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Hintergrund der Erfindung
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Es
ist bekannt, dass manche Kraftstoffeinspritzventile Merkmale umfassen,
die ein unerwünschtes Geräusch reduzieren,
welches mit dem Betrieb des Kraftstoffeinspritzventils einhergeht.
So ist beispielsweise bekannt, eine geräuschmindernde Kammer rund um
das Auslassende des Kraftstoffeinspritzventils anzuordnen. Hiervon
ist jedoch bekannt, dass damit der Geräuschentwicklung entgegengewirkt
wird, die durch die Ausdehnung von gasförmigem Kraftstoff verursacht
wird, nicht jedoch dem von dem Aktor verursachten Geräusch.
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Es
ist außerdem
bekannt, einen Geräuschisolator
bereitzustellen, der in dem oder rund um das Kraftstoffeinspritzventil
ausgebildet ist, um eine Übertragung
von Geräuschen
von dem Kraftstoffeinspritzventil zu verhindern. In einem Beispiel
waren auch ringförmige
Dämpfungselemente
als Teil des Kraftstoffeinspritzventil-Düsenkörpers enthalten,
jedoch an dem Kraftstoff dosierenden Teil des Ankers, und zwar derart,
dass sie als schwierig zu installieren angesehen werden, insbesondere
nachträglich.
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Ein
weiteres bekanntes Beispiel stellt ein geräuschminderndes Element bereit,
welches als Bestandteil eines Kraftstofffilters in Blockbauweise
ausgebildet ist. Man weiß jedoch,
dass das geräuschmindernde
Element lediglich Geräusche
absorbiert, die sich zwischen dem Kraftstoffeinspritzventil und
einer Kraftstoffverteilerleitung ausbreiten, statt die Struktur
zu dämpfen,
um die Schwingung bzw. die Geräusche
zu verringern.
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Die
PCT-Patentanmeldung
WO 02/090757 beschreibt
ein Kraftstoffeinspritzventil mit einem Dämpfungselement.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Die
Erfindung umfasst ein Kraftstoffeinspritzventil gemaß dem Anmeldungsgegenstand
wie in den Patentansprüchen
definiert.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Die
beigefügten
Zeichnungen, die in die vorliegende Patentschrift aufgenommen sind
und einen Teil derselben bilden, veranschaulichen eine Ausführungsform
der Erfindung und dienen zusammen mit der obigen allgemeinen Beschreibung
und der nachstehend gegebenen ausführlichen Beschreibung zur Erläuterung
der Merkmale der Erfindung.
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1 ist
eine Darstellung eines Kraftstoffeinspritzventils gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform.
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2 zeigt
eine Schnittansicht eines Dämpfungselements,
welches in das Kraftstoffeinspritzventil von 1 eingebaut
ist.
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3 ist
eine isometrische Ansicht eines Dämpfungselements für das Kraftstoffeinspritzventil
von 1.
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Ausführliche Beschreibung der bevorzugten
Ausführungsformen
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Die 1–3 veranschaulichen
bevorzugte Ausführungsformen.
Es wird nun Bezug genommen auf 1; ein schaltschützbetätigtes Kraftstoffeinspritzventil 100 gibt
eine Menge Kraftstoff ab, welcher in einem Verbrennungsmotor (nicht
dargestellt) verbrannt werden soll. Das Kraftstoffeinspritzventil 100 erstreckt sich
entlang einer Längsachse
A-A zwischen einem ersten Einspritzventilende 100A und
einem zweiten Einspritzventilende 100B und umfasst eine
Ventilgruppen-Unterbaugruppe 200, eine Energiegruppen-Unterbaugruppe 300 und
ein Dämpfungselement 400.
Die Ventilgruppen-Unterbaugruppe 200 führt Fluidhandhabungsfunktionen
aus, beispielsweise das Definieren eines Kraftstoffströmungsweges
und das Verhindern eines Kraftstoffdurchflusses durch das Kraftstoffeinspritzventil 100,
wenn ein Schließelement 216 nicht
betätigt
ist. Die Energiegruppen-Unterbaugruppe 300 führt elektrische
Funktionen aus, beispielsweise das Umwandeln von elektrischen Signalen
in eine Antriebskraft, um einen Kraftstoffdurchfluss durch das Kraftstoffeinspritzventil 100 zu
ermöglichen.
Das Dämpfungselement 400 führt eine
Geräuschverringerungsfunktion
aus, beispielsweise das Dämpfen
von Schwingungen, die über
das Kraftstoffeinspritzventil übertragen
werden, und reduziert somit das akustische Geräusch, das von dem Kraftstoffeinspritzventil
ausgeht.
