DE602006000822T2

DE602006000822T2 - Verbesserte Steuerventilanordnung

Info

Publication number: DE602006000822T2
Application number: DE200660000822
Authority: DE
Inventors: Anthony Richmond Harcombe
Original assignee: Delphi Technologies Inc
Current assignee: Delphi Technologies Operations Luxembourg SARL
Priority date: 2006-03-15
Filing date: 2006-03-15
Publication date: 2009-03-05
Anticipated expiration: 2026-03-16
Also published as: JP2009530529A; JP5059030B2; US8333178B2; EP1835171B1; WO2007104991A1; DE602006000822D1; ATE390554T1; US20090165751A1; EP1835171A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Steuerventilanordnung zur Verwendung bei der Steuerung von Kraftstoffdruck innerhalb einer Steuerkammer. Insbesondere betrifft die Erfindung eine Steuerventilanordnung zur Verwendung bei der Steuerung von Kraftstoffdruck innerhalb einer Steuerkammer, welche Bestandteil einer Kraftstoffeinspritzvorrichtung zur Verwendung bei der Abgabe bzw. Zuleitung von Kraftstoff an bzw. zu einem Verbrennungsraum einer Verbrennungskammer bildet.
Es ist bekannt, eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung mit einer Steuerventilanordnung zu versehen, die derart eingerichtet ist, dass sie die Bewegung einer Ventilnadel einer Kraftstoffeinspritzvorrichtung relativ zu einem Sitz steuert, um dadurch die Zuleitung von Kraftstoff zu der Kraftstoffeinspritzvorrichtung zu steuern. Durch eine Bewegung der Ventilnadel weg von dem Sitz wird erlaubt, dass Kraftstoff von einer Zuleitungskammer der Einspritzvorrichtung durch einen Auslass der Einspritzvorrichtung in den Maschinenzylinder oder einen anderen Verbrennungsraum strömt.
Die Steuerventilanordnung umfasst ein Steuerventilelement, das zwischen einer ersten Position bzw. Stellung, in welcher unter hohem Druck stehender Kraftstoff in die Steuerkammer einströmen kann, und einer zweiten Position bzw. Stellung, in welcher die Steuerkammer mit einem Niederdruckkraftstoffbehälter, beispielsweise einem Niederdruckkraftstoffablauf, in Verbindung steht, bewegbar ist. Eine der Ventilnadel zugeordnete Fläche ist einem Kraftstoffdruck innerhalb der Steuerkammer ausgesetzt, so dass der Druck des Kraftstoffs innerhalb der Steuerkammer eine Kraft auf die Ventilnadel aufwendet, um die Ventilnadel gegen ihren Sitz zu drücken.
Um die Einspritzung einzuleiten, wird die Ventilanordnung betätigt, so dass das Steuerventilelement in seine zweite Stellung bewegt wird, wodurch bewirkt wird, dass sich der Kraftstoffdruck innerhalb der Steuerkammer verringert. Die Kraft, welche die Ventilnadel gegen ihren Sitz drückt, wird daher reduziert, und der Kraftstoffdruck innerhalb der Zuleitungskammer dient dazu, die Ventilnadel von ihrem Sitz weg zu heben, um es zu ermöglichen, dass Kraftstoff durch den Auslass der Einspritzvorrichtung strömt. Um die Einspritzung zu beenden, wird die Ventilanordnung derart betätigt, dass das Steuerventilelement in seine erste Stellung bewegt wird, wodurch erlaubt wird, dass unter hohem Druck stehender Kraftstoff in die Steuerkammer einströmt. Die Kraft, welche bedingt durch den Kraftstoffdruck innerhalb der Steuerkammer auf die Ventilnadel einwirkt, wird dadurch erhöht, wodurch bewirkt wird, dass die Ventilnadel gegen ihren Sitz gedrückt wird, um die Einspritzung zu beenden.
Im Hinblick auf ein optimales Leistungsverhalten der Einspritzvorrichtung ist es wünschenswert, die Rate, mit der die Ventilnadel der Einspritzvorrichtung angehoben wird, zu steuern, um eine gesteuerte Erhöhung der Einspritzrate zu schaffen. Es ist jedoch auch wünschenswert, die Einspritzung rasch zu beenden.
Eine solche asymmetrische Steuerung wird durch die Schaffung eines Strömungsbegrenzungspfads in der Steuerventilanordnung erzielt, so dass die Kraftstoffströmungsrate zwischen der Hochdruckkraftstoffquelle und der Steuerkammer begrenzt wird. Bei einer derartigen Steuerventilanordnung kommt es jedoch infolge des Vorbeiströmens von Kraftstoff an dem Ventilsitz zu unausgeglichenen hydraulischen Kräften. Diese unausgeglichenen Kräfte wirken auf das Steuerventilelement und können dazu führen, dass das Steuerventilelement zwischen einer ersten Stellung oder Nichteinspritz-Stellung und einer zweiten Stellung oder Einspritz-Stellung "steckenbleibt", was eine abträgliche Auswirkung auf das Leistungsverhalten der Einspritzvorrichtung hat. Die Verwendung dieses Strömungsbegrenzungspfads verlangsamt jedoch die Rate, mit welcher die Steuerkammer mit Druck beaufschlagt wird, und somit die Rate, mit welcher die Ventilnadel der Einspritzvorrichtung gegen den Nadelsitz gedrückt wird, um die Einspritzung zu beenden. Darüber hinaus kann es zu einer raschen Druckverringerung der Steuerkammer kommen, was zu einem relativ Raschen Anheben der Nadel führt. Solche Merkmale werden nicht als zu einem optimalen Leistungsverhalten der Einspritzvorrichtung führend angesehen.
Die EP 1604104A beschreibt eine Strömungsbegrenzungspfadanordnung, welche eine asymmetrische Steuerung erzielt. Der Strömungsbegrenzungspfad wird in der Steuerventilanordnung bereitgestellt, um während des Übergangs des Steuerventilelements von der ersten Stellung in die zweite Stellung die Kraftstoffströmungsrate von der Steuerkammer zu dem Niederdruckablauf zu begrenzen. Die Anordnung führt zu einer langsameren Druckabnahme innerhalb der Steuerkammer und folglich zu einer geringeren Geschwindigkeit, mit welcher sich die Ventilnadel der Einspritzvorrichtung von dem Nadelsitz weg hebt.
Gleichzeitig können die Vorteile einer raschen Beendigung der Einspritzung erzielt werden, da die Strömungsrate zur Einspritzungsbeendigung durch die Strömungsbegrenzungspfadanordnung nicht behindert wird. Es besteht daher bei der Ventilbewegung eine Asymmetrie zwischen der Rate der Öffnungsbewegung und der Rate der Schließbewegung. Demgemäß schafft diese Steuerventilanordnung eine Bewegungsdämpfung für eine gesteuerte Erhöhung der Einspritzrate. Die Steuerventilanordnung ist au ßerdem in der ersten und in der zweiten Stellung gleichermaßen druckausgeglichen.
Eine der in der EP 1604104A offenbarten Steuerventilanordnungen weist einen Strömungsbegrenzungspfad auf, der sich zwischen der Außenfläche des Steuerventilelements und der Innenfläche der Bohrung, innerhalb derer sich das Steuerventilelement bewegt, erstreckt. Von den verschiedenen, beschriebenen Steuerventilanordnungen ist dies die am einfachsten und kostengünstigsten herzustellende Ausführungsform, da sie weder eine zusätzliche Bohrung durch das Steuerventilelement, noch einen Einsatz in der Gehäusebohrung, wie etwa eine Hülse oder einen Ausgleichskolben, aufweist, um den Strömungsbegrenzungspfad zu definieren. Ein Problem mit dieser Steuerventilanordnung liegt jedoch darin, dass sie während des Übergangs zwischen der ersten und der zweiten Stellung den oben beschriebenen, unausgeglichenen Kräften und der sich aus diesen ergebenden, abträglichen Auswirkung auf das Leistungsverhalten unterworfen ist. Es wurde festgestellt, dass mit zunehmender Breite des Ventilsitzes die unausgeglichenen Kräfte deutlicher zutage treten, wodurch das Leistungsverhalten der Steuerventilanordnung beeinträchtigt wird, wohingegen eine Reduzierung der Breite des Ventilsitzes sich negativ auf die Lebensdauer auswirkt.
Die GB 2041170A lehrt die Verwendung einer Steuerventilanordnung, die ein Ventilelement mit einer Begrenzung in einem Durchgang umfasst, der zu einem Niederdruckkraftstoffablauf führt. Die Steuerventilanordnung umfasst jedoch ein Abstandsring-Ventil mit nur zwei Öffnungen, wobei eine Verbindung mit einer Einspritzpumpe besteht, wenn die Steuerventilanordnung sich in einer ersten Stellung befindet, und eine Verbindung mit einem Niederdruckablauf besteht, wenn das Steuerventil sich in einer zweiten Stellung befindet.
Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine zur Verwendung in einer Kraftstoffeinspritzvorrichtung geeignete Steuerventilanordnung zu schaffen, die relativ einfach herzustellen ist und die Erzielung eines verbesserten Merkmals bei einem Übergang zwischen der ersten und der zweiten Stellung ermöglicht.
Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird eine Steuerventilanordnung zur Verwendung bei der Steuerung des Kraftstoffdrucks innerhalb einer Steuerkammer geschaffen, wobei die Steuerventilanordnung umfasst: i) ein Steuerventilelement, welches zwischen einer ersten Stellung, in welcher die Steuerkammer mit einer Hochdruckkraftstoffquelle in Verbindung steht, und einer zweiten Stellung, in welcher die Steuerkammer mit einem Niederdruckkraftstoffablauf in Verbindung steht und die Verbindung zwischen der Steuerkammer und der Hochdruckkraftstoffquelle unterbrochen ist, bewegbar ist; ii) ein erstes Strömungsbegrenzungsmittel, das eingerichtet ist, um einen ersten Druck oberstromig des ersten Strömungsbegrenzungsmittels aufrechtzuerhalten, wenn das Steuerventilelement sich in einem Übergang zwischen der ersten Stellung und der zweiten Stellung befindet; und iii) ein zweites Strömungsbegrenzungsmittel das sich unterstromig des ersten Strömungsbegrenzungsmittels befindet und das eingerichtet ist, um einen zweiten Druck oberstromig des zweiten Strömungsbegrenzungsmittels aufrechtzuerhalten, wobei das zweite Strömungsbegrenzungsmittel relativ zu dem ersten Strömungsbegrenzungsmittel so dimensioniert und positioniert ist, dass bei einem Übergang zwischen der ersten und der zweiten Stellung die von dem ersten Druck auf das Steuerventilelement ausgeübte Nettokraft die von dem zweiten Druck auf das Steuerventilelement ausgeübte Nettokraft ausgleicht.
Das Steuerventil findet eine besondere Anwendung in einer Kraftstoffeinspritzvorrichtung und kann so eingerichtet sein, dass sie den Kraftstoffdruck innerhalb einer Steuerkammer, die einer Ventilnadel einer Einspritzvorrichtung zugeordnet ist, steuert, um zum Zweck der Steuerung der Einspritzung die Bewegung der Nadel zu einem Ventilnadelsitz hin und von diesem weg zu steuern.
Ein Vorteil liegt darin, dass die Kraft, die durch den oberstromig des ersten Strömungsbegrenzungsmittels aufrechterhaltenen, ersten Druck auf das Steuerventilelement aufgewendet wird, jene Kraft, die durch den oberstromig des zweiten Strömungsbegrenzungsmittels aufrechterhaltenen, zweiten Druck auf das Steuerventilelement aufgewendet wird, ausgleicht, wodurch eine abträgliche Auswirkung auf das Leistungsverhalten der Steuerventilanordnung verhindert wird.
Das erste Strömungsbegrenzungsmittel kann eine erste effektive Strömungsquerschnittsfläche aufweisen. Das zweite Strömungsbegrenzungsmittel kann eine zweite effektive Strömungsquerschnittsfläche aufweisen. Die erste effektive Strömungsquerschnittsfläche kann kleiner als die zweite effektive Strömungsquerschnittsfläche sein. Vorteilhafterweise stellt das erste Strömungsbegrenzungsmittel eine beträchtlich größere Begrenzung dar als das zweite Strömungsbegrenzungsmittel.
Das Steuerventilelement kann mit einem ersten Sitz in Eingriff stehen, wenn es sich in der ersten Stellung befindet, und mit einem zweiten Sitz, wenn es sich in der zweiten Stellung befindet. Der zweite Sitz kann durch eine Fläche in einer in einem Ventilgehäuse vorgesehenen Bohrung definiert sein, innerhalb derer das Steuerventilelement bewegbar ist. Das Steuerventilelement kann eine Außenfläche aufweisen. Die Außenfläche kann zylindrisch sein. Ein weiterer Vorteil der Erfindung liegt darin, dass die Lebensdauer einer Steuerventilanordnung durch einen Ventilsitz mit vergrößerter Breite erhöht werden kann, wobei der Sitz sich in Eingriff befindet, wenn das Steuerventilelement sich in der zweiten Stellung befindet.
Vorzugsweise ist eine primäre Fläche des Steuerventilelements eine Fläche, die einen ersten Durchmesser definiert, wobei die primäre Fläche in verschiebbarem Umfangskontakt mit der Fläche der Bohrung steht. Die Fläche der Bohrung und die primäre Fläche können im Wesentlichen denselben Durchmesser aufweisen. Ein zweiter Bereich der Bohrung kann zwischen der primären Fläche und dem zweiten Sitz eine Fläche aufweisen, die einen zweiten Durchmesser definiert. Der erste Durchmesser kann im Wesentlichen gleich dem zweiten Durchmesser sein. Vorteilhafterweise werden, wenn das Steuerventilelement sich in seiner zweiten Stellung befindet, keine wesentlichen unausgeglichenen Kräfte auf das Steuerventilelement aufgewendet, so dass die auf das Steuerventilelement ausgeübten Kräfte im Wesentlichen ausgeglichen sind.
Der Durchmesser des ersten Sitzes kann einen dritten Durchmesser definieren. Der dritte Durchmesser kann im Wesentlichen gleich dem ersten Durchmesser sein. Der erste Sitz kann um eine Durchbrechung herum positioniert sein, um eine Öffnung zu definieren, über welche die Steuerventilanordnung mit dem Niederdruckablauf in Verbindung steht. Vorteilhafterweise sind die auf das Steuerventilelement einwirkenden Kräfte ausgeglichen, wenn die Steuerventilanordnung sich in ihrer ersten Stellung befindet.
Die Außenfläche des Steuerventilelements kann einen vierten Durchmesser definieren. Vorteilhafterweise ist der vierte Durchmesser größer als der erste Durchmesser.
Die Außenfläche kann zumindest teilweise das erste Strömungsbegrenzungsmittel definieren. Beispielsweise kann die Außenfläche gemeinsam mit einer entsprechenden Fläche des Ventilgehäuses das erste Strömungsbegrenzungsmittel definieren.
Vorzugsweise wird die Differenz zwischen der Querschnittsfläche des Steuerventilelements an der Außenfläche und an der primären Fläche als eine effektive Differenzfläche bezeichnet. Die effektive Differenzfläche kann proportional zu der Querschnittsfläche des Steuerventilelements an der zylindrischen Außenfläche sein.
Ein dritter Druck kann durch den Druck dargestellt sein, der von dem Kraftstoff in der Steuerkammer ausgeübt wird. Vorzugsweise ist in einem Übergang zwischen der ersten und der zweiten Stellung die Querschnittsfläche des Steuerventilelements an der Außenfläche proportional zu dem Verhältnis des zweiten Drucks zu dem dritten Druck. Der erste Druck kann im Wesentlichen derselbe wie der dritte Druck sein. Darüber hinaus kann das Verhältnis der effektiven Differenzfläche zu der Querschnittsfläche des Steuerventilelements an der Außenfläche gleich dem Verhältnis des zweiten Drucks zu dem dritten Druck sein.
Vorzugsweise handelt es sich bei dem Verhältnis der effektiven Differenzfläche zu der Querschnittsfläche des Steuerventilelements an der Außenfläche um ein Flächenverhältnis. Die effektive Strömungsquerschnittsfläche des zweiten Strömungsbegrenzungsmittels kann im Wesentlichen der effektiven Strömungsquerschnittsfläche des ersten Strömungsbegrenzungsmittels dividiert durch die Quadratwurzel des Flächenverhältnisses entsprechen.
Vorteilhafterweise kann die Größe des zweiten Strömungsbegrenzungsmittels, welches erforderlich ist, um die Kräfte, die auf das Steuerventilelement während des Übergangs von der ersten Stellung in die zweite Stellung ausgeübt werden, auszugleichen, relativ zu den bekannten Abmessungen der Steuerventilanordnung bestimmt werden.
Das erste Strömungsbegrenzungsmittel kann einen Strömungsbegrenzungsdurchgang umfassen, der durch die Außenfläche des Steuerventilelements und die Fläche der Bohrung in dem Ventilgehäuse definiert ist. Vorteilhafterweise ist die steuerungsbedingte Kraftstoffauslaufmenge axial entlang dem Strömungsbegrenzungsdurchgang durch den Zwischenraum zwischen den Flächen der Bohrung und des Steuerventilelements definiert. Das Steuerventilelement kann auch derart geformt sein, dass der Strömungsbegrenzungsdurchgang zumindest teilweise durch eine an der Außenfläche des Steuerventilelements vorgesehene Steuerabflachung definiert ist. Statt dessen kann der Strömungsbegrenzungsdurchgang ausschließlich durch eine an der Außenfläche des Steuerventilelements vorgesehene Steuerabflachung definiert sein. In einer weiteren Variation kann der Strömungsbegrenzungsdurchgang durch eine separate Bohrung in dem Ventilgehäuse definiert sein.
Das erste Strömungsbegrenzungsmittel kann zwischen dem ersten Sitz und dem zweiten Sitz gelegen sein. Das erste Strömungsbegrenzungsmittel kann oberstromig des ersten Sitzes und unterstromig des zweiten Sitzes angeordnet sein.
Das zweite Strömungsbegrenzungsmittel kann eine Mündung in einem zu dem Niederdruckkraftstoffablauf führenden Durchgang sein. Vorzugsweise ist der Durchgang in einem Gehäuse definiert, wobei eine Bohrung in dem Gehäuse die Mündung definiert.
Vorzugsweise ist das erste Strömungsbegrenzungsmittel derart eingerichtet, dass die Kraftstoffströmungsrate aus der Steuerkammer heraus zu dem Niederdruckablauf relativ niedrig ist, wohingegen die Kraftstoffströmungsrate in die Steuerkammer relativ hoch ist, wodurch ein Ventilbetrieb mit asymmetrischer Steuerung bereitgestellt wird.
