Beschreibung
Einspritzsystem und Verfahren zum Herstellen eines Einspritzsystems
Die Erfindung betrifft ein Einspritzsystem zum Einspritzen von Kraftstoff unter einem vorbestimmten Kraftstoffdruck mit einem unter dem Kraftstoffdruck stehendem Hochdruckbereich und mit einem Niederdruckbereich und ein Verfahren zum Her- stellen eines solchen Einsritzsystems.
Das technische Gebiet der Erfindung betrifft Einspritzsysteme, dabei insbesondere Common-Rail-Einspritzsysteme oder Com- mon-Rail-Injektoren mit hydraulischer Übersetzung. Bei der Betätigung des Schaltventils des hydraulischen Übersetzers wird prinzipbedingt eine Schaltleckage bewirkt.
Dazu zeigt Fig. 1 eine schematische Ansicht eines bekannten Injektors I, an welchem die das prinzipbedingte Entstehen der Schaltleckage sowie ein herkömmlicher Lösungsansatz für ein Reduzieren des Entstehens der Schaltleckage diskutiert werden. Der in Fig. 1 abgebildete Injektor I weist einen Magnet- Aktor MA, einen Hochdruckanschluss HA zur Durchführung eines unter Hochdruck stehenden Kraftstoffes, ein Schaltventil SV und eine Düse D auf, mittels welcher der Kraftstoff eingespritzt wird. Zwischen einer Düsennadel DN und dem Schaltventil SV, welches mittels des Magnet-Aktors MA betätigt wird, ist ein Steuerkolben SK angeordnet. Wenn das Schaltventil SV mittels des Magnet-Aktors MA geöffnet wird, wird ein Druckab- fall in einem den Steuerkolben SK aufweisenden Steuerraum SR bewirkt. Der Druckabfall entsteht insbesondere deshalb, weil eine Ablaufdrossel AD zwischen dem Steuerraum SR und einem das Schaltventil SV aufweisenden Ventilraum VR größer ist als eine Zulaufdrossel ZD, welche den Hochdruckanschluss HA mit dem Steuerraum SR koppelt. Solange die Einspritzung andauert, fließt Kraftstoff entlang eines Ventilkolbens, welcher den Magnet-Aktor MA mit dem Schaltventil SV koppelt, von einem Hochdruckbereich des Injektors I in einem Niederdruckbereich
des Injektors I. Dieser während des Einspritzens abfließende Kraftstoff wird als Schaltleckage bezeichnet. Das Entstehen von Schaltleckage bedeutet nachteiligerweise den Verlust von Energie, weil komprimierter Kraftstoff in den Niederdruckbe- reich des Injektors fließt.
Der in Fig. 1 abgebildete Injektor ist beispielsweise in Bild 4 der Veröffentlichung "Der BMW Sechszylinder-Dieselmotor mit EU4-Technik" der Autoren Dipl.-Ing. K.Mayer, Dipl-Ing. W. Neuhäuser und Ing. F. Steinparzer, erschienen im 25. Internationalen Wiener Motorensymposium 2004, offenbart.
Als Lösungsansatz für das Problem der Schaltleckage weist der in Fig. 1 dargestellte Steuerkolben SK einen Konus K auf, welcher als Anschlag dient. Beim Einspritzen des Kraftstoffes verschließt der sich in Richtung des Magnet-Aktors MA bewegende Steuerkolben SK mit seinem Konus K einen Kanal, der zur Ablaufdrossel AD geht. Somit baut sich der Druck in dem Steuerraum SR zumindest teilweise wieder auf. Der Druck baut sich solange in Steuerraum SR auf, bis dieser größer ist als der
Druck in einem eine Düsennadel DN aufweisenden Düsennadelraum DNR. Ist aber der Druck im Steuerraum SR größer als der im Düsennadelraum DNR, so öffnet das Schaltventil SV wieder. Folglich kommt es zu einer Pendelbewegung des Steuerkoblens SK und damit zu einem ständigen Öffnen und Schließen des
Schaltventils SV. Somit wird zwar die Schaltleckage etwas reduziert, aber durch die Pendelbewegung des Steuerkolbens SK und der mit dem Steuerkolben SK gekoppelten Düsennadel DN ist die Einspritzung infolge des stetig wiederkehrenden Schlie- ßens gedrosselt. Des Weiteren ist die Pendelbewegung der Düsennadel bei der Einspritzrate sowie beim Einspritzstrahl nachteiligerweise sichtbar.
