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Diese
Erfindung betrifft einen Kraftstoffinjektor bzw. ein Kraftstoffeinspritzventil
zur Verwendung bei der Abgabe von unter Druck stehendem Kraftstoff an
einen Zylinder einer zugehörigen
selbstzündenden
Verbrennungsmaschine bzw. eines Dieselmotors. Insbesondere betrifft
die Erfindung eine Art eines Kraftstoffeinspritzventils, das zur
Verwendung in einem Kraftstoffzuleitungssystem mit gemeinsamer Druckleitung
("Common Rail") geeignet ist, wobei
der Injektor bzw. das Einspritzventil so ansteuerbar ist, dass von
der gemeinsamen Druckleitung aus Kraftstoff an den Zylinder des
entsprechenden Motors zugeführt
werden kann, wobei die gemeinsame Duckleitung mittels einer geeigneten
Hochdruckkraftstoffpumpe mit unter Druck stehendem Kraftstoff beschickt
wird. Mehrere ähnliche
Einspritzventile sind so angeordnet, dass sie Kraftstoff von der
gemeinsamen Druckleitung erhalten.
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Es
ist bekannt, die Arbeitsweise eines derartigen Kraftstoffinjektors
bzw. Kraftstoffeinspritzventils zu steuern, indem ein Ventil zur
Steuerung des Kraftstoffdruckes innerhalb einer Steuerkammer verwendet
wird, wobei der Kraftstoffdruck in der Steuerkammer auf eine Fläche wirkt,
die mit der Nadel des Einspritzventils verbunden oder ihr zugeordnet
ist, um eine Kraft auf die Nadel auszuüben, die die Nadel in Richtung
ihres Sitzes drückt.
Um sicherzustellen, dass die Einspritzung nach dem Schließen des
Ventils rasch beendet wird, wird in bekannter Weise ein Strömungswiderstand
verwendet, um den auf die Nadel wirkenden Kraftstoff-Druck, der
die Nadel von ihrem Sitz wegdrückt,
zu begrenzen.
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Als
Hintergrund für
die vorliegende Erfindung sei das Dokument
FR 2756595 erwähnt, das ein Kraftstoffeinspritzventil
offenbart, in dem ein Ventil verwendet wird, um den Kraftstoffdruck
innerhalb einer Steuerkammer und damit die Bewegung einer Ventilnadel
des Einspritzventils innerhalb einer Bohrung zu steuern. Ein Kolbenelement
ist zusammen mit der Ventilnadel so bewegbar, dass die Ventilnadel in
Richtung ihres Sitzes gedrückt
wird, wobei eine Oberfläche
des Kolbenelements dem Kraftstoffdruck innerhalb der Steuerkammer
so ausgesetzt ist, dass eine Kraft auf das Kolbenelement und damit
auf die Ventilnadel ausgeübt
wird. Gegenüberliegende
Endbereiche des Kolbenelements und der Ventilnadel bilden bzw. umgrenzen
eine Zwischenkammer, wobei während
des Betriebs der Druck des Kraftstoffes in der Zwischenkammer während eines
Einspritzzyklus' variabel
ist. Das Ventil zum Steuern des Kraftstoffdruckes innerhalb der
Steuerkammer ist von einer Bauart, in der ein Ventilkopf mit einer Öffnung in
Eingriff gelangen kann, die mit der Steuerkammer in Verbindung steht,
um damit die Menge pro Zeiteinheit zu steuern, mit der Kraftstoff
aus der Steuerkammer abfließen
kann, wenn die Ventilnadel von ihrem Sitz abgehoben werden soll.
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Gemäß einem
ersten Aspekt der Erfindung wird ein Kraftstoffinjektor bzw. ein
Kraftstoffeinspritzventil bereitgestellt, das eine Ventilnadel umfasst,
die in einer ersten Bohrung verschieblich ist und an einem Sitz
zur Anlage kommen kann, um den Fluss von Kraftstoff durch einen
Auslass zu steuern, wobei die Ventilnadel mindestens eine Druckfläche aufweist,
die so ausgerichtet ist, dass das Aufbringen von unter Druck stehendem
Kraftstoff darauf eine Kraft auf die Ventilnadel ausübt, die
die Ventilnadel von dem Sitz wegdrückt. Ein Ventilelement ist
verschieblich in einer weiteren Bohrung vorgesehen und kann an einem
weiteren Sitz, der durch die weitere Bohrung gebildet wird, zur
Anlage gebracht werden, wobei die weitere Bohrung zusammen mit einem
Bereich des Ventilelements eine ringförmige Kammer bildet, die mit
einer Steuerkammer in Verbindung steht. Das Ventilelement steuert
den Kraftstoffdruck in der Steuerkammer, indem es die Verbindung
zwischen der ringförmigen
Kammer und einer Niederdruckquelle steuert, wodurch die Stellung
der Ventilnadel relativ zu dem Sitz gesteuert wird. Ein Kolbenelement
ist verschieblich in einer zweiten Bohrung angeordnet und bildet
zusammen mit der zweiten Bohrung die Steuerkammer, wobei das Kolbenelement
mit seinem einen Endbereich bzw. Endteil dem Kraftstoffdruck in
der Steuerkammer ausgesetzt ist; es kann mit der Ventilnadel zusammenwirken,
um die durch den Kraftstoffdruck ausgeübte Kraft auf die Ventilnadel
zu übertragen,
und es besitzt ferner eine dem Kraftstoffdruck aussetzbare wirksame
Fläche, um
die Ventilnadel in Richtung des Sitzes zu drücken, die größer ist
als die effektive Fläche
der Druckfläche oder
Druckflächen.
Entsprechende gegenüberliegende
Endbereiche des Kolbenelements und der Ventilnadel bilden mit der
ersten und/oder der zweiten Bohrung eine Zwischenkammer. Das Einspritzventil
umfasst ferner einen Überströmkanal zum
Abfließen
von Kraftstoff aus der Zwischenkammer zu der ringförmigen Kammer
und damit zu der Niederdruckquelle unter der Steuerung des Ventilelements,
um es zu ermöglichen,
dass sich der Druck innerhalb der Zwischenkammer während eines
Einspritzzyklus' ändern kann,
wobei der Überströmkanal mit
einem Ventilmittel versehen ist, das zur Verhinderung eines übermäßigen Anstiegs
des Kraftstoffs innerhalb der Zwischenkammer dient.
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Wenn
die Zwischenkammer eine geschlossene Kammer ist, gibt es eine vernachlässigbare
Leckage zu niederem Druck, und damit werden Pumpverluste minimiert.
Jedoch kann ein gewisser Verlust an Wärmeenergie auf Grund der Strömung innerhalb des
Einspritzventils auftreten. Beispielsweise kann bei geöffnetem
Zustand der Ventilnadel eine Strömung
aus Bereichen mit hohem Druck, beispielsweise aus der Steuerkammer,
mittels eines gesteuerten Spiels (eines gesteuerten Spaltes) zwischen
dem Kolbenelement und der Bohrung in die Zwischenkammer auftreten.
