DE10018712A1

DE10018712A1 - Hydraulisch betätigte Brennstoffeinspritzvorrichtung mit Kaltstartermerkmalen

Info

Publication number: DE10018712A1
Application number: DE10018712A
Authority: DE
Inventors: Jeffrey D Graves; Martin A Lehman
Original assignee: Caterpillar Inc
Current assignee: Caterpillar Inc
Priority date: 1999-04-20
Filing date: 2000-04-14
Publication date: 2000-11-02
Also published as: US6279539B1; GB0004979D0; GB2349176A; GB2349176B

Abstract

Eine hydraulisch betätigte Brennstoffeinspritzvorrichtung weist einen Einspritzvorrichtungskörper auf, der eine Außenoberfläche besitzt. Ein Ankerhohlraum wird von dem Einspritzvorrichtungskörper und einem Elektromagneten definiert. Der Elektromagnet weist einen Anker auf, der innerhalb des Ankerhohlraums positioniert ist. An dem Anker angebracht und in dem Einspritzvorrichtungskörper positioniert ist ein Ventilglied, welches eine Mittellinie definiert. Eine Vielzahl von Evakuierungsdurchlässen, die sich von dem Ankerhohlraum zur Außenoberfläche erstrecken, wird vom Einspritzvorrichtungskörper definiert. Der Anker und die Evakuierungsdurchlässe sind an entgegengesetzten Seiten einer Ebene positioniert, die senkrecht zur Mittellinie orientiert ist.

Description

Technisches Gebiet

Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf hy draulisch betätigte Brennstoffeinspritzvorrichtungen und insbesondere auf hydraulisch betätigte Brennstoffein spritzvorrichtungen mit Merkmalen zur Beihilfe der Lei stung im Kaltstart.

Technischer Hintergrund

Brennstoffeinspritzvorrichtungen, die Motorschmieröl als Betätigungsströmungsmittel verwenden, sind manchmal Lei stungsverlusten beim Kaltstart unterworfen, und zwar auf grund des viskosen Öls, welches in einen Ankerhohlraum fließt, der von dem Einspritzvorrichtungskörper und einem Elektromagneten definiert wird. Während eines Kaltstartes kann hochviskoses kaltes Öl die Bewegung des Ankers ver hindern. Die Einspritzvorrichtungsleistung kann wiederum nachteilig durch die Verlangsamung und/oder die einge schränkte Bewegung des Ankers beeinflußt werden. Ein Ver fahren zur Behandlung dieses Problems wird im US-Patent 5375576 von Ausman und anderen gelehrt, und sieht das Po sitionieren einer O-Ring-Dichtung in der Brennstoffein spritzvorrichtung vor, um zu verhindern, daß viskoses Öl in den Ankerhohlraum fließt. Zusätzlich wurden das Sitz ventil und die Hülse in diesen früheren Brennstoffein spritzvorrichtungen auf enge Spiele bearbeitet, um dabei zu helfen, zu verhindern, daß viskoses Öl in den Anker hohlraum fließt. Indem man den Fluß von kalten Öl in den Ankerhohlraum verhindert, können Leistungsprobleme, die mit dem viskosen Öl assoziiert sind, welches den Anker während des Kaltstartes umgibt, vermieden werden. Obwohl die Dichtungs- und Spiellösungen von Ausman für einige Jahre gut gewirkt haben, gestatten geometrische Ein schränkungen und räumliche Einschränkungen nicht immer die Einrichtung und Verwendung dieser Lösungen. Somit muß bei manchen Brennstoffeinspritzvorrichtungen eine andere Lösung gefunden werden, um die mit dem Kaltstart assozi ierten Probleme zu erleichtern.

Die vorliegende Erfindung ist darauf gerichtet, eines oder mehrere der oben beschriebenen Probleme zu überwin den und die Brennstoffeinspritzvorrichtungsleistung im Kaltstart zu verbessern.

Zusammenfassung der Erfindung

Eine hydraulisch betätigte Brennstoffeinspritzvorrichtung weist einen Einspritzvorrichtungskörper auf, der eine Au ßenoberfläche hat. Ein Ankerhohlraum wird von dem Ein spritzvorrichtungskörper und einem Elektromagneten defi niert, der eine Spule aufweist. Der Elektromagnet weist auch einen Anker auf, der innerhalb des Ankerhohlraums positioniert ist. Am Anker angebracht und im Einspritz vorrichtungskörper positioniert ist ein Ventilglied, wel ches eine Mittellinie definiert. Eine Vielzahl von Evaku ierungsdurchlässen wird durch den Einspritzvorrichtungs körper definiert und erstreckt sich vom Ankerhohlraum zur Außenoberfläche. Der Anker und die Evakuierungsdurchlässe sind an entgegengesetzten Seiten einer Ebene positio niert, die senkrecht zur Mittellinie orientiert ist.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 ist eine schematische Darstellung eines hydrau lisch betätigten Brennstoffeinspritzsystems ge mäß der vorliegenden Erfindung.

Fig. 2 ist eine diagrammartige Querschnittsansicht von vorne einer hydraulisch betätigten Brennstoffe inspritzvorrichtung gemäß der vorliegenden Er findung.

Fig. 3 ist ein diagrammartiger Teilquerschnitt von vorne der Brennstoffeinspritzvorrichtung in Fig. 2.