Des Weiteren ist ein Injektor mit hydraulischer Übersetzung aus den Figuren 4 und 5 der Veröffentlichung "A Common-Rail
Injection System for High Speed Direct Injection Diesel Engines" der Autoren N. Guerrassi und P. Doparz in "Society of Automotive Engineers Inc. 1998" veröffentlicht. Dabei wird
eine Minimierung der Schaltleckage durch eine Minimierung des Steuerkolbendurchmessers auf den minimal möglichen Durchmesser, nämlich den Düsennadeldurchmesser, vorgeschlagen. Diese Lösung hat geringe Vorteile bei der Minimierung der Schaltle- ckage, aber Nachteile bei der Schaltgeschwindigkeit und bei der Dimensionierung des Gesamtsystems des Injektors.
Demnach ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Schaltleckage eines Einspritzsystems zu reduzieren bzw. zu minimieren.
Eine weitere Aufgabe ist es, die Schaltleckage eines Einspritzsystems ohne eine Reduzierung des Durchmessers des Steuerkolbens zu reduzieren bzw. zu minimieren.
Erfindungsgemäß wird zumindest eine dieser gestellten Aufgaben durch ein Einspritzsystem mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und/oder durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 20 gelöst.
Demnach wird ein Einspritzsystem zum Einspritzen von Kraftstoff und einem vorbestimmten Kraftstoffdruck mit einem unter dem Kraftstoffdruck stehendem Hochdruckbereich und einem Niederdruckbereich vorgeschlagen, mit: a) einem steuerbaren Aktor, welcher einen Betriebshub zum indirekten Betätigen einer Düsennadel, welche eine Düse öffnet und schließt, in einer Öffnungsrichtung oder in einer Schließrichtung bereitstellt; b) einem in einem Ventilraum des Hochdruckbereiches ange- ordneten Schaltventil, welches einen Ventilpilz aufweist und in Abhängigkeit des bereitgestellten Betriebshubes öffnet oder schließt; c) einer Zulaufdrossel, welche zur Zuführung des Kraftstoffes zwischen einem Hochdruckanschluss und einem einen Steuerkolben aufweisenden Steuerraum des Hochdruckbereiches angeordnet ist; d) einer ersten Ablaufdrossel, welche zwischen dem Steuerraum und dem Ventilraum angeordnet ist;
e) einer ersten Dichtkante des Ventilraums, welche mit dem Ventilpilz bei geschlossener Düse einen ersten Dichtsitz zur Abdichtung zwischen dem Kolbenraum und dem Ventilraum ausbildet; f) einer zweiten Dichtkante eines einen Ventilkolben aufweisenden Kolbenraums, welche mit dem Ventilkolben bei einem maximalen Betriebshub des Aktors einen zweiten Dichtsitz zumindest zur wesentlichen Abdichtung zwischen dem Kolbenraum und dem Ventilraum ausbildet; g) einer zweiten Ablaufdrossel, welche den Kolbenraum (6) zwischen der ersten und zweiten Dichtkante (16, 18) mit dem Niederruckbereich (ND) verbindet; h) wobei dl > d2 > d3 ist, wobei dl den minimalen Durchmesser der ersten Ablaufdros- sei, d2 den minimalen Durchmesser der zweiten Ablaufdrossel und d3 den minimalen Durchmesser der Zulaufdrossel bezeichnet .
