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Diese Erfindung bezieht sich auf
ein Kraftstoffeinspritzventil zur Verwendung bei der Kraftstoffabgabe
an einen Zylinder eines damit verbundenen Motors. Insbesondere bezieht
sich die Erfindung auf ein Einspritzventil des Typs, der eine Mehrzahl
von Auslassöffnungen
besitzt, wobei das Einspritzventil so betätigt werden kann, dass im Betrieb
Kraftstoff entweder durch alle Öffnungen
oder durch einige, aber nicht alle Öffnungen abgegeben werden kann.
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Die
EP
0 470 348 offenbart ein Kraftstoffeinspritzventil, umfassend
eine äußere Ventilnadel,
die innerhalb einer in einem Düsenkörper ausgebildeten Bohrung
verschieblich ist, und ein inneres Ventilelement, das innerhalb
einer Bohrung in der äußeren Ventilnadel
verschiebbar ist.
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Es ist Aufgabe der Erfindung, ein
Kraftstoffeinspritzventil des hier voranstehend beschriebenen Typs
von relativ einfacher und zweckmäßiger Gestalt bereitzustellen.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung
wird ein Kraftstoffeinspritzventil bereitgestellt, das eine äußere Ventilnadel,
die innerhalb einer in einem Düsenkörper ausgebildeten
Bohrung verschiebbar ist und zum Anliegen an eine Sitzfläche gebracht
werden kann, um die Verbindung zwischen einem Versorgungs-Durchgang
und einer Abgabekammer zu steuern, wobei die Abgabekammer in stetiger
Verbindung mit mindestens einer Auslassöffnung steht, ein inneres,
durch Kraftstoffdruck betätigtes
Ventil mit einem inneren Ventilelement, das innerhalb einer in der äußeren Ventilnadel
angeordneten Bohrung verschiebbar ist und zum Anliegen an eine Sitzfläche gebracht werden
kann, um die Verbindung zwischen der Abgabekammer und mindestens
einer weiteren Auslassöffnung
zu steuern, wobei das innere Ventilelement zusammen mit der äußeren Ventilnadel
eine Steuerungskammer definiert bzw. begrenzt, und ein Steuerventil
umfasst, das so angeordnet ist, dass damit der Kraftstoffdruck innerhalb
der Steuerungskammer und damit die Tätigkeit des inneren, durch
Kraftstoffdruck betätigten
Ventils gesteuert werden kann.
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Das Steuerventil kann die Gestalt
eines durch Kraftstoffdruck betätigten
Ventils besitzen, das so angeordnet ist, dass es sich öffnet, wenn
der darauf einwirkende Kraftstoffdruck einen vorgegebenen Druck übersteigt,
wobei das Öffnen
des Steuerventils das Abfließen
von Kraftstoff aus der Steuerungskammer zu einem Niederdruck-Abfluss
ermöglicht,
wodurch der Kraftstoffdruck innerhalb der Steuerungskammer verringert
wird.
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Alternativ kann das Steuerventil
die Gestalt eines elektromagnetisch aktivierbaren Ventils besitzen,
das so angeordnet ist, dass es die Verbindung zwischen der Steuerungskammer
und einem Niederdruck-Abfluss regelt. Das elektromagnetisch aktivierbare
Ventil kann auch die Verbindung zwischen dem Versorgungs-Durchgang
und der Steuerungskammer regeln.
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Das Kraftstoffeinspritzventil kann
beispielsweise vom Typ sein, der für die Verwendung mit einer Rotations-Verteilerpumpe
vorgesehen ist, oder es kann eine integrierte Kraftstoffpumpe umfassen.
Alternativ kann es für
die Verwendung mit einem Kraftstoffsystem vom "Common-Rail"-Typ
vorgesehen sein.
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Die Erfindung wird nachstehend unter
Bezugnahme auf die beigefügten
Zeichnungen beispielhaft beschrieben, wobei:
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1 eine
Schnittansicht eines Teils eines Einspritzventils gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung ist;
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2 eine
vergrößerte Ansicht
des Teils der 1 ist;
und die 3 bis 6 Schnittansichten von alternativen
Ausführungsformen
sind.
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Die 1 und 2 stellen ein Einspritzventil dar,
das für
die Verwendung bei der Zufuhr von unter hohem Druck stehendem Dieselkraftstoff
an einen Zylinder eines Dieselverbrennungsmotors vorgesehen ist.