Fig. 4 ist eine geschnittene Ansicht durch die Brenn stoffeinspritzvorrichtung der Fig. 2, wie sie entlang der Schnittlinien 4-4 der Fig. 3 zu sehen ist.

Fig. 5 ist eine diagrammartige isometrische Darstel lung der Elektromagnetkappe zur Anwendung bei der Brennstoffeinspritzvorrichtung der Fig. 2.

Bester Weg zur Ausführung der Erfindung

Mit Bezug auf Fig. 1 ist eine schematische Darstellung eines hydraulisch betätigten Brennstoffeinspritzsystems 10 gezeigt, und zwar angepaßt für einen direkt einsprit zenden Dieselverbrennungsmotor 12. Das Brennstoffein spritzsystem 10 weist mindestens eine Brennstoffein spritzvorrichtung 40 auf, die alle geeignet sind, um in einer jeweiligen Zylinderkopfbohrung des Motors 12 posi tioniert zu sein. Das Brennstoffeinspritzsystem 10 weist auch ein Niederdruck-Betätigungsströmungsmittelreservoir 13 und eine Quelle von Hochdruck-Betätigungsströmungs mittel 14 auf, die Betätigungsströmungsmittel zu jeder Brennstoffeinspritzvorrichtung 40 liefert. Während ir gendein verfügbares Motorströmungsmittel als Betätigungs strömungsmittel in diesem System verwendet werden könnte, verwendet die vorliegende Erfindung vorzugsweise Motor schmieröl. Dies gestattet, daß das Brennstoffeinspritzsy stem 10 direkt mit der Motorschmierschaltung verbunden ist. In dem Motoreinspritzsystem 10 ist auch eine Brenn stoffquelle 15 vorgesehen, um Brennstoff zu jeder Brenn stoffeinspritzvorrichtung 40 zu liefern. Ein Computer 17 ist in dem Brennstoffeinspritzsystem 10 vorgesehen, der die Zeitsteuerung und die Dauer von Einspritzereignissen steuern kann.

Das Betätigungsströmungsmittelreservoir 13 weist vorzugs weise eine Motorölwanne 16 auf, einen Betätigungsströ mungsmittelkühler 21, einen oder mehrere Betätigungsströ mungsmittelfilter 22 und eine Niederdruckpumpe 20 zum Liefern von Öl oder Betätigungsströmungsmittel zu einem Brennstoffeinspritzsystem 10. Das Betätigungsströmungs mittelreservoir 14 weist auch vorzugsweise eine Hoch druckpumpe 23 auf, um hohen Druck in dem Betätigungsströ mungsmittel zu erzeugen. Ein Hochdruck-Verzweigungsdurch laß 26 verbindet einen Hochdruck-Betätigungsströmungsmit teleinlaß 25 von jeder Brennstoffeinspritzvorrichtung 40 mit der Hochdruck-Betätigungsströmungsmittelquelle 14, hier eine Hochdruck-Commonrail bzw. eine gemeinsame Hoch druck-Schiene 24 (Commonrailtechnik). Betätigungsströ mungsmittel, welches aus der Brennstoffeinspritzvorrich tung 40 austritt, fließt durch einen Niederdruckdurchlaß 27 und kehrt zur Ölwanne 16 zurück. Ein Teil des Hoch druckbetätigungsströmungsmittels, welches durch die Hoch druckpumpe 23 erzeugt wird, wird zurück zur Ölwanne 16 über eine Druckentlastungsleitung 28 geleitet, wie bei dem Verfahren, durch welches Druck in der gemeinsamen Hochdruck-Schiene 24 gehalten wird.

Die Brennstoffquelle 15 weist vorzugsweise ein Brenn stoffversorgungsdruckregulierungsventil 32 und einen Brennstoffzirkulations- und -Rückleitungsdurchlaß 33 auf, der in Strömungsmittelverbindung zwischen den Brennstof feinspritzvorrichtungen 40 und einem Brennstofftank 34 angeordnet ist. Brennstoff wird zu den Brennstoffein spritzvorrichtungen 40 über eine Brennstoffversorgungs leitung 30 geliefert, die in Strömungsmittelverbindung zwischen dem Brennstofftank 34 und dem Brennstoffeinlaß 31 von jeder Brennstoffeinspritzvorrichtung 40 angeordnet ist. Brennstoff, der durch einen Brennstoffversorgungs durchlaß 35 geliefert wird, läuft durch eine Niederdruck- Brennstoffübertragungspumpe 36 und einen oder mehrere Brennstoffilter 37.

Das Brennstoffeinspritzsystem 10 wird elektronisch über den Computer 17 gesteuert, der ein elektronisches Steuer modul 11 aufweist, welches die Zeitsteuerung und die Dau er der Einspritzereignisse über ein Steuersignal S₁₀ steuert. Der Betätigungsströmungsmitteldruck in der ge meinsamen Hochdruck-Schiene 24 wird durch ein Steuersi gnal S₉ gesteuert. Basierend auf einer Vielzahl von Ein gabeparametern, wie beispielsweise Temperatur, Drossel stellung, Motorlast usw. (S₁-S₈) kann das elektronische Steuermodul 11 eine erwünschte Einspritzzeitsteuerdauer und einen Sammelleitungsdruck bestimmen, um eine gewisse erwünschte Leistung bei den abgefühlten Betriebszuständen zu erzeugen.