Diese innere Strömung
verursacht tendenziell einen allmählichen Anstieg des Druckes in
der Zwischenkammer und eine damit einhergehende allmähliche Verringerung
der inneren Strömung. Das
Volumen der inneren Strömung,
das am Ende eines Einspritzvorganges in die Steuerkammer gelangen
muss, ist daher selbstbegrenzend.
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Weil
das Volumen der Zwischenkammer während
der Bewegung des Kolbenelements und der Ventilnadel in Richtung
des Sitzes verringert wird, was den Druck in der Zwischenkammer
noch weiter erhöht,
kann eine nachfolgende Dämpfung
der Kolbenbewegung auftreten, was zu einem Kontaktverlust zwischen
dem Kolben und der Ventilnadel führen kann.
Es hat sich gezeigt, dass dies bei gewissen Einspritzabläufen toleriert
werden kann, insbesondere, da der Impuls der Ventilnadel zusammen
mit dem Überdruck
in der Zwischenkammer, der auf die Ventilnadel einwirkt, die Nadel
in ihre geschlossene Position in Anlage mit dem Sitz überführt. Danach
sollte ein Zurücksickern
von Fluid aus der Zwischenkammer, beispielsweise in die Steuerkammer,
es ermöglichen,
dass das Kolbenelement in seine ursprüngliche Stellung in Anlage
an die Ventilnadel zurückkehrt.
Der Beginn des nächsten
Einspritzzyklus' kann jedoch
auftreten, bevor der Kolben Zeit hat, vollständig in seine Stellung zurückzukehren.
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Das
Kraftstoffeinspritzventil kann daher ein elastisches Spannmittel
aufweisen, das das Kolbenelement in Richtung der Ventilnadel vorspannt.
Dies wirkt unterstützend,
um das Kolbenelement in der erforderlichen Zeit wieder mit der Ventilnadel
in Kontakt zu bringen.
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Das
oder die Spannmittel unterstützt/unterstützen ferner
das dichtende Halten der Ventilnadel gegen ihren Sitz, um ein Eindringen
von Kraftstoff in einen Zylinder eines Motors zu verhindern, wenn
der Motor nicht läuft.
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Das
Ventilmittel kann so ausgebildet sein, dass sichergestellt ist,
dass der niedrige Druck bei Beginn des Schließens der Ventilnadel in der
Zwischenkammer eingeschlossen bleibt. Dies unterstützt ein
relativ rasches Schließen
der Ventilnadel. Ferner kann das Ventilmittel die Form eines Kugelventils
besitzen, das während
des Betriebs mit einer Feder in die geschlossene Position vorgespannt
werden kann, wenn der Kraftstoffdruck in der Zwischenkammer ausreichend
reduziert wird.
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Das
Ventilmittel kann in dem Überströmkanal angeordnet
sein. Vorzugsweise steht der verengte Strömungsweg bzw. Durchflussweg
nicht direkt mit dem Überströmkanal in
Verbindung, so dass der Betrieb des Ventilmittels während des
Betriebs durch das Durchströmen
von Kraftstoff durch den verengten Strömungsweg im Wesentlichen unbeeinflusst bleibt.
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Die
vorliegende Erfindung ist vorteilhaft dahingehend, dass sie eine
Verringerung der Druckdifferenz zwischen der Steuerkammer und der
oder jeder der Druckflächen
einerseits und der Zwischenkammer andererseits ermöglicht und
tendenziell die Leckage zu niederem Druck minimiert.
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Insbesondere
wird hierdurch ein Kraftstoffeinspritzventil ermöglicht, das im Vergleich zu
einer Anordnung, in der die Zwischenkammer ständig mit einem Niederdruckbereich
verbunden ist, energieeffizienter ist.
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Die
Anordnung ist auch vorteilhaft dahingehend, dass die Verwendung
von Strömungswiderständen, die
die Geschwindigkeit des Kraftstoffflusses in Richtung des Sitzes
beschränken,
vermieden werden kann, wobei der Flächenbereichs-Unterschied die
vorspannende Kraft erzeugt, die zum Bewirken eines schnellen Beendens
des Einspritzvorganges erforderlich ist. Durch Vermeiden des Verwendens
von Strömungswiderständen wird
der Druckverlust während
des Einspritzens reduziert.
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In
dieser Ausführungsform
der Erfindung kann die Ventilnadel einen größeren wirksamen Flächenbereich
als den wirksamen Flächenbereich
der Druckfläche(n)
aufweisen, der dem Kraftstoffdruck innerhalb der Zwischenkammer
ausgesetzt werden kann. Dies stellt sicher, dass ein hoher Druck
in der Zwischenkammer tendenziell die Ventilnadel in Richtung des
Sitzes drückt.
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Zum
besseren Verständnis
der vorliegenden Erfindung werden nun verschiedene Ausführungsformen,
die lediglich beispielhaft angegeben sind, unter Bezugnahme auf
die begleitenden Zeichnungen beschrieben, in denen:
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1 eine
Schnittansicht eines Teils eines Einspritzventils gemäß einer
ersten Ausführungsform ist;
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2 eine
Schnittansicht eines Teils eines Einspritzventils gemäß einer
zweiten Ausführungsform
ist;
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3 eine
Schnittansicht eines Teils eines Einspritzventils gemäß einer
dritten Ausführungsform ist;
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4 eine
Schnittansicht eines Teils eines Einspritzventils gemäß einer
vierten Ausführungsform
ist;
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5 eine
Schnittansicht eines Teils eines Einspritzventils gemäß einer
fünften
Ausführungsform
ist;
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6 eine
Schnittansicht eines Teils eines Einspritzventils gemäß einer
sechsten Ausführungsform
ist;
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7 eine
Schnittansicht eines Teils eines Einspritzventils gemäß einer
siebten Ausführungsform
der Erfindung ist;
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8 eine
Schnittansicht eines Teils eines Einspritzventils gemäß einer
achten Ausführungsform
der Erfindung ist; und
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9 eine
Schnittansicht eines Teils eines Einspritzventils gemäß einer
neunten Ausführungsform
der Erfindung ist.
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Das
in 1 gezeigte Einspritzventil umfasst eine Ventilnadel 10,
die in einer Blindbohrung 12, die in einem Düsenkörper 14 ausgebildet
ist, verschiebbar ist. Die Ventilnadel 10 weist an ihrem
unteren Ende eine kegelstumpfförmige
Fläche
(nicht gezeigt) auf, die so angeordnet ist, dass sie an einem kegelstumpfförmigen Sitz
(nicht gezeigt) anliegen kann, der benachbart zu dem geschlossenen
Ende der Bohrung 12 ausgebildet ist, wobei das Anliegen der
Ventilnadel 10 an dem Sitz die Zufuhr von Kraftstoff aus
der Bohrung 12 zu einer oder mehreren Auslassöffnungen
(nicht gezeigt) steuert, die mit der Bohrung 12 stromabwärts des
Sitzes in Verbindung stehen.