Das Einspritzventil umfasst einen Düsenkörper 10, in dem sich
eine geschlossene Bohrung 12 befindet. Die geschlossene
Bohrung 12 umfasst einen Bereich mit größerem Durchmesser, der einen Gang 14 begrenzt,
der mit einem Versorgungs-Durchgang 16 in Verbindung steht.
Der Versorgungs-Durchgang 16 ist dafür vorgesehen, um im Betrieb
eine Verbindung zu einer Kraftstoffquelle herzustellen.
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Eine äußere Ventilnadel 18 befindet
sich innerhalb der Bohrung 12. Die Nadel 18 besitzt
einen gestuften Durchmesser, wobei ein vom geschlossenen Ende der
Bohrung abgewandter Bereich der Nadel 18 einen Durchmesser
besitzt, der im Wesentlichen dem Durchmesser der Bohrung 12 gleich
ist, um es zu ermöglichen,
dass sich die Nadel 18 unter Beibehaltung einer im Wesentlichen
flüssigkeitsdichten
Abdichtung zum Düsenkörper 10 innerhalb
der Bohrung 12 hin- und herschieben lässt. Ein Bereich der Nadel 18 in
Strömungsrichtung
unterhalb des Gangs 14 besitzt einen verringerten Durchmesser, damit
Kraftstoff aus dem Gang in Richtung des geschlossenen Endes der
Bohrung 12 fließen
kann. Die Nadel kann zum Anliegen an eine Sitzfläche gebracht werden, die benachbart
zum geschlossenen Ende der Bohrung 12 angeordnet ist, um
die Verbindung zwischen dem Versorgungs-Durchgang 16 und einer Abgabekammer 20 in
Strömungsrichtung
unterhalb der Sitzfläche
zu steuern. Die Abgabekammer 20 steht in stetiger Verbindung
mit einer Mehrzahl von Auslassöffnungen 22 (nachstehend
als erste Gruppe von Auslassöffnungen
bezeichnet).
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Die Nadel 18 ist mit einer
durchgehenden Bohrung 24 versehen, die am Ende der Ventilnadel 18,
dem geschlossenen Ende der Bohrung 12 benachbart, einen
vergrößerten Durchmesser
besitzt, wobei ein Ventilelement 26 innerhalb des Abschnitts der
Bohrung 24 mit vergrößertem Durchmesser
verschiebbar ist. Das Ventilelement 26 kann zum Anliegen
an eine Sitzfläche,
die dem geschlossenen Ende der Bohrung 12 benachbart angeordnet
ist, gebracht werden, um die Verbindung zwischen der Abgabekammer 20 und
einer Mehrzahl von Auslassöffnungen 28 zu
regeln (die nachstehend als zweite Gruppe von Auslassöffnungen
bezeichnet werden). Das Ventilelement 26 und der Abschnitt
der Bohrung 24 mit vergrößertem Durchmesser begrenzen
zusammen eine Steuerungskammer 25, die mit der Bohrung 24 in
Verbindung steht. Das Ventilelement 26 besitzt eine im
wesentlichen zylindrische Gestalt, ist aber mit einer Mehrzahl von
Abflachungen versehen, an denen vorbei Kraftstoff aus der Abgabekammer 20 zur Steuerungskammer 25 fließen kann.
Um sicherzustellen, dass eine derartige Verbindung nicht unterbrochen
ist, wenn das Ventilelement 26 von seiner Sitzfläche angehoben
ist, ist die obere Fläche
des Ventilelements 26 mit einer oder mehreren sich diametral
erstreckenden Rinnen 30 versehen.
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Wie in 1 dargestellt,
liegt das den Auslassöffnungen
abgewandte Ende des Düsenkörpers 10 an
einer Oberfläche
eines Abstandsstücks 32 an. Das
Abstandsstück 32 wiederum
liegt an einer Oberfläche
eines Federgehäuses 34 an.
Im Betrieb werden der Düsenkörper 10,
das Abstandsstück 32 und das
Federgehäuse 34 durch
eine Hutmutter (nicht gezeigt) oder andere geeignete Mittel an einem
Düsenhalter
befestigt. Sowohl das Abstandsstück 32 als auch
das Federgehäuse 34 umfassen
jeweils Drillbohrungen, die mit dem Versorgungs-Durchgang 16 in
Verbindung stehen, um dem Düsenkörper 10 Kraftstoff
zuzuführen.
