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Stand der Technik
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Die
Erfindung betrifft einen Kraftstoff-Injektor, insbesondere einen
Common-Rail-Injektor,
zum Einspritzen von Kraftstoff in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine,
gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 1.
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Die
Einhaltung von Schadstoffgrenzwerten hat bei der Entwicklung von
Verbrennungsmotoren die höchste
Priorität.
Gerade das Common-Rail-Einspritzsystem hat einen entscheidenden
Beitrag zur Reduzierung der Schadstoffe geleistet. Der Vorteil der
Common-Rail-Systeme liegt in ihrer Unabhängigkeit des Einspritzdrucks
von Drehzahl und Last. Für die
Einhaltung zukünftiger
Abgasgrenzwerte ist jedoch gerade bei Dieselmotoren eine signifikante
Erhöhung
des Einspritzdrucks notwendig.
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Bekannt
sind hubgesteuerte Common-Rail-Injektoren, deren Einspritzventilelement servobetrieben
ist. Als Drucksteller sind Piezo- und Magnetventile im Einsatz,
mit denen der Servokreislauf gesteuert wird. Zum schnellen Nadelschließen wird
häufig
eine dauerhafte Niederdruckstufe vorgesehen, die eine permanente,
schließende
hydraulische Kraft auf die Nadel ausübt. Der Nachteil ist die hohe
Leckage, die sich zwischen der Hochdruck- und der Niederdruckstufe
einstellt. Eine Leckage führt
unweigerlich zu dem Erfordernis einer höheren Pumpenleistung und somit
zu Einbußen
in der Effizienz des Systems. Dieser Sachverhalt wird insbesondere bei
hohen Drücken
problematisch. Aus diesem Grund werden neueste Injektoren für höchste Einspritzdrücke leckagefrei
ausgeführt.
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Im
Gegensatz zu herkömmlichen
Bauformen haben diese, so genannten leckagefreien, Kraftstoff-Injektoren
keine dauerhafte in Schließrichtung wirkende
Niederdruckstufe, wodurch die dadurch begründeten Leckagestellen entfallen.
Aufgrund der wegfallenden Niederdruckstufe können zweiteilige Einspritzventilelemente
in der Art, wie sie bei in der Praxis zum Einsatz kommenden Kraftstoff- Injektoren mit Niederdruckstufe
eingesetzt werden, nicht mehr verwendet werden.
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Während die
beiden Einspritzventilelementteile (Steuerstange und Düsennadel)
bei heutigen Serien-Injektoren mit Niederdruckstufe durch die resultierenden
Druckkräfte
aufeinander gedrückt
werden, muss bei leckagefreien Kraftstoff-Injektoren eine separate form- oder
kraftschlüssige
Verbindung hergestellt werden. Zur Kopplung zweier Einspritzventilelemente
ist es bekannt geworden, axial zwischen diesen ein hydraulisches
Kopplervolumen vorzusehen. Dabei ist das Kopplervolumen üblicherweise
in einer Kopplerhülse
realisiert, in der eines der Einspritzventilelementteile geführt ist.
Dabei wird das Kopplervolumen durch Herausdrücken von Kraftstoff durch den
Führungsspalt
zwischen dem in der Hülse geführten Einspritzventilelementteil
und der Hülse verkleinert.
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Offenbarung der Erfindung
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen einfach aufgebauten
Kraftstoff-Injektor
vorzuschlagen, bei dem die Kopplung der mindestens zwei Einspritzventilelementteile
mit einer möglichst
geringen Bauteilzahl realisiert ist.
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Diese
Aufgabe wird mit einem Kraftstoff-Injektor mit den Merkmalen des
Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte
Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
In den Rahmen der Erfindung fallen sämtliche Kombinationen aus zumindest
zwei von in der Beschreibung, den Ansprüchen und/oder den Figuren offenbarten
Merkmalen.
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Der
Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, zwei relativ zueinander verstellbare
Teile des Einspritzventilelementes ineinander zu führen, um
somit auf eine separate Führungshülse, wie
sie im Stand der Technik zum Einsatz kommt, sowie eine die Führungshülse federkraftbeaufschlagende
Feder verzichten zu können.