Des Weiteren wird ein Verfahren zum Herstellen eines Ein- spritzsystems zum Einspritzen von Kraftstoff und einem vorbe¬ stimmten Kraftstoffdruck mit einem unter dem Kraftstoffdruck stehendem Hochdruckbereich und einem Niederdruckbereich vorgeschlagen, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist : a) Bereitstellen eines steuerbaren Aktors, welcher einen Betriebshub zum indirekten Betätigen einer Düsennadel, welche eine Düse öffnet oder schließt, in einer Öffnungs¬ richtung oder in einer Schließrichtung bereitstellt; b) Anordnen eines Schaltventils in einem Ventilraum des Hochdruckbereiches, welches einen Ventilpilz aufweist und in Abhängigkeit des bereitgestellten Betriebshubes öffnet oder schließt; c) Anordnen einer Zulaufdrossel zur Zuführung des Kraftstoffes zwischen einem Hochdruckanschluss und einem einen Steuerkolben aufweisenden Steuerraum des Hochdruckbereiches; d) Anordnen einer ersten Ablaufdrossel zwischen dem Steuerraum und dem Ventilraum;
e) Ausstatten des Ventilraums mit einer ersten Dichtkante, welche mit dem Ventilpilz bei geschlossener Düse einen ersten Dichtsitz zur Abdichtung zwischen dem Kolbenraum und dem Ventilraum ausbildet; f) Ausstatten eines einen Ventilkolben aufweisenden Kolbenraums mit einer zweiten Dichtkante, welche mit dem Ventilkolben bei einem maximalen Betriebshub des Aktors einen zweiten Dichtsitz zumindest zur wesentlichen Abdichtung zwischen dem Kolbenraum und dem Ventilraum ausbil- det; g) Bereitstellen einer zweiten Ablaufdrossel, die den Kolbenraum (6) zwischen der ersten und zweiten Dichtkante (16, 18) mit dem Niederruckbereich (ND) verbindet; h) Einstellen eines Verhältnisses von dl > d2 > d3, wobei dl den minimalen Durchmesser der ersten Ablaufdrossel, d2 den minimalen Durchmesser der zweiten Ablaufdrossel und d3 den minimalen Durchmesser der Zulaufdrossel bezeichnet .
Der Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht in der Reduzierung bzw. Minimierung der Schaltleckage des erfindungsgemäßen Einspritzsystems. Diese ist selbst bei einem Durchmesser des Steuerkolbens möglich, welcher größer oder deutlich größer als der Durchmesser der Düsennadel ist. Dies ergibt sich aus dem Folgenden: Gemäß dem erfindungsgemäßen Einspritzsystem ist der Durchmesser dl der ersten Ablaufdrossel größer als der Durchmesser d3 der Zulaufdrossel . Der Durchmesser der ersten Ablaufdrossel in Relation zum Durchmesser der Zulaufdrossel beeinflusst in erster Linie die Öffnungsge- schwindigkeit des Einspritzsystems oder Injektors. Das heißt, je größer die Ablaufdrossel relativ zur Zulaufdrossel ausgebildet werden kann, umso schneller wird der Druck im Steuerraum abgebaut, worauf sich der Steuerkolben im Steuerraum nach oben bewegt. Folglich wird die Düsennadel geöffnet. Wäre allerdings im Gegensatz zur vorliegenden Erfindung die erste Ablaufdrossel relativ zu der Zulaufdrossel kleiner ausgebildet, so wäre die Totzeit, bis sich die Düsennadel beginnt zu bewegen, zu klein für mehrere Einspritzungen in kürzen Ab-
ständen nacheinander. Folglich ist erfindungsgemäß die erste Ablaufdrossel in ihrem Durchmesser groß gegenüber dem Durchmesser der Zulaufdrossel, so dass der Injektor bzw. das Einspritzsystem mit geringerer Totzeit öffnet. Ist allerdings die Düsennadel ganz geöffnet bzw. der Steuerkolben ganz oben, so würde nur noch eine Ablaufdrossel benötigt werden, die nur ganz geringfügig größer als die Zulaufdrossel ist. Die Ablaufdrossel müsste dann nur so groß sein, dass sich im Steuerraum kein Druck mehr aufbauen könnte, der größer als der Druck im Düsennadelraum ist. Solange also die Ablaufdrossel größer als die Zulaufdrossel ist, wird sich im Steuerraum kein Druck aufbauen, der den Steuerkolben nach unten bewegt und damit die Düsennadel und somit die Düse schließen würde. Erfindungsgemäß wird dazu eine zweite Ablaufdrossel zwischen dem Niederdruckbereich und dem Hochdruckbereich vorgesehen, welche einen Durchmesser d2 aufweist, der geringfügig größer als der Durchmesser d3 der Zulaufdrossel, aber kleiner ist als der Durchmesser dl der ersten Ablaufdrossel .
