
um eine hydrostatische Belastung auf den Stapel 40 aufzubringen.
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Der
piezoelektrische Stapel 40 besitzt einen mit ihm verbundenen
elektrischen Verbinder 44, um es möglich zu machen, dass eine
veränderliche Spannung
quer über
den Stapel 40 aufgebracht wird. Das Betätigungsorgan 28 ist über eine
geeignete Kopplungsanordnung, beispielsweise eine hydraulische Verstärkeranordnung 37,
an die äußere Ventilnadel 14 angekoppelt.
Indem die Spannung quer über
den piezoelektrischen Stapel 40 verändert wird, kann daher die
Länge des
Stapels 40 verändert
werden, um die Bewegung der äußeren Ventilnadel 14 durch
den hydraulischen Verstärker 37 zu
steuern.
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Kraftstoff
wird durch einen Einlass 39 (sichtbar in 1)
an das Einspritzventil abgegeben, beispielsweise ein "common rail" (eine gemeinsame Druckleitung)
oder ein anderes gemeinsames Kraftstoffvolumen, das außerdem ausgebildet
ist, um Kraftstoff zusätzlich
an ein oder mehrere weitere Einspritzventile des Motors abzugeben.
Der Einlass 39 versorgt das Speichervolumen 42 mit
Kraftstoff, und von diesem Ort wird Kraftstoff an eine erste, obere Abgabekammer 46 geführt. Die
obere Abgabekammer 46 ist zwischen der äußeren Oberfläche der äußeren Ventilnadel 14 und
der Düsenkörperbohrung 16 in
einem Bereich ausgebildet, der sich stromaufwärts des äußeren Ventilsitzes 30 befindet.
Die äußere Ventilnadel 14 ist
mit radialen Querbohrungen 47 ausgestattet, wobei ein Ende
jeder Bohrung 47 mit der oberen Abgabekammer 46 und
das andere Ende jeder Bohrung 47 mit der Nadelbohrung 24 in
Verbindung steht. Die radialen Bohrungen 47 bilden einen Teil
eines Strömungsweges
für den
Kraftstoff zwischen der oberen Abgabekammer 46 und einer
zweiten, unteren Abgabekammer 49, die stromabwärts der
ersten Auslässe 20 angeordnet
ist. Von der unteren Abgabekammer 49 aus kann der Kraftstoff
in die ersten Auslässe 20 fließen, wenn
die äußere Ventilnadel 14 von
dem äußeren Ventilsitz 30 abgehoben ist,
und aus dieser Kammer kann er auch aus den Auslässen 26 fließen, und
aus dieser Kammer kann der Kraftstoff auch in die zweiten Auslässe 26 fließen, wenn
die innere Ventilnadel 22 von dem inneren Ventilsitz 34 abgehoben
ist, was weiter unten genauer diskutiert werden wird.
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Die äußere Ventilnadel 14 umfasst
einen oberen Endbereich 14a (nur sichtbar in der 1) mit
einem Durchmesser, der im wesentlichen gleich demjenigen der Düsenkörperbohrung 16 ist,
so dass das Zusammenwirken zwischen diesen Teilen dazu dient, die
Bewegung der äußeren Ventilnadel 14 zu führen, wenn
sie sich während
des Gebrauchs innerhalb der Düsenkörperbohrung 16 bewegt.
Der untere Bereich der äußeren Ventilnadel 14 umfasst
einen Sitzbereich 14b, der zur Anlage mit den äußeren Ventilnadelsitz 30 ausgeformt
ist.
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Wie
deutlicher in 3 gezeigt ist, ist es ein besonderes
Merkmal der Erfindung, dass die äußere Oberfläche der äußeren Ventilnadel 14 so
geformt ist, dass sie eine erste (obere) Sitzlinie 50 stromaufwärts der
ersten Auslässe 20 und
eine zweite (untere) Sitzlinie 52 stromabwärts der
ersten Auslässe 20 bildet. Die äußere Ventilnadel 14 ist
mit einem vertieften oder mit einer Ausnehmung versehenen Bereich ausgestattet,
der an entsprechenden oberen und unteren Kanten davon die obere
und untere Sitzlinie 50, 52 bildet.
