DE102016119970A1

DE102016119970A1 - Ringdüsen-Kraftstoffinjektor mit Tangentiallamellen

Info

Publication number: DE102016119970A1
Application number: DE102016119970.2A
Authority: DE
Inventors: Xiaogang Zhang
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2015-11-04
Filing date: 2016-10-20
Publication date: 2017-05-04
Also published as: CN106640460B; US20170122279A1; CN106640460A; US9845780B2; RU2016141633A; RU2016141633A3

Abstract

Es werden Verfahren und Systeme zur Kraftstoffdirekteinspritzung bereitgestellt. In einem Beispiel umfasst ein Kraftstoffinjektorsystem eine Nadel, eine Vielzahl von Tangentiallamellen, die mit einem Düsenende der Nadel gekoppelt sind, ein Betätigungselement, das mit der Nadel gekoppelt ist, und eine Steuereinheit, die nichtflüchtige Anweisungen speichert, die, wenn sie ausgeführt werden, bewirken, dass die Steuereinheit als Antwort auf einen Befehl zur Kraftstoffeinspritzung das Betätigungselement aktiviert, um die Nadel in einem Ausmaß, basierend auf einem oder mehreren Betriebsparametern, in eine Abwärtsrichtung zu drücken. Auf diese Weise kann der Kraftstoffinjektor Kraftstoff mit einem konusförmigen Sprühmuster einspritzen, wodurch die Sprühnebelpenetration des eingespritzten Kraftstoffs reduziert wird.

Description

Gebiet
Die vorliegende Beschreibung betrifft allgemein Systeme und Verfahren für einen Direktkraftstoffinjektor für einen Verbrennungsmotor.
Hintergrund/Zusammenfassung
Verbrennungsmotoren können eine Kraftstoffdirekteinspritzung verwenden, worin Kraftstoff direkt in einen Motorzylinder eingespritzt wird, um die Kraftstoffgasmischung zu verbessern. Bei herkömmlichen Direktkraftstoffinjektoren können die Konfiguration und Geometrie des Einspritzdüsenlochs Verbrennungseigenschaften regeln und Fahrzeugemissionen beeinflussen. Der Kraftstoff wird typischerweise von einem Sackraum an der Spitze der Nadel des Kraftstoffinjektors durch eine Vielzahl von Löchern in den Motorzylinder eingespritzt, die mit verschiedenen Formen konfiguriert sind, um die Zerstäubung zu verstärken und die Luft-Kraftstoff-Mischung zu verbessern.
Ein beispielhafter Ansatz zur Verbesserung der Luft-Kraftstoff-Mischung mit einem Direktkraftstoffinjektor wird durch Abani et al. in WO2014052126 aufgezeigt. Darin umfasst eine Einspritzdüse eine Vielzahl von Löchern, die in Bezug auf die Achse des Kraftstoffinjektors abgeschrägt sind, um einem Sprühnebel von eingespritztem Kraftstoff einen Drehimpuls zu verleihen.
Die Erfinder haben darin allerdings einige Probleme in Bezug auf den oben genannten Kraftstoffinjektor bemerkt. Zum Beispiel kann der Kraftstoff trotz der von den abgeschrägten Düsenlöchern bewirkten Wirbelbewegung eine relativ lange Sprühnebelpenetration aufweisen, da der Kraftstoff mit hohem Druck aus der Düse gespritzt wird. Daraus folgt, dass der Kraftstoff auf den Zylinderwänden auftreffen kann. Besonders während Kaltmotorzuständen ist möglicherweise der Kraftstoff auf der Zylinderwand nicht Teil des Verbrennungsprozesses, was zu Kraftstoffversorgungsfehlern und nachteiligen Emissionen führt. Ferner kann es während relativ kurzer Einspritzzeiträume, wie bei Ereignissen vor oder nach dem Einspritzen, schwer sein, den Kraftstoffdurchfluss genau zu steuern.
Es wird hier daher ein Einspritzsystem vorgestellt, mit dem wenigstens teilweise die oben genannten Probleme beseitigt werden sollen. In einem Beispiel umfasst das Kraftstoffinjektorsystem eine Nadel, eine Vielzahl von Tangentiallamellen, die mit einem Düsenende der Nadel gekoppelt sind, ein Betätigungselement, das mit der Nadel gekoppelt ist, und eine Steuereinheit, die nichtflüchtige Anweisungen speichert, die, wenn sie ausgeführt werden, bewirken, dass die Steuereinheit als Antwort auf einen Befehl zur Kraftstoffeinspritzung das Betätigungselement aktiviert, um die Nadel in einem Ausmaß, basierend auf einem oder mehreren Betriebsparametern, in eine Abwärtsrichtung zu drücken. Auf diese Weise kann sich der Kraftstoff über das Düsenende bewegen, wenn der Kraftstoff aus dem Injektor eingespritzt wird, wodurch der Kraftstoff zerstäubt wird, um die Mischung zu verbessern, und dem Kraftstoffsprühnebel ein Drehimpulsverliehen wird. Ferner kann das Ausmaß, in dem die Nadel betätigt wird (z.B. die Abwärtsentfernung, die die Nadel während des Einspritzereignisses vollführt), basierend auf Betriebsbedingungen, wie z.B. gewünschter Kraftstoffeinspritzmenge und/oder Motortemperatur, gesteuert werden, um relativ geringe Kraftstoffmengen genau zu messen, während die Sprühpenetration des eingespritzten Kraftstoffs gesteuert wird.
Es gilt zu verstehen, dass die obige Zusammenfassung bereitgestellt wird, um auf vereinfachte Weise eine Auswahl von Konzepten vorzustellen, die in der detaillierten Beschreibung ausführlicher beschrieben werden. Es sollen damit nicht wesentliche oder essenzielle Merkmale des beanspruchten Gegenstands identifiziert werden, dessen Schutzumfang ausschließlich durch die Ansprüche definiert sind, die auf die detaillierte Beschreibung folgen. Ferner ist der beanspruchte Gegenstand nicht auf Umsetzungen eingeschränkt, die etwaige oben oder in einem anderen Teil dieser Offenbarung genannte Nachteile beseitigen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 zeigt eine schematische Darstellung eines Verbrennungsmotors.
2 zeigt ein Beispiel einer Kraftstoffdirektinjektoranordnung, die im Motor von 1 in einer deaktivierten Position verwendet wird.
3 zeigt ein Beispiel der Kraftstoffinjektoranordnung in einer aktivierten Position.
4 ist eine Draufsicht auf die der Sprühdüse und die Tangentiallamellen.
5 ist ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Betrieb eines Direktkraftstoffinjektors und Steuern des Volumens der Kraftstoffeinspritzung durch ein Betätigungselement.
6 zeigt eine Ausführungsform einer Kraftstoffdirektinjektoranordnung mit zwei Einspritznadeln und einem Düsenende mit einer Vielzahl gekrümmter Lamellen in einer deaktivierten ersten Position.
7 zeigt die Kraftstoffinjektoranordnung von 6 in einer aktivierten zweiten Position.
8 zeigt die Kraftstoffinjektoranordnung von 6 in einer aktivierten dritten Position.
9 zeigt die Kraftstoffinjektoranordnung von 6 in einer deaktivierten vierten Position.
10 zeigt eine Ausführungsform einer Kraftstoffdirektinjektoranordnung von 6 mit einem Düsenende ohne gekrümmte Lamellen in einer aktivierten dritten Position.
11 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zum Betreiben einer Kraftstoffinjektoranordnung von 6 zeigt.
Detaillierte Beschreibung
Die folgende Beschreibung betrifft Systeme und Verfahren zum Einstellen des Betriebs eines Kraftstoffdirektinjektors, der in einem Motor wie in 1 gezeigt integriert sein kann. Eine Motorsteuereinheit kann Steuersignale an ein elektrisches Betätigungselement, das mit einer Nadel und Düse des Kraftstoffdirektinjektors gekoppelt ist, senden, um die Position der Düse einzustellen, wie in 2 und 3 gezeigt. Die Steuereinheit kann eine Steuerroutine, wie die beispielhafte Routine von 5, durchführen, um die Düse von einer Standardposition, in der ein Kraftstoffdurchlass geschlossen bleibt, hin zu einer Position zu verlagern, in der die Düse in einen Verbrennungsraum bewegt wird, um den Kraftstoffdurchlass zu öffnen. Tangentiallamellen auf der Oberfläche der Düse (4) dienen zusätzlich dazu, ein konusförmiges Kraftstoffsprühmuster mit einem Drehimpuls zu erzeugen, das eine effiziente Luft-Kraftstoff-Mischung gestattet. 6 bis 9 zeigen eine Ausführungsform einer Kraftstoffinjektoranordnung mit zwei Injektornadeln, die einen Zwei-Phasen-Aktivierungs- und Zwei-Phasen-Deaktivierungs-Prozess durchlaufen, um die Kraftstoffeinspritzung zu regeln. 6 zeigt eine erste Position der deaktivierten Kraftstoffinjektoranordnung. 7 zeigt die aktivierte Kraftstoffinjektoranordnung in einer zweiten Position, gefolgt von einer weiteren Aktivierungsphase, wenn die Kraftstoffinjektoranordnung sich in einer dritten Position befindet, wie in 8 gezeigt. Die vierte Position der deaktivierten Kraftstoffinjektoranordnung ist in 9 gezeigt. 10 zeigt die Kraftstoffinjektoranordnung von 6 ohne gekrümmte Lamellen in einer aktivierten dritten Position und 11 zeigt ein Verfahren zur Kraftstoffeinspritzung durch die in 6 bis 10 beschriebene Kraftstoffinjektoranordnung.
In Bezug auf 1 wird ein Verbrennungsmotor 10, der eine Vielzahl von Zylindern umfasst, von denen einer in 1 gezeigt ist, von einer elektronischen Motorsteuereinheit 12 gesteuert. Der Motor 10 umfasst einen Verbrennungsraum 30 und Zylinderwände 32, wobei ein Kolben 36 darin angeordnet und mit einer Kurbelwelle 40 verbunden ist. Ein Schwungrad 97 und ein Zahnkranz 99 sind mit der Kurbelwelle 40 verbunden. Ein Starter 96 umfasst eine Ritzelwelle 98 und ein Antriebsritzel 95. Die Ritzelwelle 98 kann selektiv das Antriebsritzel 95 vorverlagern, um in den Zahnkranz 99 einzugreifen. Der Starter 96 kann direkt auf der Vorderseite des Motors oder auf der Rückseite des Motors angebracht sein. In einigen Beispielen kann der Starter 96 über einen Riemen oder eine Kette selektiv einen Drehimpuls für die Kurbelwelle 40 bereitstellen. In einem Beispiel befindet sich der Starter 96 in einem Basiszustand, wenn er nicht mit der Motorkurbelwelle in Eingriff gebracht ist. Die Verbrennungskammer 30 ist in Kommunikation mit einem Ansaugkrümmer 44 und einem Auspuffkrümmer 48 über ein entsprechendes Ansaugventil 52 und ein Auslassventil 54 gezeigt. Das Ansaugventil und das Auslassventil können jeweils durch einen Ansaugnocken 51 und einen Auslassnocken 53 betrieben sein. Die Position des Einlassnockens 51 kann durch einen Einlassnockensensor 55 bestimmt sein. Die Position des Auslassnockens 53 kann durch einen Auslassnockensensor 57 bestimmt sein.
Gezeigt ist ein Kraftstoffdirektinjektor 66, der positioniert ist, um Kraftstoff direkt in den Zylinder 30 einzuspritzen, was für Fachleute auf dem Gebiet als Direkteinspritzung bekannt ist. Die Zuführung von flüssigem Kraftstoff durch den Kraftstoffinjektor 66 erfolgt im Verhältnis zu einer Spannungsimpulsbreite oder Kraftstoffinjektor-Impulsbreite eines Signals von der Steuereinheit 12. Dem Kraftstoffinjektor wird Kraftstoff durch ein Kraftstoffsystem (nicht gezeigt) bereitgestellt, das einen Kraftstofftank, eine Kraftstoffpumpe und eine Kraftstoffzuführung (nicht gezeigt) umfasst. Ferner ist der Ansaugkrümmer 44 in Kommunikation mit einer optionalen elektronischen Drosselklappe 62 gezeigt, die die Position einer Drosselplatte 64 einstellt, um die Luftströmung von einem Lufteinlass 42 zum Ansaugkrümmer 44 zu steuern. Ein verteilerloses Zündsystem 88 stellt als Antwort auf die Steuereinheit 12 über eine Zündkerze 92 einen Zündfunken für den Verbrennungsraum 30 bereit. Ein Universal-Abgas-Sauerstoff-(UEGO-)Sensor 126 ist gezeigt, der stromaufwärts eines katalytischen Umformers 70 mit dem Auspuffkrümmer 48 gekoppelt ist. Alternativ dazu kann der UEGO-Sensor 126 mit einem Zweistufen-Abgas-Sauerstoff-Sensor ersetzt werden.