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Die
Bohrung 12 ist so geformt, dass sie eine ringförmige Verteilerleitung 20 bildet,
die mit einem Einlasskanal 22 in Verbindung steht, wodurch
Kraftstoff in Richtung des Pfeiles A von einer unter hohem Druck
stehenden Kraftstoffquelle zugeführt
wird, beispielsweise von einer gemeinsamen Druckleitung, die mittels
einer geeigneten Hochdruckkraftstoffpumpe mit unter hohem Druck
stehendem Kraftstoff gefüllt
ist. Die Nadel 10 weist eine gestufte Form auf und bildet
eine Druckfläche
(nicht gezeigt), die so gewinkelt ist, dass das Aufbringen von unter
hohem Druck stehendem Kraftstoff darauf eine Kraft auf die Ventilnadel
ausübt,
die die Ventilnadel 10 in in der dargestellten Orientierung
in Aufwärtsrichtung
weg von dem Sitz drückt.
In ähnlicher
Weise übt
das Aufbringen von Kraftstoff unter hohem Druck auf den kegelstumpfförmigen Endbereich
(nicht gezeigt) der Nadel 10 eine Kraft auf die Nadel 10 aus,
die die Nadel 10 weg von ihrem Sitz drückt. Die Nadel weist ferner
spiralförmige
Vertiefungen bzw. Aussparungen 24 auf, die sich koaxial über ihre
Länge hinweg
erstrecken, um den Durchtritt von Kraftstoff zu dem Einspritzventilauslass
zu unterstützen.
Diese Aussparungen stellen ferner Oberflächen bereit, die das Wegdrücken der
Ventilnadel nach oben unterstützen können.
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Das
obere Ende des Düsenkörpers 14 liegt an
einem Kolbengehäuse 26 an,
das eine solche Gestalt besitzt, dass es eine Blindbohrung 20 bildet,
die sich vorzugsweise koaxial zu der Bohrung 12 des Düsenkörpers 14 erstreckt.
Alternativ kann die Bohrung 28 in Bezug auf die Bohrung 12 axial
versetzt sein, um ausreichend Platz für den Einlasskanal 22 bereitzustellen.
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Ein
Kolben 36 ist in der Bohrung 28 angeordnet und
liegt gleitend an der Bohrung 28 an. Der Kolben 36 und
das obere Ende der Bohrung 28 bilden zusammen eine Steuerkammer 38,
die über
einen Durchgang 40, der mit einer Verengung 40a versehen ist, mit dem
Zufuhrkanal 22 in Verbindung steht. Eine geschlossene Zwischenkammer 44 ist
zwischen dem Kolben 36 und der Ventilnadel 10 ausgebildet. Die
Kammer wird durch die untere Außenfläche des Kolbens 36,
die obere Außenfläche 34 der
Ventilnadel 10 und die Bereiche der Bohrungen 12 und 28, die
zwischen diesen Oberflächen
liegen, gebildet. Ein Druckstift 42 mit relativ kleiner axialer
Länge erstreckt
sich von dem unteren Bereich des Kolbens 36 so, dass er
an der oberen Außenfläche 34 der
Ventilnadel 10 anliegt. Eine Spiraldruckfeder 43 ist
in der Steuerkammer 38 so angeordnet, dass sie an der Decke
der Kammer 38 und an einer oberen Fläche des Kolbens 36 anliegt,
so dass sie den Kolben 36 mit dem Druckstift 42 in
elastischer Weise in Richtung einer Anlage an die Ventilnadel 10 vorspannt.
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Die
obere Außenfläche des
Kolbengehäuses 26 liegt
an der unteren Außenfläche eines
Ventilgehäuses 45 an,
das mit einer Durchgangsbohrung 46 versehen ist, in der
ein Steuerventilelement 48 verschiebbar angeordnet ist.
Das Steuerventilelement 48 umfasst einen oberen Endbereich
mit vergrößertem Durchmesser,
der mit einem Sitz 50 zur Anlage gebracht werden kann,
der um ein oberes Ende der Durchgangsbohrung 46 herum gebildet
ist. Das obere Ende des Ventilelements 48 ist mit einem
Anker 52 verbunden, der durch den Einfluss eines Magnetfeldes
bewegbar ist, das während
des Betriebs von einem Aktuator mit Wicklungen 56 erzeugt
wird. Eine Feder 58 ist so angeordnet, dass das Ventilelement 48 zur
Anlage an dem Sitz 50 vorgespannt wird. Der Aktuator und
die Feder 58 sind in einer Düsenhalterung 60 angeordnet,
wobei eine Deckelmutter (nicht gezeigt) mit dem Düsenhalter 60 verschraubt
ist und den Düsenkörper 14,
das Kolbengehäuse 26 und
das Ventilgehäuse 45 an
der Düsenhalterung 60 fixiert.
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Die
Steuerkammer 38 steht über
Kanäle 64 mit
einer ringförmigen
Kammer in Verbindung, die zwischen einem Bereich des Ventilelements 48 mit reduziertem
Durchmesser und der Bohrung 46 ausgebildet ist, in der
das Ventilelement 48 verschiebbar ist. Der Teil des Kanals 64,
der in dem Gehäuse 26 vorgesehen
ist, ist mit einer Verengung 64a versehen, um die Menge
des Kraftstoffstroms durch den Kanal pro Zeiteinheit zu beschränken, wie
dies detaillierter im Weiteren beschrieben ist. Wenn das Ventilelement 48 an
seinem Sitz 50 anliegt, ist das Ventilelement 48 im
Wesentlichen im Kraftstoffdruck-Gleichgewicht, und die Feder 58 besitzt
eine ausreichende Stärke,
um zu bewirken, dass das Ventilelement 48 in seiner Position
bleibt. Ein Beaufschlagen des Aktuators mit Energie führt zu einer
Bewegung des Ventilelements 48 weg von dem Sitz 50 entgegen
der Wirkung der Feder 58, wodurch Kraftstoff von der Steuerkammer 38 zu
einer Kammer 66, in der der Anker 52 angeordnet
ist, strömen
kann, wobei die Kammer 66 über einen Kanal 67 mit
einem Niederdrucksammelbereich oder Reservoir in Verbindung steht,
zu welchem Kraftstoff in Richtung des Pfeiles B strömt. Das
Wegnehmen von Energie von dem Aktuator lässt das Ventilelement 48 unter
der Wirkung der Feder 58 in die dargestellte Position zurückkehren.