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Vier
unterschiedliche Bereiche der äußeren Ventilnadel 14 sind
in 3 sichtbar: Ein oberer Bereich 14c, ein
oberer Sitzbereich 14d, ein unterer Sitzbereich 14e und
ein Endbereich 14f. Aus Klarheitsgründen sind die Bereiche 14c bis 14f der äußeren Ventilnadel 14 in
der 2 nicht kenntlich gemacht. Der obere Sitzbereich 14d und
der untere Sitzbereich 14e bilden zusammen den eingezogenen oder
vertieften Bereich der äußeren Ventilnadel 14 und
begrenzen, zusammen mit dem angrenzenden Bereich der Bohrung 16,
ein ringförmiges
Volumen 54 für
den Kraftstoff am einlassseitigen Ende der ersten Auslässe 20.
Die obere Kante des oberen Sitzbereichs 14c bildet die
obere Sitzlinie 50, und die untere Kante des unteren Sitzbereiches 14e bildet
die untere Sitzlinie 52. Wenn die äußere Ventilnadel 14 ihre Sitzstellung
in Anlage gegen den äußeren Ventilsitz 30 annimmt,
gelangen sowohl die obere als auch die untere Sitzlinie 50, 52 mit
dem äußeren Ventilsitz 30 an
entsprechenden ersten und zweiten Sitzen 56, 58 in
Anlage.
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Unter
nochmaliger Bezugnahme auf die 2 sei darauf
verwiesen, dass die innere Ventilnadel 22 so geformt ist,
dass sie drei unterschiedliche Bereiche umfasst: einen unteren Bereich 22a,
einen gestuften Bereich 22b und einen oberen, vergrößerten Endbereich 22c.
Der untere Bereich der inneren Ventilnadel 22 bildet einen
Sitzbereich 22a für
die innere Ventilnadel 22, der so geformt ist, dass er
an dem inneren Ventilsitz 34 angreift. Der Sitzbereich 22a kann
mit dem inneren Ventilsitz 34 zur Anlage gelangen, um die
Einspritzung durch die zweiten Auslässe 26 zu steuern.
Es ist ein besonderes Merkmal des Sitzbereichs 22a, dass
er eine teilkugelförmige
oder teilsphäroide
Form besitzt, die sich zu einem konisch geformten Bereich abschrägt oder
abflacht, der in einer kegelförmigen
Spitze endet.
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Die äußere Ventilnadel 14 ist
an ein elastisches oder federndes Element 60 in Gestalt
eines Federstifts 60 gekoppelt oder trägt dieses Element, das genauer
in der 4 gezeigt ist. Der Federstift 60 hat
einen allgemein C-förmigen
Querschnitt und ist über
einen Reibkontakt zwischen seiner äußeren Oberfläche und
der Oberfläche
der Bohrung 24 in der äußeren Ventilnadel 14 an
diese gekoppelt bzw. mit ihr verbunden. Der Federstift besitzt eine
laterale Elastizität
(im Gegensatz zu einer axialen Elastizität) und es ist diese Elastizität, die eine
Reibverbindung zwischen den Teilen 60, 14 ergibt.
Der äußere Durchmesser
des Federstifts 60 ist so gewählt, dass er geringfügig größer als
der Innendurchmesser der axialen Bohrung 27 in der äußeren Ventilnadel 14 ist,
so dass dann, wenn die Kombination aus innerer Ventilnadel 22 und
Federstift 60 in der axialen Bohrung 24 der äußeren Ventilnadel 14 aufgenommen
ist, die Elastizität
des Federstifts 60 in der lateralen Richtung dazu dient,
die äußere Oberfläche des
Federstifts 60 in einen Reibungskontakt mit der Oberfläche der Bohrung
zu zwingen.
