Technisches GebietTechnical area
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich grundsätzlich auf eine Einzelfluidkraftstoffeinspritzanlage und insbesondere auf Kraftstoffeinspritzanlagen mit Einspritzverlaufsformung.The present disclosure generally relates to a single fluid fuel injection system, and more particularly to fuel injection systems having injection molding.
Hintergrundbackground
Motoren wie Dieselmotoren, Benzinmotoren, Erdgasmotoren und andere im Stand der Technik bekannte Motoren stoßen eine komplexe Mischung von verbrennungsbedingten Bestandteilen aus. Die Bestandteile können gasförmige und feste Stoffe wie Stickoxide (NOx) und Feinstaub sein. Aufgrund eines gewachsenen Bewusstseins gegenüber der Umwelt sind Abgasemissionsstandards strenger geworden und die Menge von NOx und Feinstaub, die von einem Motor emittiert werden, kann abhängig von dem Motortyp, der Motorgröße und/oder der Motorklasse reguliert werden.Engines such as diesel engines, gasoline engines, natural gas engines, and other engines known in the art emit a complex mixture of combustion-related components. The constituents can be gaseous and solid substances such as nitrogen oxides (NOx) and fine dust. Due to an increased awareness of the environment, exhaust emission standards have become more stringent and the amount of NOx and particulate matter emitted from an engine may be regulated depending on the engine type, the engine size and / or the engine class.
Ingenieure haben herausgefunden, dass ungewünschte Motoremissionen wie beispielsweise NOx, Feinstaub und unverbrannte Kohlenwasserstoffe mit Kraftstoffeinspritzanlagen über einem Motorbetriebsbereich mit Hilfe von Kraftstoffeinspritzanlagen durch eine maximalen Flexibilität beim Steuern von Einspritzzeitpunkten, Durchflüssen, Einspritzmengen, Einspritzverlaufsformen, Einspritzendencharakteristika und anderer im Stand der Technik bekannter Faktoren reduziert werden können. Der Wunsch nach maximaler Flexibilität wird häufig begrenzt durch das Bedürfnis kosteneffizient in Bezug auf Kraftstoffeinspritzanlagenkomponenten und Herstellbarkeit zu arbeiten, das Bedürfnis nach einer robusten Anlage, dem Wunsch Leistungsunterschiede zwischen Kraftstoffeinspritzventilen einer Anlage zu reduzieren und anderen im Stand der Technik bekannten Faktoren. Diese Aspekte wurden erstmals durch Einführung eines elektrischen Aktuators in Kraftstoffeinspritzventilen angegangen, um einer Grenzwertsteuerbarkeit über Einspritzzeiten und -menge unabhängig vom Motorkurbelwinkel zu erlangen. In dem Fall einer Common-Rail-Kraftstoffeinspritzanlage wird diese Grenzwertsteuerung häufig durch Einbeziehung eines elektronisch steuerbaren Einlassventils oder eines elektronisch steuerbaren Direktsteuerungsnadelventils erreicht. Im ersteren Fall wird eine Fluidverbindung zwischen der Kraftstoffeinspritzventildüsenkammer und der Hochdruckkraftstoffeinspritzleitung geöffnet und geschlossen durch Öffnen und Schließen eines Einlassventils über einen elektrischen Aktuator. In einigen Beispielen ist das Einlassventil direkt mit einem elektrischen Aktuator wie beispielsweise einem Magneten verbunden und in anderen Beispielen ist das Einlassventil vorgesteuert. In anderen Common-Rail-Kraftstoffeinspritzanlagen verbleibt die Düsenkammer jederzeit in Fluidverbindung mit der Hochdruckkraftstoffleitung, hingegen werden die Düsen durch Druckentlastung auf einer Schließhydraulikseite eines Direktsteuerungsnadelventils geöffnet und geschlossen. Obwohl diese Common-Rail-Kraftstoffeinspritzanlagen viele wünschenswerte Aspekte aufweisen, ist die Fähigkeit zur Maximierung der Flexibilität in den Einspritzcharakteristika noch immer nicht erreicht.Engineers have found that undesirable engine emissions such as NOx, particulate matter and unburned hydrocarbons with fuel injection systems are reduced over an engine operating range by means of fuel injection systems through maximum flexibility in controlling injection timings, flow rates, injection rates, injection waveforms, injection end characteristics and other factors known in the art can. The desire for maximum flexibility is often limited by the need to be cost effective with fuel injector components and manufacturability, the need for robust equipment, the desire to reduce power differences between fuel injectors of a plant, and other factors known in the art. These aspects were first addressed by introducing an electric actuator in fuel injectors to gain limit controllability over injection timings and quantity regardless of engine crank angle. In the case of a common rail fuel injection system, this limit control is often accomplished by incorporating an electronically controllable intake valve or an electronically controllable direct control needle valve. In the former case, fluid communication between the fuel injector nozzle chamber and the high pressure fuel injection pipe is opened and closed by opening and closing an intake valve via an electric actuator. In some examples, the intake valve is directly connected to an electric actuator, such as a solenoid, and in other examples, the intake valve is pilot operated. In other common rail fuel injection systems, the nozzle chamber remains in fluid communication with the high pressure fuel line at all times, however, the nozzles are opened and closed by depressurizing a closing hydraulic side of a direct control needle valve. Although these common rail fuel injection systems have many desirable aspects, the ability to maximize flexibility in injection characteristics has still not been achieved.
In einem beispielhaften Common-Rail-Kraftstoffeinspritzventil, das im US-Patent Nr. 5,984,200 von Augustin offenbart wird, umfasst ein vorgesteuertes Einlassventil angeblich Merkmale, die es dem Kraftstoffeinspritzventil ermöglichen, einen relativ langsamen Einspritzverlauf zu Beginn eines Einspritzvorgangs zu erzeugen, um einen, wie es im Stand der Technik häufig genannt wird, rampenförmigen Einspritzvorgang zu erzeugen. Während es wahr ist, dass sich rampenförmige Einspritzvorgänge als effektiv in der Reduzierung ungewünschter Emissionen unter einigen Motorbetriebsbedingungen erwiesen haben, erfordern andere Motorbetriebsbedingungen häufig andere Einspritzcharakteristika, um ungewünschte Emissionen effektiv zu reduzieren. Unter diesen anderen gewünschten Einspritzcharakteristika gibt es Teileinspritzungen, die Fähigkeit rechteckförmige Einspritzverlaufsformen am Einspritzbeginn zu erzeugen, und die Fähigkeit Einspritzvorgänge abrupt zu beenden. Demnach hat es sich als problematisch erwiesen, Common-Rail-Kraftstoffeinspritzventile mit einem erweiterten Bereich von Fähigkeiten herzustellen.In an exemplary common rail fuel injector used in the U.S. Patent No. 5,984,200 Augustin, a pilot operated intake valve purportedly includes features that allow the fuel injector to produce a relatively slow injection history at the beginning of an injection event to produce a ramped injection event, as is commonly referred to in the art. While it is true that ramp injections have been found to be effective in reducing unwanted emissions under some engine operating conditions, other engine operating conditions often require different injection characteristics to effectively reduce unwanted emissions. Among these other desired injection characteristics are partial injections, the ability to generate rectangular injection waveforms at the start of injection, and the ability to abruptly terminate injections. Thus, it has proven problematic to produce common rail fuel injectors with a broader range of capabilities.
Das offenbarte Kraftstoffeinspritzventil mit Einspritzverlausformung ist darauf gerichtet, eines oder mehrere der vorgenannten Probleme zu überwinden.The disclosed injection-molded fuel injection valve is directed to overcoming one or more of the foregoing problems.
