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Die
Erfindung betrifft eine Einspritzdüse für eine Brennkraftmaschine,
insbesondere in einem Kraftfahrzeug, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Eine
derartige Einspritzdüse
ist aus der
EP 1 174
615 A2 bekannt und umfasst eine Düsennadel, die in einem Düsenkörper hubverstellbar
gelagert ist und mit der eine Einspritzung von Kraftstoff durch
wenigstens ein Spritzloch steuerbar ist. Die Einspritzdüse enthält einen Übersetzerkolben,
der mit einem Aktor antriebsgekoppelt ist, derart, dass eine Hubverstellung
des Aktors zwangsläufig
eine identische Hubverstellung des Übersetzerkolbens bewirkt. Des Weiteren
ist ein Kopplerkolben vorgesehen, der eine erste Kopplerfläche und
eine zweite Kopplerfläche aufweist.
Der Übersetzerkolben
ist mit einer Übersetzerfläche ausgestattet,
die mit der ersten Kopplerfläche
hydraulisch gekoppelt ist. Des Weiteren ist die Düsennadel
mit einer Steuerfläche
ausgestattet, die mit der zweiten Kopplerfläche hydraulisch gekoppelt ist.
Zum Öffnen
der Düsennadel
führt der Übersetzerkolben,
angetrieben durch den Aktor einen Öffnungshub durch, der zu einem
Druckabfall an der Übersetzerfläche und
somit an der ersten Kopplerfläche führt. In
der Folge führt
auch der Kopplerkolben einen Hub durch, der seinerseits zu einem
Druckabfall an der zweiten Kopplerfläche und somit an der Steuerfläche führt. Durch
den Druckabfall an der Steuerfläche überwiegen
die an der Düsennadel
angreifenden Öffnungskräfte und
treiben die Düsennadel
zum Öffnen
an.
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Um
die Düsennadel
möglichst
direkt zum Öffnen
ansteuern zu können,
ist bei der bekannten Einspritzdüse
eine Mitnehmerkopplung vorgesehen, die zumindest zu Beginn eines
zum Öffnen
der Düsennadel
dienenden Öffnungshubs
des Übersetzerkolbens
den Kopplerkolben mit der Düsennadel
mechanisch antriebskoppelt. Hierdurch ist die Öffnungsbewegung der Düsennadel
zumindest zu Beginn des Öffnungshubs
des Übersetzerkolbens
unmittelbar und mechanisch mit der Öffnungsbewegung des Kopplerkolbens
zwangsgekoppelt. Die Düsennadel spricht
somit beim Öffnungsvorgang
sehr direkt an und bewegt sich zumindest zu Beginn des Öffnungshubs
synchron zum Kopplerkolben.
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Problematisch
ist dabei, dass zur Realisierung einer derartigen Mitnehmerkopplung
sehr enge Toleranzen eingehalten werden müssen, was die Herstellung der
bekannten Einspritzdüse
entsprechend aufwändig
und teuer macht.
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Vorteile der
Erfindung
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Die
erfindungsgemäße Einspritzdüse mit den
Merkmalen des unabhängigen
Anspruchs hat demgegenüber
den Vorteil, dass keine mechanische Kopplung zwischen Düsennadel
und Kopplerkolben vorliegt, so dass Kopplerkolben und Düsennadel
hinsichtlich ihrer Toleranzen voneinander entkoppelt sind. Die Fertigung
der Einspritzdüse
wird dadurch erheblich vereinfacht. Zwar sind bei der erfindungsgemäßen Einspritzdüse Toleranzen
zwischen Übersetzerkolben
und Kopplerkolben einzuhalten, um die Mitnehmerkopplung realisieren
zu können,
jedoch sind diese Toleranzen weniger eng und liegen insbesondere
in üblichen
Toleranzbereichen.
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Die
erfindungsgemäß vorgeschlagene
Mitnehmerkopplung wirkt somit zwischen dem Übersetzerkolben und dem Kopplerkolben
und führt
somit zumindest zu Beginn des Öffnungshubs
des Übersetzerkolbens
zu einer direkten antriebsmäßigen Zwangskopplung
zwischen Übersetzerkolben
und Kopplerkolben. Das bedeutet, dass der Kopplerkolben unmittelbar
den Hub des Übersetzerkolbens
und somit unmittelbar den Hub des Aktors durchführt, zumindest zu Beginn des Öffnungshubs
des Übersetzerkolbens.