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Der
Federstift 60 besitzt obere und untere Endflächen 60a bzw. 60b,
die im Wesentlichen flach sind. Wie in der 2 dargestellt
ist, bilden der gestufte Bereich 22b und der vergrößerte Endbereich 22c der
inneren Ventilnadel 22 entsprechende flache Oberflächen 122a bzw. 122b.
Die untere Endfläche 60a des
Federstifts 60 bildet eine Anlagefläche für den gestuften Bereich 22b der
inneren Ventilnadel 22. Die obere Endfläche 60b des Federstifts 60 kann an
der Oberfläche 122b des
vergrößerten Endes 22c der
inneren Ventilnadel 22 zur Anlage gelangen oder angreifen,
wodurch ein Mittel für
eine Kopplung der Bewegung der äußeren Ventilnadel 14 an
die innere Ventilnadel 22 bereitgestellt wird, wenn die
erstere um einen Betrag, der eine Strecke L übersteigt, von dem äußeren Ventilsitz 30 abgehoben
wird. Die Strecke L wird durch den Spalt zwischen der oberen Endfläche 60b des
Federstifts 60 und der Oberfläche 122b des vergrößerten Endbereichs 22c der
inneren Ventilnadel 22 definiert, der vorhanden ist, wenn
beide Nadeln 22, 14 an ihrem jeweiligen Sitz anliegen.
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Nun
soll der Betrieb des Einspritzventils genauer beschrieben werden.
Unter hohem Druck stehender Kraftstoff wird von dem "common rail" (der gemeinsamen
Druckleitung) des Einspritzsystems an die obere Abgabekammer 46 abgegeben.
Anfänglich ist
das piezoelektrische Betätigungsorgan 28 mit
Energie beaufschlagt, und der Stapel 40 besitzt eine relativ
ausgedehnte Länge.
In dieser Situation werden die innere und die äußere Ventilnadel 22, 14 auf Grund
der Kräfte
ihrer entsprechenden Federn 36, 32 gegen ihre
entsprechenden Sitze 30, 34 gehalten.
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Wenn
das piezoelektrische Betätigungsorgan 28 auf
ein erstes energetisches Niveau heruntergeschaltet wird, wird der
Stapel 40 veranlasst, sich zusammenzuziehen. Dies hat zur
Folge, dass über den
hydraulischen Verstärker 37 eine
Hubkraft auf die äußere Ventilnadel 14 übertragen
wird, was bewirkt, dass die äußere Ventilnadel 14 von
dem äußeren Ventilsitz 30 fortbewegt
wird, wobei sich sowohl die obere Sitzlinie 50 aus der
Anlage mit dem oberen Sitz 56 als auch die untere Sitzlinie 52 aus
der Anlage mit dem unteren Sitz 58 entfernt. Dies ist die
Stellung der äußeren Ventilnadel 14,
die in der 5 gezeigt ist. Während dieses
anfänglichen
Herunterschaltens des Betätigungsorgans 28 wird
die äußere Ventilnadel 14 veranlasst,
sich über
eine relativ kurze Strecke zu bewegen, die kleiner als die Strecke
L ist. Die Elastizität
des Federstifts 60 veranlasst diesen zu einer reibschlüssigen Anlage
an der axialen Bohrung 24 in der äußeren Ventilnadel 14,
so dass dann, wenn sich die äußere Ventilnadel 14 bewegt,
sie den Federstift 60 mit sich trägt, wodurch ein Spalt (in 5 mit
G gekennzeichnet) zwischen der unteren Oberfläche 122a auf dem gestuften
Bereich 22b der inneren Ventilnadel 22 und der
unteren Außenfläche 60a des
Stifts 60 öffnet.
Unter der Voraussetzung, dass die Strecke, über die die äußere Ventilnadel 14 hinweg
bewegt wird, kleiner als die Strecke L ist, greift das obere Ende
des Federstifts 60 nicht an dem vergrößerten Ende 22c der
inneren Ventilnadel 22 an, die dementsprechend in Anlage
gegen ihren inneren Ventilsitz 34 verbleibt.