Mit Bezug auf die Fig. 2-5 ist dort ein diagrammarti ger Querschnitt der Brennstoffeinspritzvorrichtung 40 ge mäß der vorliegenden Erfindung gezeigt, genauso wie eine diagrammartige isometrische Darstellung einer Elektroma gnetkappe 56 zur Anwendung bei der Brennstoffeinspritz vorrichtung 40. Die Brennstoffeinspritzvorrichtung 40 weist einen Einspritzvorrichtungskörper 41 auf, der aus verschiedenen Komponenten aufgebaut ist, die aneinander in einer in der Technik wohl bekannten Weise angebracht sind und so positioniert sind, wie sie gerade vor einem Einspritzereignis positioniert wären. Betätigungsströ mungsmittel kann in die Brennstoffeinspritzvorrichtung 40 durch einen Betätigungsströmungsmitteleinlaß 25 von der Hochdruck-Betätigungsströmungsmittelquelle 14 fließen, und zwar über einen Hochdruck-Verzweigungsdurchlaß 26. Am Ende eines Einspritzereignisses kann Betätigungsströ mungsmittel durch einen Ablaufdurchlaß 57 fließen und aus der Brennstoffeinspritzvorrichtung 40 durch einen Betäti gungsströmungsmittelablauf 18 austreten. Dieses Austreten des Betätigungsströmungsmittel kann dann durch den Nie derdruckdurchlaß 27 in das Niederdruck-Strömungsmittel reservoir 13 fließen. Brennstoff kann in den Einspritz vorrichtungskörper 41 von der Brennstoffquelle 15 durch die Brennstoffversorgungsleitung 30 in den Brennstoffein laß 31 fließen.

Die Brennstoffeinspritzvorrichtung 40 wird im Betrieb durch ein hydraulisches Steuerventil 42 gesteuert, wel ches an dem Einspritzvorrichtungskörper 41 angebracht ist. Das Steuerventil 42 weist eine elektrische Betäti gungsvorrichtung 50 auf, und weist ein Sitzventil 70 auf, welches eine Mittellinie 78 definiert. Die elektrische Betätigungsvorrichtung 50 ist vorzugsweise ein Zwei- Positionen-Elektromagnet 51, wie in Fig. 2 gezeigt, könnte jedoch eine andere geeignete Vorrichtung sein wie beispielsweise eine piezoelektrische Betätigungsvorrich tung. Der Elektromagnet 51 weist einen Anker 53 und eine Spule 52 auf, die den Anker 53 nach oben zieht, wenn der Elektromagnet 51 erregt wird. Der Anker 53 und der Elek tromagnet 51 werden durch einen Luftspalt 64 getrennt. Wenn die Spule 52 den Anker 53 nach oben während eines Einspritzereignisses zieht, verringert der Anker 53 den Luftspalt 64, wenn er sich dem Elektromagneten 51 nähert. Da der Luftspalt 64 bezüglich der Größe minimal ist, sei bemerkt, daß die Bewegung des Ankers 53 begrenzt werden kann, wenn das Strömungsmittel in diesen Raum wandert. Daher definiert der Anker 53 eine Anzahl von Strömungs mittelverdrängungslöchern 63, die es gestatten, daß Strö mungsmittel, welches in den Luftspalt 64 gewandert ist, evakuiert wird. Der Anker 53 ist innerhalb eines Anker hohlraums 55 positioniert, der von einem Einspritzvor richtungskörper 41 und dem Elektromagneten 51 definiert wird. Eine Vielzahl von Evakuierungsdurchlässen wird durch den Einspritzvorrichtungskörper 41 definiert. Die Evakuierungsdurchlässe sind eine Vielzahl von Nuten 54, die sich vom Ankerhohlraum 55 zu einer Außenoberfläche 43 des Einspritzvorrichtungskörpers 41 erstrecken.

Nuten 54 neigen sich vorzugsweise nach unten, wenn sie sich radial nach außen von der Mittellinie 78 erstrecken. Der Anker 53 und die Nuten 54 sind in der Brennstoffein spritzvorrichtung 40 so positioniert, daß sie auf der entgegengesetzten Seite einer Ebene sind, die senkrecht zur Mittellinie 78 ist. Daher ist eine Unterseite des An kers 53 immer über einer Oberseite der Nuten 54 gelegen. Der Einspritzvorrichtungskörper 41 definiert vorzugsweise acht Nuten 54, um sicherzustellen, daß eine adäquate An zahl in Überlagerung mit einem Satz von Fenstern 58 ist (Fig. 5) die durch die Elektromagnetkappe 56 definiert werden. Bei der vorliegenden Brennstoffeinspritzvorrich tung 40 ist die Orientierung von verschiedenen Nuten 54 und Fenstern 58 nicht notwendigerweise gleichförmig bei einzelnen Brennstoffeinspritzvorrichtungen, und zwar auf grund der zylindrischen Form des Elektromagneten 51 und der Elektromagnetkappe 56. Dies ist anders als bei den Brennstoffeinspritzvorrichtungen von Ausman, die keine Elektromagnetkappe vorgesehen haben, und die eine vorbe stimmte Orientierung aufgrund der quadratischen Form des Elektromagneten haben, und aufgrund der Art und Weise, in der er an der Brennstoffeinspritzvorrichtung angebracht war. Es sei bemerkt, daß während die vorliegende Erfin dung derart gezeigt ist, daß sie acht Nuten 54 aufweist, eine andere Anzahl von Nuten verwendet werden könnte, um adäquate Ergebnisse zu erreichen.