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Es
lässt sich
erkennen, dass während
des Betriebs, wenn der Aktuator deaktiviert ist und der Zufuhrkanal 22 unter
hohem Druck stehenden Kraftstoff aus einer geeigneten Quelle erhält, beispielsweise
von einer gemeinsamen Druckleitung, die von einer geeigneten Pumpe
mit unter hohem Druck stehenden Kraftstoff beschickt wird, die Druckfläche der Ventilnadel 10 und
der der Einwirkung ausgesetzte Teil der kegelstumpfförmigen Außenfläche der
Ventilnadel 10 mit unter Druck stehendem Kraftstoff beaufschlagt
werden, und daher wird eine Kraft auf die Ventilnadel 10 ausgeübt, die
die Nadel 10 von ihrem Sitz wegdrückt. Dieser Kraft wirken die
Wirkung der Feder 43 und die Einwirkung des unter Druck
stehenden Kraftstoffes innerhalb der Steuerkammer 38 auf die
exponierten Endflächen
des Kolbens 36 entgegen. Die effektive Fläche des
Kolbens 36, die dem Kraftstoff in der Steuerkammer 38 ausgesetzt
ist, ist größer als
die effektiven Flächen
der Druckfläche
und des exponierten Teils der kegelstumpfförmigen Außenfläche der Ventilnadel. Man kann
erkennen, dass die auf die Nadel 10 ausgeübte resultierende
Kraft eine nach unten gerichtete Kraft ist, die die Ventilnadel 10 zum
Verbleib in Anlage mit ihrem Sitz zwingt. Diese nach unten gerichtete
Kraft weist Komponenten auf, die von der Feder 43 und von
der Kraft geliefert werden, die durch den unter Druck stehenden Kraftstoff
in der Zwischenkammer auf die Oberseite der Nadel 10 ausgeübt wird.
Hierbei ist die effektive Fläche
an der Oberseite der Ventilnadel 10, die dem Druck ausgesetzt
ist, größer als
die effektiven Flächen
der Druckfläche
und der kegelstumpfförmigen Fläche der
Ventilnadel 10, um das Ventil dabei zu unterstützen, in
geschlossener Stellung zu bleiben, sobald sich der Druck in der
Zwischenkammer 44 aufgebaut hat. Daher findet in diesem
Zustand keine Einspritzung statt.
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Um
eine Einspritzung zu bewirken, wird der Aktuator mit Energie beaufschlagt,
woraus sich eine Aufwärtsbewegung
des Ventilelements 48 entgegen der Wirkung der Feder 58 ergibt.
Eine derartige Bewegung des Ventilelements 48 ermöglicht es,
dass Kraftstoff aus der Steuerkammer 38 entweicht, wodurch
der Kraftstoffdruck, der auf den Kolben 36 ausgeübt wird,
reduziert wird. Es sollte beachtet werden, dass das Vorhandensein
des verengten Kanals 40, 40a ,
die Menge pro Zeiteinheit beschränkt,
mit der der Kraftstoff von dem Zufuhrkanal 22 zu der Steuerkammer 38 strömt, weshalb
die Bewegung des Ventilelements 48 weg von dem Sitz 50 zu
einer Verringerung des Kraftstoffdruckes in der Steuerkammer 38 führt. Ferner
ist zu beachten, dass das Ausmaß des
Druckabfalls in der Steuerkammer 38 und damit das schließlich erreichbare
niedrige Druckniveau in der Steuerkammer 38 durch eine
geeignete Dimensionierung der Verengungen 40a , 64a eingestellt
werden kann.
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Die
Reduzierung des auf die Oberseite des Kolbens 36 ausgeübten Kraftstoffdruckes
verursacht eine Druckdifferenz zwischen der Steuerkammer 38 und
der ausgesetzten ringförmigen
Fläche
der Ventilnadel 10 an ihrem untersten Endbereich (d. h.
der kegelstumpfförmigen
Fläche,
die an dem Ventilnadelsitz zur Anlage kommen kann), wobei der Druckunterschied
ausreichend ist, um den Kolben 36 und die Ventilnadel 10 in
Aufwärtsrichtung
anzuheben. Somit wird ein Punkt erreicht, jenseits dessen sich die
Ventilnadel 10 von ihrem Sitz weg bewegen kann, wodurch
Kraftstoff zu den Auslassöffnungen
und durch die Öffnungen
zu dem Zylinder oder Verbrennungsraum des zugeordneten Motors strömen kann,
in welchem das Einspritzventil montiert ist.
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Das
Volumen der Steuerkammer 38 ist relativ klein, und wenn
die Aufwärtsbewegung
der Ventilnadel 10 auftritt, kann sich ein Stift 68,
der das obere Ende des Kolbenelements 36 bildet, in Anlage
an das geschlossene Ende der Bohrung 28 begeben und damit
bewirken, dass die Aufwärtsbewegung
des Kolbenelements 36 und der Ventilnadel 10 begrenzt wird.
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Es
sollte beachtet werden, dass während des
Einspritzens eine geringe Menge an Kraftstoff von dem Zufuhrkanal 22 durch
den verengten Kanal 40, 40a zu
der Steuerkammer 38 und von der Steuerkammer 38 durch
den verengten Kanal 64, 64a am Steuerventilsitz 50 vorbei
zu dem Niederdrucksammelbereich strömt. Die Abmessungen der verengten Kanäle 40, 40a , 64, 64a sind so gewählt, dass
sichergestellt ist, dass die Menge des unter Druck stehenden Kraftstoffes,
die auf diese Weise entweichen kann, minimal ist.
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Um
die Einspritzung zu beenden, wird der Aktuator deaktiviert, und
das Ventilelement 48 kehrt unter der Einwirkung der Feder 58 in
Anlage an den Sitz 50 zurück. Eine derartige Bewegung
des Ventilelements 48 verhindert, dass weiterhin Kraftstoff
aus der Steuerkammer 38 zu dem Niederdrucksammelbereich
entweicht, und die fortgesetzte Zufuhr von Kraftstoff durch den
verengten Kanal 40 zu der Steuerkammer 38 führt zu einem
Anstieg des Kraftstoffdrucks innerhalb der Steuerkammer 38.
Es ist klar, dass deshalb der auf das Kolbenelement 36 ausgeübte Kraftstoffdruck
und damit die über
den Druckstift 42 auf die Ventilnadel 10 übertragene
Kraft erhöht wird,
und es wird ein Punkt erreicht, jenseits dessen die Wirkung des
Kraftstoffdruckes innerhalb der Steuerkammer 38 in Verbindung
mit der Wirkung der Feder 43 ausreichend ist, um zu bewirken,
dass sich die Ventilnadel 10 in Richtung der Anlage an
ihren Sitz begibt, um die Zufuhr von Kraftstoff zu den Auslassöffnungen
zu beenden und die Einspritzung abzuschließen. Da die effektive Fläche des
Kolbens 36 größer ist
als diejenige der Druckflächen
der Nadel, findet eine derartige Bewegung des Kolbens 36 und der
Ventilnadel 10 in rascher Weise statt.