Somit wird ein reduzierter Durchfluss durch den Ventilraum vom Hochdruckbereich in den Niederdruckbereich ermöglicht, wenn der Steuerkolben ganz oben ist. Hierzu wird der Ventilkolben in einem ersten Schritt mittels des Aktors nur soweit angehoben, dass die erste Dichtkante aufmacht, also der erste Dichtsitz in einem geöffneten Zustand ist und die große, erste Ablaufdrossel voll wirken kann. Des Weiteren ist zu diesem Zeitpunkt auch der zweite Dichtsitz geöffnet. In einem zweiten Schritt, wenn der Steuerkolben seinen maximalen Hub in der Öffnungsrichtung erreicht hat, d.h. dieser ganz oben ist, ist der zweite Dichtsitz in einem geschlossenen Zustand und der erste Dichtsitz in einem geöffneten Zustand. Somit bleibt das Schaltventil weiterhin in einem geöffneten Zustand, es kommt nicht zu einer Pendelbewegung von Steuerkolben und Düsennadel, die Schaltleckage ist durch den kleineren Durchmes- ser der zweiten Ablaufdrossel gegenüber der ersten Ablaufdrossel deutlich reduziert. Die zweite Ablaufdrossel ist demnach so gefertigt, dass sie im Durchfluss nur wenig größer als die Zulaufdrossel ist, so dass im Steuerraum gerade kein
zum Schließen der Düsenadel notwendiger Druck aufgebaut werden kann. Hierdurch wird der Volumenstrom der Schaltleckage auf einen Wert nahe dem Durchfluss der Zulaufdrossel, also dem der zweiten Ablaufdrossel, reduziert. Es wird damit eine reduzierte Schaltleckage, insbesondere für Betriebszustände mit ganz geöffneter Düsennadel bzw. Düse erreicht. Hiermit besteht demnach die erfindungsgemäße Möglichkeit, die Schaltleckagen insbesondere in Punkten maximalen Düsennadelhubs zu reduzieren, d.h. genau dann, wenn die Fördermenge des Ein- spritzsystems an ihre Grenzen stößt. Eine Reduktion der
Schaltleckage hat ferner eine verbesserte Energiebilanz des Einspritzsystems zur Folge und führt somit zu einem geringerem Kraftstoffverbrauch eines mit dem erfindungsgemäßen Einspritzsystem ausgestatteten Kraftfahrzeuges.
Des Weiteren ist es durch das Vorsehen der zweiten Ablaufdrossel möglich, die erste Ablaufdrossel zu vergrößern, wodurch ein deutlich schnelleres Öffnen als bei den bekannten Injektoren erreicht werden kann.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie der Beschreibung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist der Durchmesser dl der ersten Ablaufdrossel deutlich größer als der Durchmesser d3 der Zulaufdrossel ausgebildet (dl >> d3) . Diese Ausgestaltung wird insbesondere durch das Vorsehen der zweiten Ablaufdrossel ermöglicht und hat den Vorteil, dass durch die größere, erste Ablaufdrossel ein schnelleres Öffnen der Düse ermöglicht wird.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung ist die Düsennadel zum Öffnen und Schließen einer Düse, mittels welcher der Kraftstoff eingespritzt wird, in einem Düsenraum des Hochdruckbereiches angeordnet.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung ist der Hoch- druckanschluss zur Zuführung des Kraftstoffes mit dem vorbestimmten Kraftstoffdruck in dem Hochdruckbereich angeordnet.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung ist der in dem Steuerraum des Hochdruckbereiches angeordnete Steuerkolben mit der Düsennadel gekoppelt und ferner dazu geeignet, bei einem Öffnen des Schaltventils in die Öffnungsrichtung und beim Schließen des Schaltventils in die Schließrichtung be- wegt zu werden.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung überträgt der in einem Kolbenraum angeordnete Ventilkolben den von dem Aktor bereitgestellten Betriebshub auf den Ventilpilz des Schaltventils.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung ist der Aktor als ein Piezo-Aktor oder als ein Magnet-Aktor ausgebildet.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung weist der Piezo-Aktor einen steuerbaren Piezostapel auf, welcher in Abhängigkeit eines Steuersignals einen Hub oder Betriebshub zum indirekten Betätigen der Düsennadel in die Schließrichtung oder in die Öffnungsrichtung bereitstellt.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist der Piezo-Aktor mittels des Ventilkolbens dazu geeignet, beim Einspritzvorgang innerhalb eines ersten Zeitraums den ersten Dichtsitz in einem geöffneten Zustand und den zweiten Dicht- sitz in einem geöffneten Zustand sowie innerhalb eines auf den ersten Zeitraum folgenden zweiten Zeitraums den ersten Dichtsitz in dem geöffneten Zustand und den zweiten Dichtsitz in einem geschlossenem Zustand zu betreiben. Vorteilhafterweise kann in dem ersten Zeitraum die erste Ablaufdrossel voll wirken, welche ein schnelles Öffnen der Düse ermöglicht. Des Weiteren ist in dem zweiten Zeitraum ein erhöhter Druckabfall in dem Steuerraum nicht mehr notwendig, weil die Düse bereits geöffnet ist. Damit kann in dem zweiten Zeitraum die
Schaltleckage mittels der Anordnung der kleineren, zweiten Ablaufdrossel reduziert werden.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist der Piezo- Aktor beim Einspritzvorgang zumindest auf einen Zwischenhub und auf den maximalen Betriebshub einstellbar. Bei dem Zwischenhub ist der erste Dichtsitz in dem geöffneten Zustand und der zweite Dichtsitz ist ebenfalls in dem geöffneten Zustand. Bei dem maximalen Betriebshub allerdings ist der zwei- te Dichtsitz in dem geschlossenen Zustand, wobei der erste Dichtsitz in dem geöffneten Zustand ist.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist der Piezo- Aktor derart steuerbar, dass er bei dem Zwischenhub und/oder bei dem maximalen Betriebshub jeweils für eine vorbestimmte Zeitdauer verbleibt. Vorteilhafterweise sind somit der erste Zeitraum für das Öffnen der Düse und der zweite Zeitraum für den Einspritzvorgang bei geöffneter Düse mittelbar einstellbar .