Wenn man zur Brennstoffeinspritzvorrichtung 40 zurück kehrt weist das Steuerventil 42 ein Sitzventil 70 auf, welches am Anker 53 durch Befestigungsmittel 61 ange bracht ist, und welches zwischen einem Hochdrucksitz 73 und einem Niederdrucksitz 72 bewegbar ist. Das Sitzventil 70 wird zu dem Hochdrucksitz 73 durch eine Vorspannfeder 71 hin vorgespannt. Wenn das Sitzventil 70 auf dem Hoch drucksitz 73 sitzt, kann das Niederdruckbetätigungsströ mungsmittel, welches innerhalb eines Betätigungsströ mungsmittelhohlraums 75 enthalten ist, aus der Brennstof feinspritzvorrichtung 40 durch den Betätigungsströmungs mittelablauf 18 austreten. Wenn der Elektromagnet 51 ak tiviert wird, zieht der Anker 53 das Sitzventil 70 zum Niederdrucksitz 72 hin, und zwar gegen die Wirkung der Vorspannfeder 71. Wenn das Sitzventil 70 im Niederdruck sitz 72 sitzt, ist der Betätigungsströmungsmittelhohlraum 75 offen zum Betätigungsströmungsmitteleinlaß 25 und zum Betätigungsströmungsmittelablauf 16 hin geschlossen, was gestattet, daß Hochdruckbetätigungsströmungsmittel in den Betätigungsströmungsmittelhohlraum 75 läuft.

Das Sitzventil 70 ist so bearbeitet, daß es ein Sitzspiel 65 hat, und ist in dem Steuerventil 42 positioniert, um sich innerhalb einer Sitzhülse 66 zu bewegen. Die Sitz hülse 66 ist bearbeitet, um ein Hülsenspiel 62 zu haben, und zwar mit Bezug auf den umgebenden Teil des Einspritz vorrichtungskörpers 41. Es sei daran erinnert, daß die Brennstoffeinspritzvorrichtungen von Ausman teilweise auf einem engen Sitzspiel und einem O-Ring im Hülsenspiel be ruhten, um zu verhindern, daß viskoses Öl in den Anker hohlraum während des Kaltstartes fließt. Da jedoch die vorliegende Erfindung Mittel vorsieht, um kaltes Öl aus dem Ankerhohlraum 55 zu evakuieren, besteht nicht länger eine Erfordernis, daß diese Spiele so eng sind. Da prak tische geometrische Einschränkungen das Vorsehen einer O- Ring-Dichtung zwischen der Sitzhülse 66 und dem restli chen Teil des Einspritzvorrichtungskörpers 41 ausschlie ßen, könnte Öl bei der vorliegenden Erfindung leichter in den Ankerhohlraum 55 wandern als bei der Brennstoffein spritzvorrichtung von Ausman. Daher weist die vorliegende Erfindung Mittel auf, um kaltes Öl aus dem Ankerhohlraum 55 in Form der Nuten 54 zu evakuieren.

Der Einspritzvorrichtungskörper 41 definiert auch eine Kolbenbohrung 82, innerhalb der ein Verstärkerkolben 80 sich zwischen einer zurückgezogenen Position wie gezeigt und einer nach unten vorgeschobenen Position bewegen kann. Der Kolben 80 ist zu seiner zurückgezogenen Positi on hin durch eine Vorspannrückholfeder 87 vorgespannt. Verbunden mit dem Kolben 80 ist ein Stößel 83, der sich innerhalb einer Stößelbohrung 85 bewegt. Wie bei dem Kol ben 80 ist der Stößel 83 zu seiner zurückgezogenen Posi tion durch die Rückstellfeder 87 vorgespannt. Der Kolben 80 geht aufgrund der Hydraulikdruckkraft voran, die auf seine Oberseite ausgeübt wird.

Wenn der Kolben 80 beginnt, voran zu laufen, schiebt sich der Stößel 83 in entsprechender Weise vor und wirkt als die hydraulischen Mittel zum unter Druck setzen des Brennstoffs innerhalb der Einspritzvorrichtung 40. Ein Teil der Stößelbohrung 85 definiert eine Brennstoffdruck kammer 88, die mit dem Brennstoffeinlaß 31 verbunden ist, und zwar über ein Rückschlagventil 89. Wenn der Stößel 83 in seine zurückgezogene Position zurückkehrt, wird Brenn stoff in die Brennstoffdruckkammer 88 über das Rück schlagventil 89 gezogen. Während eines Einspritzereignis ses wird das Rückschlagventil 89 geschlossen, wenn sich der Stößel 83 zu seiner vorgeschobenen Position hin be wegt, und der Stößel 83 kann dahingehend wirken, daß er Brennstoff innerhalb der Brennstoffdruckkammer 88 kompri miert. Während es eine Möglichkeit einer Leckage des Strömungsmittels entlang der bewegbaren Komponenten in nerhalb des Einspritzvorrichtungskörpers 41 gibt, gibt es keinen direkten Strömungsmitteldurchlaß, der die Brenn stoffdruckkammer 88 mit dem Betätigungsströmungsmittel hohlraum 75 verbindet. Die Brennstoffdruckkammer 88 ist strömungsmittelmäßig mit einem Düsenauslaß 96 über einen Düsenversorgungsdurchlaß 91 und eine Düsenkammer 93 ver bunden.