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Da
der Druckstift 42 eine relativ kleine axiale Länge aufweist,
und obwohl der Druckstift 42 einen kleinen Durchmesser,
beispielsweise 2 mm, aufweist, sollte klar sein, dass ein Biegen
oder ein Zusammendrücken
des Druckstifts 42 in einem merklichen Ausmaß nicht
stattfindet. Wenn daher der Kraftstoffdruck in der Steuerkammer 38 abnimmt,
wenn die Einspritzung beginnen soll, führt die anfängliche Bewegung des Kolbens 36 nicht
einfach nur dazu, dass der Druckstift 42 sich über eine
größere Länge erstreckt,
sondern die Ventilnadel 10 beginnt statt dessen, sich unmittelbar
zu bewegen. Eine unkontrollierte Bewegung der Einspritznadel wird
daher verringert oder vermieden, und die Einspritzung wird effizienter
gesteuert. Obwohl in der vorhergehenden Beschreibung der Druckstift 42 als
eine Verlängerung des
Kolbens beschrieben ist, sollte beachtet werden, dass der Druckstift
auf Wunsch auch eine separate Komponente oder eine Verlängerung
der Ventilnadel sein kann.
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Es
sollte beachtet werden, dass dann, wenn sich die Ventilnadel 10 in
der geschlossenen Stellung befindet, das Fließen von unter hohem Druck stehendem
Kraftstoff um den Kolben 36 und die Nadel 10 herum
in die Zwischenkammer 44 den Druck in der Zwischenkammer 44 erhöhen kann.
In einem derartigen Falle gibt es immer noch eine resultierende
Kraft, die eine Folge der vorspannenden Kraft der Feder 43 und
des Kraftstoffdrucks innerhalb der Steuerkammer 38 ist
und die die Ventilnadel 10 gegen den Sitz drückt. Während der Öffnungsbewegung
der Ventilnadel 10 steigt das Volumen in der Zwischenkammer 44 an,
und der Druck darin verringert sich weiter. Dies stellt sicher,
dass der Flächenüberschuss,
der durch die größere effektive
Fläche
des Kolbens 36 im Vergleich zur effektiven Fläche der
Ventilnadel-Druckflächen
erreicht wird, beibehalten wird.
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Ein
mögliches
Einsickern von Kraftstoff unter hohem Druck in die Zwischenkammer 44 während des
Anhebens des Kolbens 36 oder in der höchsten Stellung des Kolbens 36 trägt dazu
bei, dass ein Überdruck
in der Zwischenkammer 44 aufgebaut wird, sobald sich der
Kolben 36 nach unten bewegt, um die Ventilnadel 10 gegen
den Sitz zu drücken. Dies
verhindert jedoch kein rasches Ventilschließen, da der anfänglich relativ
geringe Druck in der Zwischenkammer 44 bei Beginn der Abwärtsbewegung des
Kolbens 36 es ermöglicht,
dass der Kolben der Ventilnadel 10 einen ausreichenden
Impuls verleiht, um die Ventilnadel 10 mit dem Sitz zur
Anlage zu bringen. Die Abwärtsbewegung
des Kolbens kann jedoch gedämpft
werden, wenn der Kraftstoff einschließlich des einsickernden Kraftstoffes
in der Zwischenkammer 44 komprimiert wird. Es kann dann
ein Abheben des Kolbens 36 von der Ventilnadel 10 auftreten.
Wenn die Zeit zwischen den Einspritzvorgängen ausreichend ist, führt die
Feder 43 den Kolben 36 zurück in Anlage mit der Ventilnadel 10.
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Während das
Dämpfen
der Abwärtsbewegung
des Kolbens und die Trennung des Kolbens 36 und der Ventilnadel 10 in
gewissen Einspritzverfahren tolerierbar ist, werden nunmehr diverse
Abwandlungen der zuvor beschriebenen Ausführungsform beschrieben, die
bei derartigen Problemen Abhilfe schaffen, indem eine Ableitung
von der Zwischenkammer zur Steuerkammer geschaffen wird. In der folgenden
Beschreibung dieser Abwandlungen ist eine detaillierte Beschreibung
von Merkmalen, die identisch zu jenen sind, die mit Bezug auf 1 beschrieben
sind, weggelassen.
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2 zeigt
ein abgewandeltes Einspritzventil, das im Wesentlichen identisch
mit dem Einspritzventil aus 1 ist, mit
Ausnahme eines Ableitungskanals bzw. Durchgangs 72 durch
das Kolbenelement 36A und eines Ventilelements 74,
das in der Steuerkammer 38a angeordnet ist. Das Ventilelement 74 wird
mittels einer Feder 43A elastisch gegen einen Sitz auf
der Oberseite des Kolbens 36A vorgespannt, wodurch ein
Ende des Ableitungskanals 72 geschlossen wird. Der Ableitungskanal 72 stellt
eine Fluidverbindung zwischen der Zwischenkammer 44A und
der Steuerkammer 38A bereit, wenn Überdruck in der Zwischenkammer 44A das
Ventilelement 74 von seinem Sitz auf der oberen Außenfläche des
Kolbens 36 abhebt, beispielsweise, wenn der Kolben nach
unten getrieben wird und das Volumen der Zwischenkammer 44A,
in die unter hohem Druck stehender Kraftstoff eingesickert ist,
verringert. Dieses Öffnen
des Ableitungskanals 72 zum Druckabbau in der Zwischenkammer 44A verringert
das zuvor genannte Problem der Kolbendämpfung. Natürlich kann das gezeigte Plattenventil-Ventilelement
durch eine andere Art eines Einwegeventils ersetzt werden, beispielsweise
ein Einwegeventil mit einer Ventilfeder zusätzlich zu der den Kolben vorspannenden
Feder oder mit einem Ventilelement anderer Bauweise, etwa einem
Kugelventil.
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3 zeigt
ein weiteres modifiziertes Einspritzventil, das im Wesentlichen
mit dem Einspritzventil aus 1 identisch
ist, mit der Ausnahme eines Ableitungskanals 82 durch das
Kolbengehäuse 26A und
einer Ventileinrichtung, die als Kugelventil 84, 85 gezeigt
ist, das ein Ende des Ableitungskanals 82 abschließt. Der
Ableitungskanal 82 stellt eine Fluidverbindung zwischen
der Zwischenkammer 44B und der Steuerkammer 38B dar,
um eine Umgehung des Kolbens 36B bereitzustellen, wenn
ein Überdruck
in der Zwischenkammer 44 die Kugel 84 des Kugelventils
gegen seine Feder 85 anhebt.
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4 zeigt
ein weiter abgewandeltes Einspritzventil, das im Wesentlichen identisch
ist mit dem Einspritzventil aus 1, mit Ausnahme
eines Ableitungskanals 92 durch den Kolben 36C,
wobei das untere Ende des Ableitungskanals in eine untere Fläche des
Kolbens 36C mündet,
die mit der Endfläche 34C der
Ventilnadel 10C in einer fluiddichten Weise zusammenpasst,
so dass der Ableitungskanal 92 geschlossen wird, wenn der
Kolben 36C und die Ventilnadel 10C aufeinander
zu getrieben werden. Wenn in der Zwischenkammer 44C Überdruck
auftritt, so dass der Kolben 36C und die Ventilnadel 10C sich
voneinander lösen,
wenn der Kolben 36C und die Ventilnadel 10C nach
unten getrieben werden, öffnet
sich das untere Ende des Ableitungskanals 92 zur Zwischenkammer 44C,
wodurch der Druck in der Zwischenkammer 44C zur Steuerkammer 38C entweicht.