Zusammenfassung der OffenbarungSummary of the Revelation
Gemäß einem Aspekt weist ein Kraftstoffeinspritzventil einen Einspritzventilkörper auf, der einen Hochdruckzulauf, einen Düsenversorgungsdurchgang, eine Ventilsteuerkammer, eine Ventilsteuerleitung, einen Niedrigdruckablauf und mindestens eine Düsenauslassöffnung festlegt. Das Kraftstoffeinspritzventil kann auch eine Ventilgeschwindigkeitssteuervorrichtung aufweisen, die fest in der Ventilsteuerkammer angebracht ist und ein Oberbecken, ein Unterbecken und mindestens eine Öffnung durch das Unterbecken aufweist. Ebenso enthalten ist eine Ventilsteuerbaugruppe mit einem Ventilglied, das dazu ausgebildet ist, selektiv eine Fluidverbindung von dem Oberbecken und der Ventilsteuerleitung zu dem Niedrigdruckablauf zu ermöglichen. Das Kraftstoffeinspritzventil weist ebenfalls eine Ventilnadel auf, die in dem Einspritzventilkörper bewegbar ist zwischen einer ersten Stellung, in welcher die Ventilnadel die mindestens eine Düsenauslassöffnung versperrt, und einer zweiten Stellung, in welcher die Ventilnadel zumindest teilweise die mindestens eine Düsenauslassöffnung öffnet. Die Ventilnadel weist ferner mindestens eine Öffnungshydraulikseite auf, die einem Fluiddruck des Düsenversorgungsdurchgangs ausgesetzt ist, und mindestens eine Schließhydraulikseite auf, die einem Fluiddruck der ersten Ventilsteuerkammer ausgesetzt ist.In one aspect, a fuel injector includes an injector body defining a high pressure inlet, a nozzle supply passage, a valve control chamber, a valve control line, a low pressure drain, and at least one nozzle outlet port. The fuel injector may also include a valve speed control device fixedly mounted in the valve control chamber and having an upper reservoir, a lower reservoir, and at least one lower reservoir opening. Also included is a valve control assembly having a valve member configured to selectively permit fluid communication from the upper reservoir and the valve control line to the low pressure drain. The fuel injection valve also has a valve needle which is movable in the injection valve body between a first position, in which the Valve needle which blocks at least one nozzle outlet opening, and a second position in which the valve needle at least partially opens the at least one nozzle outlet opening. The valve needle further has at least one opening hydraulic side exposed to a fluid pressure of the nozzle supply passage and at least one closing hydraulic side exposed to a fluid pressure of the first valve control chamber.
Gemäß einem anderen Aspekt umfasst ein Verfahren zur Steuerung einer Schließgeschwindigkeit einer Ventilnadel während eines Einspritzvorgangs einen Schritt des Bewegen einer Ventilnadel von einer ersten Stellung zu einer zweiten Stellung durch Verdrängen von Fluid von einer Ventilsteuerkammer zu einem Niedrigdruckablauf, wobei in der genannten ersten Stellung die Ventilnadel mindestens eine Düsenauslassöffnung versperrt, und in der genannten zweiten Stellung die Ventilnadel zumindest teilweise die mindestens eine Düsenauslassöffnung freigibt. Ebenfalls enthalten ist ein Schritt des Bewegen der Ventilnadel von der zweiten Stellung zu der ersten Stellung durch Verhindern einer Fluidverbindung zwischen der Ventilsteuerkammer und dem Niedrigdruckablauf und Befüllen der Ventilsteuerkammer mit Fluid. Ebenfalls enthalten ist ein Schritt des Begrenzens einer Geschwindigkeit der Ventilnadel, wenn sich diese von der zweiten Stellung zu der ersten Stellung bewegt durch Begrenzen der Befüllung der Ventilsteuerkammer mit Fluid mit einer Ventilgeschwindigkeitssteuervorrichtung, die fest in der Ventilsteuerkammer angeordnet ist und ein Oberbecken, ein Unterbecken und mindestens eine Öffnung durch das Unterbecken aufweist.In another aspect, a method of controlling a closing speed of a valve needle during an injection event comprises a step of moving a valve needle from a first position to a second position by displacing fluid from a valve control chamber to a low pressure drain, wherein in said first position the valve needle is at least blocks a nozzle outlet opening, and in said second position, the valve needle at least partially releases the at least one nozzle outlet opening. Also included is a step of moving the valve needle from the second position to the first position by preventing fluid communication between the valve control chamber and the low pressure drain and filling the valve control chamber with fluid. Also included is a step of limiting a speed of the valve needle as it moves from the second position to the first position by limiting the filling of the valve control chamber with fluid having a valve speed control device fixedly disposed in the valve control chamber and an upper reservoir, a lower reservoir and has at least one opening through the lower basin.
Gemäß einem anderen Aspekt weist ein Verbrennungsmotor ein Motorgehäuse auf, das eine Mehrzahl von Motorzylindern festlegt, und eine Mehrzahl von Kolben auf, die jeweils bewegbar in einem entsprechenden Motorzylinder sind. Eine Kraftstoffanlage weist eine Mehrzahl von Kraftstoffeinspritzventilen auf, die jeweils zu einem der Mehrzahl der Motorzylinder zugehörig sind, wobei jedes der Kraftstoffeinspritzventile eine Kavität, die eine Oberseite und eine Unterseite besitzt, und eine Ventilgeschwindigkeitssteuervorrichtung aufweist, die eine Oberseite und eine Unterseite und eine darin angeordnete Öffnung aufweist. Der Raum zwischen der Oberseite der Ventilgeschwindigkeitssteuervorrichtung und der Oberseite der Kavität legt eine erste Ventilsteuerkammer fest, und der Raum zwischen der Unterseite der Ventilgeschwindigkeitssteuervorrichtung und der Unterseite der Kavität legt eine zweite Ventilsteuerkammer fest. Die erste und zweite Ventilsteuerkammer stehen über die Öffnung in Fluidverbindung miteinander. Jedes der Mehrzahl von Kraftstoffeinspritzventilen weist ferner ein Ventil auf, das über eine Ventilbewegungsdistanz bewegbar ist, um eine Kraftstoffeinspritzung in den zugehörigen Motorzylinder zu steuern, und weist mindestens eine Schließhydraulikseite auf, die einem Fluiddruck der zweiten Ventilsteuerkammer ausgesetzt ist.In another aspect, an internal combustion engine includes a motor housing that defines a plurality of engine cylinders and a plurality of pistons that are each movable in a corresponding engine cylinder. A fuel system includes a plurality of fuel injection valves each associated with one of the plurality of engine cylinders, each of the fuel injection valves having a cavity having a top and a bottom, and a valve speed control device having top and bottom and a housing therein Opening has. The space between the top of the valve speed control device and the top of the cavity defines a first valve control chamber, and the space between the bottom of the valve speed control device and the bottom of the cavity defines a second valve control chamber. The first and second valve control chambers are in fluid communication with each other via the opening. Each of the plurality of fuel injection valves further includes a valve movable over a valve travel distance to control fuel injection into the associated engine cylinder, and has at least one closing hydraulic side exposed to fluid pressure of the second valve control chamber.
Kurzbeschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings
1 ist ein schematisches Schaltbild einer Kraftstoffanlage, die ein Common-Rail-Kraftstoffeinspritzventil verwendet, 1 FIG. 12 is a schematic diagram of a fuel system using a common rail fuel injection valve; FIG.
2 ist ein Querschnitt eines Common-Rail-Kraftstoffeinspritzventils, das eine Ventilgeschwindigkeitssteuervorrichtung nutzt, 2 FIG. 12 is a cross section of a common rail type fuel injection valve using a valve speed control apparatus; FIG.
3 ist ein Ausschnitt des Einspritzventils der 2, die das Detail der Ausführungsform der Ventilgeschwindigkeitssteuervorrichtung zeigt, 3 is a section of the injector of 2 showing the detail of the embodiment of the valve speed control apparatus,
4 ist eine Draufsicht einer beispielhaften Ventilgeschwindigkeitssteuervorrichtung, 4 FIG. 12 is a plan view of an exemplary valve speed control apparatus; FIG.