Im Gegensatz zu dem Vorsehen eines einteiligen, langen Einspritzventilelementes
hat die mindestens, vorzugsweise ausschließlich zweiteilige, Ausbildung
den Vorteil, dass die Fertigung der einzelnen Einspritzventilelementteile
in Summe weniger aufwändig
und damit kostengünstiger
ist als die Fertigung eines einteiligen langen Einspritzventilelementes.
Zudem können
bestehende Fertigungslinien beibehalten werden sowie die bestehende
Logistik, die auf ein mehrteiliges Einspritzventilelement ausgerichtet
ist. Die Erfindung hat zudem erkannt, dass es bei einer Lösung mit
ineinander geführten
Einspritzventilelementteilen zu einer ständigen Vergrößerung des
Kopplervolumens im Betrieb des Kraftstoff-Injektors kommen würde, wenn
das Kopplervolumen ausschließlich über einen
Führungsspalt
zwischen den beiden Teilen mit einem Injektorvolumen verbunden wäre, da sich
der Strömungswiderstand des
Führungsspaltes
proportional zur anliegenden Druckdifferenz verhält. Die Tatsache, dass der
Strömungswiderstand
eines derartigen Führungsspaltes in
einem linearen Zusammenhang zu der Größe der Druckdifferenz zwischen
Kopplervolumen und Injektorvolumen steht, würde dazu führen, dass beim Öffnen des
Kraftstoff-Injektors aufgrund des sehr niedrigen Drucks im Kopplervolumen
sehr viel Kraftstoff aus dem Injektorvolumen angesaugt würde und
eine Entleerung des Kopplervolumens beim Schließvorgang aufgrund der zur Verfügung stehenden
(kurzen) Zeit nicht mehr möglich
wäre. Im
Extremfall würde dies
zu einer axialen Verstemmung des Einspritzventilelementes im Kraftstoff-Injektor
und damit zu einem Verstellen des Kraftstoff-Injektors führen. Um
einen derartigen Effekt zu vermeiden, ist das Kopplervolumen bei
einem nach dem Konzept der Erfindung ausgebildeten Kraftstoff-Injektor
zusätzlich
oder alternativ zu einem Führungsspalt über mindestens
eine Drosselanordnung mit dem Injektorvolumen verbunden, wobei die
Drosselanordnung derart ausgebildet ist, dass der durch diese durchströmende Kraftstoffvolumenstrom
(Durchflussvolumenstrom) sich nicht proportional zur Druckdifferenz
zwischen Kopplervolumen und Injektorvolumen wie bei einem Führungsspalt
verhält,
sondern unterproportional. Anders ausgedrückt steigt der Durchflussvolumenstrom,
der durch die Drosselanordnung strömt, nicht im gleichen Maße an wie
eine Druckdifferenz zwischen Kopplervolumen und Injektorvolumen,
d. h. der Durchflussvolumenstrom und die Druckdifferenz stehen nicht
in einem linearen Zusammenhang. Noch anders ausgedrückt ist
es bevorzugt, wenn der Durchflussvolumenstromanstieg bei größer werdender
Druckdifferenz immer geringer wird. Idealerweise ist der Durchflussvolumenstrom
proportional zu der Wurzel der Druckdifferenz zwischen Injektorvolumen
und Kopplervolumen. Bei einem nach dem Konzept der Erfindung ausgebildeten
Kraftstoff-Injektor wird erreicht, dass auch bei einer extrem großen Druckdifferenz zwischen
Kopplervolumen und Injektorvolumen zu Beginn eines Öffnungsvorgangs
nur eine moderate Kraftstoffmenge durch die Drosselanordnung in
das Kopplervolumen angesaugt wird, wobei die Zeit beim Schließvorgang,
bei der das Einspritzventilelement, vorzugsweise mittels einer Schließfeder,
in Richtung Einspritzventilelementsitz bewegt wird, ausreicht, um das
zuvor angesaugte Kraftstoffvolumen wieder durch die Drosselan ordnung
in das Injektorvolumen abgeben zu können, um somit den Ursprungszustand
wieder herzustellen.
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Eine
Möglichkeit
zur Ausbildung der Drosselanordnung besteht darin, mindestens eine,
vorzugsweise ausschließlich
eine, insbesondere im ersten oder zweiten Teil realisierte, Drosselbohrung
vorzusehen, wobei die Drosselbohrung ganz besonders bevorzugt in
der Art einer Ablaufdrossel aus einer Steuerkammer wie bei bekannten
Servokreislauf-Kraftstoff-Injektoren ausgebildet ist. Bevorzugt handelt
es sich also bei der Drosselbohrung um eine Stufenbohrung mit einer
Durchmesserstufe, die vorzugsweise zur Ausbildung einer turbulenten,
kavitierenden Strömung
innerhalb der Drosselbohrung führt.