Wenn der Druck in der Zwischenkammer in ausreichender Weise abgefallen
ist, wird der Kolben 36C durch die Feder 43C zurück in Richtung
einer Anlage mit der Ventilnadel 10C bewegt, um damit das untere
Ende des Ableitungskanals 92 erneut abzudichten.
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5 zeigt
ein noch weiteres abgewandeltes Einspritzventil, das dem Einspritzventil
aus 1 ähnlich
ist, mit der Ausnahme, dass die Steuerkammer 38D über einen
Durchgang 102 in dem Kolben 26D mit der Zwischenkammer 44D in
Verbindung steht. Außerdem
ist kein unterer Druckstift auf dem Kolben 36D vorgesehen,
und die Ventilnadel 10 ist an ihrem oberen Ende mit einem
Bereich 10D mit reduziertem Durchmesser versehen, der in
Anlage mit der unteren Fläche
des Kolbens gezeigt ist. Ein Strömungswiderstand
in Form eines Bohrungsbereichs 103 mit reduziertem Durchmesser
ist in dem Durchgang 102 vorgesehen. Ein Durchgang 104 für nicht beschränkten Abfluss
zum Ableiten von Kraftstoff aus der Zwischenkammer 44D über die
Kammer 66 zu einem Niedrigdruckbereich ist in dem Kolbengehäuse 26D unter
der Steuerung des Ventilelements 48 vorgesehen. In der
Ausführungsform
der 5 muss der gesamte Abfluss (zu niederem Druck)
zunächst durch
den Durchgang im Kolben 36D fließen und unterliegt damit der
Einwirkung des Strömungswiderstandes 103.
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Das
Einspritzventil in 5 ist in seinem geschlossenen
Zustand zwischen den Einspritzvorgängen gezeigt, wobei das Ventilelement 48 sich
in der geschlossenen Stellung befindet. Wenn das Ventilelement 48 geöffnet wird,
wird der Druck in der Zwischenkammer 44D rasch abgeleitet.
Der Druck in der Steuerkammer 38D wird reduziert, wenn
Kraftstoff durch den Kanal 102 und den verengten Kanal 103 strömt, und
folglich bewegen sich die Ventilnadel 10 und der Kolben 36D auf
Grund der Kraft, die durch den hohen Druck des Fluids aus dem Einlasskanal 22 auf
die Druckfläche 105 und
auf die kegelstumpfförmige
Fläche
auf der Ventilnadelspitze ausgeübt wird,
rasch nach oben, wodurch die auf dem verringerten Kraftstoffdruck
innerhalb der Steuerkammer 38 und der Kraft der Feder 43D basierende,
verringerte Kraft überkompensiert
wird, so dass das Einspritzventil geöffnet wird. Es sollte beachtet
werden, dass dann, wenn die Zwischenkammer 44D im Wesentlichen
evakuiert ist, die auf die Oberseite des Kolbens 36D einwirkende
Kraft und die auf die kegelstumpfförmige Fläche der Ventilnadelspitze einwirkende
Kraft dazu dienen, die Ventilnadel 10 und den Kolben 36D zusammenzuhalten.
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Wenn
das Ventilelement 48 geschlossen ist, strömt weiterhin
Fluid durch den Durchgang 102, wodurch eine Druckdifferenz über den
Strömungswiderstand 103 hinweg
aufrecht erhalten wird. Dies treibt den Kolben 36D nach
unten, was die Ventilnadel 10, die an dem Kolben 36D anliegt,
gegen ihren Sitz nach unten drückt.
Die Druckdifferenz über
den Widerstand 103 hinweg nimmt allmählich ab, bis die Drücke in der
Steuerkammer 38D und in der Zwischenkammer 44D gleich
geworden sind. Es sollte klar sein, dass der Druck in der Zwischenkammer
lediglich für
eine geringe Zeitdauer unter den Einlasskanaldruck abfällt, wodurch
Wärmeverluste
innerhalb des Einspritzventils minimiert werden.
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6 zeigt
ein noch weiteres abgewandeltes Einspritzventil, das dem Einspritzventil
aus 1 ähnlich
ist, mit der Ausnahme, dass die Zwischenkammer 44E über einen
Durchgang 106 sowohl mit einem verengten Kanal 107 zur
Steuerkammer 38E als auch mit einem Abflusskanal (Überströmkanal) 108 zum
Abführen
von Fluid über
die Kammer 66 zu einer Niederdrucksenke in Verbindung steht,
und zwar unter der Steuerung des Ventilelements 48. Ferner
ist in der Zwischenkammer 44E eine Spiralfeder 109 um
einen Bereich 42E des Druckstiftes mit reduziertem Durchmesser
des Kolbens 36E herum angeordnet. Die Feder 109 liegt
an einander gegenüberliegenden
ringförmigen
Flächen 111, 110 des
Kolbens 36E bzw. der Nadel 10 an, um damit die
Nadel 10 von dem Kolben 36E weggerichtet mit Vorspannung
zu beaufschlagen und um sicherzustellen, dass es stets eine Schließkraft gibt,
die auf die Nadel 10 einwirkt.
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Die
Ventilnadel 10 kann an ihrem oberen Ende mit einem Bereich 10E mit
reduziertem Durchmesser versehen sein, ähnlich dem Bereich 10D,
der in 5 gezeigt ist.
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6 zeigt
das Einspritzventil in der normalen Betriebsposition, wobei das
Ventilelement 48 geschlossenen ist und der Kolben 36E mit
der Ventilnadel 10 in Kontakt steht. Obwohl dann, wenn
sich der Druck in der Steuerkammer 38E und in der Zwischenkammer 44E ausgeglichen
hat, die Feder 109 tendenziell den Kolben 36E nach
oben, weg von der Ventilnadel 10 drückt, ist bei normalem Betrieb
nicht ausreichend Zeit, dass dies zwischen einzelnen Einspritzvorgängen geschieht.
Wenn sich in dem gezeigten Zustand das Ventilelement 48 öffnet und
damit den Druck in der Zwischenkammer 44E reduziert, treibt
die aufwärtsgerichtete
Druckfläche
auf der Ventilnadel 10 über
die Druckfläche 105 und
die kegelstumpfförmige
Fläche
auf der Ventilnadelspitze die Ventilnadel 10 mit dem Kolben 36E nach
und nach aufwärts
in die geöffnete
Stellung, wobei die Kraft, die auf dem reduzierten Kraftstoffdruck
in der Steuerkammer 38 beruht, überkompensiert wird.
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Wenn
das Ventilelement 48 geschlossen wird, führt die
Druckdifferenz zwischen der Steuerkammer 38E und der Zwischenkammer 44E über die Verengung 107 hinweg
zu einer nach unten gerichteten Kraft auf den Kolben 36E,
der die Ventilnadel 10 nach unten drückt, um das Einspritzventil
zu schließen.