Vorzugsweise ist das erste Strömungsbegrenzungsmittel weiterhin betreibbar, um die Kraftstoffströmungsrate von der Hochdruckkraftstoffquelle zu dem Niederdruckablauf zu begrenzen, während das Steuerventilelement zwischen der zweiten Stellung und der ersten Stellung bewegt wird, wodurch der Verlust an Kraftstoff auf hohem Druck zu niedrigem Druck verringert wird. Vorteilhafterweise wird dadurch eine Verschwendung von unter hohem Druck stehendem Kraftstoff minimiert.
In einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung zur Verwendung bei der Zuleitung von Kraftstoff zu einem Verbrennungsmotor bzw. einer Brennkraftmaschine geschaffen, wobei die Einspritzvorrichtung eine Ventilnadel, die mit einem Ventilnadelsitz in Eingriff bringbar ist, um im Gebrauch die Kraftstoffzuleitung durch eine Auslassöffnung zu steuern, eine der Ventilnadel zugeordnete Fläche, die einem Kraftstoffdruck innerhalb einer Steuerkammer ausgesetzt ist, und eine Steuerventilanordnung gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung zur Steuerung von Kraftstoffdruck innerhalb der Steuerkammer umfasst.
In einem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Kraftstoffeinspritzsystem für eine Brennkraftmaschine geschaffen, die eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung umfasst.
Es ist festzustellen, dass die bevorzugten und/oder optionalen Merkmale des ersten Aspekts der Erfindung auch in den anderen Aspekten der Erfindung integriert sein können.
Die Begriffe 'obere(-r, -s)' und 'untere(-r, -s)' und ähnliche solche richtungsangebenden Begriffe sollen den Umfang der Beschreibung nicht einschränken. Sie finden Verwendung, um die Beziehung und die relative Position von verschiedenen Merkmalen der in den Figuren gezeigten Steuerventilanordnung relativ zu der Kraftstoffströmungsrichtung durch die Steuerventilanordnung hindurch anzugeben.
Die Begriffe Bohrloch und Bohrung sind untereinander austauschbar und sollen beliebige weitere Begriffe, wie beispielsweise Kanal, Durchgang und dergleichen, die nicht notwendigerweise durch Bohren oder durch Durchbohren gebildet sind, miteinschließen; diese können auch durch Formpressen oder andere Formgebungsverfahren gebildet sein.
Die Erfindung wird nun in beispielhafter Weise unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, in denen:
1 eine schematische, zum Teil als Schnittansicht ausgeführte Ansicht einer Einspritzdüse einer Kraftstoffeinspritzvorrichtung ist, die mit der erfindungsgemäßen Steuerventilanordnung versehen werden kann;
2 eine schematische Schnittansicht einer Steuerventilanordnung zur Verwendung mit der in 1 gezeigten Einspritzdüse ist, wobei die Abmessungen gewisser Merkmale überdimensioniert dargestellt sind;
3 eine schematische, zum Teil als Schnittansicht ausgeführte Ansicht einer die Erfindung verkörpernden Steuerventilanordnung ist, in welcher die Lage verschiedener Bereiche, die Lage der Merkmale und die relativen Abmessungen gewisser Merkmale der Steuerventilanordnung zueinander gezeigt sind, wobei die relativen Abmessungen der Merkmale so gewählt sind, dass sie jenen der beschriebenen Ausführungsform entsprechen;
4 eine detaillierte Schnittansicht der Merkmale eines Bereichs der Steuerventilanordnung aus 3 ist.
In 1, auf welche nun Bezug genommen wird, umfasst eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung zur Verwendung bei der Zuleitung von Kraftstoff zu einem Maschinenzylinder oder einem anderen Verbrennungsraum einer Brennkraftmaschine eine Ventilnadel 10, welche innerhalb einer in einem Düsenkörper 14 vorgesehenen Bohrung 12 verschiebbar ist. Die Ventilnadel 10 ist mit einem Ventilnadelsitz 16 in Eingriff bringbar, der durch die erste Bohrung 12 definiert ist, um die Kraftstoffzuleitung durch einen Satz von in dem Düsenkörper 14 vorgesehenen Auslassöffnungen 18 zu steuern. Die Bohrung 12 ist so geformt, dass sie eine ringförmige Kammer 20 definiert, zu welcher unter hohem Druck stehender Kraftstoff im Gebrauch durch einen in dem Düsenkörper 14 vorgesehenen Hochdruckzuleitungsdurchgang 22 zugeleitet wird. Der zu der ringförmigen Kammer 20 zugeleitete Kraftstoff kann durch Abflachungen, Rillen oder Nuten 24, die auf der Fläche der Ventilnadel 10 ausgebildet sind, in eine Zuleitungskammer 26 strömen, welche zwischen der Ventilnadel 10 und der ersten Bohrung 12 definiert ist. Der Hochdruckdurchgang empfängt Kraftstoff von einer Hochdruckkraftstoffquelle wie beispielsweise einem Common-Rail oder einer Pumpenkammer (nicht gezeigt).
An dem von den Auslassöffnungen 18 entfernten Ende der Ventilnadel 10 ist eine Stirnfläche 10a der Ventilnadel 10 dem Kraftstoffdruck innerhalb einer Steuerkammer 30 ausgesetzt. Der Kraftstoffdruck innerhalb der Steuerkammer 30 bringt eine Kraft auf die Ventilnadel 10 auf, die dazu dient, die Ventilnadel 10 gegen den Ventilnadelsitz 16 zu drücken, um eine Kraftstoffeinspritzung durch die Auslassöffnungen 18 hindurch zu verhindern. Im Gebrauch wird, während unter hohem Druck stehender Kraftstoff durch den Hochdruckzuleitungsdurchgang 22 zu der ringförmigen Kammer 20 und somit zu der Zuleitungskammer 26 zugeleitet wird, eine Kraft auf die Druckaufnahmeflächen 10b, 10c der Ventilnadel 10 aufgewendet, welche dazu dient, die Ventilnadel 10 von dem Ventilnadelsitz 16 weg zu drücken. Wird der Kraftstoffdruck innerhalb der Steuerkammer 30 genügend reduziert, so ist die aufgrund des Kraftstoffdrucks innerhalb der Zuleitungskammer 26 auf die Druckaufnahmeflächen 10b, 10c einwirkende Kraft ausreichend, um die auf die Stirnfläche 10a der Ventilnadel 10 einwirkende Kraft zu überwinden, so dass die Ventilnadel 10 sich von dem Ventilnadelsitz 16 weg hebt, um die Kraftstoffeinspritzung einzuleiten. Somit kann durch die Steuerung des Kraftstoffdrucks innerhalb der Steuerkammer 30 die Einleitung und die Beendigung der Kraftstoffeinspritzung gesteuert werden.
Der Kraftstoffdruck innerhalb der Steuerkammer 30 kann mittels der in 2 gezeigten Steuerventilanordnung gesteuert werden. Die Steuerventilanordnung umfasst ein Steuerventilelement 32, welches innerhalb einer in einem Ventilgehäuse 36 definierten, zweiten Bohrung 34 verschiebbar ist. Das Ventilgehäuse 36 steht in anliegendem Kontakt mit einem weiteren Gehäuse 40, innerhalb welchem, zumindest teilweise, die Steuerkammer 30 definiert ist. Das weitere Gehäuse 40 ist mit einem Bohrloch versehen, welches einen Strömungsdurchgang 42 definiert, der mit einem Niederdruckkraftstoffbehälter oder -Ablauf in Verbindung steht. Die Stirnfläche des weiteren Gehäuses 40 definiert einen ersten Sitz 38, mit welchem ein Ende des Steuerventilelements 32 in Eingriff gebracht wird, wenn das Steuerventilelement 32 in eine erste Stellung bewegt wird. Eine Durchbrechung in der Fläche des ersten Sitzes 38 definiert eine Mündung, durch welche Kraftstoff in den Strömungsdurchgang 42 strömt.
Die zweite Bohrung 34 ist so geformt, dass sie einen zweiten Sitz 44 definiert, und eine Fläche des Steuerventilelements 32 ist so geformt, dass sie einen Eingriffsbereich 33 definiert, der mit dem zweiten Sitz 44 in Eingriff bringbar ist. Der Eingriffsbereich 33 tritt mit dem zweiten Sitz 44 in Eingriff, wenn das Steuerventilelement 32 in eine zweite Stellung bewegt wird. Das Steuerventilelement 32 ist mit einem unteren Abschnitt 50 versehen, der zwischen dem ersten Sitz 38 und dem zweiten Sitz 44 gelegen ist und eine zylindrische Außenfläche 52 (Außenfläche) aufweist. Die zweite Bohrung 34 in dem Ventilgehäuse 36 umfasst einen Abschnitt zwischen dem ersten Sitz 38 und dem zweiten Sitz 44 mit einer Innenzylinderfläche 54. Die zylindrische Außenfläche 52 des Steuerventilelements 32 und die Innenzylinderfläche 54 der zweiten Bohrung 34 definieren gemeinsam ein erstes Strömungsbegrenzungsmittel in Form eines Strömungsbegrenzungsdurchgangs 55 zwischen dem ersten Sitz 38 und dem zweiten Sitz 44. Es sei angemerkt, dass ein Bereich der zweiten Bohrung 34 zum Teil den Strömungsbegrenzungsdurchgang 55 definiert und die Fläche des Endes der zweiten Bohrung 34 von dem Strömungsbegrenzungsdurchgang 55 bis dorthin definiert, wo die zweite Bohrung 34 auf das Gehäuse 40 trifft. Dieser Bereich der zweiten Bohrung 34 weist denselben Durchmesser wie der erste Sitz 38 auf. Die Steuerkammer 30 steht über einen verlängerten Durchgang 58, der in dem Gehäuse 36, 40 vorgesehen ist, mit einem innerhalb der zweiten Bohrung 34 definierten, ringförmigen Gang 56 in Verbindung.
