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Die
Erfindung betrifft eine Kraftstoff-Einspritzvorrichtung für eine Brennkraftmaschine
mit Kraftstoff-Direkteinspritzung
nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Vom
Markt her bekannt ist eine Kraftstoff-Einspritzvorrichtung, mit der der Kraftstoff
direkt in einen ihr zugeordneten Brennraum einer Brennkraftmaschine
eingespritzt werden kann. Hierzu ist in einem Gehäuse ein
Ventilelement angeordnet, welches im Bereich einer Kraftstoff-Austrittsöffnung eine insgesamt
in Öffnungsrichtung
des Ventilelements wirkende Druckfläche aufweist. Am entgegengesetzten
Ende des Ventilelements ist eine in Schließrichtung wirkende Steuerfläche vorhanden,
welche einen Steuerraum begrenzt. Die in Schließrichtung wirkende Steuerfläche ist
insgesamt größer als
die bei geöffnetem
Ventilelement in Öffnungsrichtung
wirkende Druckfläche.
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Bei
geschlossener Kraftstoff-Einspritzvorrichtung liegt an einem Bereich
der in Öffnungsrichtung
wirkenden Druckfläche
und an der in Schließrichtung
wirkenden Steuerfläche
ein hoher Kraftstoffdruck an, wie er beispielsweise von einer Kraftstoff-Sammelleitung
("Rail") bereitgestellt
wird. Zum Öffnen
des Ventilelements wird der an der Steuerfläche anliegende Druck abgesenkt,
bis die in Öffnungsrichtung
wirkende hydraulische Kraftresultierende an der Druckfläche die
in Schließrichtung
wirkende Kraft übersteigt.
Hierdurch wird ein Öffnen
des Ventilelements bewirkt.
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Voraussetzung
für die
Funktionsweise dieser Kraftstoff-Einspritzvorrichtung
ist eine Abdichtung zwischen jenem Bereich, in dem die vergleichsweise kleine
in Öffnungsrichtung
wirkende Druckfläche
vorhanden ist, und jenem Bereich des Ventilelements, in dem die
vergleichsweise große
in Schließrichtung wirkende
Steuerfläche
vorhanden ist. Leckagefluid wird bei der bekannten Kraftstoff-Einspritzvorrichtung aus
dem Bereich der Abdichtung über
eine Leckageleitung abgeführt.
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es, eine Kraftstoff-Einspritzvorrichtung
der eingangs genannten Art so weiterzubilden, dass sie möglichst einfach
und preiswert baut und bei einem sehr hohen Betriebsdruck eingesetzt
werden kann.
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Diese
Aufgabe wird durch eine Kraftstoff-Einspritzvorrichtung mit den Merkmalen
des Anspruchs 1 gelöst.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in Unteransprüchen angegeben.
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Offenbarung der Erfindung
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Vorteile der Erfindung
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Bei
der erfindungsgemäßen Kraftstoff-Einspritzvorrichtung
wird durch die hydraulische Kopplung zweier separater Teile des
Ventilelements die Freiheit bei der Auslegung der Kraftstoff-Einspritzvorrichtung
erheblich erhöht,
denn es können
die jeweiligen Teile des Ventilelements jeweils an den Ort innerhalb
der Kraftstoff-Einspritzvorrichtung optimal angepasst werden. Beispielsweise
können
die elastischen Eigenschaften des Ventilelements durch eine entsprechende
Wahl des verwendeten Materials und der Dimensionen optimal an den
vorgesehenen Einsatzbereich angepasst werden. Darüber hinaus
wird die Herstellung des Ventilelements insgesamt wesentlich vereinfacht,
da auch Teile mit konstantem Durchmesser verwendet werden können. Dies
gestattet einen einfacheren Aufbau der Kraftstoff-Einspritzvorrichtung
mit einfacheren Teilen, was zum einen die Fertigung erleichtert
und zum anderen eine kleinere Bauweise ermöglicht. Zur Realisierung der vorliegenden
Erfindung können
darüber
hinaus zahlreiche Komponenten bisheriger Vorrichtungen weiter verwendet
werden.