Unabhängig
von den Druckverhältnissen an
der Übersetzerfläche und
an der ersten Kopplerfläche
bewirkt die Hubverstellung des Kopplerkolbens den Druckabfall an
der zweiten Kopplerfläche und
somit an der Steuerfläche
unmittelbar, wodurch die Düsennadel
ausschließlich
durch die hydraulischen Öffnungskräfte zum Öffnen angetrieben
wird.
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Bei
einer vorteilhaften Ausführungsform kann
der Düsenkörper eine
Zwischenplatte aufweisen, die einen Nadelbereich, in dem die Düsennadel angeordnet
ist, von einem Steuerbereich trennt, in dem der Aktor, der Übersetzerkolben
und der Kopplerkolben angeordnet sind. Dabei ist dann ein Steuerpfad,
der die zweite Kopplerfläche
mit der Steuerfläche
hydraulisch koppelt, durch die Zwischenplatte hindurchgeführt. Auf
diese Weise werden im Düsenkörper die
beiden Bereiche, nämlich
der Nadelbereiche und der Steuerbereich, realisiert, die grundsätzlich,
insbesondere im Hinblick auf Toleranzen, unabhängig voneinander gefertigt
werden können.
Auf diese Weise vereinfacht sich die serienmäßige Produktion der Einspritzdüsen.
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Weitere
wichtige Merkmale und Vorteile der erfindungsgemäßen Einspritzdüse ergeben
sich aus den Unteransprüchen,
aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand
der Zeichnungen.
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Zeichnungen
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Ausführungsbeispiele
der erfindungsgemäßen Einspritzdüse sind
in den Zeichnungen dargestellt und werden im Folgen näher erläutert, wobei sich
gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche
Komponenten beziehen. Es zeigen, jeweils schematisch,
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1 bis 3 jeweils
einen stark vereinfachten, prinzipiellen Längsschnitt durch eine Einspritzdüse nach
der Erfindung bei unterschiedlichen Ausführungsformen.
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Entsprechend
den 1 bis 3 umfasst eine erfindungsgemäße Einspritzdüse 1 einen
Düsenkörper 2,
in dem auf geeignete Weise eine Düsennadel 3 hubverstellbar
gelagert ist. Die Einspritzdüse 1 dient
zum Einspritzen von Kraftstoff in einen Einspritzraum 4 einer
Brennkraftmaschine, die insbesondere in einem Kraftfahrzeug angeordnet
sein kann. Die Einspritzung von Kraftstoff durch zumindest ein Spritzloch 5 ist
mit Hilfe der Düsennadel 3 steuerbar.
Die Düsennadel 3 wirkt
hierzu mit einem Nadelsitz 6 zusammen. In ihrer hier gezeigten
Ausgangsstellung oder Schließstellung
oder Sperrstellung sitzt die Düsennadel 3 im
Nadelsitz 6 und trennt dadurch das wenigstens eine Spritzloch 5 von
einem Zuführpfad 7,
der dem wenigstens einen Spritzloch 5 unter Hochdruck stehenden
Kraftstoff zuführt.
Dieser Zuführpfad 7 erstreckt
sich innerhalb des Düsenkörpers 2 und
ist an eine Kraftstoffversorgung 8 angeschlossen, die hier
durch einen Pfeil symbolisiert ist. Der Zuführpfad 7 verläuft dabei
so im Düsenkörper 2, dass
die inneren Komponenten der Einspritzdüse 1 quasi in dem
unter Hochdruck stehenden Kraftstoff schwimmen. Bei einem sogenannten
Common-Rail-System umfasst die Kraftstoffversorgung 8 eine
gemeinsame Hochdruckleitung, an welche die Zuführpfade 7 mehrerer
Einspritzdüsen 1 angeschlossen
sind.
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Die
Düsennadel 3 ist
hier Bestandteil eines Nadelverbands 9, der aus mehreren
Gliedern besteht, die gemeinsam hubverstellbar sind. Die einzelnen
Glieder können
lose aneinander liegen oder aneinander befestigt sein oder aus einem
Stück hergestellt
sein.