Das Abstandsstück 32 umfasst
eine durchgehende Bohrung 36, innerhalb der ein steuerndes
Ventilelement 38 verschiebbar ist. Das steuernde Ventilelement 38 und
die Bohrung 36 besitzen eine gestufte Gestalt und begrenzen
zwischen sich eine Kammer 40, die über einen Durchgang 42 mit dem
Versorgungs-Durchgang 16 in Verbindung steht.
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Das von der äußeren Ventilnadel 18 abgewandtes
Ende des steuerndes Ventilelements 38 liegt an einem Feder-Widerlager 44 an,
das sich innerhalb einer im Federgehäuse 34 ausgebildeten
Federkammer 46 befindet. Eine Feder 48 liegt am
Feder-Widerlager 44 an und spannt das steuernde Ventilelement 38 gegen
die äußere Ventilnadel 18,
wodurch das Ende der durchgehenden Bohrung 24 verschlossen
wird und die äußere Ventilnadel 18 gegen ihre
Sitzfläche
gespannt wird.
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Im Betrieb spannt die Feder 48 in
Ruhestellung das steuernde Ventilelement 38 gegen das Ende der äußeren Ventilnadel 18,
wodurch die äußere Ventilnadel 18 gegen
ihre Sitzfläche
gespannt wird und an dieser anliegt. Vor dem Einspritzvorgang können Verbrennungsgase,
die durch die Auslassöffnungen in
das Einspritzventil eindringen können,
nur in die Abgabekammer 20, die Steuerungskammer 25 und die
Bohrung 24 eindringen, wobei das Weiterströmen von
Verbrennungsgasen über
diese Teile des Einspritzventils hinaus durch das Anliegen der Nadel 18 an
ihrer Sitzfläche
und durch das Anliegen des steuernden Ventilelements 38 am
Ende der Nadel 18 verhindert wird. Von dieser Stellung
ausgehend wird, wenn der Einspritzvorgang beginnen soll, unter hohem
Druck stehender Kraftstoff in den Versorgungs-Durchgang 16 eingebracht.
Das Aufbringen von unter hohem Druck stehendem Kraftstoff auf den Versorgungs-Durchgang
führt dazu,
dass auf die äußere Ventilnadel 18 eine
Kraft aufgebracht wird, die die Ventilnadel 18 gegen die
Feder 48 von ihrer Sitzfläche anhebt, wobei eine derartige
Bewegung der äußeren Ventilnadel
durch den Kontakt der äußeren Ventilnadel 18 am
Abstandsstück 32 begrenzt
wird. Eine derartige Bewegung ermöglicht, dass Kraftstoff aus
der Versorgungs-Leitung 16 zur Abgabekammer 20 und
durch die erste Gruppe von Auslassöffnungen zum zugehörigen Motor-Zylinder
fließt.
Kraftstoff aus der Abgabekammer 20 kann auch am Ventilelement 26 vorbei
zur Steuerungskammer 25 fließen. Da die Bohrung 24 durch
das steuernde Ventilelement 38 verschlossen ist, wird durch
diesen Kraftstoff-Fluss zur Steuerungskammer 25 eine Kraft
auf das Ventilelement 26 aufgebracht, die ausreicht, um
das Ventilelement 26 zum Anliegen an seine Sitzfläche zu bringen, wodurch
eine Kraftstoffabgabe durch die zweite Gruppe von Auslassöffnungen
verhindert wird.
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Wenn der Kraftstoffdruck innerhalb
des Versorgungs-Durchgangs 16 über einen zweiten, höheren Druck
ansteigt, reicht der Kraftstoffdruck innerhalb der Kammer 40 aus,
um das steuernde Ventilelement 38 gegen die Wirkung der
Feder 48 weg vom Ende der äußeren Ventilnadel 18 zu
bewegen. Eine derartige Bewegung öffnet das Ende der durchgehenden
Bohrung 24, wodurch es möglich wird, dass Kraftstoff
aus der Steuerungskammer 25 durch die durchgehende Bohrung 24 über eine
im Abstandsstück 32 vorhandene
Drillbohrung 50 und über
die Federkammer 46 zu einem Niederdruck-Abfluss (nicht
gezeigt) fließt.