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist der Piezo- Aktor derart ausgestaltet, dass dessen Hubgeschwindigkeit beim Einspritzvorgang einstellbar ist. Somit ist eine Alternative für einen auf einen Zwischenhub einstellbaren Piezo- Aktor bereitgestellt, mit welcher der erste Zeitraum und der zweite Zeitraum abbildbar sind.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung ist der Piezo- Aktor derart steuerbar, dass der erste Zeitraum und/oder der zweite Zeitraum auf eine jeweilige vorbestimmbare Zeitdauer einstellbar sind/ist. Somit sind der erste Zeitraum und der zweite Zeitraum vorteilhafterweise unmittelbar einstellbar.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung ist die zweite Ablaufdrossel zumindest teilweise als eine Bohrung durch einen Gehäusebereich des Einspritzsystems ausgebildet.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung ist die zweite Ablaufdrossel zumindest teilweise als eine Bohrung durch den Ventilkolben ausgebildet.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung ist die zweite Ablaufdrossel zumindest teilweise als ein Durchlass in dem zweiten Dichtsitz ausgebildet. Dabei kann der Ventilkolben zumindest mit einer Ausnehmung ausgestattet werden, welche bei dem maximalen Betriebshub des Aktors den Durchlass zumin- dest teilweise ausbildet. Alternativ oder zusätzlich kann der Kolbenraum zumindest einen Durchlassbereich ausweisen, welcher bei dem maximalen Betriebshub des Aktors den Durchlass zumindest teilweise ausbildet.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in den schematischen Figuren angegebenen Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Ansicht eines bekannten Injek- tors;
Fig. 2 eine schematische Längsschnittansicht eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Einspritzsystems in einem ersten Betriebszustand;
Fig. 2a eine schematische Teilansicht eines oberen Bereichs des Einspritzsystems nach Fig. 2 ;
Fig. 2b eine schematische Detailansicht eines unteren Be- reichs des Einspritzsystems nach Fig. 2 ;
Fig. 3 eine schematische Längsschnittansicht des Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Einspritzsystem in einem zweiten Betriebszustand;
Fig. 3a eine schematische Detailansicht eines oberen Bereichs des Einspritzsystems nach Fig. 3;
Fig. 3b eine schematische Teilansicht eines unteren Bereichs des Einspritzsystems nach Fig. 3;
Fig. 4 eine schematische Detailansicht einer ersten Alter- native zu der Ausgestaltung des oberen Bereiches des Einspritzsystems nach Fig. 3a;
Fig. 5 eine schematische Detailansicht einer zweiten Alternative zu der Ausgestaltung des oberen Bereiches des Einspritzsystems nach Fig. 3;
Fig. 6 Eine schematische Detailansicht einer dritten Alternative zu der Ausgestaltung des oberen Bereiches des Einspritzsystems nach Fig. 3a; und
Fig. 7 ein schematisches Ablaufdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung eines Einspritzsystems .
In allen Figuren sind gleiche bzw. funktionsgleiche Elemente und Einrichtungen - sofern nichts anderes angegeben ist - mit denselben Bezugszeichen versehen.