In einem Beispiel kann der Katalysator 70 mehrere Katalysatorblöcke umfassen. In einem weiteren Beispiel können mehrere Emissionssteuerungsvorrichtungen, jeweils mit mehreren Blöcken, verwendet werden. In einem Beispiel kann der Katalysator 70 ein Drei-Wege-Typ-Katalysator sein.
Die Steuereinheit 12 ist in 1 als herkömmlicher Mikrocomputer gezeigt, der Folgendes umfasst: eine Mikroprozessoreinheit 102, Eingabe-/Ausgabeanschlüsse 104, einen Festwertspeicher 106 (z.B. ein nichtflüchtiger Speicher), einen Direktzugriffspeicher 108, einen Keep-Alive-Speicher (KAM) 110 und einen herkömmlichen Datenbus. Die gezeigte Steuereinheit 12 empfängt, zusätzlich zu den zuvor erwähnten Signalen, verschiedene Signale von mit dem Motor 10 gekoppelten Signalen, umfassend: Motorkühlmitteltemperatur (ECT) vom Temperatursensor 112, der mit einer Kühlhülse 114 gekoppelt ist; einen Positionssensor 134, der mit einem Gaspedal 130 zum Abfühlen der durch einen Fuß 132 beaufschlagten Kraft gekoppelt ist; einen Positionssensor 154, der mit einem Bremspedal 150 gekoppelt ist, zum Abfühlen der durch einen Fuß 152 beaufschlagten Kraft, eine Messung des Motorladedrucks (MAP) von einem Drucksensor 122, der mit dem Ansaugkrümmer 44 gekoppelt ist; einen Motorpositionssensor von einem Hall-Effekt-Sensor 118, der die Position der Kurbelwelle 40 abfühlt; eine Messung einer Luftmasse, die in den Motor eintritt, von einem Sensor 120; und eine Messung der Drosselklappenposition von einem Sensor 58. Auch der Luftdruck kann abgefühlt werden (Sensor nicht gezeigt), um von der Steuereinheit 12 verarbeitet zu werden. In einem bevorzugten Aspekt der vorliegenden Beschreibung erzeugt ein Motorpositionssensor 118 eine vorbestimmte Anzahl von gleichmäßig beabstandeten Impulsen pro Kurbelwellenumdrehung, anhand derer die Motordrehzahl (RPM) bestimmt werden kann.
In einigen Beispielen kann der Motor mit einem Elektromotor-/Batteriesystem in einem Hybridfahrzeug gekoppelt sein. Ferner können in einigen Beispielen weitere Motorkonfigurationen eingesetzt werden, zum Beispiel ein Dieselmotor mit mehreren Kraftstoffinjektoren. Ferner kann die Steuereinheit 12 Bedingungen wie eine Verschlechterung von Komponenten an eine Leuchtanzeige oder, alternativ dazu, eine Anzeigetafel 171 kommunizieren.
Während des Betriebs durchläuft jeder Zylinder im Motor 10 typischerweise einen Viertakthub. Dieser umfasst den Saughub, den Kompressionshub, den Expansionshub und den Auslasshub. Während des Saughubs wird im Allgemeinen das Auslassventil 54 geschlossen und das Ansaugventil 52 geöffnet. Über den Ansaugkrümmer wird Luft in den Verbrennungsraum 30 eingebracht, und der Kolben 36 wird zum Boden des Zylinders bewegt, um das Volumen im Verbrennungsraum 30 zu vergrößern. Die Position, in der sich der Kolben 36 nahe dem Boden des Zylinders und am Ende seines Hubs befindet (z.B. wenn der Verbrennungsraum 30 sein größtes Volumen erreicht hat), wird von Fachleuten typischerweise als unterer Totpunkt (BDC) bezeichnet. Während des Kompressionshubs sind das Ansaugventil 52 und das Auslassventil 54 geschlossen. Der Kolben 36 bewegt sich auf den Zylinderkopf zu, um die Luft im Verbrennungsraum 30 zu verdichten. Der Punkt, an dem der Kolben 36 sich am Ende seines Hubs und am nächsten zum Zylinderkopf befindet (z.B. wenn der Verbrennungsraum 30 sein kleinstes Volumen erreicht hat), wird von Fachleuten typischerweise als oberer Totpunkt (TDC) bezeichnet. In einem Prozess, der nachstehend als Einspritzung bezeichnet wird, wird Kraftstoff in die Verbrennungskammer eingebracht. In einem Prozess, der nachstehend als Zündung bezeichnet wird, wird der eingespritzte Kraftstoff durch bekannte Zündmittel wie eine Zündkerze 92 gezündet, was zur Verbrennung führt. Während des Expansionshubs drücken die sich ausdehnenden Gase den Kolben 36 wieder zurück zum BDC. Die Kurbelwelle 40 wandelt die Kolbenbewegung in ein Drehmoment der Drehwelle um. Schließlich wird während des Auslasshubs das Auslassventil 54 geöffnet, um das verbrannte Luft-Kraftstoff-Gemisch für den Auspuffkrümmer 48 freizugeben, und der Kolben kehrt zum TDC zurück. Es gilt zu beachten, dass die obigen Ausführungen lediglich als Beispiel dienen, und dass die Zeitpunkte des Öffnens und/oder Schließens des Ansaug- und des Auslassventils variieren können, um eine positive oder negative Ventilüberschneidung, ein spätes Schließen des Ansaugventils oder verschiedene weitere Beispiele bereitzustellen.
Wie oben erklärt kann ein Kraftstoffdirektinjektor verwendet werden, um Kraftstoff direkt für einen Zylinder eines Motors bereitzustellen, wie in 1 gezeigt. Um das Zerstäuben des Kraftstoffs zu verstärken, können Kraftstoffdirektinjektoren eine Vielzahl von Löchern umfassen, durch welche der Kraftstoff zugeführt wird. Da der Kraftstoff dem Direktinjektor mit einem hohen Druck zugeführt wird, wird der Kraftstoff vom Direktinjektor typischerweise mit relativ starker Kraft eingespritzt. Dies kann bewirken, dass der Kraftstoff mit relativ großer Kraft auf den Wänden des Zylinders auftrifft. Besonders während Kaltmotorzuständen ist möglicherweise der Kraftstoff, der auf der Zylinderoberfläche auftrifft, nicht Teil des Verbrennungsprozesses. Das Benetzen der Zylinderwand kann Kraftstoffversorgungsfehler verursachen, was zu einer Fehlzündung oder sonstigen Problemen mit der Verbrennungsstabilität führt und auch die Emissionen beeinträchtigen kann. Gemäß weiter unten beschriebenen Ausführungsformen kann ein Kraftstoffinjektor eine Injektornadel umfassen, die ein kegelstumpfförmiges Ende mit einer Vielzahl von gekrümmten Lamellen aufweist. Während der Kraftstoffeinspritzung kann die Injektornadel nach außen bewegt werden (z.B. in den Zylinder hinein), um eine Ringdüse zu erzeugen, durch die Kraftstoff strömt. Der Kraftstoff kann über das kegelstumpfförmige Ende und die gekrümmten Lamellen strömen, wodurch ein konusförmiges Kraftstoffsprühmuster mit einem Drehimpuls entsteht. Auf diese Weise kann eine Zerstäubung des Kraftstoffes bereitgestellt werden, während der Kraftstoffsprühnebel in einem Bereich in der Nähe des Injektors, aber entfernt von den Zylinderwänden bleibt.
In Bezug auf 2 und 3 ist ein Beispiel einer Kraftstoffinjektoranordnung 200 in einem Motorzylinder 210, definiert durch einen Zylinderkopf 211, gezeigt. Die Kraftstoffinjektoranordnung 200 kann ein nicht einschränkendes Beispiel des Injektors 66 von 1 sein. Die Kraftstoffinjektoranordnung 200 umfasst einen Injektorkörper 204, in dem eine Injektornadel 205 auf bewegbare Weise entlang einer Längsachse 216 des Injektorkörpers 204 aufgenommen ist. Im Injektorkörper 204 ist ferner ein Kraftstoffdurchlass 208 aufgenommen, der mit einer Kraftstoffversorgungsquelle 230 gekoppelt ist (z.B. eine gewöhnliche Hochdruck-Kraftstoffzuführung, Kraftstoffversorgungszuführung(en), Kraftstoffpumpe(n) und Kraftstofftank). Der Kraftstoffdurchlass 208 weist einen Auslass zum Kraftstoffaustritt in einen Ringspalt 308 auf, der erzeugt wird, wenn ein Betätigungselement 202 die Injektornadel 205 in eine Abwärtsrichtung bewegt, um dem Motorzylinder Kraftstoff zuzuführen (in 3 gezeigt). Das Betätigungselement 202 kann mit der Injektornadel 205 gekoppelt sein. In einer Ausführungsform der offenbarten Vorrichtung wird ein Elektromotor verwendet, um die Nadel zu bewegen, um die Kraftstoffeinspritzung zu regeln. Der Kraftstoffinjektor kann durch andere, wie z.B. elektromagnetische, piezoelektrische, hydraulische usw., Betätigungselemente betätigt werden, ohne vom Schutzumfang dieser Offenbarung abzuweichen.
Die Injektornadel ist auch mit einer oder mehreren Rückhaltefedern 206 gekoppelt. Jede Rückhaltefeder 206 kann in eine Nut 217 des Injektorkörpers 204 eingebracht sein und dazu dienen, die Injektornadel 205 in eine Aufwärtsrichtung (z.B. weg vom Zylinder 210) vorzuspannen. Das Betätigungselement 202 kann die Nadel 205 entlang der Längsachse in eine Abwärtsrichtung (z.B. hin zum Zylinder 210), d.h. gegen die Kraft der Federn, bewegen. In dem in 2 und 3 gezeigten Beispiel ist die Längsachse des Injektors senkrecht auf eine Transversalachse 219 des Zylinders 210. In weiteren Beispielen kann der Injektor aber in einem anderen Winkel relativ zur Transversalachse positioniert sein.
Die Kraftstoffinjektornadel 205 weist ein kegelstumpfförmiges Düsenende 212 auf, das über eine geneigte Verbindungsregion 218 mit der Nadel 205 gekoppelt ist. Das Düsenende 212 umfasst eine Oberseite 222, die mit der geneigten Verbindungsregion 218 gekoppelt ist, und eine Unterseite 220, die zur Oberseite entgegengesetzt ist. Die Unterseite 220 ist dem Inneren des Zylinders 210 zugewandt. Die Unterseite 220 kann eine größere Querschnittsfläche als die Oberseite aufweisen. Der Stumpf kann eine Konusform aufweisen, bei der die Ober- und die Unterseite kreisförmig oder oval sind. Es sind aber auch andere Formen, z.B. rechteckig, möglich. Ferner gilt zu verstehen, dass in einigen Beispielen das Düsenende 212, die geneigte Verbindungsregion 218 und die Nadel 205 einstückig ausgebildet sein können, während in anderen Beispielen eines oder mehrere von dem Düsenende 212, der geneigten Verbindungsregion 218 und der Nadel 205 aus getrennten Teile, die aufeinander befestigt sind, bestehen können.
Die Oberseite 222 des Düsenendes ist über eine Außenfläche 213 mit der Unterseite 220 verbunden. Da die Unterseite der kegelstumpfförmigen Düse eine größere Querschnittsfläche als die Oberseite aufweist, kann die Außenfläche weg von der Mittellinie (z.B. Längsachse) des Injektors nach außen geneigt sein.