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Ein
weiterer Vorteil des hydraulischen Kopplers ist der Ausgleich von
Toleranzen, was die Fertigung und die Montage vereinfacht. Die Kopplung zweier
Teile des Ventilelements mittels eines hydraulischen Kopplers gestattet
darüber
hinaus die Realisierung einer gewissen Bewegungsdämpfung.
Mittels eines Hülsenelements
kann der hydraulische Koppler sehr einfach realisiert werden.
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Besonders
vorteilhaft ist es, wenn in allen zwischen einem Steuer- und einem
Druckraum liegenden Räumen,
die das Ventilelement umgeben, im Betrieb wenigstens zeitweise und
wenigstens in etwa der am Hochdruckanschluss herrschende hohe Kraftstoffdruck
herrscht (das Ventilelement "schwimmt" im Hochdruck), und
wenn das Ventilelement eine in Schließrichtung wirkende hydraulische Steuerfläche und
eine in Öffnungsrichtung
wirkende hydraulische Druckfläche
aufweist. Dies bedeutet nichts anderes, als dass bei einer solchen
Vorrichtung am Ventilelement zwischen Druckfläche und Steuerfläche eine
bisher notwendige Druckstufe nicht mehr vorhanden ist. Ein im Hochdruck "schwimmendes" Ventilelement kann
beispielsweise dadurch realisiert werden, dass die Ausnehmung, in
der das Ventilelement insgesamt aufgenommen ist, mit dem Hochdruckanschluss
verbunden ist. Durch eine größere (in
Schließrichtung
wirkende) Steuerfläche
wird auch bei einer durch Verschleiß am gehäuseseitigen Sitz verursachten
Verringerung des Flächenunterschieds
und einer damit einhergehenden Verringerung der in Schließrichtung
wirkenden Kraft (Drift der Schließkraft) ein sicheres Schließen des
Ventilelements gewährleistet.
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Da
eine Druckstufe mit einem hierfür
notwendigen Niederdruckraum entfallen kann und das Ventilelement
insgesamt im Hochdruck "schwimmt", ist ein Niederdruckbereich
nicht mehr vorhanden. Somit kann keine Leckage zwischen dem Hoch-
und einem solchen Niederdruckbereich auftreten, so dass auch die
entsprechende Abdichtung und eine hierfür erforderliche Leckageleitung
entfallen können.
Der Verzicht auf eine Druckstufe bedeutet auch, dass das Ventilelement
statisch nur mit einer vergleichsweise geringen Schließkraft am
gehäuseseitigen
Ventilsitz anliegt, was die oben genannte Drift reduziert.
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Darüber hinaus
arbeitet die erfindungsgemäße Kraftstoff-Einspritzvorrichtung
mit einem hohen Wirkungsgrad, da die bei früheren Vorrichtungen vorhandene
Leckage zwischen Ventilelement und Gehäuse nicht mehr vorhanden ist.
Eine Rücklaufleitung kann
in der Folge kleiner ausgelegt werden.
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Ist
die im hydraulischen Koppler liegende Endfläche des Teils des Ventilelements,
das von den Kraftstoff-Austrittsöffnungen
der Kraftstoff-Einspritzvorrichtung entfernt angeordnet ist, größer ist
als die Endfläche
des anderen Teils, wird bei geöffnetem Ventilelement
durch den hydraulischen Koppler eine in Schließrichtung wirkende hydraulische
Feder "gespannt", was ein sicheres
Schließen
des Ventilelements unterstützt.
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Sind
Druckfläche
und Steuerfläche
wenigstens in etwa gleich groß,
ist das Ventilelement insgesamt druckausgeglichen mit entsprechend
hoher Dynamik. Der zum Schließen
erforderliche Kraftüberschuss
in Schließrichtung
kann in diesem Fall durch eine leichte Drosselung im Bereich der
Druckfläche realisiert
werden, und/oder durch eine Drosselung des zur Druckfläche gelangenden
Kraftstoffstroms.