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Die
Düsennadel 3 bzw.
der Nadelverband 9 wirkt mit einer Schließdruckfeder 10 zusammen,
welche die Düsennadel 3 bzw.
den Nadelverband 9 in Schließrichtung, also in den Nadelsitz 6 vorspannt. Hierzu
stützt
sich die Schließdruckfeder 10 einenends
am Nadelverband 9 bzw. an der Düsennadel 3 ab und
anderenends einer Dichthülse 11,
die den Nadelverband 9 an einem von dem wenigstens einen Spritzloch 5 entfernten
Ende koaxial umschließt. Über die
Schließdruckfeder 10 wird
diese Dichthülse 11 gleichzeitig
gegen eine Zwischenplatte 12 angepresst, die einen Bestandteil
des Düsenkörpers 2 bildet.
Die Dichthülse 11 umschließt einen
Steuerraum 13, der außerdem
von der Zwischenplatte 12 axial begrenzt ist.
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Die
Düsennadel 3 bzw.
der Nadelverband 9 weist eine Steuerfläche 14 auf, die ebenfalls
den Steuerraum 13 begrenzt. Die Steuerfläche 14 ist
von dem wenigstens einen Spritzloch 5 abgewandt, so dass
daran angreifende Druckkräfte
Schließkräfte in die
Düsennadel 3 bzw.
in den Nadelverband 9 Schließkräfte einleiten.
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Die
Zwischenplatte 12 unterteilt den Düsenkörper 2 in einen in
den Figuren unten liegenden Nadelbereich 15 und einen oberhalb
der Zwischenplatte 12 angeordneten Steuerbereich 16.
Die im Nadelbereich 15 angeordnete Düsennadel 3 bzw. der
Nadelverband 9 ist mechanisch von den im Steuerbereich 16 angeordneten
Komponenten der Einspritzdüse 1 entkoppelt.
Insbesondere sind die Komponenten des Nadelbereichs 15 von
den Komponenten des Steuerbereichs 16 hinsichtlich Toleranzen
unabhängig,
was die Fertigung vereinfacht. Der Verbindungspfad 7 ist dabei
auf geeignete Weise durch die Zwischenplatte 12 hindurchgeführt.
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Die
Einspritzdüse 1 enthält in ihrem
Steuerbereich 16 einen Aktor 17, der vorzugsweise
als Piezoaktuator ausgestaltet ist, und der in Abhängigkeit seines
Ettergielevels bzw. des anliegenden Stroms eine variierende axiale
Länge aufweist,
wobei die Axialrichtung parallel zur Hubrichtung der Düsennadel 3 verläuft. Bei
einem ersten Energielevel, der im folgenden auch als Bestromung
bezeichnet wird, besitzt der Aktor 17 eine große bzw.
seine größte axiale Ausdehnung.
Im Unterschied dazu weist er bei einem zweiten Energielevel, der
im folgenden auch als Entstromung bezeichnet wird, eine kleinere
bzw. seine kleinste axiale Erstreckung auf.
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Der
Aktor 17 ist mit einem Übersetzerkolben 18 antriebsgekoppelt,
derart, dass ein Hub des Aktors 17 zwangsläufig denselben
Hub am Übersetzerkolben 18 bewirkt.
Der Übersetzerkolben 18 ist
in einer Lagerhülse 19 hubverstellbar
gelagert, die an der Zwischenplatte 12 axial abgestützt ist.
Des Weiteren ist eine Öffnungsdruckfeder 20 vorgesehen,
die sich einenends an der Lagerhülse 19 und
anderenends an einer Scheibe 21 abstützt, über welche der Übersetzerkolben 18 mit
dem Aktor 17 fest verbunden ist. Die Öffnungsdruckfeder 20 treibt
somit den Übersetzerkolben 18 in
einer von der Düsennadel 3 weg
gerichteten Richtung an.
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Der Übersetzerkolben 18 weist
eine Übersetzerfläche 22 auf,
die einen Übersetzerraum 23 begrenzt.
Der Übersetzerraum 23 ist
dabei innerhalb der Lagerhülse 19 ausgebildet
und somit von der Lagerhülse 19 eingefasst.
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Des
Weiteren ist ein Kopplerkolben 24 vorgesehen, der ebenfalls
in der Lagerhülse 19 hubverstellbar
gelagert ist. Der Kopplerkolben 24 besitzt eine erste Kopplerfläche 25,
die vom wenigstens einen Spritzloch 5 abgewandt ist, sowie
eine zweite Kopplerfläche 26,
die dem wenigstens einen Spritzloch 5 zugewandt ist. Die
erste Kopplerfläche 25 begrenzt
ebenfalls den Übersetzerraum 23 und
liegt der Übersetzerfläche 22 gegenüber. Übersetzerfläche 22 und
erste Kopplerfläche 25 sind
miteinander hydraulisch gekoppelt.