Der Injektorkörper 204 umfasst einen Nadelsitz mit einer Innenfläche, die bemessen und geformt ist, sodass mindestens ein Abschnitt der Innenfläche mit mindestens einem Abschnitt des Düsenendes in gemeinsamem Flächenkontakt ist, wenn die Nadel sich in einer ersten, vollständig geschlossenen Position befindet. Zum Beispiel umfasst die Innenwand des Injektorkörpers eine oder mehrere winkelige Innenflächen 306, die geformt sind, um mindestens ungefähr der Form des Stumpfes und der geneigten Verbindungsregion zu entsprechen, sodass, wenn der Injektor in seiner standardmäßigen, geschlossenen Position gehalten ist (z.B. wenn das Betätigungselement nicht aktiviert ist), die Außenfläche 213 des Düsenendes und/oder der geneigten Verbindungsregion 218 in gemeinsamem Flächenkontakt mit einer oder mehreren der winkeligen Innenflächen 306 ist. Insbesondere fungierte eine Oberfläche 304 des Düsenendes und/oder der geneigten Verbindungsregion dazu, den Kraftstoffdurchlass 208 abzudichten, wenn die Oberflächen 304 und 306 eine gemeinsame Fläche aufweisen. Die zwei Oberflächen können eine teilweise oder vollständig in gemeinsamem Flächenkontakt sein, was von der Form der Düse und der Innenwand des Injektorkörpers abhängig ist sowie von der Position der Injektordüse relativ zur Innenwand des Injektorkörpers.
2 zeigt die Kraftstoffinjektoranordnung 200 in einer ersten Position 201, worin ein Betätigungselement 202 nicht aktiviert ist und die Federn die Nadel und das Düsenende aufwärts bewegen und in gemeinsamen Flächenkontakt mit der Innenwand des Injektorkörpers bringen. Dementsprechend wird ein Austreten von Kraftstoff aus dem Kraftstoffdurchlass 208 blockiert und es tritt keine Kraftstoffeinspritzung ein.
3 zeigt die Kraftstoffinjektoranordnung 200 in einer zweiten Position 301, in der das Betätigungselement 202 aktiviert ist und die Nadel und das Düsenende abwärts (z.B. in den Zylinder) gegen die Kraft der Federn drückt. Das Düsenende wird nach außen in den Zylinder bewegt und der Kraftstoffdurchlass 208 ist nicht länger blockiert. Die Bewegung der Düse weg vom Injektorkörper erzeugt ferner einen Ringspalt 308 zwischen den Innenflächen des Injektorkörpers und den Außenflächen des Düsenendes, durch den Kraftstoff aus dem Kraftstoffdurchlass treten kann.
Das Injektordüsenende 212 umfasst eine Vielzahl von gekrümmten Tangentiallamellen 214, die mit der Außenfläche 213 gekoppelt sind und auf einer Tangente an einem Kreis positioniert sind, der durch eine Ebene durch das Düsenende hindurch erzeugt wird, wie z.B. durch eine Ebene durch die Oberseite 222. 4 zeigt eine Draufsicht auf das Düsenende 212 mit der Tangentialausrichtung der gekrümmten Lamellen 214 auf der Außenfläche 213 des Stumpfs. Die Draufsicht zeigt die Injektornadel 205 in der Mitte, mit einer Ansicht der vier gleichmäßig voneinander beabstandeten Lamellen 214 auf der Außenfläche des kegelstumpfförmigen Düsenendes 212 und in Bezug auf die Oberseite 222 tangential angeordnet. Wenn das Betätigungselement das Düsenende weg vom Injektorkörper bewegt und Kraftstoff durch den Kraftstoffdurchlass 208 zum Ringspalt 308 strömt, strömt Kraftstoff über die Außenfläche des Düsenendes und der Vielzahl von gekrümmten Lamellen. Die Lamellen sind derart gekrümmt, dass sie ein Kraftstoffsprühmuster mit einem Drehimpuls gegen den Uhrzeigersinn, wie durch den Pfeil 402 gezeigt, erzeugen. Der Sprühnebel kann gegen den Uhrzeigersinn in Bezug auf die kreisförmige Unterseite des Düsenendes verlaufen, wenn der Injektor von oben betrachtet wird, wie in 4 gezeigt. In einigen Beispielen, z.B. wenn der Kraftstoffinjektor zwischen der Zylinderwand und der Ansaugöffnung des Zylinders (wie in 1 gezeigt) positioniert ist, kann die Ansaugluft mit einem Wirbel, der (z.B. in Bezug auf die Zylinderkrone von oben aus gesehen) ebenfalls gegen den Uhrzeigersinn verläuft, in den Zylinder eingebracht werden. Indem der Kraftstoffsprühnebel in einer Richtung gegen den Uhrzeigersinn bereitgestellt wird, kann der Kraftstoffsprühnebel durch die verwirbelte Ansaugluft mitgenommen werden, wodurch die Vermischung des Kraftstoffs und der Ansaugluft gefördert wird.
Während in 4 vier gekrümmte Lamellen gezeigt sind, können weitere Ausführungsformen mehr als vier oder weniger als vier Tangentiallamellen aufweisen, die auf der Außenwand der Düse in gleichmäßigen oder ungleichmäßigen Abständen voneinander beabstandet sind, sodass der Kraftstoffsprühnebel in Bezug auf Masseverteilung und Muster, die die Luft-Kraftstoff-Mischung bewirken, variieren kann. Zum Beispiel kann, abhängig vom Durchmesser und der Kalibrierung der Motorbohrung die Anzahl von Lamellen 4, 6, 8 oder eine sonstige geeignete Anzahl sein. Mehr Lamellen können dazu beitragen, die Sprühnebelpenetration zu reduzieren, indem eine stärkere Drehung erzeugt wird. Aber je größer die Anzahl vorhandener Lamellen, desto weniger Kraftstoff kann zugeführt werden. Folglich können in einem Motor mit geringerer Bohrungsgröße mehr Lamellen verwendet werden.
5 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren 500 zum Einspritzen von Kraftstoff mit einem Kraftstoffdirektinjektor, wie der Kraftstoffinjektoranordnung 200 von 2 bis 4, veranschaulicht. Mindestens Abschnitte des Verfahrens 500 können als ausführbare Anweisungen der Steuereinheit, die auf nichtflüchtigem Speicher gespeichert sind, umgesetzt sein. Darüber hinaus können Abschnitte des Verfahrens 500 physische Aktionen sein, um einen Betriebszustand eines Betätigungselements oder einer Vorrichtung, z.B. des Betätigungselements 202 der Kraftstoffinjektoranordnung, umzuwandeln. Anweisungen zur Durchführung des Verfahrens 500 können durch eine Steuereinheit (z.B. Steuereinheit 12) basierend auf Anweisungen, die auf einem Speicher der Steuereinheit gespeichert sind, und in Verbindung mit Signalen, die von Sensoren des Motorsystems, z.B. den oben in Bezug auf 1 beschriebenen Sensoren des Motorsystems, empfangen werden, ausgeführt werden. Die Steuereinheit kann Motorbetätigungselemente des Motorsystems gemäß dem unten beschriebenen Verfahren einsetzen, um den Motorbetrieb einzustellen.
Das Verfahren 500 beginnt mit Schritt 501, bei dem Motorbetriebsparameter detektiert werden. Die detektierten Motorbetriebsparameter umfassen, ohne darauf beschränkt zu sein, den Motorzustand (z.B. ein oder aus), Motordrehzahl und -last, aktuelle Motorposition, Motortemperatur und sonstige Parameter. Bei Schritt 502 bestimmt das Verfahren 500, ob ein Befehl zur Kraftstoffeinspritzung empfangen wurde. Kraftstoff kann als Antwort auf ein Überschreiten einer Schwelle durch die Motorlast und/oder als Antwort auf den Zündbefehl und die Motorposition, die anzeigt, dass der Injektor Kraftstoff einzuspritzen hat, um die Verbrennung im Zylinder einzuleiten, eingespritzt werden. Lautet der Befehl „Ja“, geht das Verfahren 500 zu Schritt 503 über, um ein Signal an ein elektrisches Betätigungselement (z.B. Betätigungselement 202) zu senden, der mit einer Injektornadel (z.B. Nadel 205) des Kraftstoffinjektors gekoppelt ist. Bei Schritt 402 bewegt das Betätigungselement die Nadel von einer ersten, geschlossenen Position in eine von einer Vielzahl von geöffneten Positionen. Wenn die Nadel von der geschlossenen in eine geöffnete Position bewegt wird, wird ein Düsenende (z.B. Ende 212) der Nadel nach außen bewegt, um eine Ringdüse zu erzeugen, durch die hindurch Kraftstoff von einem Kraftstoffdurchlass im Injektorkörper zugeführt wird.
Das Ausmaß der Auswärtsbewegung der Nadel und der Dauer, für die die Nadel in dieser Position gehalten wird, kann durch das elektrische Betätigungselement gesteuert werden, um eines oder mehrere des Volumens des eingespritzten Kraftstoffs und der Sprühnebelpenetration des eingespritzten Kraftstoffs zu steuern. Wie oben in Bezug auf 2 und 3 beschrieben, können die Injektornadel und das Düsenende in eine zweite Position bewegt werden, um einen Ringspalt zu öffnen, wodurch die Ringdüse erzeugt wird, durch die Kraftstoff während des Einspritzereignisses strömen kann. In einem Beispiel kann diese zweite Position eine maximale oder vollständig geöffnete Position des Injektors darstellen, und das Betätigungselement kann konfiguriert sein, um den Injektor auf weitere Zwischenpositionen zu öffnen, um geringere Kraftstoffvolumina zuzuführen. Zum Beispiel kann das Betätigungselement konfiguriert sein, um den Injektor auf eine erste Zwischenposition und eine zweite Zwischenposition zu öffnen, wobei die erste Zwischenposition weniger weit geöffnet ist als die maximal geöffnete Position (z.B. die zweite Position von 2 und 3), aber weiter geöffnet ist als die zweite Zwischenposition. Ferner kann die Sprühnebelpenetration des Kraftstoffs reduziert werden, indem die Größe der Ringdüse verringert wird.
Dementsprechend kann, wie in 5 gezeigt, wenn ein relativ großes Volumen von Kraftstoff gewünscht ist (z.B. in Fällen von hoher Motorlast), der Injektor in der oben in Bezug auf 2 und 3 beschriebenen Position gehalten wird, sodass die Ringdüse für eine spezifizierte Dauer T1 maximal geöffnet ist und dabei, wie bei Schritt 505 gezeigt, ein relativ großes Kraftstoffvolumen einspritzt. Das gleiche große Kraftstoffvolumen kann auch eingespritzt werden, wenn das elektrische Betätigungselement die Kraftstoffinjektornadel für eine längere Dauer T2, sodass T2 > T1, wie bei 506 gezeigt in einer teilweise geöffneten Position hält, wie z.B. der ersten Zwischenposition. Die teilweise geöffnete, erste Zwischenposition kann eine Position sein, in der die Nadel in einem geringeren Ausmaß als die zweite Position nach außen bewegt wird, um eine Ringdüse zu erzeugen, die ein kleineres Volumen als die Ringdüse aufweist, die erzeugt wird, wenn der Injektor sich in der zweiten Position befindet. Die Bestimmung, ob die Nadel für eine kürzere Dauer in die vollständig geöffnete Position oder für eine längere Dauer in die teilweise geöffnete, erste Zwischenposition zu bewegen ist, kann in einigen Beispielen auf der Motortemperatur basiert sein. Zum Beispiel kann während Kaltmotorzuständen (z.B. Motortemperatur bei Umgebungstemperatur) möglicherweise Kraftstoff, der auf der Wand des Zylinders auftritt, am Verbrennungsprozess nicht teilnehmen, was zu Problemen mit der Verbrennungsstabilität und Emissionen führt. Im Fall eines aufgewärmten Motors (z.B. wenn der Motor eine normale Betriebstemperatur hat), können die Zylinderwände heiß genug sein, um Kraftstoff, der die Zylinderwände erreicht, zu zerstäuben. Dementsprechend kann das Steuern der Kraftstoffsprühnebelpenetration im aufgewärmten Betrieb weniger wichtig sein, und so kann der Kraftstoff für eine kürzere Dauer über den Injektor in der vollständig geöffneten Position eingespritzt werden. Während Kaltmotorzuständen kann der Kraftstoff für eine längere Dauer über den Injektor in der teilweise geöffneten Position eingespritzt werden, um die Sprühnebelpenetration zu verringern.