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Die
Ventilgruppen-Unterbaugruppe 200 beinhaltet eine Rohrbaugruppe 202,
die sich entlang der Längsachse
A-A zwischen einem ersten Rohrbaugruppenende 202A und einem
zweiten Rohrbaugruppenende 202B erstreckt. Die Rohrbaugruppe 202 kann
mindestens ein Einlassrohr 204, eine nicht-magnetische Hülse 210 und
einen Ventilkörper 206 beinhalten.
Das Einlassrohr 204 besitzt ein erstes Einlassrohrende 204A. Das
Einlassrohr 204 besitzt eine innere Fläche 205A und eine äußere Fläche 205B,
welche mit einer allgemein gleich bleibenden Dicke von der inneren
Fläche 205A beabstandet
ist. Ein zweites Einlassrohrende 204D des Einlassrohrs 204 ist
mit einem Polstück 208 verbunden,
und das Polstück 208 ist
mit einem ersten Hülsenende 210A einer
nicht-magnetischen Hülse 210 verbunden.
Ein zweites Hülsenende 210B der
nicht-magnetischen Hülse 210 kann
mit einer allgemein quer verlaufenden ebenen Fläche eines ersten Ventilkörperendes 206A des
Ventilkörpers 206 verbunden
sein. Ein zweites Ventilkörperende 206B des
Ventilkörpers 206 ist
in der Nähe
des zweiten Rohrbaugruppenendes 202B angeordnet. Ein Polstück kann
aus einem Stück
an dem zweiten Einlassrohrende 204D des Einlassrohrs 204 geformt
sein oder, wie dargestellt, ein separat ausgeführtes Polstück 208 kann mit dem
Einlassrohr 204 verbunden sein und mit dem ersten Hülsenende 210A der nicht-magnetischen Hülse 210 verbunden
sein. Vorzugsweise bestehen die Einzelteile der Ventilgruppen-Unterbaugruppe
aus Stahl.
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Eine
Ankerbaugruppe 212 ist in der Rohrbaugruppe 202 angeordnet.
Die Ankerbaugruppe 212 umfasst ein erstes Ankerbaugruppenende,
welches einen ferromagnetischen oder „Anker"-Teil 214 enthält, sowie ein
zweites Ankerbaugruppenende, welches einen dichtenden Teil aufweist.
Die Ankerbaugruppe 212 ist in der Rohrbaugruppe 202 derart
angeordnet, dass der ferromagnetische Teil 214A einem Stirnflächenteil 208A des Polstücks 208 gegenüber liegt.
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Ein
Kraftstoffdurchfluss durch die Ankerbaugruppe 212 kann
durch mindestens eine sich axial erstreckende durchgängige Bohrung 214B und
mindestens eine Öffnung 220 durch
eine Wand der Ankerbaugruppe 212 bereitgestellt werden.
Die Öffnungen 220 ermöglichen
eine Fluidverbindung zwischen der mindestens einen durchgängigen Bohrung 214B und
dem Inneren des Ventilkörpers 206.
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Ein
elastisches Element 226 ist in der Rohrbaugruppe 202 angeordnet
und spannt die Ankerbaugruppe 212 in Richtung auf einen
Ventilsitz 218 vor. Eine Filterbaugruppe 228 enthält einen
Filter 230. Ein federbelastetes Einstellstück 232 ist ebenfalls
in der Rohrbaugruppe 202 angeordnet. Die Filterbaugruppe 228 besitzt ein
erstes Filterbaugruppenende 228A und ein zweites Filterbaugruppenende 228B.
Der Filter 230 ist an einem Ende der Filterbaugruppe 228 angeordnet
und ist darüber
hinaus in der Nähe
des Dämpfungselements 400 am
ersten Rohrbaugruppenende 202A der Rohrbaugruppe 202 angeordnet
und in einem Abstand zu dem elastischen Element 226. Das
federbelastete Einstellstück 232 ist
allgemein in der Nähe
des zweiten Rohrbaugruppenendes 202B der Rohrbaugruppe 202 angeordnet.
Das federbelastete Einstellstück 232 befindet
sich in Eingriff mit dem elastischen Element 226 und stellt
die Vorspannkraft des elastischen Elements 226 in Bezug auf
das Polstück 208 ein.
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Die
Ventilgruppen-Unterbaugruppe
200 kann folgendermaßen montiert
werden. Die nicht-magnetische Hülse
210 wird
mit dem Einlassrohr
204 und mit dem Ventilkörper
206 verbunden.