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Im
Unterschied dazu ist die zweite Kopplerfläche 26 mit der Steuerfläche 14 hydraulisch
gekoppelt. Dabei begrenzt die zweite Kopplerfläche 26 einen Kopplerraum 27,
der außerdem
gegenüber
der zweiten Kopplerfläche 26 von
der Zwischenplatte 12 begrenzt ist sowie von der Lagerhülse 19 eingefasst ist.
Die Zwischenplatte 12 enthält zumindest einen Steuerkanal 28, über welchen
der Steuerraum 13 mit dem Kopplerraum 27 kommuniziert.
Die hydraulische Kopplung zwischen Steuerfläche 14 und zweiter Kopplerfläche 26 erfolgt
somit über
den Steuerraum 13, durch den Steuerkanal 28 und über den
Kopplerraum 27. Ein Steuerpfad, der die zweite Kopplerfläche 26 mit
der Steuerfläche 14 hydraulisch
koppelt, umfasst somit den Steuerraum 13, den Kopplerraum 27 sowie
den wenigstens einen Steuerkanal 28 und ist somit durch
die Zwischenplatte 12 hindurchgeführt.
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Erfindungsgemäß ist nun
außerdem
eine Mitnehmerkopplung 29 vorgesehen, die so ausgestaltet
ist, dass sie den Kopplerkolben 24 zumindest zu Beginn
eines Öffnungshubs
des Übersetzerkolbens 18,
der zum Öffnen
der Düsennadel 3 dient,
mit dem Übersetzerkolben 18 mechanisch
antriebskoppelt. Durch diese antriebsmäßige Zwangskopplung wird der
Kopplerkolben 24 zumindest am Anfang des Öffnungshubs
des Übersetzerkolbens 18 synchron zum Übersetzkolben 18 hubverstellt.
Das bedeutet, dass ein Hub des Aktors 17, den dieser beim
Entstromen durchführt,
zunächst
direkt auf den Übersetzerkolben 18 und
mit Hilfe der Mitnehmerkopplung 29 direkt auf den Kopplerkolben 24 übertragen
wird, so dass der Kopplerkolben 24 letztlich denselben
Hub durchführt
wie der Aktor 17.
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Die
Mitnehmerkopplung 29 umfasst bei den hier gezeigten Ausführungsformen
eine erste Mitnehmerkontur 30, die fest mit dem Übersetzerkolben 18 verbunden
ist, sowie eine zweite Mitnehmerkontur 31, die fest mit
dem Kopplerkolben 24 verbunden ist.
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Bei
der in 1 gezeigten Ausführungsform enthält der Übersetzerkolben 18 einen
ersten Mitnehmerraum 32, innerhalb dem die erste Mitnehmerkontur 30 in
Form eines Hinterschnitts ausgebildet ist. Der Kopplerkolben 24 weist
eine Stange 33 auf, die vom Kopplerkolben 24 axial
absteht und in den ersten Mitnehmerraum 32 hineinragt.
Dort trägt
die Stange 33 einen Kopf 34, an dem die zweite
Mitnehmerkontur 31 ausgebildet ist, so dass diese die erste
Mitnehmerkontur 30 innerhalb des ersten Mitnehmerraums 32 hintergreift.
Der erste Mitnehmerraum 32 ist zum Kopplerkolben 24 hin
offen und ist mit dem Übersetzerraum 23 hydraulisch
gekoppelt, was beispielsweise über
wenigstens einen Verbindungskanal 35 erfolgt.
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Bei
der Ausführungsform
gemäß 2 ist ebenfalls
ein Mitnehmerraum vorgesehen, der jedoch nicht im Übersetzerkolben 18,
sondern im Kopplerkolben 24 ausgebildet ist und im folgenden als
zweiter Mitnehmerraum 36 bezeichnet wird. Im zweiten Mitnehmerraum 36 ist
dann die zweite Mitnehmerkontur 31 angeordnet und zweckmäßig als Hinterschnitt
ausgestaltet. Die erste Mitnehmerkontur 30 ist dann an
einem Kopf 37 einer Stange 38 ausgebildet, die
fest mit dem Übersetzerkolben 18 verbunden
ist und in den zweiten Mitnehmerraum 36 eintaucht. Dementsprechend
hintergreift die erste Mitnehmerkontur 30 innerhalb des
zweiten Mitnehmerraums 36 die zweite Mitnehmerkontur 31.