In einem weiteren Beispiel kann, wenn der Kraftstoffbedarf mäßig ist (z.B. während Halblastzuständen) die Injektornadel (bei 507) in die teilweise geöffnete, erste Zwischenposition bewegt werden, um die Ringdüse für eine kürzere Dauer T1 zu öffnen, oder die Injektornadel kann für eine längere Dauer T2 (T2 > T1) in die minimal geöffnete, zweite Zwischenposition (bei 508) bewegt werden, was beides eine Einspritzung eines mittelmäßigen Kraftstoffvolumens bewirkt. Ähnlich zur oben beschriebenen Injektorsteuerungsstrategie kann der Kraftstoff während des Betriebs mit aufgewärmtem Motor über den Injektor in der teilweise geöffneten, ersten Zwischenposition für eine kürzere Dauer eingespritzt werden, und kann der Kraftstoff während Kaltmotorzuständen für eine längere Dauer über den Injektor in der minimal geöffneten, zweiten Zwischenposition eingespritzt werden, um die Kraftstoffsprühnebelpenetration zu reduzieren.
In einem Beispiel kann, wenn der Kraftstoffbedarf gering ist (z.B. während Niedriglastbedingungen und/oder während der Kraftstoffeinspritzung in einem geteilten Einspritzereignis, wie bei der Piloteinspritzung), die Injektornadel in die teilweise geöffnete, erste Zwischenposition bewegt werden, um die Ringdüse für eine kurze Dauer T3 (T3 < T1), wie bei 509 gezeigt, teilweise zu öffnen, oder kann die Injektornadel (bei 510) für eine längere Dauer T1 in die minimal geöffnete, zweite Zwischenposition bewegt werden, was beides eine Einspritzung eines geringen Kraftstoffvolumens bewirkt. Ähnlich zur oben beschriebenen Injektorsteuerungsstrategie kann der Kraftstoff während des Betriebs mit aufgewärmtem Motor über den Injektor in der teilweise geöffneten, ersten Zwischenposition für eine kürzere Dauer eingespritzt werden, und kann der Kraftstoff während Kaltmotorzuständen für eine längere Dauer über den Injektor in der minimal geöffneten, zweiten Zwischenposition eingespritzt werden, um die Kraftstoffsprühnebelpenetration zu reduzieren.
Bei Schritt 512 wird Kraftstoff über die Ringdüse eingespritzt und strömt über die Düse und die Vielzahl von gekrümmten Lamellen, die mit der Düse gekoppelt sind, wodurch ein konusförmiger Kraftstoffsprühnebel erzeugt wird, der eine Drehbewegung aufweist. Das Verfahren 500 endet dann.
Wenn bei 502 bestimmt wird, dass kein Befehl zur Kraftstoffeinspritzung empfangen wurde, wird dem Betätigungselement, wie bei 514 angezeigt, kein Signal gesendet. Bei 516 wird der Injektor von den Rückhaltefedern gehalten oder aufwärts bewegt, sodass die Injektordüse in einer ersten Position gehalten wird, die bei 518 einen geschlossenen Kraftstoffdurchlass und somit keine Kraftstoffeinspritzung bewirkt.
Die Kraftstoffströmung zum Zylinder kann durch das oben beschriebene Verfahren zur Steuerung der Position des Kraftstoffinjektors mit einer kegelstumpfförmigen Düse geregelt werden. Auf diese Weise kann eine kegelstumpfförmige Injektornadel mit Tangentiallamellen, die mit einem elektrischen Betätigungselement gekoppelt sind, in verschiedenen Positionen gehalten werden, um einen Kraftstoffdurchlass zu öffnen oder zu schließen, und einen konusförmigen Kraftstoffsprühnebel mit einer Drehbewegung gegen den Uhrzeigersinn freisetzen, um dem Zylinder eines Motors ein Luft-Kraftstoff-Gemisch zuzuführen.
Wie oben beschrieben drückt ein Betätigungselement eine Injektornadel entlang einer Längsachse abwärts, sodass eine Kraftstoffinjektordüse, die mit der Nadel gekoppelt ist, in eine Position weg von einer Innenwand eines Kraftstoffinjektorkörpers, der die Nadel und die Düse aufnimmt, bewegt wird. Die Bewegung von Oberflächen des Injektorkörpers und der Düse, die in gemeinsamem Flächenkontakt stehen, voneinander weg kann einen Kraftstoffdurchlass im Injektorkörper teilweise oder vollständig öffnen, um den Kraftstoff für einen Ringspalt freizusetzen, der durch den vergrößerten Abstand zwischen den Oberflächen im gemeinsamen Flächenkontakt erzeugt wird. Das Ausmaß der Abwärtsbewegung der Injektordüse relativ zur Innenwand des Injektorkörpers bestimmt die Öffnung, z.B. teilweise bis vollständig, des Kraftstoffdurchlasses sowie das Volumen des Ringspalts. Die Kraftstoffströmung vom Kraftstoffdurchlass verläuft über Tangentiallamellen auf der Düse, um ein gekrümmtes Kraftstoffsprühnebel-Einspritzmuster zu erzeugen. Das Düsenende kann kegelstumpfförmig sein oder eine sonstige Form, wie quadratisch, dreieckig, fünfeckig usw. haben und komplementäre Oberflächen in gemeinsamem Flächenkontakt auf dem Innenkörper des Injektors aufweisen.
Umgekehrt kann in Abwesenheit eines elektrischen Signals an das elektrische Betätigungselement eine Vielzahl von Rückhaltefedern, die mit dem Injektorkörper und der Injektornadel gekoppelt sind, die Nadel entlang der Längsachse aufwärts, weg vom Zylinder, drücken und die Nadel in dieser ersten Position halten. Diese Aufwärtsbewegung der Injektornadel gemeinsam mit dem Injektordüsenende kann den Kraftstoffdurchlass auf dem Injektorkörper teilweise oder vollständig blockieren, da eine oder mehrere Oberflächen in gemeinsamem Flächenkontakt zwischen dem Injektorkörper und der Außenwand der Injektordüse vollständig oder teilweise in Kontakt sein können. In einer Ausführungsform sind eine Oberfläche auf der Außenwand der DÜse und eine Oberfläche auf der Innenwand des Injektorkörpers positioniert, sodass der Kraftstoffdurchlasseinlass in den Ringspalt blockiert ist. Die erste Position verringert ferner das Volumen des Ringspalts, wodurch die Freisetzung von Kraftstoff vom Ringspalt in den Motorzylinder blockiert wird.
Der Kraftstoffinjektorkörper weist mindestens einen Hochdruck-Kraftstoffdurchlass zur Zuführung von Kraftstoff an den Ringspalt auf, der dann durch die Tangentiallamellen auf der Außenwand der Düse verteilt wird, um den Zylinder zu erreichen. Der Kraftstoffdurchlass kann mit einem Kraftstoffzufuhrsystem verbunden sein, das einen oder mehrere Kraftstoffspeichertanks an Bord des Fahrzeugs umfasst und der Bereitstellung von Kraftstoff für den Motor dient. Es kann ferner eine Kraftstoffpumpe und eine Kraftstoffzuführung umfassen, um Hochdruckkraftstoff für den Kraftstoffdurchlass auf dem Injektorkörper bereitzustellen. Der Kraftstofftank kann einen oder mehrere Flüssigkraftstoffe enthalten, darunter, aber nicht ausschließlich, Benzin, Diesel und Alkoholkraftstoffe. In einigen Beispielen kann der gelagerte Kraftstoff eine Mischung von zwei oder mehreren Flüssigkraftstoffen sein.
In einigen Beispielen kann durch eine elektrische Steuereinheit (z.B. die oben beschriebene Steuereinheit) eine variable elektrische Spannung für das Betätigungselement des Kraftstoffinjektors liefern, um Kraft für eine bestimmte Verlaufsentfernung der Injektornadel bereitzustellen, die die Größe der Ringdüse steuert. Auf diese Weise kann die Größe der Ringdüse eingestellt werden, um je nach Betriebsbedingungen ein größeres oder kleineres Kraftstoffvolumen zuzuführen. Dies kann es dem Injektor gestatten, eine relativ gleiche Einspritzdauer für alle Motorbetriebsbedingungen aufrechtzuerhalten. Es kann außerdem ein Steuern der Sprühnebelpenetrationsdistanz (innerhalb einer gewissen Entfernung) gestatten, indem Düsengröße und Einspritzdauer gemeinsam eingestellt werden, um die gewünschte Kraftstoffzufuhrmenge zu erreichen. Dies kann besonders während Einspritzereignissen für ein kleines Kraftstoffvolumen nützlich sein, wie z.B. während Mehrfacheinspritzereignissen, bei denen das Vor- oder Nacheinspritzereignis nur sehr kurze Zeit dauert (ein paar Millisekunden).
6 bis 9 zeigen eine Ausführungsform einer Kraftstoffinjektoranordnung 600 mit zwei Injektornadeln. Die Kraftstoffinjektoranordnung 600 durchläuft ein Zwei-Phasen-aktivierungs- und Zwei-Phasen-Deaktivierungs-Verfahren, um ein Tröpfeln von Kraftstoff nach dem Verschließen des Injektors zu verringern, wodurch Injektorverkoken und eine darauffolgende Emissionsverschlechterung reduziert werden.
In der ersten Deaktivierungsphase wird die Kraftstoffinjektoranordnung 600 in einer in 6 gezeigten ersten Position 601 gehalten. Darauf folgt die erste Aktivierungsphase, in der sich die Kraftstoffinjektoranordnung 600 in einer zweiten Position 701 befindet, wie in 7 gezeigt. In der zweiten Aktivierungsphase befindet sich die Kraftstoffinjektoranordnung 600 in einer dritten Position 801, wie in 8 gezeigt. Darauf folgt eine zweite Deaktivierungsphase, in der die Kraftstoffinjektoranordnung 600 sich in einer in 9 gezeigten vierten Position 901 befindet.
In Bezug auf 6 ist die deaktivierte Kraftstoffinjektoranordnung 600 in einer ersten Position in einem Motorzylinder 626, definiert durch einen Zylinderkopf 602, gezeigt. Die Kraftstoffinjektoranordnung 600 kann ein nicht einschränkendes Beispiel des Injektors 66 von 1 sein. Die Kraftstoffinjektoranordnung 600 umfasst einen Injektorkörper 604, in dem zwei Injektornadeln, eine primäre Injektornadel 608 und eine sekundäre Injektornadel 620, aufgenommen sind, wobei zwischen den beiden eine Relativbewegung besteht. Die zweite Injektornadel 620 ist teilweise in einem Durchlass in der Injektornadel 608 der primären Nadel aufgenommen. Die Bewegung der sekundären Injektornadel 620 innerhalb des Durchlasses der primären Injektornadel 608 wird durch eine Anschlagführung 610, die auf dem Durchlass der primären Injektornadel 608 befestigt ist, eingeschränkt. Die sekundäre Injektornadel 620 weist eine kegelstumpfförmige Düse 615 mit einer Vielzahl von Tangentiallamellen 621 auf ihrer Außenfläche auf. Die Düse 615 weist eine Oberseite 617 und eine Unterseite 619 gegenüber der Oberseite auf. Die Unterseite 619 ist dem Inneren des Zylinders 626 zugewandt. Die Unterseite 619 kann eine größere Querschnittsfläche als die Oberseite 617 aufweisen.
Ein Hochdruck-Kraftstoffdurchlass 614 ist zwischen dem Injektorkörper 604 und der primären Injektornadel 608 vorhanden, der mit einem Kraftstoffsackraum 616 an der Basis der primären Injektornadel 608 verbunden ist. Der Hochdruck-Kraftstoffdurchlass 614 weist einen Einlass auf, der mit einem Hochdruckkraftstoffsystem verbunden ist, zum Beispiel einer Hochdruck-Kraftstoffzuführung, die mit einer Kraftstoffpumpe und einem Kraftstofftank (nicht gezeigt) verbunden ist, und umfasst ferner einen Auslass zur Kraftstoffabgabe in den Kraftstoffsackraum 616.
Der Kraftstoff vom Kraftstoffsackraum 616 kann durch einen Ringspalt 618, der erzeugt wird, wenn der gemeinsame Flächenkontakt zwischen dem Injektorkörper 604 und der Düse 615 verloren geht, was weiter unten in Bezug auf 8 ausführlich beschrieben wird, abgegeben werden.
Der Injektorkörper 604 umfasst einen Nadelsitz 612, der bemessen und geformt ist, sodass mindestens ein Abschnitt der Oberfläche mit mindestens einem Abschnitt der primären Injektornadel 608 in gemeinsamem Flächenkontakt ist, wenn die Nadel sich in einer ersten deaktivierten Position 601 befindet, wie in 6 gezeigt, wodurch ein Strömen von Kraftstoff vom Hochdruckdurchlass 614 zum Sackraum 616 verhindert wird.