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Während sich
die äußere Ventilnadel 14 in einer
Stellung befindet, in welcher sie von dem äußeren Ventilsitz 30 abgehoben
ist, kann Kraftstoff aus der oberen Abgabekammer 46 an
dem oberen Sitz 56 vorbei in das ringförmige Volumen 54 und
durch die ersten Auslässe 20 in
die Verbrennungskammer fließen.
Außerdem
kann Kraftstoff aus der oberen Abgabekammer 46 durch den
ergänzenden
Durchflussweg, der in der äußeren Ventilnadel 14 ausgebildet
ist (d. h. den Durchflussweg, der von den radialen Bohrungen 47 und
der axialen Bohrung 24 gebildet wird) in die untere Abgabekammer 49 fließen. Der unteren
Abgabekammer 49 zugeführter
Kraftstoff ist in der Lage, an dem aufgedeckten unteren Sitz 58 vorbei
in das ringförmige
Volumen 54 zu strömen
und von dort durch die ersten Auslässe 20 herauszufliessen.
Wenn also die äußere Ventilnadel 14 von
dem äußeren Ventil 36 abgehoben
ist, gibt es zwei Wege für
den Kraftstoffstrom zu den ersten Auslässen 20: Ein erstere
Strömungsweg
(dargestellt durch den Pfeil A) am oberen Sitz 56 vorbei
direkt aus der oberen Abgabekammer 46 und ein zweiter Strömungsweg
(dargestellt durch den Pfeil B) an dem unteren Sitz 58 vorbei,
indirekt aus der oberen Abgabekammer 46 über die
untere Abgabekammer 49.
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Vorausgesetzt,
dass die äußere Ventilnadel 14 nur
um einen Betrag bewegt wird, der geringer als die Strecke L ist,
wird die innere Ventilnadel 22 weiterhin auf dem inneren
Ventilsitz 34 sitzen, da das obere Ende des Federstiftes 60 von
dem vergrößerten Endbereich 22c der
inneren Ventilnadel 22 beabstandet bleibt, so dass die
Nadeln 22, 14 entkoppelt bleiben. Wenn die innere
Ventilnadel 22 auf dem inneren Ventilsitz 34 sitzt,
ist eine Strömung
von Kraftstoff von der unteren Abgabekammer 49 über den
inneren Ventilsitz 34 und in die zweiten Auslässe 26 nicht
möglich,
weshalb die Einspritzung nur durch die ersten Auslässe 20 stattfindet.
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Falls
es erforderlich ist, die Einspritzung zu beenden, wird das Betätigungsorgan 28 energetisiert,
um auf diese Weise die Länge
des Stapels 40 zu vergrößern, wodurch
die äußere Ventilnadel 14 unter
der Schließkraft
der Feder 32 aufsitzt.
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Bezugnehmend
auf die 6 kann das piezoelektrische
Betätigungsorgan 28 während eines nachfolgenden
oder eines anderen Zustandes der Einspritzbetätigung weiter auf ein zweites
Deenergetisierungsmaß heruntergeschaltet
werden, wodurch verursacht wird, dass sich die Länge des Stapels 40 weiterhin
verringert. Als Ergebnis wird die äußere Ventilnadel 14 um
einen weiteren Betrag, der größer als
die Strecke L ist, von dem äußeren Ventilsitz 30 abgehoben.
Die obere Endfläche 60b des
Federstiftes 60 wird dadurch dazu gebracht, an dem vergrößerten Endbereich 22c der
inneren Ventilnadel 22 anzugreifen. Diese Verbindung zwischen
der äußeren Ventilnadel 14 und
der inneren Ventilnadel 22 führt dazu, dass die auf die äußere Ventilnadel 14 angewendete
Anhebekraft auf die innere Ventilnadel 22 übertragen
wird. Die innere Ventilnadel 22 wird somit dazu gebracht,
sich von dem inneren Ventilsitz 34 abzuheben. Es ist zu
beachten, dass die Oberfläche 122a des
gestuften Bereiches der inneren Ventilnadel 22 und die
untere Oberfläche 60a des
Federstiftes 60 unter diesen Umständen durch einen Spalt, der
der Strecke L entspricht, getrennt sind.