Die Verringerung des Kraftstoffdrucks innerhalb der Steuerungskammer 25 ermöglicht es
dem Ventilelement 26, sich von seiner Sitzfläche anzuheben,
wodurch Kraftstoff sowohl durch die erste als auch die zweite Gruppe
von Auslassöffnungen
abgegeben werden kann.
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Um den Einspritzvorgang zu beenden,
wird die Zufuhr von unter hohem Druck stehendem Kraftstoff zum Versorgungs-Durchgang 16 unterbrochen, und
der Druck darin kann fallen. Wenn der Druck unter ein vorgegebenes
Niveau gefallen ist, kommt das steuernde Ventilelement 38 unter
der Wirkung der Feder 48 in Anlage in die äußere Ventilnadel 18,
und anschließend
bewegt sich die äußere Ventilnadel 18 an
Anlage mit ihrer Sitzfläche,
wobei eine derartige Bewegung eine weitere Kraftstoffzufuhr zur
Abgabekammer 20 verhindert und somit den Einspritzvorgang
beendet.
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Die Maße des steuernden Ventilelements 38 sind
so gewählt,
dass sich das Steuerungsventil öffnet,
wenn der Kraftstoffdruck innerhalb der Versorgungs-Leitung 16 ein
vorgegebenes Niveau erreicht. Beispielsweise kann das Steuerungsventil
so angeordnet sein, dass es bei den Kraftstoffdrücken geschlossen bleibt, die
erreicht werden, wenn der Motor bei niedrigen Geschwindigkeiten
und Lasten betrieben wird, sich aber öffnet, wenn sich die Motorgeschwindigkeit
erhöht.
Durch Verändern
der Anzahl von Auslassöffnungen,
durch die Kraftstoff abhängig von
den Betriebsbedingungen des Motors abgegeben wird, können die
Abgase und das Motorgeräusch verringert
werden. Ebenso kann das Eindringen von Kraftstoffnebel an die Betriebsbedingungen
des Motors angepasst werden.
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Die Anordnung von 3 ist der der 1 und 2 ähnlich,
mit der Ausnahme, dass die Kammer 40 nicht direkt mit dem
Versorgungs-Durchgang 16 in Verbindung steht, und stattdessen
ein elektromagnetisch betätigtes
Ventil 52 verwendet wird, um den Druck innerhalb der Kammer 40 zu
regeln. Das Ventil 52 ist ein Dreiwege-Ventil, das ein
innerhalb der Bohrung verschiebbares Ventilelement 54 aufweist.
Das Ventilelement 54 umfasst einen Bereich mit vergrößertem Durchmesser,
der an einer Sitzfläche
anliegen kann, um die Verbindung zwischen dem Versorgungs-Durchgang 16 und
der Kammer 40 zu steuern, wobei das Ventilelement 54 durch
eine Feder weg von seiner Sitzfläche
gespannt wird, um eine derartige Verbindung zu ermöglichen.
Das Ventilelement 54 trägt
einen Magnetanker 56, der sich unter dem Einfluss des von
einer Spule 58 erzeugten Magnetfelds derart bewegt, dass,
wenn die Spule nicht eingeschaltet ist, das Ventilelement von seiner
Sitzfläche beabstandet
ist, wodurch die Kammer 40 mit dem Versorgungs-Durchgang 16 in
Verbindung steht. Einschalten der Spule führt zur Unterbrechung dieser Verbindung
und stattdessen zur Verbindung der Kammer 40 mit der Federkammer 46 über einen Durchgang 60.
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Während
des Betriebs, wenn eine Einspritzung nur durch die erste Gruppe
von Auslassöffnungen
erforderlich ist, ist die Spule eingeschaltet, wodurch der Kraftstoffdruck
innerhalb der Kammer 40 niedrig ist und nicht ausreicht,
um das steuernde Ventilelement 38 während der Einspritzung weg
von der äußeren Ventilnadel 18 anzuheben.
Um eine Einspritzung durch alle Auslassöffnunden zu ermöglichen,
wird die Spule abgeschaltet, wodurch während der Einspritzung der
Kraftstoffdruck innerhalb der Kammer 40 auf ein Niveau
ansteigen kann, das zur Bewegung des steuernden Ventilmittels 38 führt, wie hier
voranstehend beschrieben, worauf sich das Ventilelement 26 von
seiner Sitzfläche
anheben kann. Die Kraftstoffeinspritzung wird durch die Beendigung der
Zufuhr von unter hohem Druck stehendem Kraftstoff zur Versorgungs-Leitung 16 beendet,
wie voranstehend beschrieben.