Ein Nadelventilglied 90 ist bewegbar in einem Einspritz vorrichtungskörper 41 montiert, und zwar zwischen einer ersten Position, in der der Düsenauslaß 96 offen ist, und einer nach unten gerichteten zweiten Position, in der der Düsenauslaß 96 blockiert ist. Das Nadelventilglied 90 ist mechanisch zu seiner nach unten gerichteten geschlossenen Position durch eine Vorspannfeder 97 vorgespannt. Das Na delventilglied 90 weist eine hydraulische Öffnungsfläche 94 auf, die dem Strömungsmitteldruck in der Düsenkammer 93 ausgesetzt ist. Die Stärke der Vorspannfeder 97 und die Fläche der hydraulischen Öffnungsoberfläche 94 defi nieren einen Ventilöffnungsdruck. Wenn der auf die hy draulische Öffnungsoberfläche 94 ausgeübte Druck den Ven tilöffnungsdruck überschreitet, ist der Druck dann aus reichend, um das Nadelventilglied 90 gegen die Wirkung der Vorspannfeder 97 zu bewegen, um den Düsenauslaß 96 zu öffnen. Der Brennstoff innerhalb der Brennstoffdruckkam mer 88 kann dann durch den Düsenversorgungsdurchlaß 91 in die Düsenkammer 93 und aus dem Düsenauslaß 96 fließen. Am Ende des Einspritzereignisses, wenn der Brennstoffdruck innerhalb der Brennstoffdruckkammer 88 unter einen Ven tilverschlußdruck fällt, kehrt das Nadelventilglied 90 in seine vorgespannte Position zurück, wobei es den Düsen auslaß 96 schließt und den Brennstofffluß in den Brenn raum beendet.

Industrielle Anwendbarkeit

Vor dem Start eines Einspritzereignisses herrscht niedri ger Druck in der Brennstoffdruckkammer 88 vor, und der Betätigungsströmungsmittelhohlraum 75 ist zum Betäti gungsströmungsmittelablauf 16 hin offen, der Kolben 80 und der Stößel 83 sind in ihren jeweiligen zurückgezoge nen Positionen, und das Nadelventilglied 90 ist in seiner aufgesetzten Position, die den Düsenauslaß 96 ver schließt. Das Einspritzereignis wird eingeleitet durch Aktivierung des Elektromagneten 51. Wenn der Elektroma gnet 51 aktiviert wird, zieht der Anker 53 das Sitzventil 70 weg vom Hochdrucksitz 73 und gegen die Wirkung der Vorspannfeder 71. Die Bewegung des Sitzventils 70 zum Niederdrucksitz 72 schließt den Betätigungsströmungsmit telhohlraum 75 zum Betätigungsströmungsmittelablauf 16 und öffnet ihn zum Betätigungsströmungsmitteleinlaß 25. Betätigungsströmungsmittel können nun in den Betätigungs strömungsmittelhohlraum 75 von der Quelle von Hochdruck betätigungsströmungsmittel 14 über einen Hochdruckver zweigungsdurchlaß 26 fließen. Es sei daran erinnert, daß während eine Anzahl von Strömungsmitteln als das Betäti gungsströmungsmittel verwendet werden könnte, die vorlie gende Erfindung Motorschmieröl verwendet.

Beim Kaltstart ist Schmieröl, welches in die Brennstoff einspritzvorrichtung 40 fließt, hoch viskos. Wenn das Sitzventil 70 sich innerhalb der Sitzhülse 66 bewegt, ist es möglich, daß kaltes Öl in den Ankerhohlraum 55 wan dert. Es sei bemerkt, daß wenn es keine Mittel zur Ent fernung dieses Öls aus dem Ankerhohlraum 55 geben würde, die Leistung des Elektromagneten 51 nachteilig beeinflußt werden würde. Jedoch stellt die vorliegende Erfindung si cher, daß irgendwelches viskoses Öl, welches in den An kerhohlraum 55 eintritt, durch Nuten 54 evakuiert werden kann, während es nur minimal mit dem Einspritzereignis in Gegenwirkung tritt. Das kalte Öl kann vom Ankerhohlraum 55 durch Nuten 54 und aus dem Einspritzvorrichtungskörper 41 über Fenster 58 der Elektromagnetkappe 56 fließen. Zu sätzlich kann die Bewegung des Ankers 53 als Pumpmittel wirken, um dabei zu helfen, Öl vom Ankerhohlraum 55 zu evakuieren. Da die vorliegende Erfindung Mittel zum Eva kuieren von kaltem viskosen Öl aus dem Ankerhohlraum 55 vorsieht, kann die Leistung der Brennstoffeinspritzvor richtung 40 beim Kaltstart mehr an den erwarteten Niveaus sein.