Wenn eine ausreichend lange Zeitdauer verstreicht, bevor sich das
Ventilelement 48 wieder öffnet, lässt die Druckdifferenz durch
den Strom durch die Verengung 107 zu der Zwischenkammer 44E nach,
und die Feder 109 kann den Kolben 36E nach oben
treiben, wie dies bereits beschrieben wurde.
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In
dieser Ausführungsform
gibt es weniger Verluste, weil der Zwischenkammerdruck während des
Hauptanteils oder zumindest eines gewissen Anteils des Einspritzzyklus' über dem Druck der Niederdrucksenke
gehalten wird.
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In 7 ist
eine weitere alternative Ausführungsform
der Erfindung gezeigt, in der die Steuerkammer 38F mittels
eines verengten Kanals 65 mit der ringförmigen Kammer, die zwischen
dem Bereich mit reduziertem Durchmesser des Ventilelements 48 und
der Bohrung 46 ausgebildet ist, in Verbindung steht. Das
Kraftstoffeinspritzventil umfasst ferner einen Überströmkanal 81, der einen
Rückstromweg
für Kraftstoff
von der Zwischenkammer 44F zu dem Kanal 65 und
damit am Ventilsitz 50 vorbei bildet, während das Ventilelement 48 sich
in der geöffneten
Stellung befindet. Der Kanal 81 ist im Kolbengehäuse 26 für das Kolbenelement 36F vorgesehen,
und eine Ventileinrichtung in Form eines Einwegekugelventils 83 ist
in Richtung des oberen Endes des Kanals 81 vorhanden. Das
Kugelventil 83 kann mit einem Sitz 86 in Anlage
gebracht werden, um damit die Verbindung zwischen dem Kanal 81 und
dem Kanal 65 zu unterbrechen. Wenn der Druck in der Zwischenkammer 44F den
Druck in dem Kanal 65 übersteigt,
wird das Kugelventil 83 in dem Kanal 81 von seinem
Sitz 86 abgehoben, wodurch Kraftstoff von der Zwischenkammer 44F in
den Kanal 65 strömen
kann. Wenn der Druck in der Zwischenkammer 44F denjenigen
im Kanal 65 nicht übersteigt,
verbleibt das Einwegekugelventil 83 an seinem Sitz 86 und
verhindert das Strömen
das Kraftstoffs von dem Kanal 65, der mit der Steuerkammer 38F in
Verbindung steht, in die Zwischenkammer 44F. Die Funktionsweise
des Kugelventils 83 wird nachfolgend detaillierter beschrieben.
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Der
Kanal 65 umfasst einen Strömungswiderstand bzw. eine Strömungsverengung 65a , und deshalb ist dann,
wenn das Steuerventil offen ist, der Druck in dem Kanal 65 stromabwärts des
Strömungswiderstandes
zumindest während
eines Teils des Betriebszyklus' des
Einspritzventils geringer als der Druck innerhalb der Steuerkammer 38F.
Die Zwischenkammer 44F kann daher auf einen Druck entspannt
werden, der kleiner ist als der Druck in der Steuerkammer 38F.
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Die
Funktionsweise des Einspritzventils in 7 ist im
Wesentlichen gleich der Funktion, wie sie zuvor beschrieben wurde,
so dass für
den Beginn des Einspritzens das Ventilelement 48 nach oben
bewegt wird, um ein Entweichen von Kraftstoff aus der Steuerkammer 38F zu
ermöglichen,
wodurch der Kraftstoffdruck, der auf den Kolben 36F ausgeübt wird,
reduziert wird. Das Kugelventil 83 öffnet sich ebenfalls, so dass
der Druck in der Zwischenkammer 44 abgebaut wird. Der Strömungswiderstand
in dem verengten Kanal 65 bewirkt, dass der Druck stromabwärts der
Verengung auf ein Niveau absinkt, das unter dem der Steuerkammer 38F liegt.
Wenn beispielsweise das Steuerventil 48 offen ist, kann
der Druck in der Steuerkammer auf ein Niveau absinken, das typischerweise
im Bereich von 50 bis 60% des Druckes in der gemeinsamen Druckleitung
oder einer anderen Quelle für
den unter Druck stehenden Kraftstoff liegt, während der Druck in dem verengten
Kanal 65, 65a stromabwärts des
Strömungswiderstandes
typischerweise auf einen Bereich von 10 bis 20% des Drucks in der
Druckleitung oder anderen Druckquelle absinkt. Als Folge davon fällt der
Druck in der Zwischenkammer rasch ab und kann auf ein Niveau absinken,
das niedriger ist als das in der Steuerkammer 38F, bevor
sich das Kolbenelement und die Nadel zu bewegen beginnen. Während der
Bewegung des Kolbens 36F und der Ventilnadel 10 steigt
das Volumen der Zwischenkammer 44F an, und damit fällt der Kraftstoffdruck
darin weiter ab und es kann ein Hohlraum darin gebildet werden.
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Das
Kugelventil kann mit einer Vorspannungsfeder (nicht gezeigt) versehen
sein, um das Kugelventil 83 in Richtung auf seinen Sitz 86 vorzuspannen.
Jedoch ist dies nicht unbedingt erforderlich, da der Kraftstoffdruck
in dem Kanal 65 typischerweise ausreicht, um das Kugelventil
bei Bedarf auf dem Sitz zu halten.
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Das
Vorsehen des Kugelventils 83 stellt sicher, dass sich dann,
wenn der Druck in der Zwischenkammer 44F denjenigen in
dem Kanal 65 übersteigt,
das Kugelventil 83 öffnet.
Auf eine Bewegung des Kolbens 36F in Aufwärtsrichtung
hin beginnt der Druck in der Zwischenkammer 44F abzufallen,
und das Kugelventil 83 kehrt zu seiner Dichtposition mit Anlage
gegen seinen Sitz 86 zurück. Das Vorsehen des Kugelventils 83 stellt
damit sicher, dass ein niedriger Druck in der Zwischenkammer 44F „eingeschlossen" bleibt. Dies minimiert
eine Dämpfung
der Abwärtsbewegung
des Kolbenelements 36F und der Ventilnadel 10 bei
Beginn des Schließens
der Ventilnadel 10. Das Kugelventil 83 dient ferner
dazu, den Druck in der Zwischenkammer 44F abzubauen, sollte die
Zwischenkammer 44F zu stark mit Druck beaufschlagt worden
sein. Wenn das Kugelventil 83 mit einer Vorspannungsfeder
versehen ist, um das Kugelventil 83 in Richtung auf seinen
Sitz 86 zu drücken, sollte
beachtet werden, dass das Kugelventil 83 vor dem Beginn
der Aufwärtsbewegung
des Kolbens 36F schneller mit dem Sitz in Anlage gebracht
werden kann.