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Die
Montage der Kraftstoff-Einspritzvorrichtung wird vereinfacht, wenn
das Ventilelement insgesamt in einem mit dem Hochdruckanschluss
verbundenen Hochdruckraum aufgenommen ist. Dieser kann darüber hinaus
als Dämpfungsvolumen
arbeiten, durch welches Druckwellen und in der Folge der Verschleiß an einem
Ventilsitz reduziert werden. Zusätzlich
steigt die Genauigkeit der Einspritzmengen bei Mehrfacheinspritzung.
Außerdem
wird die Herstellung vereinfacht, da eine separate Hochdruckbohrung
zum Anschluss des Druckraums an den Hochdruckanschluss entfallen
kann.
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Zeichnungen
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Nachfolgend
werden besonders bevorzugte Ausführungsbeispiele
der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegende
Zeichnung näher
erläutert.
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In
der Zeichnung zeigen:
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1 eine
schematische Darstellung einer Brennkraftmaschine mit einer Kraftstoff-Einspritzvorrichtung;
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2 eine
schematisierte und teilweise geschnittene Darstellung einer ersten
Ausführungsform der
Kraftstoff-Einspritzvorrichtung von 1;
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3 eine
Darstellung ähnlich 2 einer zweiten
Ausführungsform;
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4 eine
Darstellung ähnlich 2 einer dritten
Ausführungsform;
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5 eine
Darstellung ähnlich 2 einer vierten
Ausführungsform;
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6 eine
Darstellung ähnlich 2 einer fünften Ausführungsform;
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7 eine
Darstellung ähnlich 2 einer sechsten
Ausführungsform;
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8 eine
Darstellung ähnlich 2 einer siebten
Ausführungsform
und
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9 einen
mit IX bezeichneten Ausschnitt der 8 in räumlicher
Darstellung.
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Beschreibung
der Ausführungsbeispiele
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In 1 trägt eine
Brennkraftmaschine insgesamt das Bezugszeichen 10. Sie
dient zum Antrieb eines nicht gezeigten Kraftfahrzeugs. Eine Hochdruckfördereinrichtung 12 fördert Kraftstoff
aus einem Kraftstoff-Vorratsbehälter 14 in
einen Kraftstoff-Druckspeicher 16 ("Rail").
In diesem ist der Kraftstoff – Diesel
oder Benzin – unter
sehr hohem Druck gespeichert. An das Rail 16 sind mittels
jeweils eines Hochdruckanschlusses 17 mehrere Kraftstoff-Einspritzvorrichtungen 18 angeschlossen,
die den Kraftstoff direkt in ihnen zugeordnete Brennräume 20 einspritzen.
Die Kraftstoff-Einspritzvorrichtungen 18 weisen jeweils
auch einen Niederdruckanschluss 21 auf, über den
sie mit einem Niederdruckbereich, vorliegend mit dem Kraftstoff-Vorratsbehälter 14 verbunden
sind.
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Die
Kraftstoff-Einspritzvorrichtungen 18 können in einer ersten Ausführungsform
entsprechend 2 ausgebildet sein: Die dort
gezeigte Kraftstoff-Einspritzvorrichtung 18 umfasst ein
Gehäuse 22 mit
einem Düsenkörper 24,
einem Hauptkörper 26 und
einem Endkörper 28.
Im Gehäuse 22 ist
in dessen Längsrichtung
eine stufenförmige
Ausnehmung 30 vorhanden, in der ein nadelartiges Ventilelement 32 aufgenommen
ist. Dieses ist zweiteilig mit einem Steuerkolben 34 und
einer Düsennadel 36 ausgebildet.
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Die
Düsennadel 36 weist
an ihrem in 2 unteren Ende eine konische
Druckfläche 38a auf,
die einen Druckraum 40 begrenzt. Die Düsennadel 36 arbeitet
im Bereich der Druckfläche 38a auf
in 2 nicht näher
dargestellte Art und Weise mit einem gehäuseseitigen Ventilsitz zusammen.