Üblicherweise wird das Steuerventilelement 32 auf herkömmliche Weise mittels einer Feder vorgespannt und mit dem ersten Sitz 38 in Eingriff gedrückt. Eine Aktoranordnung (nicht gezeigt) ist betreibbar, um die Kraft der Feder zu überwinden und so das Steuerventilelement 32 von dem ersten Sitz 38, d. h. der ersten Stellung, weg zu dem zweiten Sitz 44, d. h. in die zweite Stellung, zu bewegen. Bei der Aktoranordnung handelt es sich um eine elektromagnetische Aktoranordnung oder um eine piezoelektrische Aktoranordnung.
Die zweite Bohrung 34 ist so geformt, dass sie eine ringförmige Kammer 68 bildet, welche das Steuerventilelement 32 umgibt. Die ringförmige Kammer 68 weist eine erste, untere Wand 66 und eine zweite, obere Wand 70 auf. Die erste und die zweite Wand 66, 70 sind einander gegenüberliegend angeordnet. In der ersten, unteren Wand 66 ist eine erste Durchbrechung 78 definiert; und in der zweiten, oberen Wand 70 ist eine zweite Durchbrechung 80 definiert. Das Steuerventilelement bewegt sich gleichermaßen durch die erste und die zweite Durchbrechung 78, 80 hindurch.
Der Hochdruckzuleitungsdurchgang 22, der Kraftstoff von einer Hochdruckkraftstoffquelle zuleitet, ist durch Bohrlöcher definiert, die in verschiedenen Gehäuseteilen (zum Beispiel 14 in 1, 40 in 2) vorgesehen sind. Der Hochdruckzuleitungsdurchgang 22 steht mittels eines in dem Ventilgehäuse 36 definierten Zwischenströmungsdurchgangs 46 mit der ringförmigen Kammer 68 in Verbindung.
Im Gebrauch kann, während das Steuerventilelement 32 sich in seiner ersten Stellung befindet, so dass das Ende des Steuerventilelements 32 sich mit dem ersten Sitz 38 in Eingriff befindet, unter hohem Druck ste hender Kraftstoff von dem Hochdruckzuleitungsdurchgang 22 durch den Zwischenströmungsdurchgang 46 an dem zweiten Sitz 44 vorbei und in die Steuerkammer 30 strömen. Unter diesen Umständen ist der Kraftstoffdruck innerhalb der Steuerkammer 30 relativ hoch, so dass die Ventilnadel 10 gegen den Ventilnadelsitz 16 gedrückt wird. Somit erfolgt keine Kraftstoffeinspritzung durch die Auslassöffnungen 18. Das Steuerventilelement 32 ist so geformt, dass ein Strömungspfad von relativ großem Durchmesser für eine Kraftstoffströmung durch den Zwischenströmungsdurchgang 46 an dem zweiten Sitz 44 vorbei und in die Steuerkammer 30 besteht, wenn das Steuerventilelement 32 auf dem ersten Sitz 38 aufsitzt.
Wenn das Steuerventilelement 32 durch die Aktoranordnung in die zweite Stellung bewegt wird, so dass das Steuerventilelement 32 sich mit dem zweiten Sitz 44 in Eingriff befindet und von dem ersten Sitz 38 beabstandet ist, so kann Kraftstoff innerhalb des Hochdruckzuleitungsdurchgangs 22 nicht mehr an dem zweiten Sitz 44 vorbeiströmen. Statt dessen wird die Steuerkammer 30 mit dem Niederdruckkraftstoffablauf in Verbindung gebracht, so dass unter hohem Druck stehender Kraftstoff durch den verlängerten Durchgang 58 in den Gang 56, durch den Strömungsbegrenzungsdurchgang 55 und durch den Strömungsdurchgang 42 zu dem Niederdruckablauf strömt. Es wird ein Punkt erreicht, bei welchem der Druck in der Steuerkammer 30 hinreichend entlastet ist, um es zu ermöglichen, dass die Ventilnadel 10 sich infolge der Kraft des Kraftstoffdrucks innerhalb der Zuleitungskammer 26, die auf die Druckaufnahmeflächen 10b, 10c der Ventilnadel einwirkt, von dem Ventilnadelsitz 16 weg hebt, wobei die Kraft des Kraftstoffdrucks ausreichend ist, um die auf die Stirnfläche 10a der Ventilnadel 10 einwirkende, reduzierte Schließkraft zu überwinden. Die begrenzte Kraftstoffströmung durch den Strömungsbegrenzungsdurchgang 55 während des Hebens der Ventilnadel bewirkt, dass der Druck in der Steuerkammer 30 langsam abnimmt, was zu einem langsamen Öffnen der Ventilnadel 10 führt.
Wenn das Steuerventilelement 32 durch die Aktoranordnung wieder zurück in Eingriff mit dem ersten Sitz 38 bewegt wird, steigt der Druck in der Steuerkammer 30 rasch an (der Strom von unter hohem Druck stehendem Kraftstoff in die Steuerkammer 30 wird nicht begrenzt und es strömt, da das Steuerventilelement 32 sich mit dem ersten Sitz 38 in Eingriff befindet, kein Kraftstoff durch den Strömungsbegrenzungsdurchgang 55). Der Druckanstieg in der Steuerkammer 30 drückt die Ventilnadel 10 der Einspritzvorrichtung gegen den Sitz 16, und die Beendigung der Einspritzung erfolgt daher rasch.
In einem Übergang von der ersten Stellung in die zweite Stellung ist die Strömungsrate von unter hohem Druck stehendem Kraftstoff zu dem Niederdruckablauf von der Strömungsrate durch den Strömungsbegrenzungsdurchgang 55 hindurch bestimmt; und doch erzielt dabei dieselbe Anordnung eine rasche Beendigung der Einspritzung. Die Ventilnadel weist daher eine asymmetrische Bewegung in seiner Öffnungsrate und Schließrate auf, was ein wünschenswertes Merkmal darstellt.
Für geringe Werte des Ventilnadelhubs (d. h. wenn das Steuerventilelement 32 sich bei oder nahe bei dem ersten Sitz 38 befindet), und für hohe Werte des Ventilnadelhubs (d. h. wenn das Steuerventilelement 32 sich bei oder nahe bei dem zweiten Sitz 44 befindet), sind die auf das Steuerventilelement 32 einwirkenden, hydraulischen Kräfte im Wesentlichen ausgeglichen. Für mittlere Werte des Ventilnadelhubs in einem Übergang zwischen der ersten Stellung und der zweiten Stellung besteht, da das Steuerventilelement 32 sich zwischen seinem ersten Sitz 38 und seinem zweiten Sitz 44 bewegt, ein auf das Steuerventilelement 32 wirkendes Kräfte- Ungleichgewicht. Das Kräfte-Ungleichgewicht wird dadurch verursacht, dass auf das Steuerventilelement der Steuerkammerdruck, oder ein erster Druck P_C, aufgewendet wird, der sich aus der Kraftstoffströmung von der Steuerkammer 30 ergibt, wenn der Steuerkammerdruck P_C noch relativ hoch ist. Als Folge des strömungsabhängigen Ungleichgewichts von auf das Steuerventilelement 32 wirkenden Kräften verlangsamt sich die Bewegung des Steuerventilelements 32, wenn dieses sich an den zweiten Sitz 44 annähert. In umgekehrter Weise erhöht sich die Bewegungsrate des Steuerventilelements 32, wenn das Steuerventilelement 32 auf seinem Weg zurück in die erste Stellung sich dem ersten Sitz 38 annähert, um die Einspritzung zu beendigen.
Außerdem ist in dieser in 2 gezeigten Steuerventilanordnung der Strömungsbegrenzungsdurchgang so eingerichtet, dass er betreibbar ist, um die Kraftstoffströmungsrate von der Hochdruckkraftstoffquelle zu dem Niederdruckablauf zu begrenzen, so dass, wenn das Steuerventilelement zwischen der zweiten Stellung und der ersten Stellung bewegt wird, der Verlust an Kraftstoff auf hohem Druck zu niedrigem Druck verringert wird.
In 3, auf welche nun Bezug genommen wird, weist eine verbesserte Steuerventilanordnung dieselben Merkmale wie die Steuerventilanordnung aus 2 auf, in welcher entsprechende Merkmale dieselben Bezugszahlen haben. In 3 sind die Abmessungen der Merkmale so gewählt, dass sie genau der beschriebenen Ausführungsform entsprechen. Es ist anzumerken, dass der maximale Bewegungsbetrag des Steuerventilelements 32 in der zweiten Bohrung 34 zu gering ist, um in 3 maßstabgerecht dargestellt zu werden. Die Merkmale des Strömungsbegrenzungsdurchgangs 55 und die Beabstandung zwischen dem Steuerventilelement 32 und der zweiten Kammer 34 an dem ersten und dem zweiten Sitz 38, 44 sind ebenfalls zu klein, um in 3 maßstabgerecht dargestellt zu werden. Diese Steuerventilanordnung aus 3 umfasst zusätzlich ein zweites Strömungsbegrenzungsmittel in Form eines engen Bohrlochs, oder einer engen Bohrung, 74, welche(s) einen Teil des Strömungsdurchgangs 42 in dem Gehäuse 40 umfasst. Es wird angenommen, dass das enge Bohrloch 74 sich im Gebrauch wie eine ideale Mündung verhält. Das enge Bohrloch 74 dient dazu, einen zweiten Druck, der auch als Mündungsdruck P_O bezeichnet wird, oberstromig des engen Bohrlochs 74 aufrechtzuerhalten. Es begrenzt dadurch die Kraftstoffströmung durch den Strömungsdurchgang 42. Der Mündungsdruck P_O wird auf jene Fläche des Endabschnitts des Steuerventilelements 32 aufgewendet, die mit dem ersten Sitz 38 in Eingriff bringbar ist, wodurch eine Kraft auf das Steuerventilelement 32 aufgewendet wird, die dem Ungleichgewicht an Kräften, welche auf das in 2 gezeigte Steuerventilelement 32 einwirken, entgegenwirkt und sie ausgleicht. Außerdem ist der Durchmesser der zweiten Bohrung 34 in dem Bereich des Strömungsbegrenzungsmittels 55 größer als der Durchmesser des ersten Sitzes 38 (wie in 4 gezeigt).