Die Filterbaugruppe
228 wird entlang der Längsachse
A-A von dem ersten Rohrbaugruppenende
202A der Rohrbaugruppe
202 her
eingesetzt. Danach werden das elastische Element
226 und
die Ankerbaugruppe
212 (die zuvor montiert worden ist)
entlang der Längsachse
A-A von dem Ventilgruppen-Unterbaugruppenende
200B des
Ventilkörpers
206 her
eingesetzt. Weitere bevorzugte Varianten der Ventilgruppen-Unterbaugruppe
200 sind
in der
US-amerikanischen Patentschrift
mit der Nummer 6.676.044 beschrieben und dargestellt.
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Die
Energiegruppen-Unterbaugruppe 300 beinhaltet eine elektromagnetische
Spule 302, mindestens eine Anschlussklemme 304,
eine Magnetflussscheibe 318, ein Spulengehäuse 306 und
eine Gusskapsel 308. Die elektromagnetische Spule 302 enthält einen
Draht 302A, welcher auf einen Spulenkern 314 gewickelt
ist und elektrisch mit elektrischen Kontakten 316 an dem
Spulenkern 314 verbunden ist. Wenn die elektromagnetische Spule 302 erregt
ist, erzeugt sie einen Magnetfluss, der die Ankerbaugruppe 212 in
die geöffnete
Stellung bewegt, wodurch ein Durchfluss von Kraftstoff durch die Öffnungen 214B und 220,
die Öffnung
des Ventilsitzes 218 und das zweite Rohrbaugruppenende 202B ermöglicht wird.
Wird die elektromagnetische Spule 302 stromlos geschaltet,
kann das elastische Element 226 die Ankerbaugruppe 212 wieder
zurück
in die geschlossene Position bewegen, wodurch der Kraftstofffluss
unterbrochen wird. Das Spulengehäuse 306,
das einen Rückflussweg
für den
Magnetfluss bereitstellt, beinhaltet allgemein einen ferromagnetischen
Zylinder, der die elektromagnetische Spule 302 umgibt,
sowie eine Magnetflussscheibe 318, die sich von dem Zylinder zu
der Längsachse
A-A hin erstreckt.
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Die
elektromagnetische Spule
302 kann folgendermaßen konstruiert
werden. Ein Kunststoff-Spulenkern
314 kann mit mindestens
einem elektrischen Kontakt
316 geformt werden. Der Draht
302A für die elektromagnetische
Spule
302 wird um den Kunststoff-Spulenkern
314 herumgewickelt
und mit den elektrischen Kontakten
316 verbunden. Anschließend wird
das Spulengehäuse
306 auf
die elektromagnetische Spule
302 und den Spulenkern
314 aufgesetzt.
Danach wird eine Anschlussklemme
304, die vorab in eine
passende Form gebogen wurde, elektrisch mit jedem elektrischen Kontakt
316 verbunden.
Anschließend
wird eine Gusskapsel
308 hergestellt, um die relative Lage
der Spule/Spulenkern-Einheit, des Spulengehäuses
306 und der Anschlussklemme
304 zueinander
zu bewahren. Die Gusskapsel
308 stellt außerdem ein
strukturelles Gehäuse
für das
Kraftstoffeinspritzventil bereit und stellt vorab definierte elektrische
und thermische Isoliereigenschaften bereit. Vorzugsweise besteht
die Gusskapsel
308 aus einem Nylon-6/6-Material. Weitere bevorzugte Ausführungsformen
der Energiegruppen-Unterbaugruppe
300 sind in der
USamerikanischen Patentschrift mit der
Nummer 6.676.044 beschrieben und dargestellt.
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Die
Ventilgruppen-Unterbaugruppe 200 kann in die Energiegruppen-Unterbaugruppe 300 eingesetzt werden,
um das Kraftstoffeinspritzventil 100 zu bilden. Das Einsetzen
der Ventilgruppen-Unterbaugruppe 200 in die Energiegruppen-Unterbaugruppe 300 kann
beinhalten, die relative Winkelposition der Ventilgruppen-Unterbaugruppe 200 in
Bezug auf die Energiegruppen-Unterbaugruppe 300 einzustellen.
Ist die gewünschte
Winkelposition eingestellt, werden die beiden Unterbaugruppen zusammengefügt. Nachdem
die Ventilgruppen-Unterbaugruppe
200 in die Energiegruppen-Unterbaugruppe 300 eingesetzt
worden ist, werden die beiden Unterbaugruppen durch eine erste Befestigung 309 und
eine zweite Befestigung 310 aneinander fixiert. Die erste
Befestigung 309 kann durch ein geeignetes Verfahren erfolgen,
beispielsweise Schweißen
oder Laserschweißen.