Auf diese Weise können
Kraftstoff-Austrittsöffnungen 42 vom
Druckraum 40 getrennt oder mit diesem verbunden werden.
Dabei versteht sich, dass dann, wenn die Düsennadel 36 mit der
Druckfläche 38a am
gehäuseseitigen
Ventilsitz anliegt, nur ein stromaufwärts vom Ventilsitz liegender
Bereich der Druckfläche 38a vom im
Druckraum 40 herrschenden Druck beaufschlagt wird. Erst
dann, wenn die Düsennadel 36 vom
Ventilsitz abhebt, liegt auch an einem stromabwärts vom Ventilsitz liegenden
Bereich der Druckfläche 38a ein erhöhter Druck
an. Dies ist jedoch aus Gründen
der Übersichtlichkeit
in der Figur nicht gezeigt.
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Die
Düsennadel 36 weist
einen Abschnitt 44 mit kleinerem und einen Abschnitt 46 mit
größerem Durchmesser
auf. Zwischen diesen ist ein Absatz vorhanden, der ebenfalls eine
in Öffnungsrichtung des
Ventilelements 32 wirkende Druckfläche bildet, die das Bezugszeichen 38b trägt. Mit
dem Abschnitt 46 ist die Düsennadel 36 im Düsenkörper 24 längsverschieblich
geführt.
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Der
Steuerkolben 34 ist im Hauptkörper 26 geführt. Sein
unteres Ende reicht mit einer im vorliegenden Ausführungsbeispiel
konisch angefasten Endfläche 48 in
eine Erweiterung der Ausnehmung 30, die einen Koppelraum 50 bildet.
Auf diesen wird weiter unten noch stärker im Detail eingegangen
werden. In den Koppelraum 50 ragt auch eine in 2 obere
axiale Endfläche 51 der
Düsennadel 36.
Das in 2 obere Ende des Steuerkolbens 34 reicht
in einen erweiterten Bereich der Ausnehmung 30, so dass
in diesem Bereich zwischen dem Ventilelement 32 und der
Wand der Ausnehmung 30 ein Ringraum 52 gebildet
wird. Auf den in 2 oberen Endbereich des Steuerkolbens 34 ist
eine Hülse 54 aufgeschoben,
die von einer Feder 55, die sich über einen Ringbund 56 am
Steuerkolben 34 abstützt,
mit einer Dichtkante (ohne Bezugszeichen) gegen den Endkörper 28 gedrückt wird.
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Die
in 2 obere axiale Endfläche des Steuerkolbens 34 bildet
eine in Schließrichtung
des Ventilelements 32 wirkende hydraulische Steuerfläche 58.
Sie begrenzt zusammen mit der Hülse 54 und dem
Endkörper 28 einen
Steuerraum 60. Dieser ist über eine Zulaufdrossel 62,
die in der Hülse 54 vorhanden
ist, mit dem Ringraum 52 verbunden. Ferner ist der Steuerraum 60 durch
eine kombinierte Zulauf- und Ablaufdrossel 64, die im Endkörper 28 vorhanden
ist, mit einem 3/2-Schaltventil 66 verbunden. Je nach Schaltstellung
verbindet dieses die Zulauf- und Ablaufdrossel 64 wahlweise
mit dem Hochdruckanschluss 17 oder mit dem Niederdruckanschluss 21. Der
Ringraum 52 ist über
einen Kanal 68 ebenso ständig mit dem Hochdruckanschluss 17 verbunden wie
der Druckraum 40 über
einen Kanal 70.
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Man
beachte, dass bei dem in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel
der Abschnitt 46 der Düsennadel 36 den
gleichen Durchmesser D1 aufweist wie der Steuerkolben 34 (Durchmesser
D2 und D3). Hieraus ergibt sich auch, dass die beiden Druckflächen 38a (stromaufwärts und
stromabwärts
vom Ventilsitz) und 38b, auf eine Ebene senkrecht zur Längsachse
des Ventilelements 32 projiziert, bei vom Ventilsitz abgehobenem
Ventilelement in der Summe die gleiche hydraulisch wirksame Fläche bilden
wie die Steuerfläche 58.