Anders als bei der Brennstoffeinspritzvorrichtung von Ausman, die früher besprochen wurde, weist die Brennstof feinspritzvorrichtung 40 keine O-Ring-Dichtung zwischen der Sitzhülse 66 und dem umgebenden Einspritzvorrich tungskörper 41 auf, um zu verhindern, daß hochviskoses Öl in den Ankerhohlraum 55 vom Betätigungsströmungsmittel hohlraum 75 fließt. Während die Einspritzvorrichtung von Ausman Dichtungen und Spiele vorsieht, um zu verhindern, daß viskoses Öl in den Ankerhohlraum 55 kommt, behandelt die vorliegende Erfindung dieses Problem durch Vorsehen von Verfahren zur Evakuierung von viskosem Öl, welches in den Ankerhohlraum 55 beim Kaltstart wandern kann. Aus diesen Gründen sei bemerkt, daß die vorliegende Erfindung dabei helfen kann, die Leistung beim Kaltstart in den Brennstoffeinspritzvorrichtungen zu maximieren, die geo metrische und räumliche Einschränkungen haben, die ver hindern, daß sie die vorherigen Lösungen verwenden.

Wenn man zum Einspritzereignis zurückkehrt, beginnt der Druck innerhalb des Betätigungsströmungsmittelhohlraums 75, aufgrund dessen zu steigen, daß Hochdrucköl in dem Betätigungsströmungsmittelhohlraum 75 vom Einlaß 25 fließt, was eine Steigerung des Druckes bewirkt, der auf den Kolben 80 wirkt. Der Druckeinstieg innerhalb des Be tätigungsströmungsmittelhohlraums 75 beginnt, den Kolben 80 zu seiner vorgeschobenen Position hin zu bewegen, und zwar gegen die Vorspannung der Rückstellfeder 87. Die Ab wärtsbewegung des Kolbens 80 bewegt den Stößel 83 gegen die Vorspannung der Rückholfeder 87, was das Rückschlag ventil 89 schließt und den Druck des Brennstoffs inner halb der Brennstoffdruckkammer 88 und des Düsenversor gungsdurchlasses 91 anhebt. Der steigende Druck des Brennstoffes innerhalb des Düsenversorgungsdurchlasses 91 wirkt auf die hydraulische Öffnungsfläche 94 des Nadel ventilglieds 90. Wenn der auf die hydraulische Öffnungs fläche 94 ausgeübte Druck einen Ventilöffnungsdruck über schreitet, wird das Nadelventilglied 90 gegen die Wirkung der Vorspannfeder 97 angehoben, und es wird gestattet, daß Brennstoff in die Brennkammer vom Düsenauslaß 96 sprüht.

Kurz bevor die erwünschte Brennstoffmenge eingespritzt worden ist, wird ein Signal an den Elektromagneten 51 ge sandt, um das Einspritzereignis zu beenden. Das Sitzven til 70 kehrt zum Hochdrucksitz 73 unter der Wirkung der Vorspannfeder 71 zurück. Diese Abwärtsbewegung des Ankers 53 kann irgendwelches hineingewandertes kaltes Öl aus dem Ankerhohlraum 55 und aus den Nuten 54 drücken. Der Betä tigungsströmungsmitteleinlaß 25 wird dann geschlossen, was einen weiteren Fluß des Hochdruckbetätigungsströ mungsmittels in den Betätigungsströmungsmittelhohlraum 75 von der Quelle 14 verhindert. Dies hat einen Druckabfall innerhalb des Betätigungsströmungsmittelhohlraums 75 zur Folge, das einen entsprechenden Abfall des Druckes zur Folge hat, der auf den Kolben 80 wirkt. Der Druckabfall bewirkt, daß der Verstärkerkolben 80 und der Stößel 83 ihren Abwärtshub stoppen. Da der Stößel 83 sich nicht weiter abwärts bewegt, beginnt der Druck des Brennstoffes innerhalb der Brennstoffdruckkammer 88 abzufallen. Wenn der Druck dieses Brennstoffes unter den Ventilverschluß druck fällt, wird das Nadelventilglied 90 durch die Vor spannfeder 97 zu seiner unteren Position hin vorgespannt, um den Düsenauslaß 96 zu schließen und das Einsprit zereignis zu beenden.

Zwischen den Einspritzereignissen beginnen verschiedene Komponenten des Einspritzvorrichtungskörpers 41, sich selbst in Vorbereitung auf das nächste Einspritzereignis zurückzusetzen. Da der Druck, der auf den Kolben 80 wirkt, abgefallen ist, bewegt die Rückstellfeder 87 den Kolben 80 und den Stößel 83 zurück in ihre jeweiligen zu rückgezogenen Positionen. Die Rückzugbewegung des Ver stärkungskolbens 80 drückt das Betätigungsströmungsmittel aus dem Betätigungsströmungsmittelhohlraum 75 durch den Betätigungsströmungsmittelablauf 16 in das Niederdruck- Betätigungsströmungsmittelreservoir 13 zur Rückzirkulati on über den Niederdruckdurchlaß 27. Die Rückzugbewegung des Kolbens 83 bewirkt, daß Brennstoff vom Brennstoffein laß 31 in die Brennstoffdruckkammer 88 durch die Brenn stoffversorgungsleitung 30 über das Rückschlagventil 89 gezogen wird.