5 ist eine Querschnittsansicht einer beispielhaften Ventilgeschwindigkeitssteuervorrichtung, 5 FIG. 12 is a cross-sectional view of an exemplary valve speed control apparatus; FIG.
6 ist eine Ansicht einer alternativen Ausführungsform der Ventilgeschwindigkeitssteuervorrichtung, und 6 is a view of an alternative embodiment of the valve speed control device, and
7 ist ein Graph, der unterschiedliche Einspritzverlaufskurven zeigt. 7 Fig. 10 is a graph showing different injection history curves.
Detaillierte BeschreibungDetailed description
Unter Bezugnahme auf 1 ist eine Common-Rail-Kraftstoffanlage 10 mit mindestens einem Kraftstoffeinspritzventil 12 gezeigt. Eine Kraftstoffquelle 14 kann einen Kraftstoff bei Umgebungsdruck beinhalten. Der genannte Kraftstoff kann destillierter Dieselkraftstoff sein. Eine Förderpumpe 16 kann Kraftstoff von der Kraftstoffquelle durch die Kraftstoffversorgungsleitung 18 pumpen und einer Hochdruckkraftstoffpumpe 20 zuleiten. Die Hochdruckkraftstoffpumpe 20 kann dann den Kraftstoff bis zu einem gewünschten Druck verdichten und diesen zur Kraftstoffleitung 22 leiten. Der Kraftstoffdruck in der Kraftstoffleitung 22 kann teilweise durch ein Sicherheitsventil 24 gesteuert werden. Das Sicherheitsventil 24 kann Kraftstoff von der Kraftstoffleitung 22 zu der Kraftstoffrückführleitung 26 überströmen lassen, wenn der Kraftstoff in der Kraftstoffleitung 22 einen höher als gewünschten Druck aufweist. Die Kraftstoffrückführleitung 26 führt Kraftstoff zurück zu der Kraftstoffquelle 14. Die Kraftstoffleitung 22 ist ebenso dazu ausgebildet, Kraftstoff zu den Kraftstoffeinspritzventilen 12 zu leiten. Die Kraftstoffeinspritzventile 12 sind dazu ausgebildet, Kraftstoff in eine Verbrennungskammer eines Motors (nicht gezeigt) einzuspritzen. Der Kraftstoff, der nicht durch die Kraftstoffeinspritzventile 12 eingespritzt wird, strömt in die Kraftstoffrückführleitung 26 über, und wird schließlich zur Kraftstoffquelle 14 zurückgeleitet.With reference to 1 is a common rail fuel system 10 with at least one fuel injection valve 12 shown. A fuel source 14 may include a fuel at ambient pressure. The named fuel may be distilled diesel fuel. A pump 16 can fuel from the fuel source through the fuel supply line 18 pump and a high-pressure fuel pump 20 forward. The high pressure fuel pump 20 can then compress the fuel to a desired pressure and this to the fuel line 22 conduct. The fuel pressure in the fuel line 22 Can be partially through a safety valve 24 to be controlled. The safety valve 24 can fuel from the fuel line 22 to the fuel return line 26 Overflow when the fuel in the fuel line 22 has a higher than desired pressure. The fuel return line 26 returns fuel back to the fuel source 14 , The fuel line 22 is also adapted to fuel to the fuel injection valves 12 to lead. The fuel injectors 12 are configured to inject fuel into a combustion chamber of an engine (not shown). The fuel that is not through the fuel injectors 12 is injected, flows into the Fuel return line 26 over, and eventually becomes the fuel source 14 returned.
Ein elektronisches Steuermodul (ECM) 28 kann eine allgemeine Steuerung für die Kraftstoffanlage 10 bereitstellen. Das ECM 28 kann verschiedene Eingangssignale empfangen, wie beispielsweise von einem Drucksensor 30 und einem Temperatursensor 32, die mit der Kraftstoffleitung 22 verbunden sind, um die Betriebsbedingungen zu bestimmen. Das ECM 28 kann dann verschiedene Steuersignale zu verschiedenen Komponenten wie der Förderpumpe 16 der Hochdruckkraftstoffpumpe 20 und dem Kraftstoffeinspritzventil 12 senden.An electronic control module (ECM) 28 can be a general control for the fuel system 10 provide. The ECM 28 can receive various input signals, such as from a pressure sensor 30 and a temperature sensor 32 that with the fuel line 22 connected to determine the operating conditions. The ECM 28 can then provide various control signals to various components such as the feed pump 16 the high pressure fuel pump 20 and the fuel injection valve 12 send.
Unter Bezugnahme auf 2 ist der innere Aufbau und die Fluidschaltbaugruppe jedes Kraftstoffeinspritzventils 12 gezeigt. Das Kraftstoffeinspritzventil 12 weist einen Einspritzventilkörper 34 auf. Der Einspritzventilkörper 34 kann einen Hochdruckkraftstoffzulauf 36 und einen Hochdruckversorgungsdurchgang 38 festlegen. Der Hochdruckversorgungsdurchgang 38 versorgt eine Düsenbaugruppe 40 mit Hochdruckkraftstoff.With reference to 2 is the internal structure and fluid switching assembly of each fuel injector 12 shown. The fuel injector 12 has an injection valve body 34 on. The injector body 34 can be a high pressure fuel feed 36 and a high pressure supply passage 38 establish. The high pressure supply passage 38 supplies a nozzle assembly 40 with high pressure fuel.
Die Düsenbaugruppe 40 kann einen Düsenkörper 42 aufweisen, welcher eine Düsenkavität 44 festlegt. Der Düsenkörper 42 kann ferner einen Kraftstoffversorgungsdurchgang 43 festlegen. Die Düsenkavität 44 steht über den Kraftstoffversorgungsdurchgang 43 in Fluidverbindung mit dem Hochdruckversorgungsdurchgang 38. Die Düsenbaugruppe 40 kann ferner eine Ventilnadel 46 aufweisen. Die Ventilnadel 46 kann in der Düsenkavität 44 angeordnet sein. Die Düsenbaugruppe 44 kann ferner eine Düsenspitze 48 aufweisen, welche mindestens eine Einspritzöffnung 50 aufweist. Wie noch in größerem Detail beschrieben werden wird, ist die Ventilnadel 46 zwischen einer ersten Stellung und einer zweiten Stellung bewegbar. In der ersten Stellung berührt ein erstes Ende 52 der Ventilnadel 46 die Düsenspitze 48, so dass es mindestens teilweise eine Fluidverbindung zwischen der Düsenkavität 44 und der mindestens einen Einspritzöffnung 50 versperrt. In der zweiten Stellung berührt das erste Ende 52 der Ventilnadel 46 die Düsenspitze 48 nicht mehr, so dass eine Fluidverbindung zwischen der Düsenkavität 44 und der mindestens einen Einspritzöffnung 50 ermöglicht wird. Eine Rückstellfeder 54 kann ebenso in der Düsenkavität 44 angeordnet sein. Die Rückstellfeder 54 kann dazu ausgebildet sein, die Ventilnadel 46 in ihrer ersten Stellung vorzuspannen. Der Düsenkörper 42 kann ferner eine Ventilführungsbohrung 56 festlegen, in welcher ein zweites Ende 58 der Ventilnadel 46 angeordnet ist. Das zweite Ende 58 der Ventilnadel 46 weist mindestens eine Schließhydraulikseite 60 auf.The nozzle assembly 40 can a nozzle body 42 having a nozzle cavity 44 sets. The nozzle body 42 may further include a fuel supply passage 43 establish. The nozzle cavity 44 is about the fuel supply passage 43 in fluid communication with the high pressure supply passage 38 , The nozzle assembly 40 can also be a valve needle 46 exhibit. The valve needle 46 can in the nozzle cavity 44 be arranged. The nozzle assembly 44 may also have a nozzle tip 48 having at least one injection opening 50 having. As will be described in more detail, the valve needle is 46 movable between a first position and a second position. In the first position touches a first end 52 the valve needle 46 the nozzle tip 48 such that there is at least partial fluid communication between the nozzle cavity 44 and the at least one injection port 50 blocked. In the second position the first end touches 52 the valve needle 46 the nozzle tip 48 no more, leaving a fluid connection between the die cavity 44 and the at least one injection port 50 is possible. A return spring 54 can also in the nozzle cavity 44 be arranged. The return spring 54 may be adapted to the valve needle 46 to pretend in their first position. The nozzle body 42 may further include a valve guide bore 56 set in which a second end 58 the valve needle 46 is arranged. The second end 58 the valve needle 46 has at least one closing hydraulic side 60 on.