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Die
in 2 dargestellte Kraftstoff-Einspritzvorrichtung 18 arbeitet
folgendermaßen:
Im Ausgangszustand, bei stromlosem Schaltventil 66, ist
der Steuerraum 60 über
die kombinierte Zulauf- und Ablaufdrossel 64 sowie die
Zulaufdrossel 62 mit dem Hochdruckanschluss 17 und
somit mit dem Rail 16 verbunden. Im Steuerraum 60 herrscht
somit der hohe Raildruck. Dieser herrscht über den Kanal 68 auch
im Ringraum 52 und über
den Kanal 70 auch im Druckraum 40. Aufgrund gewisser
nicht vermeidbarer Leckagen durch die Führung der Düsennadel 36 im Düsenkörper 24 und
des Steuerkolbens 34 im Hauptkörper 26 herrscht auch
im Koppelraum 50 Raildruck.
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Da,
wie oben bereits erwähnt
wurde, bei geschlossenem Ventilelement 32 nur ein Teil
der Druckfläche 38a von
dem im Druckraum 40 herrschenden hohen Druck beaufschlagt
wird, ergibt sich in der Summe mit der Druckfläche 38b eine etwas
geringere in Öffnungsrichtung
wirkende hydraulische Kraft als die an der Steuerfläche 58 in
Schließrichtung
wirkende Kraft. Durch diese Kraftdifferenz und durch die Feder 55 wird
das Ventilelement 32 gegen den Ventilsitz im Bereich der
Kraftstoff-Austrittsöffnungen 42 gedrückt (dabei
liegt der Steuerkolben 34 mit seiner Endfläche 48 an
der Endfläche 51 der
Düsennadel 36 an).
Kraftstoff kann somit durch die Kraftstoff-Austrittsöffnungen 42 nicht
austreten.
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Wird
nun das Schaltventil 66 bestromt, wird die Verbindung der
kombinierten Zulauf- und Ablaufdrossel 64 zum Hochdruckanschluss 17 unterbrochen
und diese stattdessen mit dem Niederdruckanschluss 21 verbunden.
Durch die Drosselwirkung der kombinierten Zulauf- und Ablaufdrossel 64 und
der Zulaufdrossel 62 sinkt der Druck im Steuerraum 60 ab.
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Aufgrund
der Druck- und Kraftdifferenz zwischen der Endfläche 48 und der Steuerfläche 58 des Steuerkolbens 34 beginnt
sich der Steuerkolben 34 nun, entgegen der Kraft der Feder 55,
in 2 nach oben zu bewegen. Damit sinkt durch die
Volumenvergrößerung der
Druck im Koppelraum 50. Durch die sich nun einstellende
Druck- beziehungsweise Kraftdifferenz zwischen der Endfläche 51 und
der Druckfläche 38a und 38b bewegt
sich auch die Düsennadel 36 in 2 nach
oben, sie hebt also von ihrem Ventilsitz im Bereich der Kraftstoff-Austrittsöffnungen 42 ab,
so dass nun auch der stromabwärts
vom Ventilsitz liegende Bereich der Druckfläche 38a in Öffnungsrichtung
wirkt, was den Öffnungsvorgang
unterstützt.
Somit kann Kraftstoff vom Rail 16 über den Hochdruckanschluss 17,
den Kanal 68, den Ringraum 52, den Kanal 70 und
den Druckraum 40 über die
Kraftstoff-Austrittsöffnungen 42 in
den Brennraum 20 eingespritzt werden.
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Zur
Beendigung einer Einspritzung wird das Schaltventil 66 wieder
in seine geschlossene Stellung gebracht, in welcher die Zulauf-
und Ablaufdrossel 64 mit dem Hochdruckanschluss 17 verbunden ist.
Der Druck im Steuerraum 60 steigt nun wieder auf Raildruck
an. Hierdurch wird der Steuerkolben 34 angehalten und wieder
in Schließrichtung
bewegt, da der Druck im Koppelraum 50 zunächst geringer
ist als im Steuerraum 60. In der Folge steigt der Druck
im Koppelraum 50 wegen der Volumenverkleinerung bis auf
Raildruck an.