Auch der zweite Mitnehmerraum 36 kommuniziert insbesondere über wenigstens
einen Verbindungskanal 39 mit dem Übersetzerraum 23 und
ist zum Übersetzerkolben 18 hin
offen.
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Bei
der in 3 gezeigten Ausführungsform sind zwei Mitnehmerräume vorgesehen,
nämlich
der im Übersetzerkolben 18 ausgebildete
erste Mitnehmerraum 32 und der im Kopplerkolben 24 ausgebildete
zweite Mitnehmerraum 36. Die erste Mitnehmerkontur 30 ist
im ersten Mitnehmerraum 32, insbesondere in Form eines
Hinterschnitts, ausgebildet. Die zweite Mitnehmerkontur 31 ist
hier im zweiten Übersetzerraum 36 angeordnet,
vorzugsweise in Form eines Hinterschnitts. Zur Kopplung der beiden
Mitnehmerkonturen 30, 31 ist ein Koppelglied 40 vorgesehen,
das eine Stange 41 aufweist, die an beiden axialen Enden
jeweils in einen der Mitnehrnerräume 32 und 36 hineinragt
und dort jeweils einen Kopf 42 bzw. 43 aufweist,
der die jeweilige als Hinterschnitt ausgebildete Mitnehmerkontur 30 bzw. 31 hintergreift.
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Bei
den hier gezeigten Ausführungsformen ist
außerdem
jeweils zumindest eine Rückstellfeder 44 vorgesehen,
die einenends am Übersetzerkolben 18 und
anderenends am Kopplerkolben 24 abgestützt ist und welche die genannten
Kolben 18, 24 axial voneinander weg antreibt.
Angetrieben durch die Rückstellfeder 44 kann
sich ein Abstand 45 zwischen Übersetzerkolben 18 und
Kopplerkolben 24 vergrößern. Der
maximal einstellbare Abstand 45 ist dabei durch die Mitnehmerkopplung 29 definiert
bzw. begrenzt. Bei Erreichen des maximalen Abstands 45 stehen
die Mitnehmerkonturen 30, 31 entweder direkt wie
bei den Ausführungsformen
der 1 und 2 oder indirekt über das
Kopplerglied 40 wie in 3 miteinander
in Eingriff.
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Bei
den hier gezeigten Ausführungsformen ist
die Mitnehmerkopplung 29 außerdem so gestaltet, dass eine
Relativverstellung zwischen Übersetzerkolben 18 und
Kopplerkolben 24 möglich
ist, und zwar so, dass sich der Abstand 45 dabei verkleinert. Erreicht
wird dies bei den hier gezeigten Ausführungsformen dadurch, dass
die jeweiligen Köpfe 34, 37, 42 und 43 am
jeweiligen Hinterschnitt 30, 31 nur lose aufliegen
und sich dadurch in den jeweiligen Mitnehmerraum 32 bzw. 36 hinein
bewegen und vom jeweiligen Hinterschnitt 30, 31 abheben
bzw. entfernen können.
Diese Relativbewegung zwischen Übersetzerkolben 18 und
Kopplerkolben 24 erfolgt dann entgegen der Druckkraft der
Rückstellfeder 44.
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Die
Funktionsweise der erfindungsgemäßen Einspritzdüse 1 wird
im folgenden anhand der Ausführungsform
gemäß 1 näher erläutert.
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Im
gezeigten Ausgangszustand ist der Aktor 17 bestromt und
besitzt seine größte axiale
Ausdehnung. Die Düsennadel 3 sitz
in ihrem Sitz 6 und versperrt das wenigstens eine Spritzloch 5.
Der Kopplerkolben 24 besitzt seinen größten Abstand 45 vom Übersetzerkolben 18.
Die Mitnehmerkonturen 30, 31 der Mitnehmerkopplung 29 stehen
in Eingriff. Im Steuerraum 13, im Kopplerraum 27,
im Übersetzerraum 23 und
im Mitnehmerraum 32 herrscht jeweils derselbe Druck wie
im Zuführpfad 7,
also der Kraftstoffhochdruck. Dieser Druckausgleich kann beispielsweise
durch gezieltes Spiel bzw. durch gezielte Leckagen im Bereich der
Lagerungen von Übersetzerkolben 18,
Kopplerkolben 24 und Düsennadel 3 bzw.