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Wenn
die innere Ventilnadel 22 von dem inneren Ventilsitz 34 abgehoben
ist, kann der der unteren Abgabekammer 49 zugeführte Kraftstoff
durch die zweiten Auslässe 20 in
die Verbrennungskammer strömen.
Anfänglich
werden die zweiten Auslässe 26 Kraftstoff
durch den ergänzenden
Durchflussweg B einziehen, der teilweise durch die axiale Bohrung 24 in
der äußeren Ventilnadel 14 definiert
ist, wenn sich allerdings die innere Ventilnadel 22 weiter
abhebt, wird gegebenenfalls Kraftstoff sowohl von dem ergänzenden
Durchflussweg B als auch von dem Strömungsweg, der die äußere Ventilnadel 14 umgibt,
(d. h. dem Strömungsweg
A, wie er in der 5 identifiziert ist) eingezogen
werden.
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Wenn
sich die innere Ventilnadel 22 von ihrem Sitz abhebt, öffnet sich
eine Strömungsverengung 62 (die
als "Sitzverengung" bezeichnet wird) zwischen
der äußeren Oberfläche des
Sitzbereiches 22a und dem inneren Ventilsitz 34.
Die sphärische Gestalt
des Sitzbereiches 22a stellt sicher, dass eine verhältnismäßig weiche
und daher effiziente Strömung
vorliegt, wenn sie sich der Sitzverengung 62 nähert. Die
Strömung
wird in Strömungsrichtung
der Sitzverengung 62 nachfolgend auf Grund des sphärischen
Teils des Sitzbereiches 22a, der sich zu einem konischen
Endbereich verjüngt,
verteilt. Es ist ein Vorteil der teils sphärischen und teils konischen
Gestalt des Sitzbereiches 22a, dass die hohe Strömungsgeschwindigkeit
hinter der Sitzverengung 62 weich beschleunigt wird, da
die Strömung
stromabwärts
zu den zweiten Auslässen 26 fortführt. Dieses stellt
sicher, dass der größtmögliche Druck
in dem Sack- oder Totvolumen 27 vor dem Einströmen in die zweiten
Auslässe 26 erhalten
wird. Dieses stellt sicher, dass eine gute Strömungscharakteristik an den zweiten
Auslässen 26 erreicht
wird, allerdings ohne das Erfordernis einer übermäßig großen Hubstrecke für die innere
Ventilnadel 22.
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Ein
weiterer Vorteil des teilweise sphärischen Sitzbereiches 22a wird
dadurch realisiert, dass die Dichtung, die gebildet wird, wenn der
Bereich 22a auf der kegelstumpfförmigen Sitzfläche 34 sitzt,
weniger wahrscheinlich Kraftstoff in dem Fall durchlassen wird,
dass die innere Ventilnadel 22 (beispielsweise auf Grund
von Herstellungstoleranzen) zwangsweise in einem Winkel relativ
zu der Bohrung 24 der äußeren Ventilnadel 14 liegt,
anstatt zu dieser exakt koaxial zu verlaufen. Dieses ist dadurch
begründet,
dass der sphärische
Abschnitt des Sitzbereiches 22a eine im Wesentlichen ringförmige Kontaktlinie
mit der konischen Sitzfläche 34 bewahren wird,
anstatt einer elliptischen Kontaktlinie, die sich ergeben würde, wenn
der Sitzbereich 22a vollständig von einer kegelstumpfförmigen Gestalt
wäre.
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Bei
einer herkömmlichen
Düse muss
die Geometrie des Ventilnadelsitzes vorsichtig ausgewählt werden,
um bei einem Aufsitzen der Nadel eine große Schlagkraftbeständigkeit
zu erreichen und um außerdem
ein verhältnismäßig kleines
Druckvolumen zu haben. Bei der vorliegenden Erfindung ist es möglich, stattdessen
die Geometrie des Ventilsitzes zum Zwecke einer hohen Strömungseffizienz
aus zwei Gründen
zu optimieren. Zunächst
ist die innere Ventilnadel 22 verhältnismäßig klein und besitzt daher eine
geringe Masse und somit eine geringe Schlagkraft. Zum zweiten ist
das Druckvolumen 27 der Düse nur bei Hochlastzuständen des
Motors mit Kraftstoff gefüllt,
wenn Probleme mit den Kohlenwasserstoffemissionen auf Grund der
höheren
Verbrennungstemperaturen und dem größeren Maß des Lufteinlasses in den
Motor verringert sind.