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In
dem vorliegend betrachteten Fall, in dem der Steuerkolben 34 den
gleichen Durchmesser D2 aufweist wie der Abschnitt 46 der
Düsennadel (Durchmesser
D1), setzt der Steuerkolben 34 erst jetzt wieder mit der
Endfläche 48 auf
der Endfläche 51 der
Düsennadel 36 auf.
Mittels der Feder 55 wird nun das an sich druckausgeglichene
Ventilelement 32 geschlossen. Mit abnehmendem Hub des Ventilelements 32 beginnt
die Düsennadel 36 die
Strömung im
Bereich der Druckfläche 38a zu
drosseln, wodurch der dort anliegende Druck absinkt. Hierdurch wird das
Schließen
des Ventilelements 32 hydraulisch unterstützt. Sobald
die Düsennadel 36 wieder
am Ventilsitz im Bereich der Kraftstoff-Austrittsöffnungen 42 anliegt,
ist die Einspritzung beendet.
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Aus
der obigen Funktionsbeschreibung erkennt man, dass durch den Koppelraum 50 die
Düsennadel 36 hydraulisch
mit dem Steuerkolben 34 gekoppelt ist. Die Endfläche 48,
der Koppelraum 50 und die Endfläche 51 bilden insoweit
insgesamt einen hydraulischen Koppler 71. Man erkennt ferner, dass
zwischen dem Druckraum 40 und dem Steuerraum 60 in
Form des Ringraums 52 und des Koppelraums 50 nur
solche, das Ventilelement 32 umgebende Räume vorhanden
sind, in denen wenigstens zeitweise und wenigstens in etwa der auch
am Hochdruckanschluss 17 beziehungsweise im Rail 16 anliegende
hohe Raildruck herrscht. Das Ventilelement 32" schwimmt" also in Kraftstoff
mit hohem Druck.
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In 3 ist
eine alternative Ausführungsform einer
Kraftstoff-Einspritzvorrichtung 18 gezeigt. Dabei gilt
hier sowie bei den nachfolgenden Ausführungsbeispielen, dass solche
Elemente und Bereiche, welche äquivalente
Funktionen zu vorab beschriebenen Elementen und Bereiche aufweisen,
die gleichen Bezugszeichen tragen und nicht nochmals im Detail erläutert sind.
Der Einfachheit halber sind ferner nicht alle Bezugszeichen eingetragen.
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Im
Unterschied zu dem in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel
ist das Schaltventil 66 bei der in 3 gezeigten
Kraftstoff-Einspritzvorrichtung als 2/2-Schaltventil ausführt. Mit diesem kann der Steuerraum 60 über die
in diesem Fall nur als Ablaufdrossel 64 ausgebildete Einrichtung
entweder mit dem Niederdruckanschluss 21 verbunden oder
von diesem getrennt werden. Darüber
hinaus ist im Kanal 70, welcher den Ringraum 52 mit
dem Druckraum 40 verbindet, eine Drossel 72 vorgesehen.
In der Folge liegt der Druck im Druckraum 40 bei geöffnetem
Ventilelement 32 etwas unterhalb des Raildrucks. Auf diese
Weise wird der Schließvorgang
des Ventilelements 32 vereinfacht beziehungsweise beschleunigt. Es
versteht sich, dass die Drossel 72 auch an anderer Stelle
zwischen Hochdruckanschluss 17 und Druckraum 40 angeordnet
sein kann, beispielsweise im Kanal 68.
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Bei
der in 4 dargestellten Ausführungsform sind die Durchmesser
D2 und D3 des Steuerkolbens 34 größer als der Durchmesser D1
des Abschnitts 46 der Düsennadel 36.
Dies hat zur Folge, dass während
des Öffnungsvorganges,
also bei geöffnetem
Schaltventil 66, der Druck im Koppelraum 50 sinkt
und die Düsennadel 36 sehr
schnell wieder in Anlage an den Steuerkolben 34 gelangt.