Die zweite Befestigung 310 kann ebenfalls durch ein geeignetes
Verfahren erfolgen, beispielsweise durch Bördeln eines Teils des Einlassrohrs 204,
sodass ein ringförmiger
Spalt 207 zwischen der äußeren Fläche 205B eines
Teils des Einlassrohrs 204 und der Gusskapsel 308 ausgebildet
wird. Das erste Einspritzventilende 100A kann mit der Kraftstoffversorgung
eines Verbrennungsmotors (nicht dargestellt) verbunden sein. Die
Kraftstoff-Verteilerleitung (nicht dargestellt) wird an die Rohrbaugruppe 202 bereitgestellt.
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Ein
Dämpfungselement 400 ist
in der Rohrbaugruppe 202 der Ventilgruppen-Unterbaugruppe 200 in der
Nähe des
ersten Rohrbaugruppenendes 202A befestigt. Wie in 2 dargestellt
umfasst das Dämpfungselement 400 einen
Dämpfungselementkörper 402,
welcher ein erstes Dämpfungselementende 402A und ein
zweites Dämpfungselementende 402B umfasst,
die entlang der Längsachse
A-A in einem Abstand zueinander angeordnet sind. Das Dämpfungselement
kann äußere und
innere Flächen 404, 406 enthalten,
die die Längsachse
umgeben und sich von dem ersten Dämpfungselementende 402A zu
dem zweiten Dämpfungselementende 402B entlang
der Längsachse
A-A erstrecken. Die innere Fläche
definiert eine Öffnung 408,
welche sich von dem ersten Dämpfungselementende 402A zu
dem zweiten Dämpfungselementende 402B durch das
Dämpfungselement 400 erstreckt.
Wie in der isometrischen Darstellung in 3 zu sehen,
kann die äußere Fläche 404 eine
erste allgemein konische Fläche 404A umfassen
sowie eine zweite allgemein konische Fläche 404B, die um die
Längsachse
A-A herum angeordnet ist und in einem Abstand entlang der Längsachse A-A
zu der ersten konischen Fläche 404A angeordnet
ist. Die äußere Fläche 404 beinhaltet
außerdem
eine Zwischenfläche 404C,
die die erste und die zweite allgemein konische Fläche 404A und 404B miteinander
verbindet. Die Zwischenfläche 404C kann
mit einem zylinderförmigen
Teil „C" versehen sein, der
mit einer vorzugsweise konkav und konvex gewölbten Fläche der Krümmung R1 bzw.
R2 verbunden ist. Jede der Flächen 404A und 404B erstreckt
sich in Kegelform entlang einer Längsachse, um jeweilige minimale
und maximale äußere Umfänge 410A, 410B bzw. 412A und 412B der
allgemein konischen Flächen
zu definieren. Die äußeren Umfangsflächen 412A und 412B können mit
einer gewölbten
Fläche
der Krümmung
R3 versehen sein.
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Mindestens
einer der maximalen äußeren Umfänge kann
dazu verwendet werden, eine Dichtverbindung mit einer inneren Fläche 205A des
Einlassrohrs 204, das den Kraftstofffluss von dem ersten
Rohrbaugruppenende 202A zu dem Ventilkörper 200 enthält, bereitzustellen.
Vorzugsweise ist jede der allgemein konischen Flächen 404A und 404B ein
abgestumpfter gerader Kreiskegel, dessen Grundfläche 405 allgemein orthogonal
zu der Längsachse
A-A verläuft,
und erstreckt sich bei jedem der ersten und zweiten abgestumpften geraden
Kreiskegeln 404A und 404B die konische Fläche in einem
Kegelwinkel θ von
ungefähr
11° bezogen auf
die Längsachse
A-A.
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Die
konischen Flächen 404A und 404B können so
ausgelegt sein, dass sie eine Dichtverbindung mit der inneren Fläche 205A des
Einlassrohrs 204 bilden. Vorzugsweise bilden die Grundflächen 405 jeweilige
umlaufende Bänder
L1 und L2, die in
einer Dichtverbindung an der inneren Fläche 205A des Einlassrohrs 204 anliegen
und entlang der Längsachse
A-A in einem Abstand zueinander angeordnet sind, sodass das Dämpfungselement 400 in
dem Einlassrohr 204 befestigt ist. Ebenfalls vorzugsweise
bildet jedes der Bänder
L1 und L2 eine Kontaktfläche gegen
die innere Fläche 205A des
Einlassrohrs 204 mit einem Kontaktbereich von ungefähr 5 % des
Bereichs der äußeren Fläche (d.h.