Ein Betätigungselement 606 kann mit der primären Injektornadel 608 verbunden sein. Die sekundäre Injektornadel 620 kann mit einer Rückhaltefeder 624 verbunden sein. Das Betätigungselement 606 kann die Injektornadeln entlang der Längsachse 630 in eine Abwärtsrichtung (z.B. in Richtung des Zylinders 626) bewegen. In dem in 6 bis 10 gezeigten Beispiel ist die Längsachse 630 des Injektors senkrecht auf eine Transversalachse 632 des Zylinders 626. In einer Ausführungsform der offenbarten Vorrichtung wird ein Elektromotor verwendet, um die Nadel zur Regelung der Kraftstoffeinspritzung zu bewegen. Der Kraftstoffinjektor kann durch andere, wie z.B. elektromagnetische, piezoelektrische, hydraulische usw., Betätigungselemente betätigt werden, ohne vom Schutzumfang dieser Offenbarung abzuweichen.
Während der ersten geschlossenen Position 601, wenn die Kraftstoffinjektoranordnung sich in der ersten Deaktivierungsphase befindet, ist das Betätigungselement 606 nicht aktiviert und die primäre Injektornadel 608 ist in gemeinsamem Flächenkontakt mit dem Nadelsitz 612, sodass der Hochdruck-Kraftstoffdurchlass 614 keinerlei Fluidkommunikation mit dem Niedrigdruck-Kraftstoffsackraum 616 aufweist. In der Position 601 wird die sekundäre Injektornadel 620 durch die Rückhaltefeder 624 aufwärts, in eine Richtung weg von der Zylinderwand 626 vorgespannt, sodass die sekundäre Injektordüse 615 in gemeinsamem Flächenkontakt mit dem Injektorkörper 604 ist, wodurch der Ringspalt 618 mindestens teilweise verschlossen und die Fluidkommunikation zwischen dem Sackraum 616 und dem Zylinder 626 verhindert wird. Folglich wird ein Austreten des Kraftstoffs aus dem Sackraum 616 durch den Ringspalt 618 hindurch und in den Zylinder 626 blockiert und keinerlei Kraftstoff in den Zylinder 626 eingespritzt.
Beim Empfangen eines Befehls zur Kraftstoffeinspritzung geht die Kraftstoffinjektoranordnung 600 zur ersten Aktivierungsphase über und befindet sich in der zweiten Position 701, wie in 7 gezeigt. In der Position 701 bewegt das elektrische Betätigungselement 606 die primäre Injektornadel 608 in eine Richtung weg vom Zylinder 626. Diese Bewegung der primären Injektornadel 608 bewirkt einen Verlust des gemeinsamen Flächenkontakts zwischen dem Nadelsitz 612 und der primären Injektornadel 608, was zu einer Öffnung der Fluidkommunikation zwischen dem Kraftstoffdurchlass 614 und dem Kraftstoffsackraum 616 führt. Dementsprechend kann Kraftstoff sich vom Hochdruck-Kraftstoffdurchlass 614 zum Sackraum 616 bewegen. In der Position 701 ist der Ringspalt 618 nach wie vor geschlossen. Die Rückhaltefeder 624 hält die sekundäre Injektornadel 620, sodass der gemeinsame Flächenkontakt zwischen der sekundären Injektordüse 615 und dem Injektorkörper 604 intakt ist und kein Kraftstoff vom Sackraum 616 in die Zylinderwand 626 eingespritzt werden kann.
Bei der Fortsetzung der Ausführung des Kraftstoffeinspritzereignisses erhöht der Transfer von Hochdruckkraftstoff in den Kraftstoffsackraum 616 während der Position 710 den Druck im Sackraum 616, der die sekundäre Injektornadel 620 gegen die Vorspannung der Rückhaltefeder 624, die die Nadel aufwärts hält, abwärts, hin zur Zylinderwand 626 drückt, wie von der dritten Position 801 in 8 gezeigt. Dies ist die zweite Aktivierungsphase.
Die Abwärtsbewegung der sekundären Injektornadel 620 drückt die Injektordüse 615 hin zum Zylinder 626 und weg vom Injektorkörper 604. Dies führt zu einem Verlust des gemeinsamen Flächenkontakts zwischen der Oberfläche der sekundären Injektordüse 615 und dem Injektorkörper 604. Als Ergebnisse wird der Ringspalt 618 geöffnet und eine Fluidkommunikation zwischen dem Sackraum 616 und dem Zylinder 626 hergestellt, was zur Einspritzung von Kraftstoff vom Sackraum 616 in die Zylinderwand 626 führt. Die Abwärtsbewegung der sekundären Injektornadel 620 wird durch die Anschlagführungen 610, die auf der Wand der primären Injektornadel 608 befestigt sind, abgefangen, wodurch das Ausmaß der Bewegung der sekundären Injektornadel 620 gesteuert und wiederum die Größe des Ringspalts 618 sowie die Kraftstoffströmung in der Position 801 geregelt wird.
Die Kraftstoffeinspritzung in der Position 801 stellt einen Drehimpuls für die Vielzahl von gekrümmten Lamellen 621 bereit, die auf der Oberfläche der zweiten Injektordüse 615 vorhanden sind. In einem Beispiel können die Lamellen derart gekrümmt sein, dass sie einen Kraftstoffsprühnebel mit einem Drehimpuls gegen den Uhrzeigersinn, wie durch den Pfeil 625 gezeigt, erzeugen. Die gekrümmten Lamellen können eine Tangentialkraft erzeugen, durch welche die sekundäre Injektornadel 620 und die Düse 615 gegen den Uhrzeigersinn gedreht werden, wodurch während der Kraftstoffeinspritzung ein rotierender Kraftstoffsprühnebel erzeugt wird, was die Zerstäubung des Kraftstoffsprühnebels verbessert und die Kraftstoffpenetration verringert.
Am Ende der Zwei-Phasen-Aktivierung, nachdem ein Kraftstoffeinspritzereignis ausgeführt wurde, bewegt sich die Injektoranordnung 600 weiter in die vierte Position 901, welche die zweite Deaktivierungsphase ist, wie in 9 gezeigt. Am Ende eines Kraftstoffeinspritzereignisses drückt das Betätigungselement 606 die primäre Injektornadel 608 in eine Abwärtsrichtung, hin zum Zylinder 626, wodurch ein Fläche-an-Fläche-Kontakt zwischen dem Nadelsitz 612 und der primären Injektornadel 608 hergestellt wird. Dies unterbricht die Fluidkommunikation zwischen dem Hochdruckdurchlass 614 und dem Kraftstoffsackraum 616, was zur Aufhebung der Kraftstoffversorgung für den Kraftstoffsackraum 616 führt. In der Position 901 ist der Ringspalt 618 aufgrund von Druck von Kraftstoff, der im Sackraum 616 verbleibt, weiter geöffnet.
Anschließend fällt der Druck im Kraftstoffsackraum 616 aufgrund der Unterbrechung der Kommunikation mit dem Hochdruck-Kraftstoffdurchlass. Dies bewirkt, dass die Vorspannung der Rückhaltefeder 624 die sekundäre Injektornadel 620 und die Injektordüse 615 in eine Richtung weg vom Zylinder 626 zieht. Der Fläche-an-Fläche-Kontakt zwischen dem Injektorkörper 604 und der Injektordüse 615 ist wiederhergestellt, wodurch die Injektoranordnung zur deaktivierten ersten Position, wie in 6 gezeigt, zurückkehrt und ein Kraftstoffeinspritzereignis abgeschlossen ist.
In anderen Ausführungsformen der Kraftstoffinjektoranordnung umfasst die Kraftstoffanordnung möglicherweise keine gekrümmten Lamellen auf der Injektordüse. 10 zeigt eine solche Ausführungsform einer Kraftstoffinjektoranordnung 650 mit der primären Injektornadel 608 und der sekundären Injektornadel 620, und die kegelstumpfförmige Düse 615 ohne gekrümmte Lamellen befindet sich in einer aktivierten dritten Position. Während der dritten Position der Kraftstoffinjektoranordnung 650 ist der Hochdruck-Kraftstoffdurchlass in Fluidkommunikation mit dem Sackraum 616 und der Ringspalt 618 ist geöffnet, wobei er mit der Zylinderwand 626 kommuniziert, was zur Einspritzung zu Hochdruckkraftstoff führt, wie in 8 beschrieben. Die in 10 gezeigte Ausführungsform des Kraftstoffinjektors kann die vier Positionen des Zwei-Phasen-Aktivierungs- und -Deaktivierungsverfahrens während der Kraftstoffeinspritzung wie in 6 bis 9 beschrieben durchlaufen, wodurch ein Tröpfeln von Kraftstoff reduziert und ein effizientes Kraftstoffsprühmuster erzeugt wird.
11 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren 950 zur Kraftstoffdirekteinspritzung durch eine Kraftstoffinjektoranordnung zeigt, welches für die zwei-Phasen-Aktivierung und -Deaktivierung konfiguriert ist, wie zum Beispiel die Kraftstoffinjektoranordnung 600. Mindestens Abschnitte des Verfahrens 950 können als ausführbare Steuerungsanweisungen, die in einem nichtflüchtigen Speicher gespeichert sind, umgesetzt werden. Darüber hinaus können Abschnitte des Verfahrens 950 physische Aktionen sein, um einen Betriebszustand eines Betätigungselements oder einer Vorrichtung, z.B. des Betätigungselements 606 der Kraftstoffinjektoranordnung, umzuwandeln. Anweisungen zur Durchführung des Verfahrens 950 können durch eine Steuereinheit (z.B. Steuereinheit 12) basierend auf Anweisungen, die auf einem Speicher der Steuereinheit gespeichert sind, und in Verbindung mit Signalen, die von Sensoren des Motorsystems, z.B. den oben in Bezug auf 1 beschriebenen Sensoren, empfangen werden, ausgeführt werden. Die Steuereinheit kann Motorbetätigungselemente des Motorsystems gemäß dem unten beschriebenen Verfahren einsetzen, um den Motorbetrieb einzustellen.
Das Verfahren 950 beginnt mit Schritt 952, bei dem Motorbetriebsparameter detektiert werden, darunter, aber nicht ausschließlich, den Motorzustand (z.B. ein oder aus), Motordrehzahl und -last, aktuelle Motorposition und sonstige Parameter. Bei 954 wird die Kraftstoffinjektoranordnung deaktiviert und befindet sich in seiner standardmäßigen, ersten Position, wie der Position 601, die oben in Bezug auf 6 beschrieben wurde. In der ersten Position werden sowohl die primäre als auch die sekundäre Nadel in ihrer jeweiligen geschlossenen Position gehalten, sodass das Eintreten von Kraftstoff in den Kraftstoffinjektor blockiert wird. Bei Schritt 956 bestimmt das Verfahren 950, ob ein Befehl zur Kraftstoffeinspritzung empfangen wurde. Kraftstoff kann als Antwort auf ein Überschreiten einer Schwelle durch die Motorlast und/oder als Antwort auf den Zündbefehl und die Motorposition, die anzeigt, dass der Injektor Kraftstoff einzuspritzen hat, um die Verbrennung im Zylinder einzuleiten, eingespritzt werden. Wenn kein Befehl zur Kraftstoffeinspritzung empfangen wird, kehrt das Verfahren 950 zurück zu Schritt 954 und hält die Kraftstoffanordnung weiter in der ersten Position. Wenn der Befehl „Ja“ ist, geht das Verfahren 950 zu Schritt 960 über, um ein Betätigungselement (z.B. das Betätigungselement 606) zu aktivieren, damit dieses die primäre Nadel, die mit dem Betätigungselement gekoppelt ist (z.B. Nadel 608) von einer ersten Position in eine zweite Position zu bewegen. Wenn die primäre Injektornadel in die zweite Position bewegt wird, geht der Kontakt zwischen dem primären Injektor und dem Nadelsitz verloren, und wird, bei Schritt 962, die Fluidkommunikation zwischen einem Hochdruck-Kraftstoffdurchlass und einem Kraftstoffsackraum der Injektoranordnung hergestellt. Dies bewirkt, dass sich Hochdruckkraftstoff im Sackraum ansammelt. Das Verfahren 950 kann dann zu Schritt 964 übergehen.
Bei Schritt 964 wird durch den im Sackraum angesammelten Hochdruckkraftstoff eine sekundäre Injektornadel (z.B. Injektornadel 620) gegen die Vorspannung der Rückhaltefeder der Injektoranordnung in eine Abwärtsrichtung (z.B. in die dritte Position, die oben in Bezug auf 8 beschrieben ist) bewegt. Dies bewirkt das Öffnen eines Ringspalts zwischen einem Düsenende der sekundären Nadel und dem Injektorkörper bei Schritt 966, wodurch eine Fluidkommunikation zwischen dem Sackraum und dem Zylinder hergestellt wird, was bewirkt, dass der Kraftstoff vom Sackraum in den Zylinder eingespritzt wird.