Die Düsenbaugruppe 40 kann ferner eine Öffnungsplatte 62 aufweisen. Die Öffnungsplatte 62 legt eine Kraftstoffversorgungsöffnung 64 fest. Die Kraftversorgungsöffnung 64 ermöglicht eine Fluidverbindung zwischen dem Hochdruckversorgungsdurchgang 38 und dem Kraftstoffversorgungsdurchgang 43. Die Öffnungsplatte 62 legt ferner eine Z-Öffnung 66 und eine A-Öffnung 68 fest. Die Öffnungsplatte 62 kann oben auf dem Düsenkörper 42 angeordnet sein. Eine Ventilsteuerkammer 70 kann durch eine Unterseite 72 der Öffnungsplatte 62 und einem Raum in der Ventilführungsbohrung 56 und über dem zweiten Ende 58 der Ventilnadel 46 festgelegt sein. Die Schließhydraulikseite 60 der Ventilnadel 46 ist zu der Ventilsteuerkammer 70 hin freiliegend. Die Ventilsteuerkammer 70 weist ferner eine darin fest angebrachte Ventilgeschwindigkeitssteuervorrichtung 74 auf.The nozzle assembly 40 may further include an orifice plate 62 exhibit. The orifice plate 62 sets a fuel supply opening 64 firmly. The power supply opening 64 allows fluid communication between the high pressure supply passage 38 and the fuel supply passage 43 , The orifice plate 62 also sets a Z-opening 66 and an A-opening 68 firmly. The orifice plate 62 can be on top of the nozzle body 42 be arranged. A valve control chamber 70 can through a bottom 72 the orifice plate 62 and a space in the valve guide bore 56 and over the second end 58 the valve needle 46 be set. The closing hydraulic side 60 the valve needle 46 is to the valve control chamber 70 exposed. The valve control chamber 70 further includes a valve speed control device fixedly mounted therein 74 on.
Wie in den 4 und 5 gezeigt, kann die Ventilgeschwindigkeitssteuervorrichtung 74 eine im Wesentlichen kreisförmige Vorrichtung sein, die einen Rand 76 aufweist. Der Rand 76 kann eine Seite sein, die an die Unterseite 72 der Öffnungsplatte 62 angeschweißt ist. Auf diese Weise kann die Ventilgeschwindigkeitssteuervorrichtung 74 in der Ventilsteuerkammer 70 fest angebracht werden. Die Fachmänner auf dem betreffenden Fachgebiet werden erkennen, dass auch andere Möglichkeiten eines festen Anbringens der Ventilgeschwindigkeitssteuervorrichtung 74 in der Ventilsteuerkammer 70 existieren.As in the 4 and 5 shown, the valve speed control device 74 a substantially circular device that has an edge 76 having. The edge 76 may be a page attached to the bottom 72 the orifice plate 62 is welded. In this way, the valve speed control device 74 in the valve control chamber 70 firmly attached. Those skilled in the art will recognize that other ways of securely mounting the valve speed control device 74 in the valve control chamber 70 exist.
Der Rand 76 kann ein Teil einer erhöhten Wand 78 sein. Die erhöhte Wand 78 folgt dem Umfang der Ventilgeschwindigkeitssteuervorrichtung 74. Die erhöhte Wand 78 bildet eine äußere Begrenzung eines Oberbeckens 80. Die Ventilgeschwindigkeitssteuervorrichtung 74 kann ferner ein Unterbecken 82 festlegen. Das Unterbecken 82 kann einen geringeren Radius als das Oberbecken 80 haben und derart angeordnet sein, dass es in einer anderen vertikalen Ebene als das Oberbecken 80 liegt. Alternative Ausführungsformen, wie beispielsweise in 4 gezeigt, können mindestens ein Mittelbecken 84 aufweisen. Das Mittelbecken kann einen Radius aufweisen, der kleiner ist als jener des Oberbeckens 80, aber größer ist als jener des Unterbeckens. Das Mittelbecken 84 kann auch dazwischen und in einer anderen vertikalen Ebene als das Oberbecken 80 und das Unterbecken 82 angeordnet sein. In jeder Ausführungsform weist das Unterbecken 82 der Ventilgeschwindigkeitssteuervorrichtung 74 mindestens eine Öffnung 86 auf. Die Öffnung 86 ermöglicht eine Fluidverbindung zwischen der Ventilsteuerkammer 70, dem Unterbecken 82 und dem Oberbecken 80. Fachmänner werden erkennen, dass in Ausführungsformen, die mindestens ein Mittelbecken 84 aufweisen, die Öffnung 86 eine Fluidverbindung zwischen der Ventilsteuerkammer 70, dem Unterbecken 82, dem Mittelbecken 84 und dem Oberbecken 80 ermöglichen wird.The edge 76 can be part of a raised wall 78 be. The raised wall 78 follows the scope of the valve speed control device 74 , The raised wall 78 forms an outer boundary of an upper basin 80 , The valve speed control device 74 can also be a lower basin 82 establish. The lower basin 82 may have a smaller radius than the upper basin 80 have and be arranged so that it is in a different vertical plane than the upper basin 80 lies. Alternative embodiments, such as in 4 At least one mid basin can be shown 84 exhibit. The middle basin may have a radius smaller than that of the upper basin 80 but larger than that of the lower basin. The middle basin 84 can also be in between and in a different vertical plane than the upper basin 80 and the lower basin 82 be arranged. In each embodiment, the lower basin 82 the valve speed control device 74 at least one opening 86 on. The opening 86 allows fluid communication between the valve control chamber 70 , the lower basin 82 and the upper basin 80 , Those skilled in the art will recognize that, in embodiments, at least one mid basin 84 have the opening 86 a fluid connection between the valve control chamber 70 , the lower basin 82 , the middle basin 84 and the upper basin 80 will allow.