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Es
ist ein Vorteil der vorliegenden Erfindung, dass zu den Auslässen 20 zwei
Strömungswege existieren,
wenn die äußere Ventilnadel 14 von
dem äußeren Ventilsitz 30 abgehoben
ist, ein erster Strömungsweg
direkt von der oberen Abgabekammer 46 und ein zweiter Strömungsweg
indirekt von der oberen Abgabekammer 46 über den
ergänzenden
Strömungsweg 47, 24 und
die untere Abgabekammer 49. Auf Grund des Vorliegens dieser
beiden Strömungswege
vorbei an den Sitzen 56, 58 ist die zum Bewegen
der äußeren Ventilnadel 14 erforderliche
Anhebekraft geringer als bei herkömmlichen Düsen, in denen die Strömung sich
den Auslässen
von nur einer Richtung (einer oberen Abgabekammer) nähert. Die vorliegende
Erfindung schafft daher den Vorzug, dass durch das piezoelektrische
Betätigungsorgan 28 verringerte
Anhebekräfte
ermöglicht
werden müssen,
wodurch die Einsatzdauer des Betätigungsmittels
verlängert
wird und eine effizientere Einspritzung geschaffen wird. Es ist
ein weiterer Vorteil eines Vorsehens von zwei Sitzen 56, 58 für die äußere Ventilnadel 14,
das nur ein kleines Ringvolumen 54 des Kraftstoffes den
ersten Auslässen 20 und
damit der Verbrennungskammer ausgesetzt ist, wenn die äußere Ventilnadel 14 am
Ende der Einspritzung aufsetzt. Dieses kommt daher, dass die Verbindung
zwischen dem Ringvolumen 54 und den ersten Auslässen 20 durch
den Kontakt zwischen der äußeren Ventilnadel
und dem unteren Sitz 58 am Ende der Einspritzung verschlossen
wird. Bei herkömmlichen Einspritzdüsen, bei
denen nur ein einziger Sitz in Strömungsrichtung oberhalb der
Auslässe
vorgesehen ist, ist zu diesem Zeitpunkt in Strömungsrichtung nach dem Sitz
ein viel größeres Kraftstoffvolumen den
Auslässen
ausgesetzt.
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Es
wird nun ein mögliches
Verfahren beschrieben werden, durch das die inneren und äußeren Ventilelemente 22, 14 miteinander
verbunden werden können.
Anfänglich
ist die innere Ventilnadel 22 in dem Federstift 60 aufgenommen,
so dass die untere Endfläche
des Stiftes 60 gegen die Stufe 122 der Nadel 22 stößt. Die
innere Ventilnadel 22 und der Federstift 60 sind
bemessen, um die Strecke L zu definieren, über die sich die äußere Ventilnadel 14 bewegen
kann, bevor eine Hubkraft auf die innere Ventilnadel 22 übertragen
wird, um die Bewegung der Nadeln 14, 22 miteinander
zu koppeln. Wenn der Federstift 60 auf der inneren Ventilnadel 22 montiert
ist, wird die Feder 36 nachfolgend in die Federkammer 23 eingesetzt
und die kombinierte Einheit aus der inneren Ventilnadel 22 und
dem Federstift 60 in die axiale Bohrung 24 in
der äußeren Ventilnadel 14 geschoben.
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Die
montierten inneren und äußeren Ventilnadeln 22, 14 werden
nachfolgend zusammen in die Düsenkörperbohrung 16 eingesetzt.