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Um
den Einspritzvorgang zu beenden, wird Energie vom Aktuator genommen,
und das Ventilelement 48 kehrt infolge der Einwirkung der
Feder 58 in Anlage mit dem Sitz 50 zurück, wie
dies zuvor beschrieben wurde.
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Es
sollte beachtet werden, dass dann, wenn die Ventilnadel 10 sich
in der geschlossenen Position befindet, das Strömen von unter hohem Druck stehendem
Kraftstoff um den Kolben 36F und die Nadel 10 herum
in die Zwischenkammer 44F den Druck in der Zwischenkammer 44F erhöhen kann.
In einem derartigen Falle gibt es dennoch eine resultierende Kraft,
die von der Vorspannkraft der Feder 43 und dem Kraftstoffdruck
in der Steuerkammer 38F herrührt, die die Ventilnadel 10 gegen
den Sitz drückt. Wenn
sich die Ventilnadel 10 und der Kolben 36F bei Beginn
des Einspritzens nach oben bewegen und der darauf wirkende Kraftstoffdruck
die Feder 43 unterstützt,
so dass diese Komponenten zusammengehalten werden, wird das Volumen
der Zwischenkammer 44f vergrößert, wodurch der Druck darin
weiter reduziert wird. Ein Hineinsickern von unter hohem Druck stehendem
Kraftstoff in die Zwischenkammer 44F während des Anhebens des Kolbens 36F oder
dann, wenn sich der Kolben 36F in der höchsten Position befindet, kann
dazu beitragen, dass ein Überdruck
in der Zwischenkammer 44F hervorgerufen wird, sobald sich
der Kolben 36F nach unten bewegt, um die Ventilnadel 10 in
Anlage mit dem Sitz und damit in die geschlossene Position zu bringen.
Wenn jedoch der in der Zwischenkammer 44F herrschende Druck
den Druck in dem Kanal 65 übersteigt, wird das Kugelventil 83 in
dem Kanal 81 von seinem Sitz 86 abgehoben, wodurch
Kraftstoff von der Zwischenkammer 44F in den Kanal 65 einströmen kann
und den Kraftstoffdruck in der Zwischenkammer 44F reduziert.
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Die
Anordnung des Kanals 81 in dem Kolbengehäuse 26 und
das Vorsehen des Kugelventils 83 in dem Kanal 81 lässt sich
bequem zusammenbauen, da das Kugelventil in dem Kontaktbereich zwischen
dem oberen Ventilelementgehäuse 45 und dem
Kolbengehäuse 26 angeordnet
werden kann. Da ferner das Volumen der Steuerkammer 38F relativ klein
ist, wenn die Beendigung des Kraftstoffeinspritzens gewünscht ist,
kann eine erneute Druckbeaufschlagung der Steuerkammer 38F relativ
rasch erreicht werden. Ferner wird bei der Aktivierung des Ventilelements 48 und
der Bewegung der Ventilnadel 10 weg von ihrem Sitz die
Zwischenkammer 44F auf ein niedriges Druckniveau gebracht
und kann damit ein relativ großes
Volumen an Kraftstoff aufnehmen, der am Kolben 36F vorbei
einsickert, wenn die Ventilnadel 10 von ihrem Sitz abgehoben
ist. Somit besteht eine geringere Wahrscheinlichkeit, dass sich die
Zwischenkammer 44F während
der Kraftstoffeinspritzung des Zyklus' mit Kraftstoff unter hohem Druck füllt.
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Es
sollte klar sein, dass das Kugelventil 83, das in dem Kanal 81 angeordnet
ist, durch eine andere Art eines Einwegeventils ersetzt werden kann,
beispielsweise durch ein Einwegeventil mit einer Ventilfeder, wobei
sowohl Einwegeventile des Typs, die mit einer Feder vorgespannt
sind, als auch Einwegeventile, die nicht mit einer Feder vorgespannt
sind, für
die Verwendung in dem Kanal geeignet sind. In einer weiteren Ausführungsform,
die sich von der in 7 gezeigten unterscheidet, kann
das Kugelventil weiter unten in dem Kanal 81, d. h. näher an dem
Düsenkörper 14,
angeordnet sein.
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8 zeigt
eine Anordnung, die in vielerlei Hinsicht ähnlich jener der 7 ist,
und es werden lediglich die Unterschiede detailliert beschrieben.
Die Anordnung der 8 unterscheidet sich von jener der 7 dahingehend,
dass die Feder 43 in der Zwischenkammer 44 anstatt
in der Steuerkammer 38F angeordnet ist. Als Folge davon
kann das Volumen der Steuerkammer 38F verringert werden,
wodurch die Druckänderungen,
die zum Betreiben des Einspritzventils erforderlich sind, in rascher Weise
erreicht werden können,
wodurch die Reaktionszeit des Einspritzventils verbessert wird.
Die Feder 43 greift an einer Beilegscheibe 43a an, die an einer in der
Bohrung 28 ausgebildeten Stufe 28a anliegt. Auf Wunsch kann die Dicke
der Beilegscheibe 43a so
gewählt
werden, dass damit die auf die Nadel ausgeübte Federbelastung eingestellt
wird. Alternativ kann eine Distanzscheibe mit geeigneter Dicke zwischen der
Feder 43 und der Beilegscheibe 43a angeordnet werden.
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Ein
möglicher
Nachteil der Anordnung in den 7 und 8 besteht
darin, dass der Betrieb des Kugelventils 83 durch Kraftstoff
beeinflusst werden kann, der bei der Öffnungsbewegung des Ventilelements 48 durch
die Verengung 65a austritt. 9 zeigt
eine Ausführungsform,
die anders ist als die in 7 und 8 gezeigten,
bei der dieses Problem vermieden wird. In dieser Ausführungsform
ist das Ventilgehäuse 45 mit
einer zusätzlichen
Drillbohrung versehen, die einen Kanal 90 bildet, der eine
Verbindung zwischen der Steuerkammer 38 und dem Niederdruckreservoir
herstellt, wenn das Ventilelement 48 von seinem Sitz 50 wegbewegt
ist. Der Kanal 90 umfasst eine Verengung 90a , die in einem Teil des in dem Kolbengehäuse 26 gebildeten
Kanals ausgebildet ist. Das Einspritzventil in 9 umfasst
ferner eine Feder 92, die dazu dient, das Kugelventil 83 gegen
seinen Sitz 86 zu drücken.
Es sollte jedoch beachtet werden, dass das Vorsehen der Feder 92 nicht essenziell
ist, wie zuvor beschrieben.
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Die
Anordnung aus 9 liefert den Vorteil, dass
Kraftstoff, der bei der Öffnungsbewegung
des Ventilelements 48 aus der Verengung 90a austritt, den Betrieb des Kugelventils 83 nicht
beeinflusst, weil das Kugelventil 83 in einem Kanal (Kanal 81) vorgesehen
ist, der von dem Kanal zwischen der Steuerkammer 38 und
dem Ventilsitz 50 (d. h. dem Kanal 90) getrennt
ist.