Die 6 zeigt eine alternative Ausführungsform einer Ventilgeschwindigkeitssteuervorrichtung 274. Um den Vergleich zu vereinfachen, wird auf ähnliche Komponenten mit ähnlichen Bezugszeichen in der „200”-Serie Bezug genommen. Wie später noch erläutert werden wird, ist die Ventilgeschwindigkeitssteuervorrichtung 274 in einer nahezu identischen Weise zu jener Ventilgeschwindigkeitssteuervorrichtung 74 (siehe 3) angeordnet und betreibbar. Die Ventilgeschwindigkeitssteuervorrichtung 274 unterscheidet sich von der Ventilgeschwindigkeitssteuervorrichtung 74 darin, dass anstatt der Außenseiten wie jener der Ventilgeschwindigkeitssteuervorrichtung 74 bearbeitet werden, nur die funktionsbestimmenden Innenseiten der Ventilgeschwindigkeitssteuervorrichtung 274 bearbeitet werden. Insbesondere werden das Oberbecken 280, das Unterbecken 282, und die Öffnung 286 aus einer einzelnen Platte 275 hergestellt. Fachmänner werden erkennen, dass die Ausführungsform der Ventilgeschwindigkeitssteuervorrichtung 274 der 6 ferner ein bearbeitetes Mittelbecken (nicht gezeigt) aufweisen könnte. Die Ventilgeschwindigkeitssteuervorrichtung befindet sich in einer festen Stellung. Die Platte 275 kann an die Unterseite 72 der Öffnungsplatte 62 angeschweißt sein. Fachmänner werden ohne weiteres andere Verfahren des festen Anbringens der Ventilgeschwindigkeitssteuervorrichtung 274 kennen. Das bearbeitete Oberbecken 280, Unterbecken 282 und Öffnung 286 der Ventilgeschwindigkeitssteuervorrichtung 274 sind derart angeordnet, dass sie in Fluidverbindung mit der Z-Öffnung 66, A-Öffnung 68 und der Ventilsteuerkammer 70 stehen. Die Platte 275 weist ferner mindestens einen Durchgangsweg 277 auf, der in Fluidverbindung mit sowohl der Kraftstoffversorgungsöffnung 64 als auch dem Kraftstoffversorgungsdurchgang 43 steht. Insbesondere ermöglicht der Durchgangsweg 277 eine Fluidverbindung für Hochdruckkraftstoff von dem Kraftstoffzulauf 36 zu der Düsenkavität 44. Wie unten erläutert werden wird, arbeitet die Ventilgeschwindigkeitssteuervorrichtung 274 in einer identischen Weise wie die Ventilgeschwindigkeitssteuervorrichtung 74. The 6 shows an alternative embodiment of a valve speed control device 274 , To facilitate comparison, reference is made to similar components with similar reference numerals in the "200" series. As will be explained later, the valve speed control device is 274 in a nearly identical manner to that valve speed control device 74 (please refer 3 ) arranged and operable. The valve speed control device 274 differs from the valve speed control device 74 in that instead of the outsides like that of the valve speed control device 74 are processed, only the function-determining insides of the valve speed control device 274 to be edited. In particular, the upper basin 280 , the lower basin 282 , and the opening 286 from a single plate 275 produced. Those skilled in the art will recognize that the embodiment of the valve speed control device 274 of the 6 also could have a machined center basin (not shown). The valve speed control device is in a fixed position. The plate 275 can to the bottom 72 the orifice plate 62 be welded. Those skilled in the art will readily appreciate other methods of fixedly attaching the valve speed control device 274 know. The processed upper basin 280 , Lower basin 282 and opening 286 the valve speed control device 274 are arranged such that they are in fluid communication with the Z-opening 66 , A-opening 68 and the valve control chamber 70 stand. The plate 275 also has at least one passageway 277 which is in fluid communication with both the fuel supply port 64 as well as the fuel supply passage 43 stands. In particular, the passageway allows 277 a fluid connection for high pressure fuel from the fuel inlet 36 to the nozzle cavity 44 , As will be explained below, the valve speed control device operates 274 in an identical manner as the valve speed control device 74 ,
Wieder Bezug nehmend auf 2 kann das Kraftstoffeinspritzventil 12 ferner eine Ventilsteuerbaugruppe 88 aufweisen. Die Ventilsteuerbaugruppe 88 kann mindestens teilweise im Einspritzventilkörper 34 angeordnet und dazu ausgebildet sein, selektiv eine Fluidverbindung zwischen der Ventilsteuerkammer 70 über die A-Öffnung 68 und einem Niedrigdruckablauf 90, der in dem Einspritzventilkörper 34 ausgebildet ist, zu ermöglichen. Die Ventilsteuerbaugruppe 88 kann ferner einen elektrischen Aktuator 92 aufweisen, wie beispielsweise einen Elektromagneten oder eine Piezoaktuatorgruppe. Die Ventilsteuerbaugruppe 88 kann ferner einen Magnetanker 94 aufweisen, die mit Kolben 96 verbunden ist.Again referring to 2 can the fuel injector 12 a valve control assembly 88 exhibit. The valve control assembly 88 can be at least partially in the injector body 34 arranged and adapted to selectively fluid communication between the valve control chamber 70 over the A-opening 68 and a low pressure drain 90 which is in the injector body 34 is designed to allow. The valve control assembly 88 may further include an electric actuator 92 such as an electromagnet or a Piezoaktuatorgruppe. The valve control assembly 88 can also be a magnet armature 94 have that with pistons 96 connected is.
Ventilsteuerbaugruppe 88 kann ferner ein Ventilglied 98 aufweisen. Das Ventilglied 98 kann ein Kugelventil mit einer Abflachung sein. Das Ventilglied 98 kann ferner über der Öffnungsplatte 62 angeordnet sein, so dass es selektiv eine Fluidkommunikation zwischen der A-Öffnung 68 und dem Niedrigdruckablauf 90 versperren und freigeben kann. Die Ventilsteuerbaugruppe 88 kann auch eine Rückstellfeder 100 aufweisen. Die Rückstellfeder 100 kann dazu ausgebildet sein, den Kolben 96 nach unten vorzuspannen, so dass das Ventilglied 98 normalerweise eine Fluidverbindung zwischen der A-Öffnung 68 und dem Niedrigdruckablauf 90 verhindert.Valve control module 88 can also be a valve member 98 exhibit. The valve member 98 may be a ball valve with a flat. The valve member 98 may also be above the orifice plate 62 be arranged so that there is selective fluid communication between the A-opening 68 and the low pressure drain 90 can block and release. The valve control assembly 88 can also be a return spring 100 exhibit. The return spring 100 may be adapted to the piston 96 to bias down so that the valve member 98 usually a fluid connection between the A-opening 68 and the low pressure drain 90 prevented.
Nachfolgend wird der Betrieb des Kraftstoffeinspritzventils 12 erklärt. Das Öffnen und Schließen der Ventilnadel 46 wird durch die Ventilsteuerbaugruppe 88 gesteuert, welche das Fließen von verdichtetem Kraftstoff aus der Ventilsteuerkammer 70 steuert. Wenn der elektrische Aktuator 92 der Ventilsteuerbaugruppe 88 nicht betätigt wird, drückt die Rückstellfeder 70 den Kolben 96 nach unten, so dass das Ventilglied 98 die A-Öffnung 68 versperrt. Wenn das Ventilglied 98 in dieser Stellung ist, fließt Hochdruckkraftstoff von dem Kraftstoffzulauf 36 in den Hochdruckversorgungsdurchgang 38 und die Kraftstoffversorgungsöffnung 64. Ein Großteil des Kraftstoffs fließt über den Kraftstoffversorgungsdurchgang 43 zu der Düsenkavität 44. Indes wird ein Teil des Kraftstoffs in der Kraftstoffversorgungsöffnung 64 zu der Z-Öffnung 66 geleitet, von wo der Kraftstoff zu der Ventilsteuerkammer 70 geleitet wird. Insbesondere wird der Kraftstoff von der Z-Öffnung 66 zu dem Oberbecken 80 der Ventilgeschwindigkeitssteuervorrichtung 74 geleitet. Wenn das Oberbecken 80 gefüllt ist, überströmt der Kraftstoff in das Unterbecken 82 und schließlich aus der Öffnung 86 in die Ventilsteuerkammer 70, wo er dieselbe füllt. Folglich füllt Hochdruckkraftstoff sowohl die Ventilsteuerkammer 70 als auch die Düsenkavität 44. Sobald dies auftritt, gibt es ein Kräftegleichgewicht über und unter der Ventilnadel 46. Die Rückstellfeder 54 hält die Ventilnadel 46 in ihrer ersten Stellung, in welcher das erste Ende 52 die Einspritzöffnung 50 versperrt und eine Einspritzung verhindert.Hereinafter, the operation of the fuel injection valve 12 explained. Opening and closing the valve needle 46 is through the valve control assembly 88 controlling the flow of compressed fuel from the valve control chamber 70 controls. When the electric actuator 92 the valve control assembly 88 is not pressed, presses the return spring 70 the piston 96 down, leaving the valve member 98 the A-opening 68 blocked. When the valve member 98 in this position, high pressure fuel flows from the fuel inlet 36 in the high pressure supply passage 38 and the fuel supply opening 64 , Much of the fuel flows through the fuel supply passage 43 to the nozzle cavity 44 , Meanwhile, part of the fuel in the fuel supply port becomes 64 to the Z-opening 66 from where the fuel to the valve control chamber 70 is directed. In particular, the fuel is from the Z-opening 66 to the upper basin 80 the valve speed control device 74 directed. When the upper basin 80 filled, the fuel overflows into the lower basin 82 and finally out of the opening 86 into the valve control chamber 70 where he fills it. Consequently, high pressure fuel fills both the valve control chamber 70 as well as the nozzle cavity 44 , As soon as this occurs, there is an equilibrium of forces above and below the valve needle 46 , The return spring 54 holds the valve needle 46 in its first position, in which the first end 52 the injection port 50 locked and prevents an injection.