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4 stellt
eine Anordnung dar, die der der 3 ähnlich ist,
in der aber das steuernde Ventilelement 38 fehlt und stattdessen
das elektromagnetisch betätigte
Ventil 52 als das steuernde Ventil wirkt. Da das steuernde
Ventilelement 38 fehlt, wirkt das Feder-Widerlager 44 auf
einen Fortsatz der äußeren Ventilnadel 18.
Wie in 4 dargestellt,
ist die Bohrung 24 der äußeren Ventilnadel 18 geschlossen,
und eine sich radial erstreckende Drillbohrung 62 ist vorhanden,
wodurch die Bohrung 24 mit einer ringförmigen Kammer 64 in
Verbindung steht. Die Kammer 64 steht über einen Durchgang 66 mit
dem Steuerventil 52 in Verbindung. Wie unter Bezugnahme
auf 3 beschrieben, ist,
wenn das Steuerventil 52 nicht eingeschaltet ist, dessen
Ventilelement 54 von seiner Sitzfläche beabstandet, weshalb unter
hohem Druck stehender Kraftstoff während des Einspritzvorgangs aus
dem Versorgungs-Durchgang 16 durch den Durchgang 66 zur
Bohrung 24 und zur Steuerungskammer 25 fließen kann,
was zum Anliegen des Ventilelements 26 an seiner Sitzfläche führt. Deshalb
findet die Einspritzung nur über
die erste Gruppe von Auslassöffnungen
statt. Wenn eine Einspritzung durch beide Gruppen von Auslassöffnungen
erforderlich ist, wird das Steuernventil 52 eingeschaltet, wodurch
die Zufuhr von unter hohem Druck stehendem Kraftstoff zur Steuerungskammer 25 beendet wird
und stattdessen die Steuerungskammer 25 mit der Federkammer 46 in
Verbindung tritt. Wie hier voranstehend beschrieben, kann das Ventilelement 26 sich
dann von seiner Sitzfläche
anheben, um die Einspritzung durch die zweite Gruppe von Auslassöffnungen
zu ermöglichen.
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Wie voranstehend beschrieben, kann,
wenn die Einspritzung beendet werden soll, der Kraftstoffdruck innerhalb
des Versorgungs-Durchgangs 16 fallen, was die Nadel unter
der Wirkung der Feder 48 zum Anliegen an ihre Sitzfläche bringt.
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Da Kraftstoff direkt zur Steuerungskammer 25 zugeführt werden
kann, sind keine Abflachungen am Ventilelement 26 mehr
nötig,
und die Rinnen 30 können
weggelassen werden. Weiter ist das Ventilelement 26 so
gestaltet, dass dann, wenn es sich in seiner vollständig angehobenen
Stellung befindet, das Anliegen des Ventilelements 26 an
der Bohrung 24 Verbrennungsgase daran hindert, in den Abschnitt der
Bohrung 24 mit verringertem Durchmesser einzudringen.
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Die hier voranstehend beschriebenen
Einspritzventile sind vom Typ, bei dem der Zeitverlauf der Kraftstoffabgabe
durch eine entsprechende Steuerung des Zeitpunktes gesteuert wird,
bei dem unter hohem Druck stehender Kraftstoff dem Einspritzventil zugeführt wird,
beispielsweise durch Verwendung einer entsprechend gesteuerten Rotations-Kraftstoffpumpe.
Es sollte jedoch klar sein, dass die Erfindung ebenso auf Einspritzventile
anwendbar ist, die zum Einsatz in anderen Kraftstoffsystem-Typen
vorgesehen sind. Beispielsweise ist die Erfindung auf Einspritzventile
anwendbar, die für
die Verwendung in einem "Common-Rail"-Kraftstoffsystem vorgesehen sind.
Die
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5 und 6 stellen Einspritzventile
gemäß Ausführungsformen
der Erfindung dar, die sich für
die Verwendung mit einem "Common-Rail"-Kraftstoffsystem eignen.
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Das in 5 dargestellte
Einspritzventil umfasst einen Düsenkörper 10,
der dem in 4 dargestellten
und unter Bezugnahme auf diese Figur beschriebenen ähnlich ist.