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Die
vorerwähnte
Durchmesserstufe ist eine Möglichkeit
zur Realisierung eines degressiven Verhältnisses zwischen Durchflussvolumenstrom
und Druckdifferenz zwischen Kopplervolumen und Injektorvolumen.
Grundsätzlich
können
hierzu beliebige Drosselstufen, insbesondere hydraulisch scharfkantige
Drosselstufen, vorzugsweise mit einer geringen Längserstreckung in Strömungsrichtung
realisiert werden. Bevorzugt ist die Längserstreckung der mindestens
einen Drosselstufe derart ausgelegt, dass sich eine turbulente Strömung ausbildet.
Unter einer hydraulisch scharfkantigen Drosselstufe ist dabei eine
Länge zu
hydraulisches Durchmesser-Verhältnis
kleiner gleich 10 zu verstehen. Dabei gilt für den hydraulischen Durchmesser
einer Ringspaltdrossel
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Die
Berandungslänge
ist in dieser Gleichung die Summe der inneren und der äußeren Berandungslänge.
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Besonders
bevorzugt ist es, wenn die Drosselanordnung mehrere hydraulisch
in Reihe geschaltete (angeordnete) Drosseln umfasst. Bevorzugt sind die
Drosseln dabei radial zwischen den beiden Einspritzventilelementteilen
ausgebildet, vorzugsweise im Führungsbereich,
mit dem die beiden Teile ineinander geführt sind. Wie zuvor bereits
angedeutet, ist es besonders bevorzugt, wenn die Drosseln derart ausgebildet
sind, also eine so geringe Erstreckung in Strömungsrichtung aufweisen, dass
die Führungslänge so gering
ist, dass sich eine turbulente Strömung ausbildet. Bei einer laminaren
Strömung
wäre der
Durchflussvolumenstrom durch die Drosselanordnung proportional zur
Druckdifferenz zwischen Kopplervolumen und Injektorvolumen, was
es zu vermeiden gilt.
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Eine
Möglichkeit
zur Ausbildung der Drosselanordnung besteht darin, an einem der
Einspritzventilelementteile mehrere axial nebeneinander (parallel)
angeordnete Rillen vorzusehen, wobei die Drosseln radial zwischen
den die Rillen begrenzenden Stegen und dem anderen Einspritzventilelementteil gebildet
sind. Bevorzugt sind die Stege, zumindest näherungsweise, scharfkantig,
um eine minimale Führungslänge zu realisieren
und damit die Ausbildung einer turbulenten Strömung zu erzwingen. Ganz besonders
bevorzugt wird bei einer Ausführungsform
mit mehreren axial in Strömungsrichtung hintereinander
angeordneten Drosseln auf eine Drosselbohrung in den Einspritzventilelementteilen verzichtet.
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Besonders
zweckmäßig ist
eine Ausführungsform
des Kraftstoff-Injektors, bei der der hydraulische Koppler als Gelenk
ausgeführt
ist, was eine gewisse Verschwenkbarkeit der beiden hydraulisch gekoppelten
Einspritzventilelementteile ermöglicht,
um auf diese Weise toleranzbedingte Winkelfehler und Schrägstellungen
ausgleichen zu können.
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Eine
besonders bevorzugte Möglichkeit
zur Ausbildung eines derartigen Schwenkgelenks besteht darin, das
geführte
Einspritzventilelementteil im Bereich der Führung ballig zu konturieren,
um eine relative Verschwenkung zu ermöglichen.
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In
Weiterbildung der Erfindung ist mit Vorteil vorgesehen, dass der
Kraftstoff-Injektor
bis auf ggf. im Bereich des Steuerventilelementes realisierte Leckagen
leckagefrei ausgebildet ist. Hierzu wird auf eine in Schließrichtung
auf das Einspritzventilelement wirkende Niederdruckstufe am Einspritzventilelement
verzichtet.
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Weitere
Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus
der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand
der Zeichnungen.