Wenn eine Einspritzung gewünscht ist, wird der elektrische Aktuator 92 betätigt, wodurch ein elektromagnetisches Feld entsteht, das den Magnetanker 94 anzieht. Der Magnetanker 94 und der verbundene Kolben 96 überwinden die nach unten gerichtete Vorspannung der Rückstellfeder 100 und werden zum elektrischen Aktuator 92 gezogen. Wenn dies passiert, gibt das Ventilglied 98 die A-Öffnung 68 frei und ermöglicht dem Kraftstoff von der Ventilsteuerkammer 70 durch die A-Öffnung 68 zu dem Niedrigdruckablauf 90 zu fließen. Insbesondere fließt Treibstoff aus dem Oberbecken 80 und dem Unterbecken 82 durch die A-Öffnung 68 zu dem Niedrigdruckablauf 90. Der verbleibende Kraftstoff in der Ventilsteuerkammer 70 fließt dann allerdings durch die Öffnung 86 in das Unterbecken 82, das Oberbecken 80 und aus der A-Öffnung 68 zu dem Niedrigdruckablauf 90.If injection is desired, the electric actuator becomes 92 operated, creating an electromagnetic field, the magnet armature 94 attracts. The magnet armature 94 and the connected piston 96 overcome the downward bias of the return spring 100 and become the electric actuator 92 drawn. When this happens, the valve member gives 98 the A-opening 68 free and allows the fuel from the valve control chamber 70 through the A-opening 68 to the low pressure drain 90 to flow. In particular, fuel flows from the upper reservoir 80 and the lower basin 82 through the A-opening 68 to the low pressure drain 90 , The remaining fuel in the Valve control chamber 70 but then flows through the opening 86 in the lower basin 82 , the upper basin 80 and from the A-opening 68 to the low pressure drain 90 ,
Wenn verdichtetes Fluid aus der Ventilsteuerkammer 70 fließt, sinkt der Druck in derselben. Wenn dies passiert, geht das Kräftegleichgewicht verloren, das durch das verdichtete Fluid sowohl über als auch unter der Ventilnadel 46 hervorgerufen wurde. Der Verdichtete Kraftstoff in der Düsenkavität 44 wirkt dann auf mindestens eine Öffnungshydraulikseite 102 der Ventilnadel 46, und bewirkt ein Überwinden der nach unten gerichteten Vorspannung der Rückstellfeder 54 durch die Ventilnadel 46 und ein Anheben. Der Kraftstoff in der Düsenkavität 44 wird dann über die Einspritzöffnung 50 eingespritzt.When compressed fluid from the valve control chamber 70 flows, the pressure drops in the same. When this happens, the balance of power lost through the compressed fluid both above and below the valve needle 46 was caused. The compressed fuel in the nozzle cavity 44 then acts on at least one opening hydraulic side 102 the valve needle 46 , And causes overcoming the downward bias of the return spring 54 through the valve needle 46 and a lift. The fuel in the nozzle cavity 44 is then over the injection port 50 injected.
Wenn ein Ende der Einspritzung gewünscht ist, wird der elektrische Aktuator 92 nicht mehr betätigt. Wenn dies passiert, verschwindet das elektromagnetische Feld, das durch den betätigten elektrischen Aktuator 92 hervorgerufen wurde. Ohne elektromagnetisches Feld werden der Magnetanker 94 und der verbundene Kolben 96 nicht länger in Richtung des elektrischen Aktuators 92 gezogen. Die Rückstellfeder 100 drückt dann den Kolben nach unten in seine ursprüngliche Stellung. Der Kolben 96 führt das Ventilglied 98 in seine ursprüngliche Stellung, in welcher es die A-Öffnung versperrt und eine Fluidverbindung zwischen der Ventilsteuerkammer 70 und dem Niedrigdruckablauf 90 verhindert. Insbesondere wird eine Fluidverbindung zwischen dem Oberbecken 80, dem Unterbecken 82 und dem Niedrigdruckablauf verhindert.If an end of the injection is desired, the electric actuator becomes 92 not used anymore. When this happens, the electromagnetic field caused by the actuated electric actuator disappears 92 was caused. Without electromagnetic field, the magnet armature 94 and the connected piston 96 no longer in the direction of the electric actuator 92 drawn. The return spring 100 then push the piston down to its original position. The piston 96 guides the valve member 98 in its original position, in which it blocks the A-opening and a fluid connection between the valve control chamber 70 and the low pressure drain 90 prevented. In particular, a fluid connection between the upper reservoir 80 , the lower basin 82 and prevents the low pressure drain.
An dieser Stelle wird einem Teil des Kraftstoffs von dem Kraftstoffzulauf 36 ermöglicht, in die Z-Öffnung 66 einzutreten, in welcher verdichteter Kraftstoff anfangt, die Ventilsteuerkammer 70 wieder zu befüllen. Insbesondere fließt verdichteter Kraftstoff durch die Z-Öffnung 66 in das Oberbecken 80 und das Unterbecken 82 der Ventilgeschwindigkeitssteuervorrichtung 74. Verdichteter Kraftstoff fließt dann durch die Öffnung 86 in die Ventilsteuerkammer 70, in welcher er auf eine Schließhydraulikseite 60 der Ventilnadel 46 wirkt. Kraftstoff von dem Kraftstoffzulauf 36 wird also gleichzeitig zu der Düsenkavität 44 über Hochdruckversorgungsdurchgang 38, Kraftstoffversorgungsöffnung 64 und Kraftstoffversorgungsdurchgang 43 geleitet. Mit dem verdichteten Kraftstoff sowohl über als auch unter der Ventilnadel 46 wird ein Kraftgleichgewicht erreicht. Die nach unten wirkende Kraft der Rückstellfeder 54 ist jetzt groß genug, um eine Bewegung der Ventilnadel 46 in ihre erste Stellung zu bewirken, in welcher das erste Ende 52 die Einspritzöffnung 50 versperrt. Folglich endet der Einspritzvorgang.At this point, part of the fuel is from the fuel feed 36 allows in the Z-opening 66 enter, in which compressed fuel starts, the valve control chamber 70 to refill. In particular, compressed fuel flows through the Z-port 66 in the upper basin 80 and the lower basin 82 the valve speed control device 74 , Compressed fuel then flows through the opening 86 into the valve control chamber 70 in which he is on a Schließhydraulikseite 60 the valve needle 46 acts. Fuel from the fuel inlet 36 becomes at the same time the nozzle cavity 44 via high pressure supply passage 38 , Fuel supply opening 64 and fuel supply passage 43 directed. With the compressed fuel both above and below the valve needle 46 a balance of power is achieved. The downward force of the return spring 54 is now big enough to move the valve needle 46 to bring about their first position, in which the first end 52 the injection port 50 blocked. Consequently, the injection process ends.