Nadelverband 9 realisiert werden. Ebenso können geeignete
Drosselbohrungen vorgesehen sein, welche die jeweiligen Räume mit
dem Zuführpfad 7 verbinden.
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Zum
Starten eines Einspritzvorgangs wird der Aktor 17 entstromt,
wodurch sich dieser zusammenzieht. Der Aktor 17 wird hierbei
invers betrieben, d.h., eine Bestromung des Aktors 17 bewirkt
ein Schließen
der Düsennadel 3,
während
ein Entstromen des Aktors 17 das Öffnen der Düsennadel 3 bewirkt.
Da sich die axiale Länge
des Aktors 17 durch seine inverse Betätigung reduziert, führt der
damit zwangsgekoppelte Übersetzerkolben 18 einen Öffnungshub
aus. Zu Beginn dieses Öffnungshubs,
der vom wenigsten einen Spritzloch 5 weggerichtet ist, erzwingt
die Mitnehmerkopplung 29 zwangsläufig auch eine Hubverstellung
des Kopplerkolbens 24. Auf diese Weise entfernt sich die
zweite Kopplerfläche 26 von
der Zwischenplatte 12, wodurch sich das Volumen des Kopplerraums 27 vergrößert. Damit geht
ein Druckabfall im Kopplerraum 27 einher, der sich über den
Steuerpfad bis zu Steuerfläche 14 fortpflanzt.
Der Druckabfall an der Steuerfläche 14 reduziert
die an der Düsennadel 3 bzw.
am Nadelverband 9 angreifenden, in Schließrichtung
wirksamen Kräfte. In
der Folge kommt es zu einer in Öffnungsrichtung orientierten
resultierenden Kraft, so dass die Düsennadel 3 aus ihrem
Sitz 6 abhebt. Das wenigstens eine Spritzloch 5 kann
dann mit dem Zuführpfad 7 kommunizieren;
der Einspritzvorgang beginnt.
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Das Öffnen der
Düsennadel 3 erfolgt
aufgrund der Mitnehmerkopplung 29 sehr direkt, was es ermöglicht,
die Öffnungszeit
der Düsennadel 3 recht exakt
vorzugeben. Durch ein Verhältnis
von zweiter Kopplungsfläche 26 zu
Steuerfläche 14 kann
eine gewünschte Übersetzung
der Hubverstellung des Aktors 17 und des Öffnungshubs
der Düsennadel 3 eingestellt
werden. Zur Realisierung kleiner Öffnungshübe ist dabei keine große Übersetzung
erforderlich, so dass insbesondere ein Übersetzungsverhältnis von 1,
also keine Übersetzung,
vorgesehen sein kann. Die zweite Kopplerfläche 26 ist dann gleichgroß wie die
Steuerfläche 14.
Mit Hilfe direktsteuerbarer kleiner Nadelhübe lassen sich extrem kurze
Einspritzzeiten und somit extrem kleine Einspritzmengen realisieren.
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Um
größere Einspritzmengen
zu realisieren, wird der Aktor 17 länger betätigt. Die Übersetzerfläche 22 ist üblicherweise
größer als
die erste Kopplerfläche 25.
Dies hat zur Folge, dass beim Öffnungshub
des Übersetzerkolbens 18 das
Volumen des Übersetzerraums 23 zunimmt.
Dementsprechend kommt es auch im Übersetzerraum 23 zu
einem Druckabfall. Während
der Druckabfall im Kopplerraum 27 durch die Öffnungsbewegung
der Düsennadel 3 im
wesentlichen kompensiert wird bzw. begrenzt ist (zumindest zunächst), sinkt
der Druck im Übersetzerraum 23 weiter
ab, solange bis am Kopplerkolben 24 die an der zweiten
Kopplerfläche 26 angreifenden
Kräfte
gegenüber
den an der ersten Kopplerfläche 25 angreifenden
Kräfte überwiegen. Ab
diesem Kräfteausgleich
ist der Öffnungshub
des Kopplerkolbens 24 schneller als der Öffnungshub des Übersetzerkolbens 18,
so dass sich der Kopplerkolben 24 unter Verringerung des
Abstands 45 auf den Übersetzerkolben 18 zubewegt.
Diese Relativbewegung wird durch die erfindungsgemäße Mitnehmerkopplung 29 ermöglicht.
In der Folge nimmt der Druckabfall im Kopplerraum 27 wieder
zu, was erneut die Düsennadel 3 in Öffnungsrichtung
beschleunigt.