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Diese
zeigen in:
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1 ein
erstes Ausführungsbeispiel
eines Kraftstoff-Injektors, bei dem zwei Teile eines Einspritzventilelementes
ineinander geführt
und hydraulisch gekoppelt sind, wobei das Kopplervolumen über eine
Drosselbohrung mit einem Injektorvolumen verbunden ist, und
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2 ein
weiteres Ausführungsbeispiel
eines Kraftstoff-Injektors, bei dem zwei Teile eines Einspritzventilelementes
hydraulisch miteinander gekoppelt sind, derart, dass auf eine Drosselbohrung verzichtet
werden kann.
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In
den Figuren sind gleiche Elemente und Elemente mit der gleichen
Funktion mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.
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In 1 ist
ein als Common-Rail-Injektor ausgebildeter Kraftstoff-Injektor 1 zum
Einspritzen von Kraftstoff in einen nicht gezeigten Brennraum einer
ebenfalls nicht gezeigten Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs
dargestellt. Eine Hochdruckpumpe 2 fördert Kraftstoff aus einem
Vorratsbehälter 3 in einen
Kraftstoff-Hochdruckspeicher 4 (Rail).
In diesem ist Kraftstoff, insbesondere Diesel oder Benzin, unter
hohem Druck, von in diesem Ausführungsbeispiel über 2000
bar, gespeichert. An den Kraftstoff-Hochdruckspeicher 4 ist
der Kraftstoff-Injektor 1 neben anderen, nicht gezeigten
Kraftstoff-Injektoren über
eine Versorgungsleitung 5 angeschlossen. Die Versorgungsleitung 5 mündet in
einen Ringraum 6 radial zwischen einem Ventilkörper 7 und
einem Injektorkörper 8 (Gehäuseteil). Über durch
Anschliffe 9 am Außenumfang
des Ventilkörpers 7 gebildete
Axialkanäle 10 kann
der unter Hochdruck stehende Kraftstoff im Wesentlichen ungedrosselt
in axialer Richtung in der Zeichnungsebene nach unten in einen als
Mini-Rail zur Druckschwingungsminimierung
fungierenden Druckraum 11 strömen. Der Druckraum 11 begrenzt
ein Injektorvolumen 12. Bei einem Einspritzvorgang strömt der Kraftstoff
unmittelbar durch Axialkanäle 13 in
einen ebenfalls zum Injektorvolumen 12 gehörenden Düsenraum 14 (Ringraum)
und aus diesem durch mindestens ein Einspritzloch 15 in
den Brennraum der Brennkraftmaschine. Der Kraftstoff-Injektor 1 ist über einen
Injektorrücklaufanschluss 16 an
einer Rücklaufleitung 17 angeschlossen. Über die
Rücklaufleitung 17 kann
eine später
noch zu erläuternde
Steuermenge an Kraftstoff von dem Kraftstoff-Injektor 1 zu
dem Vor ratsbehälter 3 abfließen und
von dort aus dem Hochdruckkreislauf wieder zugeführt werden.
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Innerhalb
des Injektorkörpers 8 ist
ein in diesem Ausführungsbeispiel
zweiteiliges Einspritzventilelement 18 in axialer Richtung
verstellbar angeordnet. Das Einspritzventilelement 18 ragt
mit seinem unteren, als Düsennadel
ausgebildeten ersten Teil 19 in eine Stufenbohrung 20 eines
Düsenkörpers 21 hinein.
In diesem ist das erste Teil 19 mit einem Führungsabschnitt 22 axial
verschieblich geführt.
Die Axialkanäle 13 sind
durch Anschliffe 9 im Führungsabschnitt 22 radial
zwischen dem ersten Teil 19 und dem Düsenkörper 21 ausgebildet.
Der Düsenkörper 21 ist
mittels einer nicht dargestellten Überwurfmutter mit dem Injektorkörper 8 verschraubt.
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Das
erste Teil 19 (Düsennadel)
des Einspritzventilelementes 18 ist in einer stirnseitigen
Sacklochbohrung 23 eines zweiten Teils 24 (Steuerstange) des
Einspritzventilelementes 18 geführt.