Die Geschwindigkeit, in welcher die Ventilnadel 46 öffnet und schließt, wird durch die Anwesenheit der Ventilgeschwindigkeitssteuervorrichtung 74 beeinflusst. In standardmäßigen Common-Rail-Kraftstoffeinspritzventilen ohne eine Ventilgeschwindigkeitssteuervorrichtung öffnet die Ventilnadel schnell und vollständig zu Beginn der Einspritzvorgänge. Gleichermaßen schließt die Ventilnadel schnell und vollständig am Ende der Einspritzvorgänge beziehungsweise am Einspritzende. Diese schnellen Bewegungen treten auf, weil die einzige Begrenzung des die Ventilsteuerkammer verlassenden Fluids durch die A-Öffnung bewirkt wird.The speed at which the valve needle 46 opens and closes, is characterized by the presence of the valve speed control device 74 affected. In standard common rail fuel injectors without a valve speed control device, the valve needle opens quickly and completely at the beginning of the injections. Similarly, the valve needle closes quickly and completely at the end of the injections or at the injection end. These rapid movements occur because the only limit to the fluid leaving the valve control chamber is through the A port.
Wenn es um die Steuerung der Geschwindigkeit der sich öffnenden Ventilnadel 46 beziehungsweise dem Einspritzanfang geht, ist die Ventilgeschwindigkeitssteuervorrichtung 74, 274 der vorliegenden Anmeldung ähnlich zu jener der US-Stammanmeldung mit der Anmeldenummer 12/552523. In dieser Anmeldung war eine Ventilgeschwindigkeitssteuervorrichtung in der Ventilsteuerkammer derart angeordnet, dass sie axial bewegbar war. Am Einspritzanfang von Einspritzvorgängen wird die Öffnungsventilnadel verlangsamt, weil Hydraulikkräfte in der Ventilsteuerkammer die Ventilgeschwindigkeitssteuervorrichtung auf die Oberseite der Ventilsteuerkammer drücken und Kraftstoff, der die Ventilsteuerkammer verlässt, durch eine Öffnung zwischen der Ventilsteuerkammer und dem Unterbecken begrenzt wird. Auf diese Weise funktioniert die Ventilgeschwindigkeitssteuervorrichtung so, als wäre sie in einer Stellung in der Ventilsteuerkammer, wie jener der Ventilgeschwindigkeitssteuervorrichtung der vorliegenden Offenbarung, fest angebracht.When it comes to controlling the speed of the opening valve needle 46 or the injection start, is the valve speed control device 74 . 274 of the present application, similar to that of US patent application Serial No. 12/552523. In this application, a valve speed control device was arranged in the valve control chamber so as to be axially movable. At injection start of injection events, the opening valve needle is slowed down because hydraulic forces in the valve control chamber urge the valve speed control device onto the top of the valve control chamber and fuel leaving the valve control chamber is limited by an opening between the valve control chamber and the sub basin. In this way, the valve speed control device functions as if it were firmly mounted in a position in the valve control chamber, such as that of the valve speed control device of the present disclosure.
Am Einspritzende von Einspritzvorgängen bewirkt die feste Anbringung der Ventilgeschwindigkeitssteuervorrichtung 74, 274 der vorliegenden Anmeldung ein anderes Verhalten. Insbesondere wird das Schließen der Ventilnadel 46 wesentlich verlangsamt, weil das Befüllen der Ventilsteuerkammer 70 aufgrund der Anwesenheit und festen Stellung der Ventilgeschwindigkeitssteuervorrichtung 74, 274 gehemmt wird. Aufgrund der festen Stellung der Ventilgeschwindigkeitssteuervorrichtung 74, 274 in der Ventilsteuerkammer 70 wird das Wiederbefüllen der Ventilsteuerkammer mit verdichtetem Kraftstoff begrenzt. Der verdichtete Kraftstoff von der Z-Öffnung 66 wird zu dem Oberbecken 80 der Ventilgeschwindigkeitssteuervorrichtung 74, 274 geleitet. Dieser Kraftstoff fließt im Allgemeinen in das Unterbecken 82, 282 und schließlich aus Öffnung 86, 286 in die Ventilsteuerkammer 70, wo er auf die Schließhydraulikseite 60 des zweiten Endes 58 der Ventilnadel 46 wirken kann. Der begrenzte Fluss des mit Druck beaufschlagten Kraftstoffs in die Ventilsteuerkammer 70 bedeutet notwendigerweise, dass es länger dauert, die Ventilsteuerkammer 70 mit Kraftstoff zu füllen. Folglich dauert es länger, bis sich ein genügend großer Druck in der Ventilsteuerkammer 60 gebildet hat, um ein Kräftegleichgewicht zwischen demselben und der Düsenkavität 44 zu erzeugen, durch welches die Rückstellfeder 54 die Ventilnadel 46 in ihre erste Stellung zurückdrücken kann.At the injection end of injection operations, the fixed attachment of the valve speed control device causes 74 . 274 the present application, a different behavior. In particular, the closing of the valve needle 46 slowed down significantly because the filling of the valve control chamber 70 due to the presence and fixed position of the valve speed control device 74 . 274 is inhibited. Due to the fixed position of the valve speed control device 74 . 274 in the valve control chamber 70 the refilling of the valve control chamber is limited with compressed fuel. The compressed fuel from the Z-opening 66 becomes the upper basin 80 the valve speed control device 74 . 274 directed. This fuel generally flows into the lower basin 82 . 282 and finally out of opening 86 . 286 into the valve control chamber 70 where he is on the closing hydraulic side 60 the second end 58 the valve needle 46 can work. The limited flow of pressurized fuel into the valve control chamber 70 necessarily means that it takes longer, the valve control chamber 70 to fill with fuel. Consequently, it takes longer for a sufficiently large pressure in the valve control chamber 60 has formed a balance of power between the same and the nozzle cavity 44 to generate, by which the return spring 54 the valve needle 46 can push back to her first position.
Der Effekt, den die Ventilgeschwindigkeitssteuervorrichtung 74, 274 der vorliegenden Offenbarung auf Kraftstoffeinspritzkurven hat, ist aus der 7 ersichtlich. Die 7 zeigt mehrere Kraftstoffeinspritzkurven wie eine Kurve 104 für ein Kraftstoffeinspritzventil ohne eine Ventilgeschwindigkeitssteuervorrichtung, eine Kurve 106 für ein Kraftstoffeinspritzventil mit einer bewegbaren Ventilgeschwindigkeitssteuervorrichtung und eine Kurve 108 für ein Kraftstoffeinspritzventil mit einer festen Ventilgeschwindigkeitssteuervorrichtung. In gewöhnlichen Common-Rail-Einspritzventilen ohne Ventilgeschwindigkeitssteuervorrichtung irgendeines Typs öffnet die Ventilnadel fast unverzüglich, spritzt Kraftstoff über einen gewünschten Zeitrahmen hinweg ein und schließt dann schnell. Die Einspritzkurve, die durch diesen Typ von Kraftstoffeinspritzventilen repräsentiert wird, wird allgemein als eine rechteckig geformte Einspritzkurve 104 bezeichnet.The effect that the valve speed control device 74 . 274 is on the fuel injection curves of the present disclosure, is from the 7 seen. The 7 shows several fuel injection curves like a curve 104 for a fuel injection valve without a valve speed control device, a curve 106 for a fuel injection valve with a movable valve speed control device and a curve 108 for a fuel injection valve with a fixed valve speed control device. In ordinary common rail injectors without a valve speed control device of any type, the valve needle opens almost instantaneously, injecting fuel for a desired time frame, and then closing rapidly. The injection curve represented by this type of fuel injection valve generally becomes a rectangular shaped injection curve 104 designated.