Flächenbereiche
A1, A2, A3, A4 und A5) des Dämpfungselements 400 und
definiert die äußere Fläche 404 ein
Dämpfungselementvolumen
und definiert die Öffnung 408 ein Öffnungsvolumen,
sodass das Verhältnis
von Dämpfungselementvolumen
zu Öffnungsvolumen
ungefähr sechs
zu eins beträgt.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
umgibt die äußere Fläche 404 diametrisch
die Längsachse
A-A über
eine maximale Distanz Dmax von ungefähr 7 Millimetern
und eine minimale Distanz Dmin von ungefähr 6 Millimetern,
wobei das erste und das zweite Dämpfungselementende 402A und 402B mit
einem Abstand von ungefähr
9 Millimetern zueinander angeordnet sind und die Öffnung eine
zylinderförmige
durchgängige
Bohrung umfasst, welche einen Durchmesser von ungefähr 3 Millimetern
hat und sich zwischen dem ersten und dem zweiten Dämpfungselementende 402A und 402B erstreckt.
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Der
Dämpfungselementkörper 402 kann
an einem der beiden oder an beiden Dämpfungselementenden 402A und 402B abgeschrägt sein.
Eine Öffnung 408 ist
in Längsrichtung
durch die Mitte des Dämpfungselementkörpers 402 angeordnet.
Der Dämpfungselementkörper 402 kann
aus einem beliebigen hochdichten Material gefertigt sein, beispielsweise
etwa mit einer Massendichte von 2700 kg/m3 oder
größer. Vorzugsweise kann
ein derartiges Material nicht rostenden Stahl, Kohlenstoffstahl,
Messing, Bronze, Blei, Titan oder sonstige Metalle oder Metalllegierungen
umfassen, die eine geeignete Dichte und eine Masse von vorzugsweise
1,5 oder 2,1 Gramm aufweisen.
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Es
wird davon ausgegangen, dass das Dämpfungselement 400 die
Geräuschemission
verringert, die während
des Betriebs des Kraftstoffeinspritzventils entsteht. Wenn sich
das Kraftstoffeinspritzventil öffnet
und schließt,
schlägt
die Ankerbaugruppe 212 auf das Polstück 208 und den Ventilsitz 218 des
Kraftstoffeinspritzventils auf. Dieses Aufschlagen erzeugt scharfe
Impulse, durch die die Rohrbaugruppe in der Gusskapsel 308 in
Schwingung versetzt wird. Es wird davon ausgegangen, dass die Schwingungen
durch die Rohrbaugruppe 202 noch verstärkt und über den ringförmigen Spalt 207 auf
die Gusskapsel 308 der Energiegruppen-Unterbaugruppe 300 übertragen
werden. Folglich wird davon ausgegangen, dass die Schwingungen der
Gusskapsel 308 an die Luft übertragen werden und so das
wahrgenommene Geräusch
verursachen. Insbesondere kann, indem ein Kontaktflächenbereich
von ungefähr
5 % des „äußeren" Flächenbereichs
des Dämpfungselements 400 bereitgestellt
wird, das Dämpfungselement 400 mechanisch
mittels einer Pressverbindung an einer bestimmten Stelle der inneren
Fläche
des Einlassrohrs 204 in dem Einlassrohr 204 derart
befestigt werden, dass das Einlassrohr 204 (und die Ventilgruppen-Unterbaugruppe 200)
an einer bestimmten Stelle in der Rohrbaugruppe ein höheres Massen-Trägheitsmoment
hat. Es wird davon ausgegangen, dass die Vergrößerung der Masse einer spezifischen
Struktur des Kraftstoffeinspritzventils Schwingungen, die durch
die Ventilgruppen-Unterbaugruppe 200 und die Energiegruppen-Unterbaugruppe 300 übertragen
werden, dämpft
oder verringert. Das heißt,
dass davon ausgegangen wird, dass durch Hinzufügen einer spezifischen Masse
zu der Ventilgruppen-Unterbaugruppe 200 die Struktur des
Kraftstoffeinspritzventils gegen Schwingungen versteift wird, d.h.
indem die effektive Masse der Unterbaugruppe vergrößert wird.
Durch das Vergrößern der
Masse der Struktur wird die Amplitude der Schwingungen oder die
Resonanzfrequenz des Kraftstoffeinspritzventils derart verändert, dass
die Schwingungen (aufgrund der Aufschläge des Ankers beim Schließen und Öffnen) gedämpft, verändert oder
in ihrer Intensität
verringert werden, sodass das für
das menschliche Ohr wahrnehmbare Geräusch verringert wird. Darüber hinaus
reduziert die konisch zulaufende Ausführung des Dämpfungselements 400 die Pressverbindungskraft
(also die Kraft, die für
das Einsetzen des Dämpfungselements 400 in das
Einlassrohr 204 aufgewendet werden muss) auf ein Minimum, um das
Einsetzen in das Einlassrohr 204 zu erleichtern.