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Wie
sich aus 1 weiter ergibt, weist das Einspritzventilelement 18 an
einer am ersten Teil 19 ausgebildeten (unteren) Spitze 25 eine
Schließfläche 26 (Dichtfläche) auf,
mit welcher das Einspritzventilelement 18 in eine dichte
Anlage an einen innerhalb des Düsenkörpers 21 ausgebildeten
Einspritzventilelementsitz 27 bringbar ist. Wenn das Einspritzventilelement 18 an
seinem Einspritzventilelementsitz 27 anliegt, d. h. sich
in einer Schließstellung
befindet, ist der Kraftstoffaustritt aus dem mindestens einen Einspritzloch 15 gesperrt.
Ist es dagegen von seinem Einspritzventilelementsitz 27 abgehoben,
kann Kraftstoff aus dem Druckraum 11 über die Axialkanäle 13 und
den als Ringraum ausgebildeten Düsenraum 14 an
dem Einspritzventilelementsitz 27 vorbei zum Einspritzloch 15 strömen und
dort im Wesentlichen unter dem Hochdruck (Raildruck) stehend in
den Brennraum gespritzt werden.
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Von
einer oberen Stirnseite 28 des zweiten Teils 24 des
Einspritzventilelementes 18 und einem in der Zeichnungsebene
unteren hülsenförmigen Abschnitt
des Ventilkörpers 7 wird
eine Steuerkammer 29 begrenzt, die über eine radial in dem hülsenförmigen Abschnitt
des Ventilkörpers 7 verlaufende
Zulaufdrossel 30 mit unter Hochdruck stehendem Kraftstoff
aus dem Ringraum 6 versorgt wird. Der hülsenförmige Abschnitt mit darin eingeschlossener
Steuerkammer 29 ist radial außen mit unter Hochdruck stehendem
Kraftstoff umschlossen, so dass ein ring förmiger Führungsspalt 31 radial
zwischen dem hülsenförmigen Abschnitt
des Ventilkörpers 7 und
dem Einspritzventilelement 18, hier dem zweiten Teil 24,
vergleichsweise kraftstoffdicht ist.
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Die
Steuerkammer 29 ist über
einen, senkrecht in dem Ventilkörper 7 verlaufenden
Axialkanal 32 mit Ablaufdrossel 33 mit einer Ventilkammer 34 verbunden,
die radial außen
von einem in axialer Richtung verstellbaren, hülsenförmigen Steuerventilelement 35 eines
in axialer Richtung im geschlossenen Zustand druckausgeglichenen
Steuerventils 36 (Servoventil) begrenzt ist. Aus der Ventilkammer 34 kann
Kraftstoff in einen Niederdruckbereich 37 des Kraftstoff-Injektors 1 und
von dort aus zum Injektorrücklaufanschluss 16 strömen, wenn
das hülsenförmige Steuerventilelement 35 von
seinem am Ventilkörper 7 ausgebildeten
Steuerventilelementsitz 38 abgehoben, d. h. wenn das Steuerventil 36 geöffnet ist.
Zum Verstellen des hülsenförmigen Steuerventilelementes 35 in
der Zeichnungsebene nach oben ist ein elektromagnetischer Aktuator 39 mit
einem Elektromagnet 40 vorgesehen, der mit einer einstückig mit
dem Steuerventilelement 35 ausgebildeten Ankerplatte 41 zusammenwirkt
und in der Folge auch mit dem hülsenförmigen Steuerventilelement 35.
Bei Bestromung des elektromagnetischen Aktuators 39 hebt
das Steuerventilelement 35 von seinem am Ventilkörper 7 ausgebildeten,
in diesem Ausführungsbeispiel
als Flachsitz ausgebildeten Steuerventilelementsitz 38 ab.
Die Durchflussquerschnitte der Zulaufdrossel 30 und der
Ablaufdrossel 33 sind dabei derart aufeinander abgestimmt,
dass bei geöffnetem Steuerventil 36 ein
Nettoabfluss von Kraftstoff (Steuermenge) aus der Steuerkammer 29 in
den Niederdruckbereich 37 des Kraftstoff-Injektors 1 und
von dort aus über
den Injektorrücklaufanschluss 16 und die
Rücklaufleitung 17 in
den Vorratsbehälter 3 resultiert.
Hierdurch sinkt der Druck in der Steuerkammer 29 rapide
ab, wodurch das Einspritzventilelement 18, genauer das
erste Teil 19, von seinem Einspritzventilelementsitz 27 abhebt,
so dass Kraftstoff aus dem Injektorvolumen 12 durch das
Einspritzloch 15 in den Brennraum ausströmen kann.
