Erfinderaktivitäten 2011 - DPMA

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14 Die US 8 113 179 B1 beinhaltet des Weiteren ein Direkt- einspritzventil, bei dem ein indirekt mit einer Düsen- nadel fest verbundenes magnetostriktives Festkörper- element als Aktor und zur Kompensation von Abwei- chungen der Kraftstoffbemengung dient. Der Aktor wird mittels jeweils einem am magnetostriktiven Ele- ment befindlichen Solenoid zur Betätigung und zur Erfassung eines rückzuführenden druckabhängigen Signals mithilfe eines elektronischen Schaltkreises geregelt. In der DE 10 2009 046 356 A1 ist ein Direkt- einspritzventil gezeigt, das temperaturbedingte Änderungen über ein zwischen einem Piezoaktor und einem mit einer Düsennnadel verbundenen Druckbolzen angebrachten Übergangsstück mit Dichthülse ausgleicht. 3.2 Maßnahmen zur Druckreduzierung und zur Temperatursenkung Vorteilhafte konstruktive Ausgestaltungen zur Druck- reduzierung innerhalb eines Direkteinspritzventils sind in der DE 10 2010 040 401 A1 veranschaulicht. In Figur 2 ist ein solches Direkteinspritzventil 10 gezeigt, Figur 2: Direkteinspritzventil mit Ausgleichsöffnungen an der Düsennadel (aus DE 10 2010 040 401 A1). DPMA – Erfinderaktivitäten 2011 das eine in seiner axialen Richtung verschiebbare stiftförmige Düsennadel 20 aufweist, die innerhalb einer mehrstufigen Sacklochbohrung 16 angeordnet ist, um eine Hochdruckleitung 11 mit einem an den Durchlassöffnungen 17 befindlichen Raum fluidisch zu verbinden oder davon zu trennen. Eine mechani- sche Entlastung der stiftförmigen Düsennadel 20 wird durch die Durchlassöffnungen 32, 33, 40 erreicht, die einen Druckausgleich zwischen der Hochdruckleitung 11 und dem Hochdruckraum 18 sowie dem Hochdruck- Speichervolumen 31 ermöglichen. Eine Ausführungsform des in der DE 10 2011 000 540 A1 offenbarten Direkteinspritzventils bewerkstelligt eine angemessenen Druckminderung der mit dem Düsenkörper verbundenen Steuerkammer. Hierzu wird eine Verbindung der Steuerkammer über einen mit einer Blende versehenen Durchgang zu einer am Ventil angeschlossenen Hochdruckleitung vorgese- hen. Hinsichtlich von Maßnahmen zur Vermeidung von unerwünschten Temperaturausdehnungen schlägt die WO 2012/006141 A2 ein Kühlungssystem für ein Direkteinspritzventil vor. Die Kühlung wird durch eine Veränderung eines Volumens zur Füh- rung von kühlendem Kraftstoff, welches durch die im Ventil befindlichen ringförmigen Bereiche ge- geben ist, ermöglicht. Die WO 2012/021709 A1 zeigt die Ausgestaltung eines Direkteinspritzventils (siehe Figur 3), deren Teilkörper 66 in direktem Kontakt mit einer Kühlflüssigkeit sind, die den Hohlraum Figur 3: Direkt gekühltes Einspritzventil (aus WO 2012/021709 A1).
DPMA – Erfinderaktivitäten 2011 56 durchströmt. Der zur Einspritzung vorgesehene Kraftstoffpfad wird gegenüber der Kühlflüssigkeit mithilfe der Dichtelemente 76, 80 abgedichtet. Diese Maßnahme ermöglicht eine effektive Kühlung des Ventils in Brennraumnähe. Zusätzliche thermische Belastungen der im oberen Teil des Ventils angebrachten Komponenten können somit weitgehend vermieden werden. Auch ein unmittelbarer Kontakt der Dichtungen 76, 80 mit der Kühlflüssigkeit ver- mindert deren temperaturbedingte Alterung. 3.3 Vermeidung von Druckschwankungen Zur Reduzierung von Druckschwankungen ist im Direkteinspritzventil gemäß der DE 20 2010 017 350 U1 ein zusätzliches Dämpfungselement beigefügt. Dieses ist auf vorteilhafte Weise unmittelbar am Entstehungsort der Druckschwankungen, das heißt in einem Kraftstoffpfadbereich unmittelbar vor den Düsenauslässen, befestigt. Die Dämpfungswirkung entsteht dabei durch Einsatz eines porösen Materials. Die US 2012/0043393 A1 zeigt ein Direkteinspritz- ventil, in dem im Kraftstoffpfad eine zusätzliche Hochdruckkammer zwischengeschaltet ist. Durch diese Kammer ist das Volumen des Kraftstoffpfades wesentlich größer als das Volumen der eingespritz- ten Kraftstoffmenge, wodurch eine verbesserte Schwingungsdämpfung erreicht wird. Ein weiterer bemerkenswerter Ansatz ist in der EP 2 420 666 A1 veranschaulicht. Figur 4 zeigt einen Ventilanschluss 10 am Ventilkopf 9. Der Ventilanschluss 10 ist derart ausgebildet ist, dass eine besonders ausgestaltete Hochdruckleitung 1 angeschlossen werden kann. Die Hochdruckleitung 1 weist am ventilseitigen Ende spezielle Innenkonturierungen 4, 5 und Außenkon- turierungen 7, 8 auf. Zur Schwingungsdämpfung ist zwischen 4 und 5 ein Blendenelement 6a befestigt. Die schwingungsdämpfende Wirkung wird zum einen von den senkrecht zur Kraftstoffströmung befindlichen Blendenflächen und zum anderen durch die streuende Wirkung der Blendenöffnung erreicht. Ein wesentlicher Vorteil dieser Konstruktionsweise ist, dass eine gute Schwingungsdämpfung mit relativ einfachen Herstellungsmaßnahmen am Ventil und an der Kraftstoffleitung erreicht wird. Figur 4: Direkteinspritzventil mit Kraftstoffanschluss zur Schwingungsdämpfung (aus EP 2 420 666 A1). 3.4 Beinflussung der Strömungsverläufe Zur vorteilhaften Verteilung des Kraftstoffs im Brenn- raum ist die Auslassöffnung am Düsenaustritt eines in der EP 2 097 636 B1 dargestellten Kraftstoffventils gemäß der Darstellung in Figur 5 gestaltet. Die Auslass- öffnung 12 ergibt sich aus der relativen Lage eines Be- reichs 16 des Düsenkörpers 14 gegenüber der Lage des Ventilhauptkörpers 10. Diese relative Lage kann durch eine Verschiebung in axialer Richtung des Ventils zu- gunsten einer bestimmten Bemengung von Kraftstoff verändert werden. Die im Wesentlichen gerade ver- laufenden Wandungen 22, 24 und 18, 20 der Auslass- öffnung sind zueinander in einem bestimmten Win- kel ausgerichtet und durch den unstetigen Bereich 30 miteinander verbunden. Im unstetigen Bereich 30 bilden sich Kavitationseffekte, die entsprechend der momentanen Auslassöffnungsfläche ausgeprägt sind, wodurch eine genauere Bemengung des Kraftstoffs unter Beibehaltung guter Zerstäubungseigenschaften 15
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