Die zweite Bohrung 34 weist eine Anzahl von Bereichen auf, die in 3 veranschaulicht sind. Das Steuerventilelement 32 weist eine Anzahl von Bereichen auf, von denen ein jeder einem der Bereiche der zweiten Bohrung 34 entspricht. Ein erster Bereich 60 der zweiten Bohrung 34 ist zwischen der an den ersten Sitz 38 angrenzenden Fläche der zweiten Bohrung 34 und der Fläche des zweiten Sitzes 44 definiert. 4 zeigt im Detail die in dem ersten Bereich 60 vorhandenen Merkmale. Ein zweiter Bereich 62 der zweiten Bohrung 34 ist durch die Fläche der zweiten Bohrung 34 zwischen dem zweiten Sitz 44 und der ersten, unteren Wand 66 der ringförmigen Kammer 68 definiert. Ein dritter Bereich 64 der zweiten Bohrung 34 ist zwischen der ersten Durchbrechung 78 in der ersten, unteren Wand 66 und der zweiten Durchbrechung 80 in der zweiten, oberen Wand 70 definiert. Ein vierter Bereich 72 der zweiten Bohrung 34 ist an einer unteren Grenze durch die zweite Durchbrechung 80 in der zweiten, oberen Wand 70 definiert.
In 4 ist die Steuerventilanordnung in der zweiten Stellung gezeigt, wobei der Eingriffsbereich 33 mit dem zweiten Sitz 44 in Eingriff gezeigt ist. Der Strömungsbegrenzungsdurchgang 55 ist durch eine Abflachung in der zylindrischen Außenfläche 52 des Steuerventilelements 32 definiert. An der Basis des unteren Abschnitts 50 befindet sich eine Hinterschneidung 57, welche einen geringeren Durchmesser als die zylindrische Außenfläche 52 des Steuerventilelements 32 aufweist. Unterhalb der Hinterschneidung 57 befindet sich ein schmales, zylindrisches Element 59, das eine untere Fläche aufweist. Diese untere Fläche weist eine Kante auf, welche das Ende des Steuerventilelements 32 definiert. Das Ende des Steuerventilelements 32 wirkt mit dem ersten Sitz 38 zusammen, um eine Dichtung zu bilden. Bei dem Strömungsbegrenzungsdurchgang 55 und dem Zwischenraum zwischen dem schmalen, zylindrischen Element 59, dem ersten Sitz 38 und der Innenzylinderfläche 54 der zweiten Bohrung 34 angrenzend an das schmale, zylindrische Element 59, handelt es sich in 4 um schematische Darstellungen, welche nicht maßstabgerecht gezeigt sind.
In 3, auf welche erneut Bezug genommen wird, sind der Durchmesser der zweiten Bohrung 34 in ihrem vierten Bereich 72 und der durch eine (auch als primäre Fläche bezeichnete) Außenfläche des Steuerventilelements 32 definierte Durchmesser in seinem entsprechenden Bereich im Wesentlichen gleich groß, um einen Schiebesitz zwischen den Teilen 32, 34 (das heißt zwischen der zweiten Bohrung 34 und dem Steuerventilelement 32 in dem vierten Bereich 72) zu schaffen. Die Flächen dieser beiden Teile 32, 34 stehen somit in verschiebbarem Umfangskontakt. Der Durchmesser des Steuerventilelements 32 in diesem Bereich, der durch die primäre Fläche des Steuerventilelements 32 definiert ist, weist einen ersten Durchmesser D₁ mit einer Querschnittsfläche A₁ auf.
Die Fläche der zweiten Bohrung 34 definiert in ihrem zweiten Bereich 62 einen zweiten Durchmesser D₂ mit einer Querschnittsfläche A₂. Ein Hochdruckströmungsdurchgang 76 ist zwischen der Fläche der zweiten Bohrung 34 in dem zweiten Bereich 62 und der Fläche des entsprechenden Bereichs des Steuerventilelements 32 definiert.
Der erste Sitz 38 an der unteren Grenze des ersten Bereichs 60 der zweiten Bohrung 34 weist einen dritten Durchmesser D₃ und eine Querschnittsfläche A₃ auf. Der Durchmesser D₃ des ersten Sitzes 38 ist geringer als der Durchmesser der Innenzylinderfläche 54 der zweiten Bohrung 34. Der erste Durchmesser D₁, der zweite Durchmesser D₂ und der dritte Durchmesser D₃ sind alle im wesentlichen gleich groß.
In jenem Bereich des Steuerventilelements 32, welcher dem ersten Bereich 60 der zweiten Bohrung 34 entspricht, weist der Durchmesser der zylindrischen Außenfläche 52 des Steuerventilelements 32 einen vierten Durchmesser D₄ mit einer Querschnittsfläche A₄ auf. Dieser Bereich der zweiten Bohrung 34 definiert den Strömungsbegrenzungsdurchgang 55. Der vierte Durchmesser D₄ ist größer als der dritte Durchmesser D₃ und auch größer als der erste Durchmesser D₁. Der Durchmesser des schmalen, zylindrischen Elements 59 ist gleich dem Durchmesser D₃, da dieses, indem es den ersten Sitz 38 definiert, denselben Durchmesser aufweist wie der erste Sitz 38. Außerdem ist der Eingriffsbereich 33 des Steuerventilelement 32 derart geformt, dass er mit dem zweiten Sitz 44 in Eingriff steht und mit diesem zusammenwirkt, um eine Dichtung zu bilden.
Der Eingriffsbereich 33 des Steuerventilelements 32 weist einen fünften Durchmesser D₅ mit einer Querschnittsfläche A₅ auf; der fünfte Durchmesser D₅ ist größer als der zweite Durchmesser D₂ der zweiten Bohrung 34.
Im Gebrauch ist, wenn das Steuerventilelement 32 sich in der ersten Stellung befindet, das Steuerventilelement 32 mit dem ersten Sitz 38 in Eingriff und von dem zweiten Sitz 44 beabstandet, und ist der zu dem Niederdruckablauf führende Strömungsdurchgang 42 verschlossen. Unter hohem Druck stehender Kraftstoff in dem Hochdruckzuleitungsdurchgang 22 steht mit dem Hochdruckströmungsdurchgang 76, dem zweiten Sitz 44, dem Gang 56 und der Steuerkammer 30 in Verbindung. Alle auf das Steuerventilelement 32 ausgeübten, signifikanten Kräfte sind ausgeglichen, weil alle relevanten Querschnittsflächen, A₁ und A₃, des Steuerventilelements 32, die signifikanten Drücken ausgesetzt sind, gleich groß sind.
Wenn das Steuerventilelement 32 sich in der zweiten Stellung befindet, ist es von dem ersten Sitz 38 beabstandet und befindet es sich mit dem zweiten Sitz 44 in Eingriff. Kraftstoff in der Steuerkammer 30 steht nun nicht mehr mit dem Hochdruckzuleitungsdurchgang 22 in Verbindung, sondern der Kraftstoff in der Steuerkammer 30 steht mit Merkmalen der Steuerventilanordnung zu beiden Seiten des ersten Sitzes 38 in Verbindung, welche umfassen: den Gang 56, den Strömungsbegrenzungsdurchgang 55, den Strömungsdurchgang 42, das enge Bohrloch 74 und den Niederdruckablauf. In dieser Stellung dient, obwohl der hohe Druck in der Steuerkammer 30 sich mit der Zeit verringert, da diese mit dem Ablauf in Verbindung steht, der Strömungsbegrenzungsdurchgang 55 (auch als Begrenzung 55 bezeichnet) dazu, den hohen Druck oberstromig der Begrenzung 55 aufrechtzuerhalten, und dient das enge Bohrloch 74 (auch als Bohrloch 74 bezeichnet) dazu, den Mündungsdruck P_O oberstromig des Bohrlochs 74 aufrechtzuerhalten.
Wenn das Ventilelement 32 sich in der zweiten Stellung befindet, werden dem unter hohem Druck stehenden Kraftstoff in der ringförmigen Kammer 68 nur die Wände der ringförmigen Kammer 68 und eine in der ringförmigen Kammer 68 vorhandene Fläche 82 des Steuerventilelements 32 ausgesetzt. Diese Fläche 82 umfasst eine erste und eine zweite effektive Fläche 84, 86. Die wirksamen Flächen 84, 86 des Steuerelements 32 sind einander gegenüberliegend angeordnet und weisen dieselbe effektive Querschnittsfläche auf, über die hinweg der unter hohem Druck stehende Kraftstoff aufgewendet wird. Die effektive Kraft, die der unter hohem Druck stehende Kraftstoff auf eine jede der effektiven Flächen 84, 86 ausübt, ist daher gleich groß, wirkt jedoch in entgegengesetzte Richtungen. Als Folge daraus, und weil all die anderen relevanten Flächen des Steuerventilelements 32 nur unbedeutenden Drücken ausgesetzt sind, wenn das Steuerventilelement 32 sich in der zweiten Stellung befindet, sind alle auf das Steuerventilelement 32 wirkenden, signifikanten Kräfte ausgeglichen.