Die Figuren 2 und 3 mit ihren jeweiligen Detailansichten 2a, 2b bzw. 3a, 3b zeigen ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Einspritzsystems 1 oder Injektors zum Einspritzen von Kraftstoff unter einem vorbestimmten Kraftstoffdruck P mit einem unter dem Kraftstoffdruck P stehendem Hochdruckbereich HD und einem Niederdruckbereich ND.
Das Einspritzsystem 1 weist einen steuerbaren Aktor 5, ein in einem Ventilraum 6 des Hochdruckbereiches HD angeordnetes Schaltventil 7, eine Zulaufdrossel 14, eine erste Ablaufdrossel 15, eine erste Dichtkante 16 des Ventilraums 6, eine zweite Dichtkante 18 eines einen Ventilkolben 9 aufweisenden Kolbenraums 8 und eine zweite Ablaufdrossel 20 auf.
Fig. 2 und die zugehörigen Detailansichten 2a und 2b zeigen das Einspritzsystem 1 in einem ersten Betriebszustand. Der erste Betriebszustand ist durch einen ersten Dichtsitz 17 in einem geschlossen Zustand und einen zweiten Dichtsitz 19 in einem geöffneten Zustand gekennzeichnet. Folglich ist das
Schaltventil 7 in einem geschlossenen Zustand und die Düsennadel 3 verschließt die Düse 4. Dagegen zeigt Fig. 3 sowie die zugehörigen Detailansichten 3a und 3b das Einspritzsystem 1 in einem zweiten Betriebszustand. Der zweite Betriebszu- stand ist durch den ersten Dichtsitz 17 in dem geöffneten Zustand und den zweiten Dichtsitz 19 in einem geöffneten Zustand gekennzeichnet.
Der steuerbare Aktor 5 stellt einen Betriebshub zum indirek- ten Betätigen der Düsennadel 3, welche die Düse 4 öffnet oder schließt, in einer Öffnungsrichtung Rl oder in einer Schließrichtung R2 bereit.
Dabei zeigt Fig. 2b eine geschlossene Düse 4 und Fig. 3b eine geöffnete Düse 4, durch welche der Kraftstoff gespritzt wird.
Das Schaltventil 7 weist zumindest einen Ventilpilz 10 auf und öffnet in Abhängigkeit des bereitgestellten Betriebhubes des Aktors 5.
Die Zulaufdrossel 14 zur Zuführung des Kraftstoffes P ist zwischen einem Hochdruckanschluss 13 und einem einen Steuerkolben 12 aufweisenden Steuerraum 11 des Hochdruckbereiches HD angeordnet.
Insbesondere ist die Düsennadel 3 zum Öffnen und Schließen der Düse 4, in welcher der Kraftstoff P eingespritzt wird, in einem Düsenraum 2 des Hochdruckbereiches angeordnet. Der Hochdruckanschluss 13 ist ebenfalls in dem Hochdruckbereich HD angeordnet. Der Hochdruckanschluss 13 ist zur Zuführung des Kraftstoffes mit dem vorbestimmten Kraftstoffdruck P geeignet .
Die erste Ablaufdrossel 15 ist zwischen dem Steuerraum 11 und dem Ventilraum 6 angeordnet. Die erste Dichtkante 16 des Ventilraums 6 bildet mit dem Ventilpilz 10 des Schaltventils 7, beispielsweise einem Servoventil, bei geschlossener Düse 4 einen ersten Dichtsitz 17 zur Abdichtung zwischen dem Kolbenraum 8 und dem Ventilraum 6 aus.
Die zweite Dichtkante 18 des Kolbenraums 8 bildet mit dem Ventilkolben 9 bei einem maximalen Betriebshub des Aktors 5 einen zweiten Dichtsitz 19 zur Abdichtung zwischen dem Kolbenraum 8 und dem Ventilraum 6 aus.
Der minimale Durchmesser dl der ersten Ablaufdrossel 15 wird derart ausgestaltet, dass er größer ist als der minimale Durchmesser d2 der zweiten Ablaufdrossel 20 und größer als der minimale Durchmesser d3 der Zulaufdrossel 14. Ferner wird der Durchmesser d2 der zweiten Ablaufdrossel 20 derart ausgestaltet, dass er größer als der Durchmesser 3 der Zulaufdrossel 14 ist. Insgesamt ist somit dl > d2 > d3. Vorzugswei- se ist weiter dl >> d3. Gemäß der Ausgestaltung nach Fig. 3a ist die zweite Ablaufdrossel 20 als eine Bohrung durch einen Gehäusebereich 21 des Einspritzsystems 1 ausgebildet.