Eine äußere Ventilnadel 18 ist
innerhalb einer im Düsenkörper 10 ausgebildeten Bohrung
verschiebbar, wobei ein inneres Ventilelement 26 in einem
vergrößerten Abschnitt
einer in der äußeren Ventilnadel 18 vorhandenen
Bohrung verschiebbar ist, wie voranstehend beschrieben. Da dieser
Teil des Einspritzventils im Wesentlichen mit dem unter Bezugnahme
auf 4 beschriebenen
identisch ist, wird eine weitere Beschreibung dieses Teils des Einspritzventils
und seiner Betriebsweise nicht vorgenommen.
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Das obere Ende des Düsenkörpers 10 grenzt an
ein Federgehäuse 10,
das eine geschlossene Bohrung 72 umfasst, die mit dem oberen
Teil des Düsenkörpers 10 und
der oberen Endfläche
der äußeren Ventilnadel 18 eine
Steuerungskammer 78 begrenzt, in der ein Nadel-Anschlagelement 74 angeordnet
ist, wobei eine zylindrische Schraubendruckfeder 76 zwischen
dem Anschlagelement 74 und der oberen Endfläche der äußeren Ventilnadel 18 eingeschlossen
ist. Die Steuerungskammer 78 steht durch einen verengten
Durchgang 80 mit der Versorgungs-Leitung 16 in
Verbindung, wobei die Versorgungs-Leitung 16 während des
Betriebs mit einer Quelle von unter hohem Druck stehendem Kraftstoff in
Verbindung steht, beispielsweise einer "Common-Rail"-Anordnung,
die mit Hilfe einer geeigneten Kraftstoffpumpe mit Kraftstoff unter
einen entsprechend hohen Druck gesetzt ist.
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Die obere Endfläche des Federgehäuses 70 grenzt
an ein Ventilgehäuse 82 an,
das eine durchgehende Bohrung umfasst, in der ein steuerndes Ventilelement 84 verschiebbar
ist, wobei das obere Ende des steuernden Ventilelements 84 einen
Magnetanker 86 trägt,
der unter dem Einfluss eines im Betrieb durch ein Stellglied 88 erzeugten
Magnetfelds beweglich ist. Eine Feder 90 ist so angeordnet,
dass sie das steuernde Ventilelement 84 in eine Stellung drückt, in
der es an einer Sitzfläche
anliegt, um zu verhindern, dass Kraftstoff aus einer Drillbohrung 92 zu
einer Kammer 94 fließt,
die mit einem Niederdruck-Abfluss in Verbindung steht. Die Drillbohrung 92 steht
durch einen verengten Durchgang 96 mit der Steuerungskammer 78 in
Verbindung.
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Die Feder 90 kommt weiterhin
an einem zweiten steuernden Ventilelement 98 zur Anlage,
das unter dem Einfluss eines zweiten Stellglieds 100 bewegbar
ist, um die Verbindung zu einem Durchgang 102 zu regeln,
der durch sich durch verschiedene Teile des Einspritzventils erstreckende
Drillbohrungen definiert ist und den Kraftstoffdruck innerhalb der Steuerungskammer 25 regeln
soll, die zwischen der äußeren Ventilnadel 18 und
dem inneren Ventilelement 26 angeordnet ist und die steuert,
ob das innere Ventilelement 26 zum Anliegen an seine Sitzfläche gebracht
wird oder nicht. Der Durchgang 102 steht über einen
verengten Durchgang 104 mit der Versorgungs-Leitung 16 in
Verbindung, wodurch dann, wenn das zweite steuernde Ventilelement 98 an
seiner Sitzfläche
anliegt, der auf das obere Ende des inneren Ventilelements 26 aufgebrachte
Kraftstoffdruck relativ hoch ist.