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Zum
Beenden des Einspritzvorgangs wird die Bestromung des elektromagnetischen
Aktuators 39 unterbrochen, wodurch das hülsenförmige Steuerventilelement 35 mittels
einer Steuerfeder 42, die sich auf der Ankerplatte 41 abstützt, in
der Zeichnungsebene nach unten auf seinem Steuerventilelementsitz 38 verstellt
wird. Der durch die Zulaufdrossel 30 in die Steuerkammer 29 nachströmende Kraftstoff
sorgt für
eine schnelle Druckerhöhung
in der Steuerkammer 29 und damit für eine auf das Einspritzventilelement 18 wirkende
Schließkraft.
Die daraus resultierende Schließbewegung
des Einspritzventilelementes 18 wird von einer Schließfeder 43 unterstützt, die
sich einenends an einem Umfangsbund 44 des zweiten Teils 24 und
anderenends an einer unteren, ringförmigen Stirnseite 45 des
Ventilkörpers 7 abstützt.
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Aus 1 ist
weiter zu entnehmen, dass innerhalb einer in das Steuerventilelement 35 eingebrachten
Bohrung 46 ein loser Druckstift 47 aufgenommen
ist, der als von dem Ventilkörper 7 separates
Bauteil ausgebildet ist. Der zylindrische Druckstift 47 hat
die Aufgabe, die Ventilkammer 34 in axialer Richtung nach
oben abzudichten, um zu verhindern, dass bei geschlossenem Steuerventilelement 35 – bis auf
eine nicht zu vermeidende Leckagemenge – Kraftstoff aus der Steuerkammer 29 in
den Niederdruckbereich 37 strömen kann. Der Druckstift 47 dient
weiterhin zur Führung
des Steuerventilelementes 35 an seinem von der Bohrung 46 gebildeten
Innenumfang.
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Wie
sich des Weiteren aus 1 ergibt, handelt es sich bei
dem Kraftstoff-Injektor 1 um
einen so genannten leckagefreien Injektor, der bis auf eine Leckage
im Bereich des Steuerventils 36 keine Leckage aufweist,
da keine permanente, auf das Einspritzventilelement 18 in
Schließrichtung
wirkende Niederdruckstufe vorgesehen ist.
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Wie
bereits erläutert,
ist das erste Teil 19 in das zweite Teil 24 des
Einspritzventilelementes 18 hineingeführt und am Innenumfang der
Sacklochbohrung 23 geführt.
Axial zwischen einer in der Zeichnungsebene oberen Stirnseite 48 und
dem in der Zeichnungsebene oberen Grund 49 der Sacklochbohrung 23 ist
ein hydraulisches Kopplervolumen 50 ausgebildet, welches
die Bewegung der Teile 19, 24 koppelt. Wie sich
weiter aus 1 ergibt, ist das Kopplervolumen 50 über eine
aus einer einzigen Drosselbohrung 51 bestehenden Drosselanordnung 52 hydraulisch
mit dem Injektorvolumen 12 verbunden. Wird der elektromagnetische
Aktuator 39 bestromt und dadurch das in der Zeichnungsebene obere
zweite Teil 24 des Einspritzventilelementes 18 stark
beschleunigt nach oben bewegt, fällt
zunächst der
Druck im Kopplervolumen 50 rapide ab und die öffnende
Kraft wird aufgrund der Sogwirkung auf das erste Teil 19 übertragen,
welches in der Folge von seinem Einspritzventilelementsitz 27 abhebt.
Aufgrund des vorerwähnten
Unterdrucks im Kopplervolumen 50 vergrößert sich dieses, da Kraftstoff
aus dem Injektorvolumen 12 über die Drosselanordnung 52 in
einen Bereich axial zwi schen der Stirnseite 48 des ersten
Teils 19 und dem Grund 49 der Sacklochbohrung 23 nachströmt. Die
Drosselanordnung 52 ist dabei so ausgelegt, dass die Befüllung bzw.
die Zunahme des Kopplervolumens 50 zu keiner funktionsrelevanten
Veränderung
des Maximalhubs des Einspritzventilelementes 18 führt. Dies
ist auch im Falle einer Mehrfacheinspritzung zu realisieren. Die
Passung zwischen dem ersten Teil 19 und dem Innenumfang
der Sacklochbohrung 23 ist so bemessen, dass der hier auftretende
Volumenstrom gegenüber
dem Durchflussvolumenstrom durch die Drosselanordnung 52 zu
vernachlässigen
ist – der
Führungsspalt 53 ist
also als im Wesentlichen hydraulisch dicht zu bezeichnen.