Der in dem Steuerraum 11 des Hochdruckbereiches HD angeordne- te Steuerkolben 12 ist mit der Düsennadel 3 insbesondere mittels eines Hubeinstellbolzens 23 gekoppelt. Ferner ist der Steuerkolben 12 vorzugsweise dazu geeignet, bei einem Öffnen des Schaltventils 7 in die Öffnungsrichtung Rl und beim Schließen des Schaltventils 7 in die Schließrichtung R2 be- wegt zu werden. Ferner ist in dem Düsenraum 2 vorzugsweise eine Hochdruckkammer 21 vorgesehen, welche ein Reservoir an Kraftstoff unter dem vorbestimmten Kraftstoffdruck P für das Heben der Düsennadel 3 bereitstellt.
Vorzugsweise überträgt der in dem Kolbenraum 8 angeordnete
Ventilkolben 9 den von dem Aktor 5 bereitgestellten Betriebshub auf den Ventilpilz 10 des Schaltventils 7. Der Aktor 5 ist beispielsweise als Magnet-Aktor oder bevorzugt als Piezo-
Aktor ausgebildet. Die Ausgestaltung des Aktors als Piezo- Aktor 5 weist vorzugsweise einen steuerbaren Piezostapel auf, welcher in Abhängigkeit eines Steuersignals einen Hub oder Betriebshub zum indirekten Betätigen der Düsennadel 3 in der Öffnungsrichtung Rl oder in der Schließrichtung R2 bereitstellt. In dem Ausführungsbeispiel des Einspritzsystems 1 gemäß der Figuren 2 und 3 ist jeweils ein Piezo-Aktor 5 dargestellt. Der Piezo-Aktor 5 ist vorzugsweise mit einer Kontaktvorrichtung 22 gekoppelt, mittels welcher das Steuersignal an die Außenelektroden des Piezo-Aktors 5 übertragen werden kann .
Vorzugsweise ist der Piezo-Aktor 5 mittels des Ventilkolbens 9 dazu geeignet, beim Einspritzvorgang innerhalb eines ersten Zeitraums den ersten Dichtsitz 17 in einem geöffneten Zustand und den zweiten Dichtsitz 19 in einem geöffneten Zustand (siehe insbesondere Fig. 3a) sowie innerhalb eines auf den ersten Zeitraum folgenden zweiten Zeitraums den ersten Dichtsitz 17 in dem geöffneten Zustand und den zweiten Dichtsitz 19 in einem geschlossenen Zustand (nicht gezeigt) zu betreiben. Dazu ist der Piezo-Aktor 5 insbesondere beim Einspritzvorgang auf einen Zwischenhub einstellbar, bei welchem der erste Dichtsitz 17 und der zweite Dichtsitz 19 jeweils in dem geöffneten Zustand sind (siehe insbesondere Fig. 3a) . Weiter ist der Piezo-Aktor 5 beim Einspritzvorgang auf den maximalen Betriebshub einstellbar, bei dem der erste Dichtsitz 17 in dem geöffneten Zustand und der zweite Dichtsitz 19 in dem geschlossenen Zustand ist (nicht gezeigt) .
Des Weiteren kann der Piezo-Aktor 5 derart angesteuert werden, dass er bei dem Zwischenhub und/oder bei dem maximalen Betriebshub jeweils für eine vorbestimmte Zeitdauer verbleibt.
Auch kann der Piezo-Aktor 5 derart ausgestaltet werden, dass dessen Hubgeschwindigkeit beim Einspritzvorgang einstellbar ist. Ferner kann der Piezo-Aktor 5 derart angesteuert werden,
dass der erste Zeitraum und/oder der zweite Zeitraum auf eine bestimmte Zeitdauer eingestellt werden können.
Die Figuren 4 bis 6 zeigen drei Alternativen zu der Ausges- taltung des oberen Bereiches des Einspritzsystems 1 nach Fig. 3a. Diese Alternativen beziehen sich insbesondere auf die Ausgestaltung der zweiten Ablaufdrossel 20.
Gemäß Fig. 4 ist die zweite Ablaufdrossel als eine Bohrung durch den Ventilkolben 9 ausgebildet.