Die Kraftstoffeinspritzventile mit einer Geschwindigkeitssteuervorrichtung weisen eine anders geformte Kurve auf. Diese andere Einspritzkurve wird durch die Begrenzung des in die Ventilsteuerkammer eintretenden und austretenden Kraftstoffs hervorgerufen. Beispielsweise erzeugen die Kraftstoffeinspritzventile, die sowohl eine bewegbare als auch eine fest angebrachte Ventilgeschwindigkeitssteuervorrichtung 74, 274 aufweisen, einen rampenförmigen Einspritzanfang der Einspritzung. Zu Beginn eines Einspritzvorgangs ist die Stellung der Ventilgeschwindigkeitssteuervorrichtung gegen die Unterseite der Öffnungsplatte gerichtet. Die Ventilgeschwindigkeitssteuervorrichtung ist hier unabhängig davon positioniert, ob die Ventilgeschwindigkeitssteuervorrichtung wie hierin offenbart fest angebracht oder wie in der US-Patentanmeldung Nr. 12/552523 bewegbar ist. Mit der Ventilgeschwindigkeitssteuervorrichtung 74, 274 in einer solchen Stellung wird der Kraftstoff begrenzt, der die Ventilsteuerkammer 70 verlässt, und die Ventilnadel öffnet nicht unverzüglich vollständig. Stattdessen öffnet die Ventilnadel langsamer. Folglich werden rampenförmige Einspritzanfänge der Einspritzung, wie solche der Kurven 106 und 108, erzeugt.The fuel injection valves with a speed control device have a different shaped curve. This other injection curve is caused by the limitation of the fuel entering and exiting the valve control chamber. For example, fuel injectors that provide both a moveable and a fixed valve speed control device 74 . 274 have a ramp-shaped injection start of the injection. At the beginning of an injection event, the position of the valve speed control device is directed against the bottom of the orifice plate. Here, the valve speed control device is positioned regardless of whether the valve speed control device is fixedly mounted as disclosed herein or is movable as in US Patent Application No. 12/552523. With the valve speed control device 74 . 274 in such a position, the fuel is limited, the valve control chamber 70 leaves, and the valve needle does not open completely immediately. Instead, the valve needle opens more slowly. Consequently, injection injection start ramps become like injection of the curves 106 and 108 , generated.
Wenn ein Ende der Einspritzung gewünscht ist, erzeugen die Kraftstoffeinspritzventile mit einer Ventilgeschwindigkeitssteuervorrichtung unterschiedliche Kurven, die davon abhängen, ob die Ventilgeschwindigkeitssteuervorrichtung fest angebracht oder bewegbar in der Ventilsteuerkammer ist. In Kraftstoffeinspritzventilen, in denen die Ventilgeschwindigkeitssteuervorrichtung wie in der US-Patentanmeldung Nr. 12/552523 bewegbar ist, ist das Ende der Einspritzung stärker rechteckig geformt, weil die Ventilgeschwindigkeitssteuervorrichtung sich weg von der Unterseite der Öffnungsplatte bewegt und dabei durch die Z-Öffnung geleiteter, verdichteter Kraftstoff mit einer geringeren Begrenzung in die Ventilsteuerkammer einfließen kann.When an end of injection is desired, the fuel injectors with a valve speed controller produce different curves that depend on whether the valve speed controller is fixedly mounted or movable in the valve control chamber. In fuel injectors in which the valve speed control device is movable as in US Patent Application No. 12/552523, the end of the injection is more rectangular in shape because the valve speed control device moves away from the bottom of the orifice plate and thereby passes through the Z port. compressed fuel can flow into the valve control chamber with less restriction.
In wie hier offenbarten Kraftstoffeinspritzventilen, ist die Ventilgeschwindigkeitssteuervorrichtung 74, 274 in der Stellung in der Ventilsteuerkammer 70 fest angebracht. Insbesondere ist die Ventilgeschwindigkeitssteuervorrichtung derart in der Ventilsteuerkammer angeordnet, dass sämtlicher in die Ventilsteuerkammer fließender Kraftstoff als erstes mit der Ventilgeschwindigkeitssteuervorrichtung zusammen trifft. Folglich wird am Ende eines Einspritzvorgangs das in die Ventilsteuerkammer 70 fließende Fluid begrenzt, weil es zuerst in das Oberbecken 80, 280 der Ventilgeschwindigkeitssteuervorrichtung 74, 274 fließen muss. Der Kraftstoff fließt dann in das Unterbecken 82, 282 und dann aus der Öffnung 86, 286. Von dort fließt der Kraftstoff im Allgemeinen in die Ventilsteuerkammer 70. Weil der Kraftstoff begrenzt wird, tritt das Schließen der Ventilnadel 46 nicht unmittelbar auf. Stattdessen geschieht es langsam, wie in Kurve 108 gezeigt wird.In fuel injectors disclosed herein, the valve speed control device is 74 . 274 in the position in the valve control chamber 70 firmly attached. Specifically, the valve speed control device is disposed in the valve control chamber such that all of the fuel flowing into the valve control chamber first collides with the valve speed control device. As a result, at the end of an injection event, that into the valve control chamber 70 flowing fluid is limited because it first enters the upper basin 80 . 280 the valve speed control device 74 . 274 must flow. The fuel then flows into the lower basin 82 . 282 and then out of the opening 86 . 286 , From there, the fuel generally flows into the valve control chamber 70 , Because the fuel is limited, the closing of the valve needle occurs 46 not immediately on. Instead, it happens slowly, as in a curve 108 will be shown.
Gewerbliche AnwendbarkeitIndustrial Applicability
Die vorliegende Offenbarung findet ihre bevorzugte Anwendung in Common-Rail-Kraftstoffeinspritzanlagen. Zusätzlich findet die vorliegende Offenbarung bevorzugte Anwendung in Einstoffdüsensystemen, und zwar in Einstoffdüsenkraftstoffeinspritzsystemen. Obwohl die Offenbarung im Kontext eines Selbstzündungsmotors dargestellt ist, könnte die Offenbarung eine Anwendung in anderen Motoranwendungen, einschließlich aber nicht beschränkt auf Fremdzündungsmotoren, finden. Das offenbarte Kraftstoffeinspritzventil hat die Fähigkeit, rampenförmige Einspritzformen sowohl am Einspritzanfang als auch am Einspritzende eines Einspritzvorgangs zu erzeugen. Zudem kann dieses Einspritzprofil unabhängig von dem Motorbetriebszustand gewählt werden. Schlussendlich besitzt das hierin offenbarte Kraftstoffeinspritzventil, wie viele elektronisch gesteuerte Kraftstoffeinspritzanlagen, eine relativ präzise Steuerung über Einspritzzeitpunkte und -mengen, welche unabhängig von der Motordrehzahl und dem Kurbelwellenwinkel ausgewählt werden können.The present disclosure finds its preferred application in common rail fuel injection systems. In addition, the present disclosure finds favored use in single-fluid nozzle systems in single-fluid nozzle fuel injection systems. Although the disclosure is presented in the context of a compression ignition engine, the disclosure could find application in other engine applications, including but not limited to spark ignition engines. The disclosed fuel injector has the ability to generate ramped injection forms both at the injection beginning and at the injection end of an injection event. In addition, this injection profile can be selected independently of the engine operating state. Finally, like many electronically controlled fuel injection systems, the fuel injector disclosed herein has relatively precise control over injection timings and quantities which can be selected independently of engine speed and crankshaft angle.
Die obige Beschreibung ist nur zum Zwecke der Darstellung und nicht dazu gedacht, den Umfang der vorliegenden Offenbarung in irgendeiner Weise zu beschränken. Somit werden Fachmänner die unterschiedlichen Modifikationen erkennen, die an den dargestellten Ausführungsformen getätigt werden können ohne vom Wesen und Umfang der Offenbarung abzuweichen, welche durch die unten stehenden Ansprüche zum Ausdruck gebracht werden.The above description is intended for purposes of illustration only and is not intended to limit the scope of the present disclosure in any way. Thus, those skilled in the art will recognize the various modifications that can be made to the illustrated embodiments without departing from the spirit and scope of the disclosure which is expressed by the claims below.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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US 5984200 [0004] US 5984200 [0004]