Die Nadeleinheit 22, 14 muss in die Düsenkörperbohrung 16 um
genau das richtige Maß eingeschoben
werden, damit die oberen und unteren Sitzlinien 50, 52 der äußeren Ventilnadel 14 an
ihren entsprechenden Sitzen 56, 58 sitzen, und
damit der Sitzbereich 22a der inneren Ventilnadel 22 an
dem inneren Ventilsitz 34 sitzt, wobei der Federstift 60 korrekt
positioniert ist, um die erforderliche Strecke L zu definieren.
Um die gewünschte
Einstellung zu erreichen, kann es sein, dass die relativen Positionen
der inneren und der äußeren Ventilnadel 22 bzw. 14 eingestellt
werden müssen,
nachdem sie sich in der Düsenkörperbohrung 16 befinden.
Dieses kann erreicht werden, indem die äußere oder die innere Ventilnadel 14 bzw. 22 gegen
ihren Ventilsitz 30 bzw. 34 gedrückt wird,
nachdem die Nadeleinheit 14, 22 innerhalb der
Düsenkörperbohrung 16 positioniert
ist. Um eine Beschädigung
der Ventilsitze 30, 34 während des letzten Montageschrittes
zu vermeiden, kann es wünschenswert
sein, einen "Dummy"-Düsenkörper (z.
B. ein Werkzeug mit einer Bohrung mit dem gleichen Konuswinkel wie
die Bohrung 16) zu verwenden, so dass die Nadeln 22, 14 korrekt
ausgerichtet sind, bevor sie schließlich innerhalb des tatsächlichen
Düsenkörpers 18 montiert werden.
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In
der 7 ist eine alternative Ausführungsform der Einspritzdüse dargestellt.
Teile, die den in den 2 bis 6 dargestellten
Teilen ähnlich
sind, sind mit gleichen Bezugskennzeichen identifiziert und werden
im Nachfolgenden nicht weiter detailliert beschrieben werden. In
der 7 sind entsprechende Kontaktflächen 22a des gestuften
Bereiches 22b der inneren Ventilnadel 22 und des
unteren Endes 60a des Federstiftes 60 konisch
geformt, anstatt flach zu sein (im Gegensatz zu der 2).
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Entsprechende
Kontaktflächen 222b des vergrößerten Endbereiches 22c der
inneren Ventilnadel 22 und des oberen Endes 16b des
Federstiftes 60 sind ebenfalls von konischer Form, statt
flach zu sein (ebenfalls im Gegensatz zu der 2). Eine
Formgebung der inneren Ventilnadel 22 auf diese Weise schafft
eine stärkere
Struktur und ermöglicht
außerdem,
eine einfachere, zentrierungslose Schleiftechnik für die Herstellung
zu verwenden.
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Es
ist ein möglicher
Nachteil der konischen Kontaktflächen 222a bzw. 222b des
Federstiftes 60, das die genaue Einstellung der Strecke
L schwieriger zu bewerkstelligen ist. Dieses ist darin begründet, dass
die laterale Elastizität
des Federstiftes 60 dessen äußeren Durchmesser verändert, wenn
die innere Ventilnadel 22 und die Federstifteinheit 60 in
die äußere Ventilnadel 40 eingeleitet
werden und die Feder 60 reibend mit den Oberflächen der
Bohrung 24 in Eingriff steht.