Während des Übergangs des Steuerventilelements 32 von seiner ersten Stellung in seine zweite Stellung steht der unter hohem Druck stehende Kraftstoff in der ringförmigen Kammer 68 mit dem offenen, zweiten Sitz 44, dem Gang 56, der Steuerkammer 30 und dem Strömungsbegrenzungsdurchgang 55 in Verbindung. Der Kraftstoff in dem Strömungsbegrenzungsdurchgang 55 steht mit dem Strömungsdurchgang 42, dem engen Bohrloch 74 und dem Ablauf in Verbindung, wenn auch bei einem geringeren Druck, weil der Strömungsbegrenzungsdurchgang 55 den hohen Druck als einen Staudruck oberstromig des Strömungsbegrenzungsdurchgangs 55 aufrechterhält. Der unter hohem Druck stehende Kraftstoff wirkt auf die Fläche des Steuerventilelements 32 in jenem Bereich des Steuerventilelements 32, der dem ersten Bereich 60 der zweiten Bohrung 34 entspricht, wo das Steuerventilelement 32 einen maximalen Durchmesser D₄ aufweist.
Während des Übergangs des Steuerventilelements 32 von seiner zweiten Stellung in seine erste Stellung steht der unter hohem Druck stehende Kraftstoff in der ringförmigen Kammer 68 mit dem offenen, zweiten Sitz 44, dem Gang 56, der Steuerkammer 30 und dem Strömungsbegrenzungsdurchgang 55 in Verbindung. Beim Öffnen des zweiten Sitzes 44 ist jedoch der Druck in dem Gang 56 und in der Steuerkammer 30 geringer als der Druck des unter hohem Druck stehenden Kraftstoffs in der ringförmigen Kammer 68, da er zuvor infolge seiner Verbindung mit dem Strömungsdurchgang 55 und dem Ablauf entlastet worden ist. Kurz nach dem Öffnen des zweiten Sitzes 44 steigt der Druck in der Steuerkammer 30 auf im Wesentlichen den Druck des unter hohem Druck stehenden Kraftstoffs in der ringförmigen Kammer 68 an. Der Kraftstoff in dem Strömungsbegrenzungsdurchgang 55 steht mit dem Strömungsdurchgang 42 und dem engen Bohrloch 74 in Verbindung, in welchen der Kraftstoff sich auf einem geringeren Druck befindet, der beim Öffnen des zweiten Sitzes 44 nicht so rasch ansteigt wie der Kraftstoffdruck in der Steuerkammer 30 und in dem Gang 56. Der Druckanstieg in dem Strömungsdurchgang 42 erfolgt weniger rasch, weil der Strömungsbegrenzungsdurchgang 55 den Druck oberstromig des Strömungsbegrenzungsdurchgangs 55 als einen Staudruck zurückhält. Der hohe Druck wirkt auf die Fläche des Bereichs des Steuerventilelements 32, welche dem ersten Bereich 60 der zweiten Bohrung 34 entspricht, wo das Steuerventilelement 32 einen maximalen Durchmesser D₄ aufweist.
Der Druck, der auf die oberhalb des Strömungsbegrenzungsdurchgangs 55 gelegene Fläche des Steuerventilelements 32 ausgeübt wird, wendet ei ne effektive Kraft (oder eine Nettokraft) auf das Steuerventilelement 32 auf. Die Richtung der effektiven Kraft wird durch die Richtung der Komponente der effektiven Differenzquerschnittsfläche des Steuerventilelements 32 in Bezug auf dessen axiale Bewegungsrichtung (d. h. zu der ersten Stellung oder zu der zweiten Stellung hin bestimmt). Die Differenzquerschnittsfläche (die Differenzfläche) ist die Differenz in der Fläche A_D zwischen der Querschnittsfläche A₁ des Steuerventilelements 32 in seinem Bereich, der dem vierten Bereich 72 der zweiten Bohrung 34 entspricht (wo das Steuerventilelement 32 einen Durchmesser D₁ aufweist) und der Querschnittsfläche A₄ der zylindrischen Außenfläche 52 des Steuerventilelements 32 in dem ersten Bereich 60 der zweiten Bohrung 34 oberstromig des Strömungsbegrenzungsdurchgangs 55 (wo das Steuerventilelement 32 seinen maximalen Durchmesser D₄ aufweist): AD = A4 – A1
Somit ist zu jedem gegebenen Zeitpunkt, wenn das Steuerventilelement 32 sich in einem Übergang zwischen der ersten und der zweiten Stellung befindet, die von dem Steuerkammerdruck auf das Steuerventilelement ausgeübte, effektive Kraft eine Folge der Differenz in den Querschnittsflächen des Steuerventilelements 32 an dem ersten und dem vierten Durchmesser D₁, D₄. Es sei angemerkt, dass von den anderen definierten Durchmessern der dritte Durchmesser D₃ des ersten Sitzes 38 im Wesentlichen gleich dem ersten Durchmesser D₁ ist, um die weiter oben beschriebene Funktion der Anordnung zu erleichtern, und dass der zweite und der fünfte Durchmesser D₂, D₅ den zweiten Sitz 44 zwischen dem Steuerventilelement 32 und der zweiten Bohrung 34 bereitstellen.
Wenn das Steuerventilelement 32 sich in einem Übergang von der ersten Stellung in die zweite Stellung befindet, ist der auf die Differenzfläche A_D aufgewendete Druck im Wesentlichen gleich dem Steuerkammerdruck P_C. Während des gesamten Übergangs zu der zweiten Stellung ist der Steuerkammerdruck P_C derselbe wie der Druck des unter hohem Druck stehenden Kraftstoffs in der ringförmigen Kammer 68, und zwar bis die zweite Stellung erreicht ist. Auch wenn die Differenzfläche A_D dem Druck des unter hohem Druck stehenden Kraftstoffs ausgesetzt ist, wodurch eine effektive Kraft auf das Steuerventilelement 32 ausgeübt wird, sind die auf die relevanten Querschnittsflächen des Steuerventilelements 32 ausgeübten Kräfte ausgeglichen. Dieses Gleichgewicht der Kräfte auf das Steuerventilelement 32 wird durch die Ausübung einer Kraft auf das Steuerventilelement 32 erzielt, die von der Aufwendung des Mündungsdrucks P_O auf das Steuerventilelement 32 herrührt. Das heißt, die durch das enge Bohrloch 74 geschaffene Begrenzung erhält den Mündungsdruck P_O oberstromig des Bohrlochs 74 in der Kraftstoffströmung durch die Steuerventilanordnung hindurch aufrecht. Somit wird der Mündungsdruck P_O auf die dem Druck ausgesetzten Flächen des Endes des Steuerventilelements 32 nahe dem ersten Sitz 38 ausgeübt. Die dem Druck ausgesetzten Flächen des Steuerventilelements 32 umfassen die Fläche des schmalen, zylindrischen Elements 59, das einen Durchmesser D₃ aufweist, und die dem Druck ausgesetzte, untere Fläche des unteren Abschnitts 50, die einen Durchmesser D₄ aufweist. Somit ist die effektive Querschnittsfläche des Steuerventilelements 32, auf welche der Mündungsdruck P_O aufgewendet wird, die Fläche A₄.
Wenn das Steuerventilelement 32 sich umgekehrt in einem Übergang von der zweiten Stellung in die erste Stellung befindet, steigt der Steuerkammerdruck P_C rasch an und wird dann im Wesentlichen auf dem Druck des unter hohem Druck stehenden Kraftstoffs in dem Zwischenströmungs durchgang 46 gehalten. Auch wenn die Differenzfläche A_D im Wesentlichen demselben Druck ausgesetzt ist wie der Druck in der Steuerkammer 30, wodurch eine effektive Kraft auf das Steuerventilelement 32 ausgeübt wird, sind die auf die relevanten Querschnittsflächen des Steuerventilelements 32 ausgeübten Kräfte ausgeglichen (wie auch bei einem Übergang von der ersten Stellung in die zweite Stellung).
Für bekannte Anordnungen, wie beispielsweise in 2, führen, wenn das Steuerventilelement 32 sich in einem Übergang zwischen der ersten und der zweiten Stellung befindet, die auf das Steuerventilelement 32 ausgeübten, unausgeglichenen Kräfte, welche von der Aufwendung des hohen Drucks des Kraftstoffs in der Steuerkammer auf die Differenzfläche A_D herrühren, zu einer abträglichen Auswirkung auf das Leistungsverhalten. Bei der vorliegenden Anordnung ist diese abträgliche Auswirkung auf das Leistungsverhalten nicht gegeben, da die Kraft F_O, die durch den oberstromig des engen Bohrlochs 74 ausgeübten Druck P_O, der auf das Ende des Steuerventilelements 32 einwirkt, auf das Steuerventilelement 32 ausgeübt wird, im Wesentlichen der Kraft F_D, die auf die Differenzfläche A_D ausgeübt wird, entgegenwirkt, wodurch die auf das Steuerventilelement 32 ausgeübten, unausgeglichenen Kräfte im Wesentlichen minimiert werden.