Bei Schritt 968 bestimmt das Verfahren 950, ob das Ende des Kraftstoffeinspritzereignisses erreicht ist. Die Dauer des Kraftstoffeinspritzereignisses kann auf Motorparametern, wie Motordrehzahl, Motorlast usw., basiert sein. Wenn das Ende des Kraftstoffeinspritzereignisses noch nicht erreicht ist, kehrt das Verfahren 950 zurück zu Schritt 966, um weiter Kraftstoff einzuspritzen, wobei die Kraftstoffinjektoranordnung sich in der dritten Position befindet. Wenn das Ende der Kraftstoffeinspritzung erreicht wurde, deaktiviert das Verfahren 950 das Betätigungselement, wodurch bei Schritt 969 die Kraftstoffanordnung in die vierte Position bewegt wird (z.B. die vierte Position, die oben in Bezug auf 9 beschrieben wurde). In der vierten Position wird die primäre Injektornadel durch das Betätigungselement bewegt, um die Kommunikation zwischen dem Sackraum und dem Hochdruck-Kraftstoffdurchlass zu unterbrechen. Sobald die Kraftstoffanordnung in die vierte Position bewegt wurde, läuft der Kraftstoff aus dem Sackraum aus, bis der Druck in der Speicherblasse weniger als die Aufwärtskraft, die von der Rückhaltefeder der Kraftstoffinjektoranordnung ausgeübt wird, ist, wodurch die sekundäre Nadel verschlossen wird, was ein Ende der Kraftstoffeinspritzung und eine Rückkehr der Kraftstoffinjektoranordnung in die erste Position bewirkt. Das Verfahren 950 beginnt von neuem.
In einem Beispiel kann das Verfahren 950 in einer Ausführungsform der Kraftstoffinjektoranordnung ausgeführt werden, wobei gekrümmte Lamellen auf der Oberfläche der sekundären Injektordüse vorhanden sein können, die einen Drehimpuls erzeugen, um den sekundären Kraftstoffinjektor gegen den Uhrzeigersinn zu drehen, wenn die Kraftstoffanordnung bei den Schritten 964 und 966 von Verfahren 950 in einer aktivierten dritten Position gehalten wird, wodurch die Luft-Kraftstoff-Mischung verbessert und die Kraftstoffpenetration verringert wird.
Die Kraftstoffströmung zum Zylinder kann durch das oben beschriebene Verfahren zur Steuerung der Position der primären und sekundären Kraftstoffinjektornadel geregelt werden, sodass die Kraftstoffinjektoranordnung in vier Positionen geheilt werden kann, um einen Zwei-Phasen-Aktivierungs- und Zwei-Phasen-Deaktivierungs-Zyklus während eines Kraftstoffeinspritzereignisses durchzuführen.
Die oben erwähnte Kraftstoffinjektoranordnung umfasst einen Injektor mit zwei Injektornadeln, einer primären Injektornadel und einer sekundären Injektornadel, zwischen denen eine Relativbewegung besteht. Wie oben beschrieben befindet sich die Kraftstoffinjektoranordnung in einer ersten Position in ihrer ersten Deaktivierungsphase. Die primäre Injektornadel ist in gemeinsamem Flächenkontakt mit dem Nadelsitz im Injektorkörper, der die Fluidkommunikation zwischen einem Hochdruck-Kraftstoffdurchlass und dem Sackraum unterbricht. Die sekundäre Injektornadel ist durch Rückhaltefedern aufwärts, weg von der Zylinderinnenwand vorgespannt, sodass das Ende der sekundären Injektordüse in gemeinsamem Flächenkontakt mit dem Injektorkörper ist, wodurch der Ringspalt geschlossen wird.
In der ersten Aktivierungsphase, beim Empfangen eines Befehls zur Kraftstoffeinspritzung, bewegt ein Betätigungselement, das mit der ersten Injektornadel gekoppelt ist, die Nadel aufwärts, weg vom Zylinder, um die Fluidkommunikation zwischen dem Hochdruck-Kraftstoffdurchlass und dem Kraftstoffsackraum zu öffnen, wobei die Kraftstoffinjektoranordnung in einer zweiten Position gehalten wird. In dieser Position ist der Ringspalt geschlossen und es besteht keine Fluidkommunikation zwischen dem Sackraum und der Zylinderinnenwand.
In der zweiten Aktivierungsphase befindet sich die Kraftstoffinjektoranordnung in einer dritten Position. Durch die Bewegung der sekundären Injektordüse, die aufgrund des erhöhten Drucks im Kraftstoffsackraum in eine Abwärtsrichtung, hin zum Zylinder, verläuft, wird ein Ringspalt geöffnet, der Kraftstoff vom Sackraum in den Motorzylinder freisetzt. In einem Beispiel kann die sekundäre Injektordüse eine Vielzahl von gekrümmten Lamellen umfassen, die der sekundären Injektornadel und der sekundären Injektordüse einen Drehimpuls gegen den Uhrzeigersinn verleihen können, was einen konusförmigen Kraftstoffsprühnebel erzeugt, was wiederum die Kraftstoffpenetration verringert und die Luft-Kraftstoff-Mischung verstärkt. Es gilt darauf hinzuweisen, dass der Bereich der Abwärtsbewegung der sekundären Injektornadel und der Düse relativ zur Innenwand des Injektorkörpers die Öffnung, z.B. teilweise bis vollständig, des Ringspalts bestimmt. In einem Beispiel können Anschlagführungen im primären Kraftstoffinjektordurchlass, in dem die sekundäre Injektornadel aufgenommen ist, das Ausmaß der Bewegung bestimmen, wodurch das Volumen des Ringspalts gesteuert wird.
In einer zweiten Deaktivierungsphase, beim Empfangen eines Befehls zum Beenden der Kraftstoffeinspritzung, bewegt das Betätigungselement die primäre Injektornadel, sodass die primäre Injektornadel in gemeinsamem Flächenkontakt mit dem Nadelsitz des Kraftstoffinjektorkörpers ist, wodurch verhindert wird, dass der Kraftstoff vom Hochdruck-Kraftstoffdurchlass in den Sackraum eintritt. In dieser Phase wird durch die Vorspannung der Rückhaltefeder die gekoppelte sekundäre Injektornadel bewegt, sodass der Ringspalt aufgrund der Wiederherstellung des gemeinsamen Flächenkontakts zwischen der sekundären Injektordüse und dem Injektorkörper geschlossen wird, wodurch die Kraftstoffinjektoranordnung zur deaktivierten ersten Position zurückkehrt.
Somit ist ein Zwei-Nadel-Kraftstoffinjektor mit einer Injektorringdüse konfiguriert, um während eines Kraftstoffeinspritzereignisses einen Mehr-Phasen-Aktivierungs- und -Deaktivierungsprozess zu durchlaufen, wodurch das Kraftstoffsprühmuster geregelt und ein Tröpfeln von Kraftstoff nach dem Verschließen des Injektors verringert wird.
Der technische Effekt der Kraftstoffeinspritzung über einen Kraftstoffinjektor mit einem konusförmigen Düsenende mit einer Vielzahl von gekrümmten Lamellen ist, dass eine Sprühpenetration des Kraftstoffs verringert wird, während die Kraftstoff-Luft-Mischung und Kraftstoffzerstäubung aufrechterhalten wird, wodurch eine Benetzung der Zylinderwand und der Kraftstoffverbrauch verringert und die Emissionen verbessert werden. Die Kraftstoffeinspritzung durch eine Zwei-Nadel-Kraftstoffinjektoranordnung mit einem Zwei-Phasen-Aktivierungs- und Zwei-Phasen-Deaktivierungszyklus kann das Tröpfeln von Kraftstoff verringern und das Kraftstoffsprühmuster und die Fahrzeugemissionen verbessern. Eine Ausführungsform eines Kraftstoffinjektors umfasst eine Nadel und ein mit der Nadel gekoppeltes kegelstumpfförmige Düsenende. In einem ersten Beispiel umfasst der Kraftstoffinjektor eine Vielzahl von gekrümmten Tangentiallamellen, die um eine Außenfläche des Düsenendes herum gleichmäßig beabstandet sind. Ein zweites Beispiel des Kraftstoffinjektors umfasst optional das erste Beispiel und ferner ein elektrisches Betätigungselement, wobei das Betätigungselement konfiguriert ist, um die Nadel von einer ersten, geschlossenen Position abwärts in eine zweite, geöffnete Position zu bewegen. Ein drittes Beispiel des Kraftstoffinjektors umfasst optional das erste und/oder zweite Beispiel und ferner eine Feder, die konfiguriert ist, um die Nadel in eine Aufwärtsrichtung zu drücken, um die Nadel von der zweiten Position zurück in die erste Position zu bewegen, wenn das Betätigungselement nicht aktiviert ist. Ein viertes Beispiel des Kraftstoffinjektors umfasst optional eines oder mehrere des ersten bis dritten Beispiels und ferner einen Injektorkörper, wobei die Nadel im Injektorkörper aufgenommen ist. Ein fünftes Beispiel des Kraftstoffinjektors umfasst optional eines oder mehrere des ersten bis vierten Beispiels und ferner eine zweite Nadel, wobei die zweite Nadel teilweise die erste Nadel aufnimmt. Ein sechstes Beispiel des Kraftstoffinjektors umfasst optional eines oder mehrere des ersten bis fünften Beispiels und ferner eine zweite Nadel, die mit einem elektrischen Betätigungselement gekoppelt ist, das konfiguriert ist, um die zweite Nadel von einer ersten, geschlossenen Position aufwärts in eine zweite, geöffnete Position und von der zweiten Position abwärts in die erste Position zu bewegen. Ein siebtes Beispiel des Kraftstoffinjektors umfasst optional eines oder mehrere des ersten bis sechsten Beispiels und ferner einen Kraftstoffsackraum zwischen der ersten Nadel und der zweiten Nadel, wobei der Kraftstoffsackraum mit einem Kraftstoffdurchlass des Kraftstoffinjektors fluidgekoppelt ist, wenn die zweite Nadel sich in der zweiten Position befindet. Ein achtes Beispiel des Kraftstoffinjektors umfasst optional eines oder mehrere des ersten bis siebten Beispiels und ferner die erste Nadel, die konfiguriert ist, um in eine dritte, offene Position bewegt zu werden, wenn der Kraftstoffdruck im Kraftstoffsackraum größer als eine Schwelle ist, und wobei die erste Nadel mit einer Feder gekoppelt ist, die konfiguriert ist, um die erste Nadel von der dritten Position aufwärts in eine vierte, geschlossene Position zu drücken, wenn der Kraftstoffdruck im Kraftstoffsackraum kleiner als die Schwelle ist. Ein neuntes Beispiel des Kraftstoffinjektors umfasst optional eines oder mehrere des ersten bis achten Beispiels und ferner einen Injektorkörper, wobei die erste Nadel und die zweite Nadel im Injektorkörper aufgenommen sind. Ein zehntes Beispiel des Kraftstoffinjektors umfasst optional eines oder mehrere des ersten bis neunten Beispiels und ferner den Injektorkörper mit einem Nadelsitz, der eine Innenfläche aufweist, die bemessen und geformt ist, sodass mindestens ein Abschnitt der Innenfläche mit der zweiten Nadel in gemeinsamem Flächenkontakt ist, wenn die Nadel sich in der ersten Position befindet. Ein elftes Beispiel des Kraftstoffinjektors umfasst optional eines oder mehrere des ersten bis zehnten Beispiels und ferner mindestens einen Abschnitt des Injektorkörpers in gemeinsamem Flächenkontakt mit mindestens einem Abschnitt des Düsenendes der ersten Nadel, wenn die erste Nadel sich in der vierten Position befindet.