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Während
des Betriebs wird auf den Versorgungs-Durchgang 16 unter
Druck stehender Kraftstoff aufgebracht, wodurch der Kraftstoffdruck,
der auf verschiedene winklige Druckflächen der äußeren Ventilnadel 18 wirkt
und damit die Ventilnadel 18 weg von ihrer Sitzfläche drückt, relativ
hoch ist. Unter der Voraussetzung, dass das Stellglied 88 nicht
eingeschaltet ist, ist ein ähnlich
hoher Druck in der Steuerungskammer 78 vorhanden, wodurch
eine Kraft auf die äußere Ventilnadel 18 aufgebracht
wird, die die durch die Feder 76 aufgebrachte Kraft unterstützt, wodurch
die äußere Ventilnadel 18 in
Richtung ihrer Sitzfläche
gedrückt
wird. Der Betrag der Kraft, die die äußere Ventilnadel 18 in
Richtung ihrer Sitzfläche drückt, ist
größer als
derjenige, der sie weg von ihrer Sitzfläche drückt, wodurch die äußere Ventilnadel 18 an
ihrer Sitzfläche
anliegt und Kraftstoff zu keiner der Gruppen von Auslassöffnungen
22, 28 fließen
kann.
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Um den Einspritzvorgang zu beginnen,
wird das Stellglied 88 mit Energie beaufschlagt, um das erste
steuernde Ventilelement 84 von seiner Sitzfläche anzuheben,
was eine Verringerung des in der Steuerungskammer 78 vorhandenen
Kraftstoffdrucks ermöglicht
und damit die auf die äußere Ventilnadel 18 aufgebrachte,
nach unten wirkende Kraft verringert. Als Folge davon wird die Kraft,
die die äußere Ventilnadel 18 in
Richtung ihrer Sitzfläche
drückt,
verringert, und es wird ein Punkt erreicht, jenseits dessen sich
die äußere Ventilnadel 18 von
ihrer Sitzfläche
heben kann. Die Bewegung der äußeren Ventilnadel 18 weg
von ihrer Sitzfläche
wird durch die Anlage ihrer oberen Endfläche am Anschlagelement 74 begrenzt.
Die Bewegung der äußeren Ventilnadel 18 von
ihrer Sitzfläche
ermöglicht,
dass Kraftstoff zur Abgabekammer fließt, die sich in Strömungsrichtung unterhalb
der Sitzfläche
der äußeren Ventilnadel 18 befindet,
wodurch die Kraftstoffabgabe durch die erste Gruppe von Auslassöffnungen 22 möglich ist.
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Wenn das zweite Stellglied 100 nicht
mit Energie beaufschlagt ist, dann wird das zweite steuernde Ventilelement 98 durch
die Feder 90 weg von seiner Sitzfläche gedrückt, wodurch der auf die obere Endfläche des
inneren Ventilelements 26 aufgebrachte Kraftstoffdruck
niedrig ist. Als Folge davon wird das innere Ventilelement 26 weg
von seiner Sitzfläche
gedrückt,
und die Einspritzung kann sowohl durch die erste Gruppe von Auslassöffnungen 22 als auch
durch die zweite Gruppe von Auslassöffnungen 28 stattfinden.
Wenn jedoch das zweite Stellglied 100 eingeschaltet ist,
kann Kraftstoff nicht aus dem Durchgang 102 zum Niederdruck-Abfluss
austreten, und da Kraftstoff vom Versorgungs-Durchgang 16 durch
den verengten Durchgang 104 zum Durchgang 102 zugeführt wird,
ist der auf das obere Ende des inneren Ventilelements 26 aufgebrachte
Kraftstoffdruck hoch, und das innere Ventilelement 26 wird zum
Anliegen an seine Sitzfläche
gezwungen, wodurch Kraftstoffabgabe durch die zweite Gruppe von Auslassöffnungen 28 verhindert
wird. Es sollte klar sein, dass die Betriebsart des Einspritzventils,
einschließlich
dessen, ob Kraftstoff nur durch die erste Gruppe von Öffnungen
oder durch beide Gruppen von Öffnungen
abgegeben wird, von der vorgesehenen Verwendung des Einspritzventils
und von den gegebenen Betriebsbedingungen abhängt.
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Um die Einspritzung zu beenden, wird
das erste Stellglied 88 abgeschaltet, und das erste steuernde
Ventilelement 84 wird durch die Feder 90 wieder
zum Anliegen an seine Sitzfläche
gebracht. Als Folge davon steigt der Kraftstoffdruck innerhalb der Steuerungskammer 78 an,
und es wird ein Punkt erreicht, jenseits dessen die äußere Ventilnadel 18 wieder
zum Anliegen an ihre Sitzfläche
kommt, wodurch die Einspritzung beendet wird. Wie in 5 dargestellt, ist im Versorgungs-Durchgang 16 eine
Durchfluss-Verengung vorgesehen, wodurch während der Einspritzung der
auf die äußere Ventilnadel 18 aufgebrachte
Kraftstoffdruck fällt,
was zur Folge hat, dass eine rasche Beendigung der Einspritzung
erreicht werden kann.