Außerdem
wird hierdurch beim Öffnungshub
des Ventilelements 32 durch den hydraulischen Koppler 71 eine
in Schließrichtung
auf den Steuerkolben 34 wirkende "hydraulische Feder" gespannt, die den anschließenden Schließvorgang
auch bei in geöffnetem
Zustand an sich druckausgeglichenem Ventilelement 32 unterstützt.
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Bei
der in 5 dargestellten Ausführungsform ist der Koppelraum 50 nicht
zwischen Ventilelement 32 und Gehäuse 22, sondern zwischen
Ventilelement 32 und einer zusätzlichen Hülse 74 gebildet. Diese
wird von einer Feder 76, die sich am Hauptkörper 26 abstützt, gegen
den Düsenkörper 24 beaufschlagt.
Außerdem
hat der Steuerkolben 34 in 5 oberhalb
des Ringbunds 56 einen größeren Durchmesser D3 als unterhalb
des Ringbunds 56 (Durchmesser D2). Dies gestattet einen
zusätzlichen
Freiheitsgrad bei der Abstimmung der Schließ- und Öffnungseigenschaften der Kraftstoff-Einspritzvorrichtung 18.
Die Hülse 74 gestattet
eine deutliche Vergrößerung des
Ringraums 52, was die Herstellung und Ausgestaltung des
Hauptkörpers 26 vereinfacht.
Darüber
hinaus sorgt das vergrößerte Volumen
des Ringraums 52 für
eine verbesserte Dämpfungseigenschaft,
beispielsweise zum Dämpfen
von Druckwellen. Ferner ist bei der in 5 gezeigten
Ausführungsform
die Hülse 54 einstückig mit
dem Endkörper 28.
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In 6 ist
eine fünfte
Ausführungsform
der Kraftstoff-Einspritzvorrichtung
dargestellt, die im wesentlichen gleich ist wie bei den Ausführungsformen gemäß den 2 bis 5,
jedoch der Steuerkolben 34 wie die Düsennadel 36 im Düsenkörper 24 geführt ist
und nicht im Hauptkörper 26.
Dies hat den Vorteil, dass die Führungen
für die
Düsennadel 36 und
den Steuerkolben 34, die durch eine Bohrung 25 im
Düsenkörper 24 gebildet
sind, mit hoher Genauigkeit gefertigt werden können. Der Durchmesser D1 der
Düsennadel 36 und
der Durchmesser D2 des Steuerkolbens 34 können gleich
oder unterschiedlich sein, wodurch das Volumen des Koppelraums 50 variiert
werden kann. Durch einen am Steuerkolben 34 oder an der
Düsennadel 36 vorgesehenen,
im Durchmesser verringerten Abschnitt kann das Volumen des Koppelraums 50 ebenfalls
variiert werden, wodurch das Verhalten des Kopplers 71 beeinflusst
werden kann.
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In 7 ist
eine sechste Ausführungsform der
Kraftstoff-Einspritzvorrichtung
dargestellt, bei der der grundsätzliche
Aufbau gleich ist wie bei der Ausführungsform gemäß 5,
bei der jedoch eine zusätzliche
Drossel 86 vorgesehen ist, die in der Verbindung des Druckraums 40 mit
dem Hochdruckanschluss 17 angeordnet ist. Bei der Ausführung gemäß 7 ist
die zusätzliche
Drossel 86 in einer zum Druckraum 40 führenden
Verzweigung des Kanals 68 angeordnet, wobei vom Kanal 68 stromaufwärts vor
der zusätzlichen
Drossel 86 die Verbindung in den Steuerraum 60 abführt, in
der die Zulaufdrossel 62 angeordnet ist. Zwischen der Hülse 54 und
dem Hauptkörper 26 ist
dabei ein Dichtelement 86 angeordnet, durch das der Ringraum 52 in
zwei voneinander getrennte Ringraumbereiche 52a und 52b unterteilt
wird. Die Verbindung zum Steuerraum 60 führt durch
den Ringraumbereich 52a und die Zulaufdrossel 62 in
der Hülse 54 in
den Steuerraum 60. Die zusätzliche Drossel 86 ist
somit nur in der Verbindung zum Druckraum 40 wirksam, die
in den Ringraumbereich 52b mündet und von dort in den Druckraum 40 weiterführt.