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Für das Verhältnis von Öffnungshub
des Aktors 17 zu Öffnungshub
der Düsennadel 3 gilt
nun das Verhältnis
von Steuerfläche 14 zu Übersetzerfläche 22.
Zweckmäßig ist
diese Übersetzerfläche 22 deutlich
größer als
die Steuerfläche 14,
so dass ein bestimmter Hub des Aktors 17 einen entsprechend größeren Hub
an der Düsennadel 3 erzeugt.
Die Düsennadel 3 kann
somit extrem rasch weit geöffnet werden.
Dies ist zur Realisierung von großen Einspritzmengen bei vergleichsweise
kurzen Einspritzzeiten von Vorteil. Die große Übersetzung gewährleistet
dabei eine vergleichsweise kurze Baulänge für den Aktor 17, wodurch
die Einspritzdüse 1 insgesamt vergleichsweise
kompakt bauen kann.
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Zum
Schließen
der Düsennadel 3 wird
der Aktor 17 wieder bestromt, wodurch sich seine Länge vergrößert und
sich der Übersetzerkolben 18 wieder in
Richtung des wenigstens einen Spritzlochs 5 verstellt.
Hierbei wird das Volumen des Übersetzerraums 23 verkleinert,
wodurch darin der Druck ansteigt. Dieser Druckanstieg bewirkt dann
eine entsprechende Verstellbewegung des Kopplerkolbens 24 in
Richtung auf das wenigstens eine Spritzloch 5, wobei diese
Verstellbewegung durch die Rückstellfeder 44 unterstützt ist.
In der Folge kommt es zu einem Druckanstieg im Kopplerraum 27,
der einen entsprechenden Druckanstieg an der Steuerfläche 14 auslöst, was
die Kräfteverhältnisse
an der Düsennadel 3 bzw.
am Nadelverband 9 soweit ändern, dass daraus eine Schließkraft resultiert,
welche die Düsennadel 3 in
deren Sitz 6 antreibt.
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Die
Ausführungsformen
der 2 und 3 arbeiten analog zur Variante
gemäß 1 und
müssen
daher nicht näher
erläutert
werden.
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Bei
der vorliegenden Erfindung ist von entscheidendem Vorteil, dass
der Nadelbereich 15 hinsichtlich Toleranzen und Ausrichtung
der darin enthaltenen beweglichen Komponenten völlig unabhängig vom Steuerbereich 16 hergestellt
werden kann, da insbesondere keine mechanische Kopplung zwischen
Düsennadel 3 und
Kopplerkolben 24 realisiert werden muss. Die Ausgestaltung
der Mitnehmerkopplung 29 ausschließlich im Steuerbereich 16 lässt sich
erheblich einfacher realisieren, da die innerhalb des Steuerbereichs 16 einzuhaltenden
Toleranzen in einem größeren Bereich
liegen können.
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- 1
- Einspritzdüse
- 2
- Düsenkörper
- 3
- Düsennadel
- 4
- Einspritzraum
- 5
- Spritzloch
- 6
- Nadelsitz
- 7
- Zuführpfad
- 8
- Kraftstoffversorgung
- 9
- Nadelverband
- 10
- Öffnungsdruckfeder
- 11
- Dichthülse
- 12
- Zwischenplatte
- 13
- Steuerraum
- 14
- Steuerfläche
- 15
- Nadelbereich
- 16
- Steuerbereich
- 17
- Aktor
- 18
- Übersetzerkolben
- 19
- Lagerhülse
- 20
- Öffnungsdruckfeder
- 21
- Scheibe
- 22
- Übersetzerfläche
- 23
- Übersetzerraum
- 24
- Kopplerkolben
- 25
- erste
Kopplerfläche
- 26
- zweite
Kopplerfläche
- 27
- Kopplerraum
- 28
- Steuerkanal
- 29
- Mitnehmerkopplung
- 30
- erste
Mitnehmerkontur
- 31
- zweite
Mitnehmerkontur
- 32
- erster
Mitnehmerraum
- 33
- Stange
- 34
- Kopf
- 35
- Verbindungskanal
- 36
- zweiter
Mitnehmerraum
- 37
- Kopf
- 38
- Stange
- 39
- Verbindungskanal
- 40
- Koppelglied
- 41
- Stange
- 42
- Kopf
- 43
- Kopf
- 44
- Rückstellfeder
- 45
- Abstand