Gemäß der Figuren 5 und 6 ist die zweite Ablaufdrossel 20 als ein Durchlass 22, 23 in dem zweiten Dichtsitz 19 ausgebildet. Dabei weist der Ventilkolben 9 gemäß Fig. 5 zumindest eine Ausnehmung 22 auf, welche bei dem maximalen Betriebshub des Aktors 5 den Durchlass ausbildet. Dagegen weist der Kolbenraum 8 gemäß Fig. 6 zumindest einen Durchlassbereich 23 auf, welcher bei dem maximalen Betriebshub des Aktors 5 den Durchlass ausbildet.
Fig. 7 zeigt ein schematisches Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Herstellen eines Einspritzsystems 1 zum Einspritzen von Kraftstoff unter einem vorbestimmten Kraftstoffdruck P mit einem unter dem Kraftstoffdruck stehendem Hochdruckbereich HD und einem Niederdruckbereich ND. Nachfolgend wird das erfindungsgemäße Verfahren anhand des Blockschaltbildes in Fig. 7 mit Verweis auf die verschiedenen Darstellungen des Einspritzsystems 1 gemäß der Figuren 2, 2a, 2b, 3, 3a und 3b erläutert. Das er- findungsgemäße Verfahren weist folgende Verfahrensschritte Sl bis S8 auf:
Verfahrensschritt Sl:
Es wird ein steuerbarer Aktor 5 bereitgestellt, welcher einen Betriebshub zum mittelbaren Betätigen einer Düsennadel 3 in einer Öffnungsrichtung Rl oder in einer Schließrichtung R2, welche eine Düse 4 öffnet oder schließt, bereitstellt.
Verfahrensschritt S2 :
Ein Schaltventil 7 wird in einem Ventilraum 6 des Hochdruck- bereiches HD angeordnet, welches einen Ventilpilz 10 aufweist und in Abhängigkeit des bereitgestellten Betriebshubes öffnet oder schließt.
Verfahrensschritt S3:
Eine Zulaufdrossel 14 wird zur Zuführung des Kraftstoffes zwischen einem Hochdruckanschluss 13 und einem einen Steuerkolben 12 aufweisenden Steuerraum 11 des Hochdruckbereiches HD angeordnet.
Verfahrensschritt S4:
Eine erste Ablaufdrossel 15 wird zwischen dem Steuerraum 11 und dem Ventilraum 6 angeordnet.
Verfahrensschritt S5:
Der Ventilraum 6 wird mit einer ersten Dichtkante 16 ausgestattet, welche mit dem Ventilpilz 10 bei geschlossener Düse 4 einen ersten Dichtsitz 17 zur Abdichtung zwischen dem Kolbenraum 8 und dem Ventilraum 6 ausbildet.
Verfahrensschritt S6:
Ein Kolbenraum 8, welcher einen Ventilkolben 9 aufweist, wird mit einer zweiten Dichtkante 18 ausgestattet. Die zweite Dichtkante 18 bildet mit dem Ventilkolben 9 bei einem maximalen Betriebshub des Aktors 5 einen zweiten Dichtsitz 19 zur Abdichtung zwischen dem Kolbenraum 8 und dem Ventilraum 6 aus.
Verfahrensschritt S7:
Eine zweite Ablaufdrossel 20 wird bereitgestellt, welche vorzugsweise als Bohrung zwischen dem Niederdruckbereich ND und einem Bereich zwischen der ersten und zweiten Dichtkante 16, 18 ausgebildet ist.
Verfahrensschritt S8:
Ein Verhältnis zwischen einem Durchmesser dl der ersten Ablaufdrossel 15, einem Durchmesser d2 der zweiten Ablaufdros- sei 20 und einem Durchmesser d3 der Zulaufdrossel 14 wird wie folgt eingestellt: dl > d2 > d3.
Obwohl die vorliegende Erfindung anhand der bevorzugten Ausführungsbeispiele beschrieben wurde, ist sie darauf nicht be- schränkt, sondern auf vielfältige Art und Weise modifizierbar. Beispielsweise ist es denkbar, die beschriebenen Ausgestaltungen der zweiten Ablaufdrossel, nämlich die Bohrung durch den Gehäusebereich, die Bohrung durch den Ventilkolben, die Ausnehmung des Ventilkolbens und den Durchlassbereich des Kolbenraumes, zu kombinieren, solange der sich ergebende minimale Gesamtdurchmesser der Kombination größer als der minimale Durchmesser der Zulaufdrossel und kleiner als der minimale Durchmesser der ersten Ablaufdrossel ist.