Es wird durch die vorliegende Anordnung noch ein weiterer Vorteil erzielt: da die unausgeglichenen Kräfte zunehmend signifikant werden, wenn die Breite des zweiten Ventilsitzes 44 erhöht wird, kann durch Abgleichen der auf das Steuerventilelement 32 ausgeübten Kräfte das Leistungsverhalten der Steuerventilanordnung für größere Breiten des zweiten Ventilsitzes 44 verbessert werden. Dies ist besonders vorteilhaft, da sich die Lebensdauer der Steuerventilanordnung erhöhen lässt, wenn die Breite des zweiten Sitzes 44 vergrößert wird.
Damit die Kräfte auf das Steuerventilelement 32 im Wesentlichen ausgeglichen sind, muss die Kraft F_O, die durch den Mündungsdruck P_O über die Fläche A₄ der zylindrischen Außenfläche 52 des Steuerventilelements 32 auf das Steuerventilelement 32 ausgeübt wird, daher im Wesentlichen dieselbe sein wie die Kraft F_D, die durch den Steuerkammerdruck P_C über die Differenzfläche A_D hinweg auf das Steuerventilelement 32 ausgeübt wird: FO = FD
Somit gilt: POA4 = PCAD
Somit ist für ein gegebenes Verhältnis zwischen dem Mündungsdruck P_O und dem Steuerkammerdruck P_C die Differenzfläche A_D proportional zu der Querschnittsfläche A₄ der zylindrischen Außenfläche 52 des Steuerventilelements 32. Für eine bekannte Differenzfläche A_D ist die Querschnittsfläche A₄ proportional zu dem Verhältnis des Steuerkammerdrucks P_C zu dem Mündungsdruck P_O. Natürlich strömt auch bei ausgeglichenen Kräften, die auf das in einem Übergang zwischen der ersten und der zweiten Stellung befindliche Steuerventilelement 32 wirken, Kraftstoff nach wie vor durch den Strömungsbegrenzungsdurchgang 55 an dem ersten Sitz 38 vorbei und dann durch den Strömungsdurchgang 42 und das enge Bohrloch 74, das zu dem Ablauf führt. Auch muss die Kraftstoffströmungsrate, oder das gesteuerte Auslaufen durch das enge Bohrloch 74 mit der Kraftstoffströmung durch den Strömungsbegrenzungsdurchgang 55 identisch sein. Die relative Größe der effektiven Strömungsquerschnittsfläche A_D des Kraftstoffflusses durch den Strömungsbegrenzungsdurchgang 55 (der ersten effektiven Strömungsquerschnittsfläche) zu der effektiven Strömungsquerschnittsfläche A_O des Kraftstoffflusses durch das enge Bohrloch 74 (der zweiten effektiven Strömungsquerschnittsfläche) kann aus folgender Gleichung berechnet werden:
indem die Querschnittsfläche A₄ der zylindrischen Außenfläche 52 des Steuerventilelements 32 und die Querschnittsfläche A₁ der primären Fläche des Steuerventilelements bekannt sind. Es ist anzumerken, dass das Verhältnis der Differenzfläche A_D zu der Querschnittsfläche A₄ des Steuerventilelements 32 als ein Flächenverhältnis bezeichnet wird.
Bei der obigen Beziehung zwischen den effektiven Strömungsquerschnittsflächen der Kraftstoffströmung durch den Strömungsbegrenzungsdurchgang 55 und durch das enge Bohrloch 74 hindurch wird angenommen, dass der Widerstand, welcher aufgrund von steuerungsbedingtem Auslaufen der Kraftstoffströmung durch den Strömungsbegrenzungsdurchgang 55 hindurch entgegengebracht wird, größer als der Widerstand gegenüber der Kraftstoffströmung durch das enge Bohrloch 74 ist; das heißt, dass die effektive Strömungsquerschnittsfläche rechtwinkelig zu der Kraftstoffströmungsrichtung durch das enge Bohrloch 74 hindurch beträchtlich größer ist als die effektive Strömungsquerschnittsfläche rechtwinkelig zu der Kraftstoffströmungsrichtung durch den Strömungsbegrenzungsdurchgang 55 hindurch. Es wird ebenfalls angenommen, dass der Strömungs begrenzungsdurchgang 55 als eine ideale Mündung fungiert. In Fällen, in denen der Strömungsbegrenzungsdurchgang 55 und wohl auch das enge Bohrloch 74 nicht als ideale Mündungen fungieren (beispielsweise aufgrund der Viskositätseigenschaften des Kraftstoffs) können Korrektur-Zugaben an der Steuerventilanordnung vorgenommen werden, und zwar vorzugsweise durch Verändern der Mündungsgröße. Es wird ebenfalls angenommen, dass der Druck, der durch den Strömungsbegrenzungsdurchgang 55 oberstromig des Strömungsbegrenzungsdurchgangs 55 aufrechterhalten wird, um zumindest eine Größenordnung höher ist als der Druck, der durch das enge Bohrloch 74 oberstromig des engen Bohrlochs 74 aufrechterhalten wird.
Als eine geringfügige Modifikation (nicht gezeigt) kann das Steuerventilelement 32 mit Abflachungen, Schlitzen oder Nuten an seiner Außenfläche versehen sein, um zur Gänze oder zumindest zum Teil den Strömungsbegrenzungsdurchgang 55 für Kraftstoff zwischen der Steuerkammer und dem Niederdruckablauf während des Nadelhubs zu definieren. Alternativ dazu ist der Strömungsbegrenzungsdurchgang 55 durch ein separates Bohrloch definiert, welches zur Gänze oder zumindest zum Teil den Gang 56 mit dem Zwischenraum zwischen dem Ende des Steuerelements 32, das mit dem ersten Sitz 38 in Eingriff bringbar ist, und der Fläche, die den ersten Sitz 38 definiert, verbindet.
In einer anderen Modifikation (nicht gezeigt) ist der Strömungsbegrenzungsdurchgang zur Gänze oder zumindest zum Teil durch einen Einsatz definiert. Eine Fläche des Einsatzes kann innerhalb der zweiten Bohrung 34 in dem Ventilgehäuse 36 eingerichtet sein, um den ersten Sitz 38 zu definieren. Eine Fläche des Steuerventilelements 32, die an den ersten Bereich 60 der zweiten Bohrung 34 angrenzt, kann derart geformt sein, dass sie mit dem ersten Sitz 38 in Eingriff steht. Darüber hinaus kann eine in dem Steuerventilelement 32 vorgesehene Mündung zur Gänze oder zum Teil den Strömungsbegrenzungsdurchgang 55 definieren. Bei dieser Windung kann es sich um ein Bohrloch handeln.
In der oben erwähnten, in 1 bis 4 gezeigten Ausführungsform ist der Strömungsbegrenzungsdurchgang 55 in der Richtung der Kraftstoffströmung durch die Steuerventilanordnung hindurch in Bezug auf den ersten Sitz 38 oberstromig gelegen. In Variationen der beschriebenen Steuerventilanordnung kann der Strömungsbegrenzungsdurchgang in der Richtung des Kraftstoffströmung auch unterstromig des ersten Sitzes 38 zwischen dem ersten Sitz 38 und dem Niederdruckablauf gelegen sein. In einer solchen Steuerventilanordnung ist das zweite Strömungsbegrenzungsmittel unterstromig des Strömungsbegrenzungsdurchgangs 55, vorzugsweise als ein enges Bohrloch 74 in dem Strömungsdurchgang 42, der zu dem Niederdruckablauf führt, gelegen.
In einer anderen Variation der Ausführungsform ist die Steuerventilanordnung derart eingerichtet, dass weder der in dem Strömungsbegrenzungsdurchgang 55 noch der in dem engen Bohrloch 74 aufrechterhaltene Druck im Wesentlichen derselbe ist wie der Kraftstoffdruck in der Steuerkammer. Beispielsweise ist der durch den Strömungsbegrenzungsdurchgang 55 aufrechterhaltene Druck im Wesentlichen derselbe wie der Kraftstoffdruck in dem Hochdruckzuleitungsdurchgang 22, entspricht dabei jedoch nicht dem Steuerkammerdruck.
In einer weiteren Variation ist das Steuerventilelement 32 derart eingerichtet, dass, während es gerade dabei ist, sich zwischen der ersten und der zweiten Stellung zu bewegen, seine Wegrichtung geändert werden kann. Während es beispielsweise im Begriff ist, von der ersten Stellung in die zweite Stellung verfahren zu werden, kann das Steuerventilelement so betrieben werden, dass es zurück in die erste Stellung verfahren wird, ohne zuvor die zweite Stellung erreicht zu haben.
In einer anderen Variation umfasst die Steuerventilanordnung zusätzlich innerhalb der Steuerkammer 30 eine Nebenleitungs-Strömungspfadanordnung, die in Ansprechen auf einen Kraftstoffdruck innerhalb der Kammer 30 betreibbar ist. Die Nebenleitungs-Strömungsanordnung kann mit einer Plattenventilanordnung versehen sein, die ein Plattenventilelement mit einer sich durch dieses hindurch erstreckenden Steuermündung umfasst. Eine Wand der Steuerkammer 30 kann einen Plattenventilsitz definieren. Somit ist das Plattenventilelement mittels des Kraftstoffdrucks innerhalb der Steuerkammer 30 gegen den Plattenventilsitz bewegbar, um zu gewährleisten, dass die Kraftstoffströmung von der Steuerkammer 30 durch die Steuermündung strömt, wenn das Plattenventilelement mit dem Plattenventilsitz in Eingriff steht. Weiterhin kann die Steuerkammer 30 derart geformt sein, dass sie einen Nebenleitungs-Strömungspfad um das Plattenventilelement herum definiert, wodurch eine im wesentlichen unbeschränkte Kraftstoffeinströmung in die Steuerkammer 30 erfolgen kann, wenn das Plattenventilelement von dem Plattenventilsitz weg gedrückt wird. Eine detailliertere Beschreibung der Merkmale der Nebenleitungs-Strömungsanordnung innerhalb der Steuerkammer ist in der Beschreibung zu EP 1604104A gegeben.