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In
der bevorzugten Ausführungsform,
wie sie in 2 dargestellt ist, besitzt der
Dämpfungselementkörper 402 periphere
Endteile 410A und 410B, die um ungefähr 45 Grad
bezogen auf die Längsachse
A-A abgeschrägt
sind. In der bevorzugten Ausführungsform
von 2 kann der Dämpfungselementkörper 402 Abmessungen
von ungefähr
8,5 Millimetern in der Länge
entlang der Längsachse
A-A sowie einen maximalen Durchmesser von ungefähr 7 Millimetern aufweisen,
mit einer Öffnung 408 von
ungefähr
2,5 Millimetern Durchmesser für
die Verwendung in einer bevorzugten Ausführungsform des Kraftstoffeinspritzventils.
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Bei
dieser Ausführungsform
ist der „äußere" Flächenbereich
des Dämpfungselements
gleich der Summe aus den Flächenbereichen
der ersten und zweiten Dämpfungselementenden 402A, 402B (abzüglich des Bereichs
der Öffnung),
der abgeschrägten
Teile 408, der Bänder 412A und 410B,
der Peripheriefläche 412 und dem
Umfangsflächenbereich
des Dämpfungselementkörpers 402.
Zufällig
ist der Kontaktteil (d.h. derjenige Teil, der sich durch die Pressverbindung
in Flächenkontakt
mit dem Einlassrohr befindet) in 2 der Umfangsflächenbereich
der Bänder 412A und 410B,
der ungefähr
5 % des äußeren Flächenbereichs
ausmacht.
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Vorzugsweise
ist das Oberwellen-Dämpfungselement 400 mittels
Pressverbindung entlang einer Längsachse
A-A am ersten Rohrbaugruppenende 202A in die Rohrbaugruppe 202 eingesetzt,
sodass das erste Dämpfungselementende 402A allgemein
bündig
mit der äußersten
Fläche
der Rohrbaugruppe 202 ist, beispielsweise etwa Flansch 202C.
Vorzugsweise wird die Masse des Einlassrohrs um mindestens 45 %
vergrößert, wenn
das Dämpfungselement 400 hinzugefügt wird.
In einer bevorzugten Ausführungsform
des Einlassrohrs 204 wird die Masse des Einlassrohrs um
ungefähr
129 % vergrößert. In
einer bevorzugten Ausführungsform
des Einlassrohrs 204 mit größerer Länge ist die Masse des Einlassrohrs
um ungefähr
80 % größer. In einer
bevorzugten Ausführungsform
des Einlassrohrs 204 mit noch größerer Länge ist die Masse des Einlassrohrs
um ungefähr
56 % größer. So,
wie der Begriff hier verwendet wird, bedeutet „Pressverbindung", dass bei der Montage
ein Druck angewandt wird, der ausreichend ist, um eine dauerhafte
Verbindung bereitzustellen, um den Dämpfungselementkörper an
einer festen Position in Bezug auf das Einlassrohr 204 anzuordnen.
Ferner bezeichnet die Formulierung „ungefähr" ein geeignetes Maß an Toleranz, das es erlaubt,
das Dämpfungselement 400 mittels
Pressverbindung in die Rohrbaugruppe 202 einzusetzen, ohne eine
Verwindung des Einlassrohrs 204 oder der Gusskapsel 308 zu
verursachen, die sich negativ auf die Fähigkeit des Kraftstoffeinspritzventils
auswirken würde,
Kraftstoff zu dosieren.
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Gemäß einer
weiteren bevorzugten Ausführungsform
können
zwei oder mehr Dämpfungselemente 400 in
der Rohrbaugruppe 202 angeordnet werden. Es wird davon
ausgegangen, dass die Vergrößerung der Masse
von spezifischen Bauteilen der Ventilgruppen-Unterbaugruppe 200 die
Resonanzfrequenz der verschiedenen Bauteile des Kraftstoffeinspritzventils
mindestens dämpft
um die Akustikknoten, die auf der Fläche des Einlassrohrs, des Ankers,
des Ventilkörpers
oder der Gusskapsel ausgebildet sind, zu verschieben oder zu eliminieren.
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Im
Betrieb wird die elektromagnetische Spule 302 erregt, wodurch
ein Magnetfluss im Magnetkreis erzeugt wird. Der Magnetfluss bewegt
die Ankerbaugruppe 212 (entlang der Längsachse A-A, gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform)
in Richtung des Polstücks 208,
sodass der Arbeitsluftspalt geschlossen wird. Durch diese Bewegung
der Ankerbaugruppe 212 wird das Schließelement 216 von dem
Ventilsitz 218 abgehoben und kann Kraftstoff von der Kraftstoffverteilerleitung
(nicht dargestellt) durch das Einlassrohr 204, die durchgängige Bohrung 214B,
die Öffnung 220 und
den Ventilkörper 206 zwischen
dem Ventilsitz 218 und dem Schließelement 216 und durch
die Öffnung
in den Verbrennungsmotor (nicht dargestellt) fließen. Wenn
die elektromagnetische Spule 302 stromlos geschaltet wird,
wird die Ankerbaugruppe 212 durch die Vorspannkraft des
elastischen Elements 226 zurückbewegt, um das Schließelement 216 formschlüssig mit
dem Ventilsitz 218 in Eingriff zu bringen und auf diese
Weise das Durchfließen
von Kraftstoff durch das Kraftstoffeinspritzventil 100 zu
verhindern.