Die vorliegende Erfindung kann die Einspritzvorrichtungs leistung beim Kaltstart verbessern, und zwar durch Vorse hen von Mitteln zum Evakuieren des kalten hochviskosen Öls aus dem Ankerhohlraum einer Brennstoffeinspritzvor richtung. In Brennstoffeinspritzvorrichtungen mit räumli chen und geometrischen Einschränkungen, die verhindern, daß sie vorherige Lösungen verwenden, um zu verhindern, daß viskoses Öl in den Betätigungsströmungsmittelhohlraum fließt, gibt es eine große Wahrscheinlichkeit, daß kaltes Öl in den Ankerhohlraum wandern wird. Die vorliegende Er findung kann schädliche Effekte für die Leistung von die sem viskosen Öl verhindern, und zwar durch Verwendung ei ner Anzahl von Nuten, durch die kaltes Öl aus der Ein spritzvorrichtung austreten kann. Weiterhin kann die vor liegende Erfindung die Bewegung des Ankers ausnützen, um als eine Pumpe zu wirken, um bei der Entfernung von kal tem Öl aus dem Ankerhohlraum zu helfen. Wenn das viskose Öl aus dem Ankerhohlraum entfernt worden ist, kann die Einspritzvorrichtung beim Kaltstart näher an den erwarte ten Niveaus arbeiten.

Es sei bemerkt, daß die obige Beschreibung nur die Kon zepte der vorliegenden Erfindung veranschaulichen soll, und daß sie nicht in irgendeiner Weise einschränkend für den möglichen Umfang der vorliegenden Erfindung sein soll. Während beispielsweise veranschaulicht worden ist, daß die Nuten sich nach unten neigen, wenn sie sich radi al nach außen erstrecken, sei bemerkt, daß sie stattdes sen ohne die Neigung ausgebildet sein könnten. Während weiterhin die vorliegende Erfindung derart gezeigt worden ist, daß sie acht Nuten aufweist, die von dem Ankerhohl raum kommen, sei bemerkt, daß eine andere Anzahl verwen det werden könnte, solange eine ausreichende Anzahl von Nuten verfügbar ist, die in Übereinstimmung mit den Fen stern in der Elektromagnetkappe liegen. Während zusätz lich die vorliegende Erfindung mit sich radial erstrec kenden Nuten offenbart wird, sei bemerkt, daß andere Ori entierungen genauso gut arbeiten können. Somit könnten verschiedene Modifikationen vorgenommen werden, ohne vom beabsichtigten Kern und Umfang der Erfindung abzuweichen, wie von den Ansprüchen unten definiert.

Claims

1. Hydraulisch betätigte Brennstoffeinspritzvorrich tung, die folgendes aufweist:
einen Einspritzvorrichtungskörper, der eine Außen fläche aufweist;
einen Elektromagneten, der einen Anker und eine Spu le aufweist;
einen Ankerhohlraum, der von dem Einspritzvorrich tungskörper und dem Elektromagneten definiert wird, und wobei der Anker in dem Ankerhohlraum positio niert ist;
ein Ventilglied, welches eine Mittellinie definiert und innerhalb des Einspritzvorrichtungskörpers posi tioniert ist und an dem Anker angebracht ist;
wobei der Einspritzvorrichtungskörper eine Vielzahl von Evakuierungsdurchlässen definiert, wobei die Evakuierungsdurchlässe sich von dem Ankerhohlraum zu der Außenoberfläche erstrecken; und
wobei der Anker und die Evakuierungsdurchlässe an entgegengesetzten Seiten einer Ebene positioniert sind, die senkrecht zur Mittellinie orientiert ist.

2. Brennstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 1, wo bei die Evakuierungsdurchlässe Nuten sind, die sich zu einer Seite des Ankerhohlraums öffnen.

3. Brennstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 1, wo bei ein Teil der Evakuierungsdurchlässe sich radial nach außen relativ zur Mittellinie erstreckt.

4. Brennstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 1, wo bei der Einspritzvorrichtungskörper eine Elektroma gnetkappe aufweist; und wobei ein Teil der Evakuierungsdurchlässe Fenster ist, die von der Elektromagnetkappe definiert wer den.

5. Brennstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 1, wo bei die Evakuierungsdurchlässe sich zur Außenober fläche hin neigen.

6. Brennstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 1, wo bei das Ventilglied ein Sitzventil ist, welches sich zwischen einem ersten Sitz und einem zweiten Sitz bewegt, die von dem Einspritzvorrichtungskörper de finiert werden.

7. Brennstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 1, wo bei der Elektromagnet und der Anker kreisförmige Querschnitte haben, und zwar mit Mittelpunkten, die konzentrisch mit der Mittellinie ausgerichtet sind.

8. Brennstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 1, wo bei der Einspritzvorrichtungskörper einen Einlaß durchlaß definiert, der strömungsmittelmäßig mit ei ner Quelle von Hochdruckbetätigungsströmungsmittel verbunden ist;
wobei der Einspritzvorrichtungskörper einen Auslaß durchlaß definiert, der strömungsmittelmäßig mit ei ner Menge von Niederdruckbetätigungsströmungsmittel verbunden ist; und
wobei der Einspritzvorrichtungskörper einen Brenn stoffeinlaß definiert, der strömungsmittelmäßig mit einer Brennstoffquelle verbunden ist, wobei der Brennstoff ein anderes Strömungsmittel ist als das Betätigungsströmungsmittel.

9. Brennstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 1, wo bei der Einspritzvorrichtungskörper einen Einlaß durchlaß aufweist, der strömungsmittelmäßig mit ei ner Schmierölquelle verbunden ist.