In einer weiteren Darstellung umfasst ein Kraftstoffinjektor eine Nadel und eine Vielzahl von Tangentiallamellen, die mit einem Düsenende der Nadel gekoppelt und gegen den Uhrzeigersinn gekrümmt sind. In einem ersten Beispiel des Kraftstoffinjektors umfasst das Düsenende eine Kegelstumpfform, und die Vielzahl von Tangentiallamellen ist mit einer Außenseitenfläche des Düsenendes gekoppelt. Ein zweites Beispiel des Kraftstoffinjektors umfasst optional das erste Beispiel und ferner die Vielzahl von Tangentiallamellen, die vier Tangentiallamellen umfasst, welche um die Außenfläche des Düsenendes herum gleichmäßig beabstandet sind. Ein drittes Beispiel des Kraftstoffinjektors umfasst optional das erste und/oder zweite Beispiel und ferner einen Injektorkörper, wobei die Nadel im Injektorkörper aufgenommen ist. Ein viertes Beispiel des Kraftstoffinjektors umfasst optional eines oder mehrere des ersten bis dritten Beispiels und ferner den Injektorkörper, der einen Nadelsitz mit einer Innenfläche aufweist, welche bemessen und geformt ist, sodass mindestens ein Abschnitt der Innenfläche mit mindestens einem Abschnitt des Düsenendes in gemeinsamem Flächenkontakt ist, wenn die Nadel sich in einer ersten, geschlossenen Position befindet. Ein fünftes Beispiel des Kraftstoffinjektors umfasst optional eines oder mehrere des ersten bis vierten Beispiels und ferner ein Betätigungselement, das mit der Nadel gekoppelt ist, wobei das Betätigungselement konfiguriert ist, die Nadel von der ersten, geschlossenen Position in eine zweite, geöffnete Position zu bewegen. Ein sechstes Beispiel des Kraftstoffinjektors umfasst optional eines oder mehrere des ersten bis fünften Beispiels und ferner einen Kraftstoffströmungsdurchlass im Injektorkörper, wobei die Kraftstoffströmung durch den Kraftstoffströmungsdurchlass durch das Düsenende blockiert ist, wenn die Nadel sich in der ersten Position befindet. Ein siebtes Beispiel des Kraftstoffinjektors umfasst optional eines oder mehrere des ersten bis sechsten Beispiels und ferner das Betätigungselement, das konfiguriert ist, um die Nadel in eine Abwärtsrichtung zu bewegen, um die Nadel von der ersten in die zweite Position zu bewegen. Ein achtes Beispiel des Kraftstoffinjektors umfasst optional eines oder mehrere des ersten bis siebten Beispiels und ferner eine Feder, die konfiguriert ist, um die Nadel in eine Aufwärtsrichtung zu drücken, um die Nadel von der zweiten Position zurück in die erste Position zu bewegen, wenn das Betätigungselement nicht aktiviert ist. Ein neuntes Beispiel des Kraftstoffinjektors umfasst optional eines oder mehrere des ersten bis achten Beispiels und ferner das Betätigungselement, das einen Elektromotor umfasst.
In einer weiteren Darstellung umfasst ein Verfahren für einen Kraftstoffinjektor das Betätigen einer Nadel, die in einem Körper des Kraftstoffinjektors aufgenommen ist, um die Nadel von einer geschlossenen Position nach außen in eine geöffnete Position zu bewegen, und das Strömen von Kraftstoff von einem Kraftstoffdurchlass innerhalb des Körpers und über eine Vielzahl gekrümmter Lamellen auf einer Oberfläche eines Düsenendes der Nadel, um ein gekrümmtes Kraftstoffeinspritzungssprühmuster zu erzeugen. Ein erstes Beispiel des Verfahrens umfasst ferner das Betätigen das Nadel, um die Nadel nach außen zu bewegen, was das Aktivieren eines Elektromotors umfasst, der mit der Nadel gekoppelt ist, um die Nadel in eine Abwärtsrichtung zu bewegen. Ein zweites Beispiel des Verfahrens umfasst optional das erste Beispiel und ferner das Deaktivieren des Elektromotors, wobei mit dem Deaktivieren des Elektromotors eine Rückhaltefeder des Kraftstoffinjektors die Nadel aufwärts in die geschlossene Position bewegt. Ein drittes Beispiel des Verfahrens umfasst optional eines oder beide des ersten und zweiten Beispiels und ferner das Strömen von Kraftstoff vom Kraftstoffdurchlass, welches das Strömen von Kraftstoff vom Kraftstoffdurchlass als Antwort auf das Bewegen der Nadel von der ersten Position in die zweite Position umfasst, wobei das Düsenende der Nadel in Kontakt mit einem Nadelsitz eines Körpers des Kraftstoffinjektors ist, wenn die Nadel sich in der ersten Position befindet, um die Kraftstoffströmung zu blockieren.
In einer weiteren Darstellung umfasst ein System einen Motor mit einem Zylinder; eine Kraftstoffzufuhrquelle; einen Kraftstoffinjektor, der mit dem Zylinder gekoppelt ist, und eine Steuereinheit. Der Kraftstoffinjektor umfasst einen Körper mit einem Kraftstoffdurchlass, der mit der Kraftstoffzufuhrquelle gekoppelt ist; eine Nadel, die mit einem kegelstumpfförmigen Düsenende gekoppelt sind; und ein Betätigungselement, das mit einer Nadel gekoppelt ist. Die Steuereinheit speichert nichtflüchtige Anweisungen, die, wenn sie ausgeführt werden, bewirken, dass die Steuereinheit das Betätigungselement aktiviert, um die Nadel zu bewegen, um den Kraftstoffdurchlass zu öffnen und Kraftstoff in den Zylinder einzuspritzen. Wenn das Betätigungselement deaktiviert ist, ist das Düsenende der Nadel in Kontakt mit einer Innenfläche des Körpers, um den Kraftstoffdurchlass zu blockieren. Das Betätigungselement, das die Nadel bewegt, öffnete einen Kraftstoffdurchlass zur anschließenden Kraftstoffeinspritzung.
Ein System umfasst einen Motor mit einem Zylinder; eine Kraftstoffzufuhrquelle; einen Kraftstoffinjektor, der mit dem Zylinder gekoppelt ist, wobei der Kraftstoffinjektor Folgendes umfasst: einen Körper mit einem Kraftstoffdurchlass, der mit der Kraftstoffzufuhrquelle gekoppelt ist; eine Nadel, die im Körper aufgenommen ist, wobei ein erstes Düsenende der Nadel eine Kegelstumpfform und eine Vielzahl von gekrümmten Lamellen aufweist, die mit einer Außenfläche des Düsenendes gekoppelt sind; und ein Betätigungselement, das mit einem zweiten, entgegengesetzten Ende der Nadel gekoppelt ist. Das System umfasst ferner eine Steuereinheit, die nichtflüchtige Anweisungen im Speicher speichert, welche, wenn sie ausgeführt werden, bewirken, dass die Steuereinheit als Antwort auf einen Befehl zur Öffnung des Kraftstoffdurchlasses und zur Kraftstoffeinspritzung in den Zylinder das Betätigungselement aktiviert, um die Nadel in eine Abwärtsrichtung zu drücken. Ein erstes Beispiel des Systems umfasst ferner, dass, wenn das Betätigungselement deaktiviert ist, das Düsenende der Nadel in Kontakt mit einer Innenfläche des Körpers ist, um den Kraftstoffdurchlass zu blockieren. Ein zweites Beispiel des Systems umfasst optional das erste Beispiel und ferner, dass das Betätigungselement die Nadel in die Abwärtsrichtung, weg vom Körper des Kraftstoffinjektors und in den Zylinder hinein bewegt.
Ein Kraftstoffinjektorsystem umfasst eine Nadel; eine Vielzahl von Tangentiallamellen, die mit einem Düsenende der Nadel gekoppelt sind; ein Betätigungselement, das mit der Nadel gekoppelt ist; und eine Steuereinheit, die nichtflüchtige Anweisungen speichert, die, wenn sie ausgeführt werden, bewirken, dass die Steuereinheit als Antwort auf einen Befehl zur Kraftstoffeinspritzung das Betätigungselement aktiviert, um die Nadel in einem Ausmaß, basierend auf einem oder mehreren Betriebsparametern, in eine Abwärtsrichtung zu drücken. In einem ersten Beispiel des Kraftstoffinjektorsystems umfassen der eine oder die mehreren Betriebsparameter eines oder mehrere von Motordrehzahl, Motorlast, Motortemperatur und einem Typ des Kraftstoffeinspritzereignisses. Ein zweites Beispiel des Systems umfasst optional das erste Beispiel und ferner, dass die Anweisungen bewirken, dass die Steuereinheit das Betätigungselement aktiviert, um die Nadel in einem ersten Ausmaß, einem zweiten Ausmaß oder einem dritten Ausmaß in eine Abwärtsrichtung zu drücken, wobei das erste Ausmaß größer als das zweite und das dritte Ausmaß ist und das zweite Ausmaß größer als das dritte Ausmaß ist. Ein drittes Beispiel des Systems umfasst optional eines oder beide des ersten und zweiten Beispiels und ferner, dass, wenn eine befohlene Kraftstoffeinspritzmenge größer als eine erste Schwelle ist, die Anweisungen bewirken, dass die Steuereinheit das Betätigungselement aktiviert, um die Nadel in entweder dem ersten Ausmaß oder dem zweiten Ausmaß herabzudrücken. Ein viertes Beispiel des Systems umfasst optional eines oder mehrere des ersten bis dritten Beispiels und ferner, dass, wenn die befohlene Kraftstoffeinspritzmenge größer als die erste Schwelle ist und die Motortemperatur unter einer Schwellentemperatur liegt, die Anweisungen bewirken, dass die Steuereinheit das Betätigungselement aktiviert, um die Nadel in dem zweiten Ausmaß herabzudrücken. Ein fünftes Beispiel des Systems umfasst optional eines oder mehrere des ersten bis vierten Beispiels und ferner, dass die befohlene Kraftstoffeinspritzmenge kleiner als die erste Schwelle ist, die Anweisungen bewirken, dass die Steuereinheit das Betätigungselement aktiviert, um die Nadel in entweder dem zweiten Ausmaß oder dem dritten Ausmaß herabzudrücken. Ein sechstes Beispiel des Systems umfasst optional eines oder mehrere des ersten bis fünften Beispiels und ferner, dass, wenn die befohlene Kraftstoffeinspritzmenge kleiner als die erste Schwelle ist und die Motortemperatur unter einer Schwellentemperatur liegt, die Anweisungen bewirken, dass die Steuereinheit das Betätigungselement aktiviert, um die Nadel in dem dritten Ausmaß herabzudrücken. Ein siebtes Beispiel des Systems umfasst optional eines oder mehrere des ersten bis sechsten Beispiels und ferner, dass das Düsenende eine Kegelstumpfform umfasst und die Vielzahl von Tangentiallamellen mit einer Außenseitenfläche des Düsenendes gekoppelt sind. Ein achtes Beispiel des Systems umfasst optional eines oder mehrere des ersten bis siebten Beispiels und ferner, dass die Vielzahl von Tangentiallamellen vier Tangentiallamellen umfasst, die um die Außenfläche des Düsenendes herum gleichmäßig beabstandet sind. Ein neuntes Beispiel des Systems umfasst optional eines oder mehrere des ersten bis achten Beispiels und ferner einen Injektorkörper, wobei die Nadel im Injektorkörper aufgenommen ist. Ein zehntes Beispiel des Systems umfasst optional eines oder mehrere des ersten bis neunten Beispiels und ferner, dass der Injektorkörper einen Nadelsitz mit einer Innenfläche aufweist, die bemessen und geformt ist, sodass mindestens ein Abschnitt der Innenfläche mit mindestens einem Abschnitt des Düsenendes in gemeinsamem Flächenkontakt ist, wenn die Nadel sich in einer ersten, vollständig geschlossenen Position befindet. Ein elftes Beispiel des Systems umfasst optional eines oder mehrere des ersten bis zehnten Beispiels und ferner einen Kraftstoffströmungsdurchlass im Injektorkörper, wobei die Kraftstoffströmung durch den Kraftstoffströmungsdurchlass durch das Düsenende blockiert ist, wenn die Nadel sich in der ersten Position befindet. Ein zwölftes Beispiel des Systems umfasst optional eines oder mehrere des ersten bis elften Beispiels und ferner, dass das Betätigungselement einen Elektromotor umfasst.