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Es
wird davon ausgegangen, dass die bevorzugte Ausführungsform die Spitzenamplitude
des Impulses, der von der Rohrbaugruppe an die Gusskapsel übertragen
wird, aufgrund der vergrößerten Masse
des Kraftstoffeinspritzventils, die durch das Oberwellen-Dämpfungselement
am Einlassrohr bereitgestellt wird, verringert. Gemäß Verwendung
in diesem Dokument, ist die Dämpfung
der Schwingungen zur Verringerung des Geräuschs quantifizierbar als eine
durchschnittliche Abnahme des gemessenen Geräuschpegels von mindestens 1
Dezibel-A („dBA", gemessen auf der „A"-Skala eines Schalldruckpegelmessers
gemäß Spezifikation
unter ANSI, Typ 2, ASNI, S1.4 (1971) in einer Position „langsam", oder auf einer
Skala, die das menschliche Hörvermögen annähert).
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Es
wird davon ausgegangen, dass ein weiterer Vorteil des Anordnens
des Dämpfungselements
in dem Einlassrohr des Kraftstoffeinspritzventils darin besteht,
eine nachträgliche
Installation nach der Fertigung sowie eine Justage des Oberwellen-Dämpfungselements
zu ermöglichen
für den
Fall, dass ein Kraftstoffeinspritzventil ähnlich der bevorzugten Ausführungsform
ein beispielsweise von einem Fahrzeugführer als nicht wünschenswert
wahrgenommenes Geräusch
verursacht.
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Unabhängig davon,
ob die Installation in das Kraftstoffeinspritzventil sofort oder
erst nachträglich
erfolgt, wird davon ausgegangen, dass das Dämpfungselement unerwünschte Geräusche messbar
reduzieren kann, welche während
des Betriebs des Kraftstoffeinspritzventils durch Schwingungen zwischen
der Ventilgruppen- und der Energiegruppen-Unterbaugruppe verursacht werden.
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Um
zu beurteilen, ob das bevorzugte Dämpfungselement für ein Kraftstoffeinspritzventil
gemäß den bevorzugten
Ausführungsformen
eine angemessene Geräuschminderung
bereitstellt, wurden Tests durchgeführt, in denen die Geräuschpegel
bekannter Kraftstoffeinspritzventile mit denjenigen der bevorzugten
Ausführungsform
verglichen wurden. Akustische Geräuschmessungen wurden an einem
beispielhaften Kraftstoffeinspritzventil während des Betriebs des Kraftstoffeinspritzventils
und unter Verwendung von Geräuschmessinstrumenten
durchgeführt
gemäß dem Society
of Automotive Engineers Testing Standard for Low Pressure Gasoline
Fuel Injectors J1832 (Febr. 2001).
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Das
Geräuschmessverfahren
beinhaltet, ein beispielhaftes Kraftstoffeinspritzventil ohne Oberwellen-Dämpfungselement in eine schalltote
Kammer von etwa 0,66 × 0,66 × 0,66 m
Größe einzusetzen;
zwei ½-Zoll-Freifeld-Mikrofone B&K® Modell
4190 etwa 0,4 m von der Mitte der Längsachse A-A des Kraftstoffeinspritzventils
zu platzieren; wobei ein Mikrofon senkrecht zur Längsachse
A-A angeordnet wird und das andere Mikrofon in einem Winkel von
45° zur
Achse angeordnet wird; ein Testfluid, beispielsweise Heptan oder
vorzugsweise Wasser, mit einem Druck von 400 kPA durch das Kraftstoffeinspritzventil
zu schicken; die elektromagnetische Spule in einem Arbeitszyklus
von 4 zu betätigen;
und das Geräusch über die
Mikrofone für
die Dauer von durchschnittlich 10 Sekunden aufzufangen. Ein Kraftstoffaustrittschlauch
wurde um das Austrittsende des Kraftstoffeinspritzventils gelegt,
um eventuelles Geräusch
zu mindern, das durch den von dem Kraftstoffeinspritzventil abgegebenen
Strahl verursacht wird, sodass es sich nicht auf den Geräuschpegel
auswirken kann.