10. Motor, der ein hydraulisch betätigtes Brennstoffein spritzsystem aufweist, welches folgendes aufweist:
eine hydraulisch betätigte Brennstoffeinspritzvor richtung, die an dem Motor angebracht ist und einen Einspritzvorrichtungskörper definiert;
wobei der Einspritzvorrichtungskörper eine Außen oberfläche aufweist;
einen Elektromagneten, der einen Anker und eine Spu le aufweist;
einen Ankerhohlraum, der von dem Einspritzvorrich tungskörper und dem Elektromagneten definiert wird, und wobei der Anker in dem Ankerhohlraum positio niert ist;
ein Ventilglied, welches eine Mittellinie definiert und innerhalb des Einspritzvorrichtungskörpers posi tioniert ist und an dem Anker angebracht ist;
wobei der Einspritzvorrichtungskörper eine Vielzahl von Evakuierungsdurchlässen definiert, wobei sich die Evakuierungsdurchlässe vom Ankerhohlraum zur Au ßenoberfläche erstrecken; und
wobei der Anker und die Evakuierungsdurchlässe an entgegengesetzten Seiten einer Ebene positioniert sind, die senkrecht zur Mittellinie orientiert ist.

11. Motor und System nach Anspruch 10, wobei die Mittel linie vertikal orientiert ist.

12. Motor und System nach Anspruch 11, wobei ein Teil der Evakuierungsdurchlässe Nuten ist, die sich an einer Seite zum Ankerhohlraum öffnen; und wobei sich die Nuten radial nach außen relativ zur Mittellinie erstrecken.

13. Motor und System nach Anspruch 12, wobei der Ein spritzvorrichtungskörper eine Elektromagnetkappe aufweist, wobei ein zweiter Teil der Evakuierungs durchlässe Fenster in der Kappe ist.

14. Motor und System nach Anspruch 13, wobei der Elek tromagnet und der Anker kreisförmige Querschnitte haben, und zwar mit Mitten, die konzentrisch mit der Mittellinie ausgerichtet sind.

15. Motor und System nach Anspruch 14, wobei das Ventil glied ein Sitzventil ist, welches sich zwischen ei nem ersten Sitz und einem zweiten Sitz bewegt, die von dem Einspritzvorrichtungskörper definiert sind.

16. Motor und System nach Anspruch 15, wobei der Ein spritzvorrichtungskörper einen Einlaßdurchlaß defi niert, der strömungsmittelmäßig mit einer Quelle von Hochdruckmotorschmieröl verbunden ist;
wobei der Einspritzvorrichtungskörper einen Auslaß durchlaß definiert, der strömungsmittelmäßig mit ei nem Volumen von Niederdrucköl verbunden ist; und
wobei der Einspritzvorrichtungskörper einen Brenn stoffeinlaß definiert, der strömungsmittelmäßig mit einer Quelle von Mitteldruckbrennstoff verbunden ist.

17. Hydraulisch betätigte Brennstoffeinspritzvorrich tung, die folgendes aufweist:
einen Einspritzvorrichtungskörper, der eine Außen oberfläche, einen Schmieröleinlaßdurchlaß, einen Schmierölablauf und einen Brennstoffeinlaß defi niert;
einen Elektromagneten, der einen Anker und eine Spu le aufweist;
einen Ankerhohlraum, der von dem Einspritzvorrich tungskörper und dem Elektromagneten definiert wird, und wobei der Anker in dem Ankerhohlraum positio niert ist;
ein Ventilglied, welches eine Mittellinie definiert und innerhalb des Einspritzvorrichtungskörpers posi tioniert ist und an dem Anker angebracht ist;
wobei der Einspritzvorrichtungskörper eine Vielzahl von Evakuierungsdurchlässen definiert, die sich von dem Ankerhohlraum zur Außenoberfläche erstrecken;
wobei die Evakuierungsdurchlässe sich auf einer Sei te zum Ankerhohlraum öffnen und sich radial nach au ßen relativ zur Mittellinie erstrecken; und
wobei der Anker und die Evakuierungsdurchlässe an entgegengesetzten Seiten einer Ebene positioniert sind, die senkrecht zur Mittellinie orientiert ist.

18. Brennstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 17, wo bei ein erster Teil der Evakuierungsdurchlässe Nuten ist, die sich an einer Seite zum Ankerhohlraum hin öffnen; und wobei der Einspritzvorrichtungskörper eine Elektro magnetkappe aufweist, wobei ein zweiter Teil der Evakuierungsdurchlässe Fenster in der Kappe ist.

19. Brennstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 18, wo bei der erste Teil der Evakuierungsdurchlässe sich radial nach außen relativ zur Mittellinie erstreckt.

20. Brennstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 19, wo bei der Einspritzvorrichtungskörper einen Betäti gungsströmungsmittelhohlraum definiert;
wobei das Ventilglied zwischen einer ersten Position und einer zweiten Position bewegbar ist;
wobei der Schmieröleinlaßdurchlaß zum Betätigungs strömungsmittelhohlraum hin offen ist, wenn das Ven tilglied in der ersten Position ist;
wobei der Schmierölablauf zu dem Betätigungsströ mungsmittelhohlraum hin offen ist, wenn das Ventil glied in der zweiten Position ist; und
Mittel, um zu ermöglichen, daß eine Schmierölmenge von dem Betätigungsströmungsmittelhohlraum zum An kerhohlraum wandert.