Claims

Steuerventilanordnung zur Verwendung beim Steuern eines Kraftstoffdrucks in einer Steuerkammer (30), wobei die Steuerventilanordnung umfasst: i) ein Steuerventilelement (32), das zwischen einer ersten Position, in der die Steuerkammer (30) mit einer Hochdruckkraftstoffquelle in Verbindung steht, und einer zweiten Position bewegbar ist, in der die Steuerkammer (30) mit einem Niederdruckkraftstoffablauf in Verbindung steht und die Verbindung zwischen der Steuerkammer (30) und der Hochdruckkraftstoffquelle unterbrochen ist; ii) ein erstes Strömungsbegrenzungsmittel (55), das eingerichtet ist, einen ersten Druck oberstromig des ersten Strömungsbegrenzungsmittels (55) aufrechtzuerhalten, wenn das Steuerventilelement (32) sich in einem Übergang zwischen der ersten Position und der zweiten Position befindet; und iii) ein zweites Strömungsbegrenzungsmittel (74), das unterstromig des ersten Strömungsbegrenzungsmittels (55) gelegen und eingerichtet ist, einen zweiten Druck oberstromig des zweiten Strömungsbegrenzungsmittels (74) aufrechtzuerhalten, wobei das zweite Strömungsbegrenzungsmittel (74) bezüglich des ersten Strömungsbegrenzungsmittels (55) derart dimensioniert und angeordnet ist, dass in einem Übergang zwischen der ersten und zweiten Position die durch den ersten Druck auf das Steuerventil element (32) ausgeübte Nettokraft die durch den zweiten Druck auf das Steuerventilelement (32) ausgeübte Nettokraft ausgleicht.
Steuerventilanordnung nach Anspruch 1, wobei das erste Strömungsbegrenzungsmittel (55) eine erste effektive Strömungsquerschnittsfläche aufweist, das zweite Strömungsbegrenzungsmittel (72) eine zweite effektive Strömungsquerschnittsfläche aufweist und die erste effektive Strömungsquerschnittsfläche kleiner ist als die zweite effektive Strömungsquerschnittsfläche.
Steuerventilanordnung nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei das Steuerventilelement (32) mit einem ersten Sitz (38) in Eingriff gelangen kann, wenn es sich in der ersten Position befindet, und mit einem zweiten Sitz (44), wenn es sich in der zweiten Position befindet.
Steuerventilanordnung nach Anspruch 3, wobei der zweite Sitz (44) durch eine Fläche einer in einem Ventilgehäuse (36) vorgesehenen Bohrung (34) definiert ist, in der das Steuerventilelement (32) bewegbar ist.
Steuerventilanordnung nach Anspruch 4, wobei das Steuerventilelement (32) eine Außenfläche (52) aufweist, die einen vierten Durchmesser definiert.
Steuerventilanordnung nach Anspruch 5, wobei: i) eine primäre Fläche des Steuerventilelements (32) eine Fläche ist, die einen ersten Durchmesser definiert, wobei die primäre Fläche in verschiebbarem Umfangskontakt mit der Fläche der Bohrung (34) steht, wobei die Fläche der Bohrung (34) und die primäre Fläche im Wesentlichen den gleichen Durchmesser aufweisen; ii) ein zweiter Bereich der Bohrung (34) zwischen der primären Fläche und dem zweiten Sitz (44) eine Fläche aufweist, die einen zweiten Durchmesser definiert; und iii) der erste Durchmesser im Wesentlichen gleich dem zweiten Durchmesser ist.
Steuerventilanordnung nach Anspruch 6, wobei der Durchmesser des ersten Sitzes (38) einen dritten Durchmesser definiert, und der dritte Durchmesser im Wesentlichen gleich dem ersten Durchmesser ist, wobei der erste Sitz (38) um eine Durchbrechung herum angeordnet ist, die eine Öffnung definiert, durch die die Steuerventilanordnung mit dem Niederdruckablauf in Verbindung steht.
Steuerventilanordnung nach Anspruch 6 oder Anspruch 7, wobei der vierte Durchmesser größer ist als der erste Durchmesser, wobei die Differenz zwischen der Querschnittsfläche des Steuerventilelements (32) an der Außenfläche (52) und an der primären Fläche eine effektive Differenzfläche ist.
Steuerventilanordnung nach Anspruch 8, wobei die effektive Differenzfläche proportional zur Querschnittsfläche des Steuerventilelements (32) an der zylindrischen Außenfläche (52) ist.
Steuerventilanordnung nach Anspruch 8 oder Anspruch 9, wobei ein dritter Druck ein Druck ist, der durch den Kraftstoff in der Steuerkammer (30) ausgeübt wird, wobei in einem Übergang zwischen der ersten und zweiten Position die Querschnittsfläche des Steuerventilelements (32) an der Außenfläche (52) proportional zu dem Verhältnis des zweiten Drucks zu dem dritten Druck ist.
Steuerventilanordnung nach Anspruch 10, wobei das Verhältnis der effektiven Differenzfläche zu der Querschnittsfläche des Steuerventilelements (32) an der Außenfläche (52) gleich dem Verhältnis aus dem zweiten Druck und dem dritten Druck ist.
Steuerventilanordnung nach Anspruch 10 oder Anspruch 11, wobei der dritte Druck im Wesentlichen gleich dem ersten Druck ist.
Steuerventilanordnung nach einem der Ansprüche 8 bis 12, wobei das Verhältnis der effektiven Differenzfläche zu der Querschnittsfläche des Steuerventilelements (32) an der Außenfläche (52) ein Flächenverhältnis ist, und wobei die effektive Strömungsquerschnittsfläche des zweiten Strömungsbegrenzungsmittels (55) im Wesentlichen die effektive Strömungsquerschnittsfläche des ersten Strömungsbegrenzungsmittels (55) dividiert durch die Quadratwurzel des Flächenverhältnisses ist.
Steuerventilanordnung nach einem der Ansprüche 5 bis 13, wobei das erste Strömungsbegrenzungsmittel (55) einen Strömungsbegrenzungsdurchgang umfasst, der durch die Außenfläche (52) des Steuerventilelements (32) und die Fläche (54) der Bohrung (34) in dem Ventilgehäuse (36) definiert ist.
Steuerventilanordnung nach Anspruch 14, wobei das Steuerventilelement (32) derart geformt ist, dass der Strömungsbegrenzungsdurchgang (55) zumindest teilweise durch eine an der Außenfläche (52) des Steuerventilelements (32) vorgesehene Steuerabflachung definiert ist.
Steuerventilanordnung nach einem der Ansprüche 4 bis 13, wobei der Strömungsbegrenzungsdurchgang (55) durch ein separates Bohrloch in dem Ventilgehäuse (36) definiert ist.
Steuerventilanordnung nach einem der Ansprüche 3 bis 16, wobei das erste Strömungsbegrenzungsmittel (55) zwischen dem ersten Sitz (38) und dem zweiten Sitz (44) angeordnet ist.
Steuerventilanordnung nach einem der Ansprüche 3 bis 17, wobei das erste Strömungsbegrenzungsmittel (55) oberstromig des ersten Sitzes (38) und unterstromig des zweiten Sitzes (44) angeordnet ist.
Steuerventilanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das zweite Strömungsbegrenzungsmittel (44) eine Mündung (72) in einem zu dem Niederdruckkraftstoffablauf führenden Durchgang (42) ist.
Steuerventilanordnung nach Anspruch 19, wobei der Durchgang (42) in einem Gehäuse (40) definiert ist, wobei ein Bohrloch in dem Gehäuse (40) die Mündung (72) definiert.
Steuerventilanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das erste Strömungsbegrenzungsmittel (55) ferner betreibbar ist, um die Kraftstoffströmungsrate von der Hochdruckkraftstoffquelle zu dem Niederdruckablauf zu begrenzen, wenn das Steuerventilelement (32) zwischen der zweiten Position und der ersten Po sition bewegt wird, wodurch der Verlust an Kraftstoff auf hohem Druck zu niedrigem Druck verringert wird.
Steuerventilanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das erste Strömungsbegrenzungsmittel (55) derart eingerichtet ist, dass die Kraftstoffströmungsrate aus der Steuerkammer (30) heraus zu dem Niederdruckablauf relativ niedrig ist, wohingegen die Kraftstoffströmungsrate in die Steuerkammer (30) relativ hoch ist, wodurch ein Ventilbetrieb mit asymmetrischer Steuerung bereitgestellt wird.
Kraftstoffeinspritzvorrichtung zur Verwendung bei der Abgabe von Kraftstoff an einen Verbrennungsmotor, wobei die Einspritzvorrichtung eine Ventilnadel (10), die mit einem Ventilnadelsitz (16) in Eingriff treten kann, um im Gebrauch die Kraftstoffabgabe durch ein Auslassöffnung (18) zu steuern, eine Fläche (10a), die der Ventilnadel (10) zugeordnet ist und die Kraftstoffdruck in einer Steuerkammer (30) ausgesetzt ist, und eine Steuerventilanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 22 zum Steuern des Kraftstoffdrucks in der Steuerkammer (30) umfasst.
Kraftstoffeinspritzsystem für einen Verbrennungsmotor, das eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 23 umfasst.