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Bei
der Ausführungsform
der 7 kann daher die folgende Abfolge von Schritten
verwendet werden, um die Strecke L genau einzustellen. Die gewünschte Hubstrecke
wird zuvor ausgewählt
und die inneren und äußeren Ventilnadeln 22 bzw. 14 und
der Federstift 60 anfänglich
montiert, so dass die aktuelle Distanz (d. h. zwischen dem oberen
Ende des Federstiftes 60 und der Unterseite des vergrößerten Endes 22c der
inneren Ventilnadel 22) leicht länger als der gewünschte Wert
L ist. Die innere Ventilnadel 22 und der Federstift 60 werden
anfänglich
miteinander montiert, wie bezüglich
der vorhergehenden Ausführungsform
beschrieben wurde, woraufhin die Einheit 22, 60 in
die axiale Bohrung 24 der äußeren Ventilnadel 14 geschoben
wird (wobei sich die Schließfeder 36 am
Ort in der Kammer 24 befindet). Dieser Schritt kann erreicht
werden, indem die innere Ventilnadel 22 durch ein Anstoßen an der
Düsenkörperbohrung 16 in
die axiale Bohrung 24 geschoben wird. Die äußere Ventilnadel 14 wird
nachfolgend gegen die Schließfeder 36 gepresst,
bis deren obere und untere Sitzlinien 50, 52 den
oberen bzw. den unteren Sitz 56, 58 des äußeren Ventilsitzes 30 kontaktieren,
wobei der innere Ventilsitzbereich 22a mit dem inneren Ventilsitz 34 in
Kontakt steht. Die Strecke L2, über
die die äußere Ventilnadel 14 während dieses "Einschub"-Schrittes bewegt
werden muss, wird nachfolgend gemessen. Der Unterschied zwischen
der gemessenen Strecke L2 und der ausgewählten Strecke L wird berechnet.
Falls diese Differenz Null ist, sind die inneren und äußeren Ventilnadeln 22, 14 korrekt montiert,
um die gewünschte
Strecke L vorzugeben. Falls nicht, muss die innere Ventilnadel 22 weiter
in die axiale Bohrung 24 geschoben werden und die zuvor
beschriebenen Schritte wiederholt werden, bis eine gemessene Strecke
von Null erreicht wird.
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Wie
zuvor erwähnt
wurde, kann in diesem Schritt des Einstellungsprozesses ein "Dummy"-Düsenkörperwerkzeug
verwendet werden, das eine Bohrung mit dem gleichen Konuswinkel
wie die aktuelle Düsenkörperbohrung 16 besitzt,
falls Bedenken hinsichtlich einer Beschädigung der Oberfläche des Sitzes 34 bestehen,
wenn die innere Ventilnadel 24 in die axiale Bohrung 24 geschoben
wird.
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Obwohl
die Einspritzdüse
als geeignet beschrieben wurde, einen Teil einer piezoelektrischen Einspritzung
auszubilden, kann die Einspritzung in der Praxis unterschiedliche
Arten von Betätigungsorganen
beinhalten. Die äußere Ventilnadel
kann beispielsweise mittels eines elektromagnetischen Betätigungsorgans
bewegbar sein. Es ist außerdem
zu beachten, dass, falls ein piezoelektrisches Betätigungsorgan
verwendet wird, das Betätigungsorgan mechanisch
mit der äußeren Ventilnadel
verbunden sein kann, oder alternativ mittels hydraulischer Mittel mit
der äußeren Ventilnadel
verbunden sein kann. Obwohl die vorgehende Beschreibung unterstellt, dass
das piezoelektrische Einspritzventil ein für eine Einspritzung deenergetisierender
Typ ist, bei dem eine Deenergetisierung des Betätigungsorganstapels zu einem
Anheben der Nadel für
einen Beginn einer Einspritzung führt, können das Betätigungsorgan
und die Verbindung mit der äußeren Ventilnadel in
einer zum Einspritzen energetisierenden Weise ausgebildet sein.
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Die
erfindungsgemäße Düse ist außerdem bei
Einspritzventilen verwendbar, bei denen die innere und die äußere Ventilnadel
voneinander unabhängig
gesteuert werden. Für
jede der inneren und äußeren Ventilnadeln
können
beispielsweise separate Betätigungsorgane
vorgesehen sein oder es kann ein einzelnes Betätigungsorgan verwendet werden,
um die auf die Nadeln 14, 22 ausgeübten hydraulischen Kräfte zu steuern.
Das Merkmal der Ausführungsformen
der 1 bis 7, wonach die Bewegung der inneren
Ventilnadel mit der äußeren Ventilnadel
gekoppelt ist, nachdem die äußere Ventilnadel über eine
vorbestimmte Strecke angehoben wurde, ist daher kein wesentliches
Merkmal der vorliegenden Erfindung.