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Es sollte klar sein, dass in der
in 5 dargestellten Anordnung
darin, wenn die Einspritzung durch beide Gruppen von Auslassöffnungen 22, 28 stattfinden
soll, Kraftstoff durch den verengten Durchgang 104 zum
Durchgang 102 und anschließend vom Durchgang 102 zum
Niederdruck-Abfluss fließt, was
dazu führt,
dass eine gewisse Menge an Kraftstoff verschwendet wird und das
Einspritzventil deshalb relativ ineffizient arbeitet. 6 stellt eine veränderte Ausführungsform
dar, in der diese Ineffizienz verringert ist. Bei der Anordnung
von 6 ist der verengte
Durchgang 104 weggelassen, und stattdessen steht der Durchgang 102 über einen
Durchgang 106 mit einer Stelle in Verbindung, die sich
in Strömungsrichtung
gerade unterhalb der Sitzfläche
befindet, an der das erste steuernde Ventilelement 84 anliegen
kann. Bei einer derartigen Anordnung wird dann, wenn keine Einspritzung
stattfindet, unter Druck stehender Kraftstoff nicht auf den Durchgang 102 aufgebracht,
wodurch das innere Ventilelement 26 eine Stellung einnehmen
kann, in der es nicht an seiner Sitzfläche anliegt. Da jedoch zu diesem
Zeitpunkt aufgrund des Anliegens der äußeren Ventilnadel 18 an
ihrer Sitzfläche
gar keine Einspritzung stattfindet, ist eine derartige Stellung
des inneren Ventilelements 26 annehmbar. Während der
Einspritzung wird das erste steuernde Ventilelement 84 von
seiner Sitzfläche
angehoben, und Kraftstoff fließt
vorbei an der Sitzfläche
aus der Steuerungskammer 78, wobei eine gewisse Menge dieses
Kraftstoffs durch den Durchgang 106 zum Durchgang 102 fließt. Wenn
das zweite steuernde Ventilelement 98 von seiner Sitzfläche beabstandet
ist, dann führt
ein derartiger Kraftstoff-Fluss zum Durchgang 102 einfach
dazu, dass Kraftstoff aus dem Durchgang 102 vorbei an der
Sitzfläche,
an der das zweite steuernde Ventilelement 98 anliegen kann,
zu einem Niederdruck-Abfluss verdrängt wird, ohne das dies den
auf das innere Ventilelement 26 aufgebrachten Kraftstoffdruck
signifikant beeinflussen würde,
und deshalb kann das innere Ventilelement 26 eine Stellung
einnehmen, in der es von seiner Sitzfläche beabstandet ist, wodurch
eine Einspritzung durch die zweite Gruppe von Auslassöffnungen 28 möglich ist.
Wenn jedoch das zweite Stellglied 100 eingeschaltet ist
und das zweite steuernde Ventilelement 98 an seiner Sitzfläche anliegt, dann
führt der
Kraftstoff-Fluss durch den Durchgang 106 zum Durchgang 102 dazu,
dass ein relativ hoher Druck auf das obere Ende des inneren Ventilelements 26 aufgebracht
wird, wodurch sichergestellt ist, dass das innere Ventilelement 26 zum
Anliegen an seine Sitzfläche
gezwungen wird, und dies ermöglicht
eine Kraftstoffabgabe nur durch die erste Gruppe von Auslassöffnungen
und nicht durch die zweite Gruppe von Auslassöffnungen 28.
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Es sollte klar sein, dass bei der
Anordnung von 6 das
Einspritzventil der 6 effizienter
arbeitet als das der 5,
da der Durchgang 102 nicht direkt vom Versorgungs-Durchgang 16 mit
Kraftstoff versorgt wird, sondern stattdessen mit Kraftstoff, der ansonsten
aus der Steuerungskammer 78 zum Niederdruck-Abfluss fließen würde, und
dies hat zur Folge, dass die Menge von unter hohem Druck stehendem
Kraftstoff, die in Richtung des Niederdruck-Abflusses abfließt, verringert
wird.