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Jede
akustische Geräuschmessung
wurde mit einem beispielhaften Kraftstoffeinspritzventil wiederholt,
welches mit einem einzelnen Dämpfungselement
gemäß den bevorzugten
Ausführungsformen
ausgerüstet
war. Ferner wurden für
jedes beispielhafte Kraftstoffeinspritzventil eine Mehrzahl von
Messungen durchgeführt.
Entsprechend wurden die Messergebnisse für den Prüfling mit Oberwellen-Dämpfungselement
mit den Referenzwerten der beispielhaften Kraftstoffeinspritzventile
verglichen.
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Es
ist bekannt, dass dieses Messverfahren als ein Verfahren zum Prüfen des
Geräuschpegels
in einer Laborumgebung anwendbar ist. Es ist außerdem bekannt, dass die Geräuschpegel
für ein
Kraftstoffeinspritzventil, das in ein Fahrzeug eingebaut ist, noch
niedriger sind als bei Messung in der Messkammer, bedingt durch
das Zusammenwirken mehrerer Kraftstoffeinspritzventile, des Dämpfungselements
der Kraftstoffverteilerleitung und des Druckreglers, der Kraftstoffverteilerleitung
des Fahrzeugs, des Einlasskrümmers
und anderer Bauteile des Motors.
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Eine
Zusammenfassung der Ergebnisse aus den akustischen Geräuschmessungen
gemäß dem Messverfahren
ist in der nachstehenden Tabelle 1 enthalten. Wie aus der Tabelle
1 ersichtlich wird, wurde durch den Einsatz eines Dämpfungselements
gemäß den bevorzugten
Ausführungsformen
das Geräusch
im Kraftstoffeinspritzventil im Durchschnitt um 0,70 bis 1,11 dBA
gesenkt. TABELLE 1. Messergebnisse mit Dämpfungselement
| Beispiel-Ventil | Referenzgeräusch (dBA) | Geräusch mit Dämpfungselement | Delta
(dBA) | Anzahl
Messungen |
| A | 51,9 | 50,8 | –1,06 | 15 |
| B | 52,1 | 51,0 | –1,11 | 48 |
| C | 51,2 | 50,2 | –1,01 | 24 |
| D | 51,3 | 50,6 | –0,70 | 24 |
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Wie
in Tabelle 1 dargestellt, ergab eine Reihe von 15 Geräuschmessungen,
die an einem beispielhaften Kraftstoffeinspritzventil A durchgeführt wurden,
eine durchschnittliche Geräuschminderung
von 1,06 dBA. Eine Reihe von 48 Geräuschmessungen, die an einem
beispielhaften Kraftstoffeinspritzventil B durchgeführt wurden,
ergab eine durchschnittliche Geräuschminderung
von 1,11 dBA. Eine Reihe von 24 Geräuschmessungen, die an einem
beispielhaften Kraftstoffeinspritzventil C durchgeführt wurden,
ergab eine durchschnittliche Geräuschminderung
von 1,01 dBA. Eine Reihe von 24 Geräuschmessungen, die an einem
beispielhaften Kraftstoffeinspritzventil D durchgeführt wurden,
ergab eine durchschnittliche Geräuschminderung
von 0,70 dBA. Es wird davon ausgegangen, dass die Geräuschminderung
um mindestens 1 dBa in diesem Messverfahren für das Kraftstoffeinspritzventil
gemäß den bevorzugten
Ausführungsformen
größer als
erwartet ausfällt.
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Darüber hinaus
belegt die Verringerung des Geräuschpegels
die Fähigkeit
des Dämpfungselements, Geräusche in
dem Kraftstoffeinspritzventil gemäß den bevorzugten Ausführungsformen
zu dämpfen.
Und es wird davon ausgegangen, dass durch die Verringerung des Geräuschpegels
auf vorzugsweise ungefähr
51 dBA oder niedriger die subjektive Wahrnehmung der Verringerung
von unerwünschten
Geräuschen
deutlicher ist, als wenn das Geräusch
ein höheres
Niveau hätte.
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Obwohl
die vorliegende Erfindung in Bezug auf bestimmte Ausführungsformen
offenbart wurde, sind zahlreiche Modifikationen, Varianten oder Änderungen
der beschriebenen Ausführungsformen
möglich,
ohne den Schutzbereich der vorliegenden Erfindung gemäß der Definition
in den beigefügten
Ansprüchen
zu verlassen. Dementsprechend ist beabsichtigt, dass die vorliegende
Erfindung nicht auf die beschriebenen Ausführungsformen beschränkt ist,
sondern dass sie sich auf den uneingeschränkten Schutzbereich erstreckt,
der durch den Wortlaut der folgenden Ansprüche definiert ist.