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Wird
die Bestromung des Aktuators 39 unterbrochen, steigt, wie
zuvor erläutert,
der Druck in der Steuerkammer 29 rapide an, wodurch sich
zunächst das
zweite Teil 24 des Einspritzventilelementes 18 in axialer
Richtung in der Zeichnungsebene nach unten bewegt. Sobald das erste
Teil 19 am Einspritzventilelementsitz 27 anliegt,
ist die Einspritzung beendet und das Kopplervolumen 50 wird
mittels der Schließfeder 43 leergedrückt, bis
der Ursprungszustand wieder erreicht wird. Die Entleerung des Kopplervolumens 50 ist
nur möglich,
da die Drosselanordnung 52 derart ausgebildet ist, dass
der Durchflussvolumenstrom sich unterproportional, d. h. nicht linear
zum Druckdifferenzanstieg zwischen Kopplervolumen 50 und
Injektorvolumen 12 verhält.
Es ist kein linearer Zusammenhang wie bei einer herkömmlichen
Führung
(Schmierspalttheorie) gegeben.
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Bei
dem Ausführungsbeispiel
gemäß 1 ist
das erste Teil 19 im Bereich des Führungsspaltes 53 ausgeformt
und somit als Schwenkgelenk ausgebildet, um somit Winkelfehler und
Schrägstellungen zwischen
der düsenseitigen
Führung
und der Führung
des Einspritzventilelementes 18 im Ventilkörper 7 ausgleichen
zu können.
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Das
in 2 gezeigte Ausführungsbeispiel eines Kraftstoff-Injektors 1 entspricht
im Wesentlichen dem Ausführungsbeispiel
gemäß 1,
so dass zur Vermeidung von Wiederholungen im Hinblick auf Gemeinsamkeiten
auf die vorangehende Figurenbeschreibung sowie auf 1 verwiesen
wird. Im Folgenden werden im Wesentlichen nur Unterschiede zum vorangehenden
Ausführungsbeispiel erläutert.
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Aus 2 ist
zu entnehmen, dass auf eine Drosselbohrung zur Anbindung des Kopplervolumens 50 an
das Injektorvolumen 12 verzichtet wurde. Das Koppler volumen 50 ist
ebenfalls zwischen dem Grund 49 der Sacklochbohrung 23 und
der in der Zeichnungsebene oberen Stirnseite 48 des ersten Teils 19 des
Einspritzventilelementes 18 ausgebildet. In dem gezeigten
Ausführungsbeispiel
ist die Drosselanordnung 52 im Bereich einer Führung 54 zwischen dem
Außenumfang
des ersten Teils 19 und dem Innenumfang der Sacklochbohrung 23 realisiert.
Die Drosselanordnung 52 umfasst in dem gezeigten Ausführungsbeispiel
eine Anzahl von in axialer Richtung hintereinander angeordneten
Drosseln 55. Die Drosseln 55 sind jeweils gebildet
zwischen einem ringförmigen
Steg 56 mit einer in radialer Richtung spitz zulaufenden
Außenkante
und dem Innenumfang der Sacklochbohrung 23. Die Axialerstreckung
der Stege 56 in einem am Innenumfang der Sacklochbohrung 23 anliegenden
Bereich ist so kurz bemessen, dass sich eine turbulente Strömung ausbilden
kann, mit der Folge, dass sich der Durchflussvolumenstrom durch
die Drosselanordnung 52 nur unterproportional mit zunehmender
Druckdifferenz zwischen Kopplervolumen 50 und Injektorvolumen 12 zunimmt.
Die jeweils zwei in axialer Richtung benachbarten, ringförmigen Stege 56 begrenzen
zwischen sich eine Rille 57 (Umfangsnut) am Außenumfang
des ersten Teils 19. Wie bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 1 ist
das erste Teil 19 im Bereich der Führung 54 etwas ballig
ausgeformt, so dass das erste Teil 19 relativ zu dem zweiten
Teil 24 in gewissen Grenzen verschwenkbar ist, so dass
Winkelfehler ausgeglichen werden können.