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Bei
einer in 8 dargestellten, gegenüber 7 modifizierten
Ausführung
ist vorgesehen, dass der Ringraum 52 durch ein zwischen
dem Hauptkörper 26 und
der Hülse 54 eingespanntes
Dichtelement 87 in zwei voneinander getrennte Ringraumbereiche 52a und 52b unterteilt
ist. Der Steuerkolben 34 weist an seinem in der Hülse 54 angeordneten
Ende einen vergrößerten Durchmesser
D4 auf, über
den der Steuerkolben 34 in der Hülse 54 geführt ist.
Zwischen dem übrigen
in der Hülse 54 angeordneten
Schaft des Steuerkolbens 34 und der Hülse 34 ist somit ein Ringspalt
vorhanden. Der Hochdruckanschluss 17 mündet in den Ringraumbereich 52a,
von dem die Verbindung in den Steuerraum 60 mit der Zulaufdrossel 62 abführt. Vom
Ringraumbereich 52a führt
außerdem über die
zusätzliche
Drossel 86 eine Verbindung in den Ringspalt zwischen dem
Schaft des Steuerkolbens 34 und der Hülse 54 ab, wobei der Ringspalt
mit dem Ringraumbereich 52b in Verbindung steht. Die Verbindung
des Ringraumbereichs 52b und damit des Druckraums 40 mit
dem Hochdruckanschluss 17 erfolgt somit über die
zusätzliche Drossel 86,
die jedoch für
die Verbindung des Steuerraums 60 mit dem Hochdruckanschluss 17 nicht wirksam
ist.
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In 9 ist
eine weitere Ausführungsform der
Kraftstoff-Einspritzvorrichtung
dargestellt, die insbesondere für
die Ausführungsform
gemäß 8 jedoch
auch für
alle anderen vorstehend erläuterten Ausführungsformen
geeignet ist. In 9 ist die Hülse 54 dargestellt,
in der der Steuerkolben 34 mit seinem im Durchmesser vergrößerten Ende
geführt
ist. Die Zulaufdrossel 62 ist dabei durch mehrere, beispielsweise
etwa 4 bis 9, im Durchmesser sehr kleine Bohrungen 63 gebildet,
die vorzugsweise durch Laserbohren in die Hülse 54 eingebracht
sind. Die Bohrungen 63 sind über den Umfang der Hülse 54 verteilt angeordnet
und der Durchmesser der Bohrungen 63 kann etwa 0,1 mm betragen.
Der Ein- und/oder Auslaufbereich der Bohrungen 63 kann
gerundet sein, beispielsweise mittels eines hydroerosiven Verfahrens.
Die Bohrungen 63 haben zusätzlich zur Drosselfunktion
auch die Funktion eines Filters, so dass ein zusätzlicher Filter im Bereich
des Hochdruckanschlusses 17 gegebenenfalls entfallen kann.
Ein Verstopfen der Zulaufdrossel 62 ist dabei wegen der mehrfach
vorhandenen Bohrungen 63 unwahrscheinlich. Auch die zusätzliche
Drossel 86 in der Verbindung zum Druckraum 40 kann
durch mehrere Bohrungen 88 mit kleinem Durchmesser in der
Hülse 54 gebildet
sein, wie dies in 9 dargestellt ist. Zur Bildung
der Drossel 86 können
beispielsweise etwa 20 bis 50 Bohrungen 88 vorgesehen sein,
die jeweils einen Durchmesser von etwa 0,1 mm aufweisen können. Die
Bohrungen 88 sind über
den Umfang der Hülse 54 verteilt
angeordnet. In 9 ist außerdem auch das Dichtelement 87 dargestellt,
durch das die beiden Ringraumbereiche 52a und 52b gemäß 8 voneinander
getrennt werden.