Es ist ein Verfahren für einen Kraftstoffinjektor bereitgestellt, umfassend das Betätigen einer Nadel, die in einem Körper des Kraftstoffinjektors aufgenommen ist, um die Nadel von einer geschlossenen Position nach außen in eine geöffnete Position zu bewegen, wobei die Nadel um eine Menge basierend auf einer bestimmten Kraftstoffmenge und Motortemperatur betätigt wird; und das Strömen von Kraftstoff von einem Kraftstoffdurchlass innerhalb des Körpers und über eine Vielzahl gekrümmter Lamellen auf einer Oberfläche eines Düsenendes der Nadel, um ein gekrümmtes Kraftstoffeinspritzungssprühmuster zu erzeugen. In einem ersten Beispiel des Verfahrens wird die Nadel für eine gegebene bestimmte Kraftstoffmenge in einem geringeren Ausmaß aktiviert, wenn die Motortemperatur unter einer Schwellentemperatur liegt, und in einem größeren Ausmaß Menge aktiviert, wenn die Motortemperatur über der Schwellentemperatur liegt. Ein zweites Beispiel des Verfahrens umfasst optional das erste Beispiel und ferner, dass das Betätigen der Nadel, um die Nadel nach außen zu bewegen, das Aktivieren eines Elektromotors umfasst, der mit der Nadel gekoppelt ist, um die Nadel in eine Abwärtsrichtung zu bewegen, und ferner umfassend das Deaktivieren des Elektromotors, wobei mit dem Deaktivieren des Elektromotors eine Rückhaltefeder des Kraftstoffinjektors die Nadel aufwärts in die geschlossene Position bewegt. Ein drittes Beispiel des Systems umfasst optional eines oder beide des ersten und zweiten Beispiels und ferner, dass das Strömen von Kraftstoff vom Kraftstoffdurchlass das Strömen von Kraftstoff vom Kraftstoffdurchlass als Antwort auf das Bewegen der Nadel von der geschlossenen Position in die geöffnete Position umfasst, wobei das Düsenende der Nadel in Kontakt mit einem Nadelsitz eines Körpers des Kraftstoffinjektors ist, wenn die Nadel sich in der geschlossenen Position befindet, um die Kraftstoffströmung zu blockieren.
Eine Ausführungsform eines Systems umfasst einen Motor mit einem Zylinder; eine Kraftstoffzufuhrquelle; einen Kraftstoffinjektor, der mit dem Zylinder gekoppelt ist, und eine Steuereinheit. Der Kraftstoffinjektor umfasst einen Körper mit einem Kraftstoffdurchlass, der mit der Kraftstoffzufuhrquelle gekoppelt ist; eine Nadel, die im Körper aufgenommen ist, wobei ein erstes Düsenende der Nadel eine Kegelstumpfform und eine Vielzahl von gekrümmten Lamellen aufweist, die mit einer Außenfläche des Düsenendes gekoppelt sind; und ein Betätigungselement, das mit einem zweiten, entgegengesetzten Ende der Nadel gekoppelt ist. Die Steuereinheit speichert nichtflüchtige Anweisungen im Speicher, welche, wenn sie ausgeführt werden, bewirken, dass die Steuereinheit als Antwort auf einen Befehl zur Öffnung des Kraftstoffdurchlasses und zur Kraftstoffeinspritzung in den Zylinder das Betätigungselement aktiviert, um die Nadel in einem Ausmaß, basierend auf einer bestimmten Kraftstoffeinspritzmenge und Motortemperatur, in eine Abwärtsrichtung zu drücken. In einem ersten Beispiel des Systems, wenn das Betätigungselement deaktiviert ist, ist das Düsenende der Nadel mit einer Innenfläche des Körpers in Kontakt, um den Kraftstoffdurchlass zu blockieren. Ein zweites Beispiel des Systems, das optional das erste Beispiel umfasst und ferner, dass das Drücken der Nadel in die Abwärtsrichtung durch das Betätigungselement umfasst, dass das Betätigungselement die Nadel vom Körper des Kraftstoffinjektors weg und in den Zylinder hinein drückt.
Es ist zu beachten, dass hier enthaltene Beispiele von Steuer- und Schätzroutinen mit verschiedenen Motor- und/oder Fahrzeugsystemkonfigurationen verwendet werden können. Die hier offenbarten Steuerverfahren und -routinen können als ausführbare Befehle auf einem nichtflüchtigen Speicher gespeichert und von dem Steuersystem durchgeführt werden, das die Steuereinheit in Kombination mit den verschiedenen Sensoren, Betätigungselementen und anderer Motor-Hardware umfasst. Die hier beschriebenen spezifischen Routinen können eine oder mehrere von einer beliebigen Anzahl von Verarbeitungsstrategien repräsentieren, wie ereignisbedingt, unterbrechungsbedingt, Mehrprozessbetrieb, Mehrsträngigkeit und dergleichen. Als solche können verschiedene veranschaulichte Aktionen, Operationen und/oder Funktionen in der veranschaulichten Sequenz oder parallel durchgeführt oder in einigen Fällen weggelassen werden. Ähnlich ist die Reihenfolge der Verarbeitung nicht unbedingt erforderlich, um die Merkmale und Vorteile der hier beschriebenen beispielhaften Ausführungsformen zu erzielen, sondern der einfachen Darstellung und Beschreibung halber angeführt. Eine oder mehrere der veranschaulichten Aktionen, Operationen und/oder Funktionen können anhängig von der bestimmten verwendeten Strategie wiederholt vorgenommen werden. Ferner können die beschriebenen Aktionen, Operationen und/oder Funktionen graphisch einen Kode repräsentieren, um in einem nichtflüchtigen Speicher des computerlesbaren Speichermediums im Motorsteuersystem programmiert zu werden, wobei die beschriebenen Aktionen durch die Ausführung der Befehle in einem System durchgeführt werden, das die verschiedenen Motor-Hardware-Komponenten in Kombination mit der elektronischen Steuereinheit umfasst.
Es ist klar, dass die hier offenbarten Konfigurationen und Routinen beispielhafter Natur sind, und dass diese spezifischen Ausführungsformen nicht in einem einschränkenden Sinn zu verstehen sind, da zahlreiche Variationen möglich sind. Beispielsweise kann die obige Technologie bei V-6, I-4, I-6, V-12, 4-Boxermotoren und anderen Motortypen angewendet werden. Der Gegenstand der vorliegenden Offenbarung umfasst alle neuen und nicht naheliegenden Kombinationen und Unterkombinationen der verschiedenen Systeme und Auslegungen und von anderen hier offenbarten Merkmalen, Funktionen und/oder Eigenschaften.
Die folgenden Ansprüche heben bestimmte Kombinationen und Unterkombinationen besonders hervor, die als neu und nicht naheliegend angesehen werden. Diese Ansprüche können sich auf „ein“ Element oder „ein erstes“ Element oder Äquivalent davon beziehen. Solche Ansprüche sind so zu verstehen, dass sie den Einschluss eines oder mehrerer solcher Elemente umfassen, wobei sie zwei oder mehrere solcher Elemente weder erfordern noch ausschließen. Andere Kombinationen und Unterkombinationen der offenbarten Merkmale, Funktionen, Elemente und/oder Eigenschaften können durch eine Ergänzung der vorliegenden Ansprüche oder durch die Vorlage neuer Ansprüche in dieser oder einer verwandten Anmeldung beansprucht werden. Solche Ansprüche, egal ob breiter, enger, gleich oder unterschiedlich im Umfang gegenüber den ursprünglichen Ansprüchen, werden auch als innerhalb des Gegenstands der vorliegenden Offenbarung liegend angesehen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

WO 2014052126 [0003]

Claims

Kraftstoffinjektorsystem, umfassend: eine Nadel; eine Vielzahl von Tangentiallamellen, die mit einem Düsenende der Nadel gekoppelt sind; ein Betätigungselement, das mit der Nadel gekoppelt ist; und eine Steuereinheit, die nichtflüchtige Anweisungen speichert, die, wenn sie ausgeführt werden, bewirken, dass die Steuereinheit als Antwort auf einen Befehl zur Kraftstoffeinspritzung das Betätigungselement aktiviert, um die Nadel in einem Ausmaß, basierend auf einem oder mehreren Betriebsparametern, in eine Abwärtsrichtung zu drücken.
Kraftstoffinjektorsystem nach Anspruch 1, wobei der eine oder die mehreren Betriebsparameter eines oder mehrere von Motordrehzahl, Motorlast, Motortemperatur und einem Typ des Kraftstoffeinspritzereignisses umfassen.
Kraftstoffinjektorsystem nach Anspruch 1, wobei die Anweisungen bewirken, dass die Steuereinheit das Betätigungselement aktiviert, um die Nadel in einem ersten Ausmaß, einem zweiten Ausmaß oder einem dritten Ausmaß in eine Abwärtsrichtung zu drücken, wobei das erste Ausmaß größer als das zweite und das dritte Ausmaß ist und das zweite Ausmaß größer als das dritte Ausmaß ist.
Kraftstoffinjektorsystem nach Anspruch 3, wobei, wenn eine befohlene Kraftstoffeinspritzmenge größer als eine erste Schwelle ist, die Anweisungen bewirken, dass die Steuereinheit das Betätigungselement aktiviert, um die Nadel in entweder dem ersten Ausmaß oder dem zweiten Ausmaß herabzudrücken.
Kraftstoffinjektorsystem nach Anspruch 4, wobei, wenn die befohlene Kraftstoffeinspritzmenge größer als die erste Schwelle ist und wenn die Motortemperatur unter einer Schwellentemperatur liegt, die Anweisungen bewirken, dass die Steuereinheit das Betätigungselement aktiviert, um die Nadel in dem zweiten Ausmaß herabzudrücken.
Kraftstoffinjektorsystem nach Anspruch 4, wobei, wenn die befohlene Kraftstoffeinspritzmenge kleiner als die erste Schwelle ist, die Anweisungen bewirken, dass die Steuereinheit das Betätigungselement aktiviert, um die Nadel in entweder dem zweiten Ausmaß oder dem dritten Ausmaß herabzudrücken.
Kraftstoffinjektorsystem nach Anspruch 6, wobei, wenn die befohlene Kraftstoffeinspritzmenge kleiner als die erste Schwelle ist und die Motortemperatur unter einer Schwellentemperatur liegt, die Anweisungen bewirken, dass die Steuereinheit das Betätigungselement aktiviert, um die Nadel in dem dritten Ausmaß herabzudrücken.
Kraftstoffinjektorsystem nach Anspruch 1, wobei das Düsenende eine Kegelstumpfform umfasst und die Vielzahl von Tangentiallamellen mit einer Außenseitenfläche des Düsenendes gekoppelt ist.
Kraftstoffinjektorsystem nach Anspruch 8, wobei die Vielzahl von Tangentiallamellen vier Tangentiallamellen umfasst, die um die Außenfläche des Düsenendes herum gleichmäßig beabstandet sind.
Kraftstoffinjektorsystem nach Anspruch 8, ferner umfassend einen Injektorkörper, wobei die Nadel im Injektorkörper aufgenommen ist.
Kraftstoffinjektor nach Anspruch 10, wobei der Injektorkörper einen Nadelsitz mit einer Innenfläche aufweist, die bemessen und geformt ist, sodass mindestens ein Abschnitt der Innenfläche mit mindestens einem Abschnitt des Düsenendes in gemeinsamem Flächenkontakt ist, wenn die Nadel sich in einer ersten, vollständig geschlossenen Position befindet.
Kraftstoffinjektor nach Anspruch 11, ferner umfassend einen Kraftstoffströmungsdurchlass im Injektorkörper, wobei die Kraftstoffströmung durch den Kraftstoffströmungsdurchlass durch das Düsenende blockiert ist, wenn die Nadel sich in der ersten Position befindet.
Kraftstoffinjektor nach Anspruch 1, wobei das Betätigungselement einen Elektromotor umfasst.
Verfahren für einen Kraftstoffinjektor, umfassend: das Betätigen einer Nadel, die in einem Körper des Kraftstoffinjektors aufgenommen ist, um die Nadel von einer geschlossenen Position auswärts in eine geöffnete Position zu bewegen, wobei die Nadel um eine Menge basierend auf einer bestimmten Kraftstoffmenge und Motortemperatur betätigt wird; und das Strömen von Kraftstoff von einem Kraftstoffdurchlass innerhalb des Körpers und über eine Vielzahl gekrümmter Lamellen auf einer Oberfläche eines Düsenendes der Nadel, um ein gekrümmtes Kraftstoffeinspritzungssprühmuster zu erzeugen.
Verfahren nach Anspruch 14, wobei für eine gegebene bestimmte Kraftstoffmenge die Nadel in einem geringeren Ausmaß aktiviert wird, wenn die Motortemperatur unter einer Schwellentemperatur liegt, und in einem größeren Ausmaß aktiviert wird, wenn die Motortemperatur über der Schwellentemperatur liegt.
Verfahren nach Anspruch 14, wobei das Betätigen der Nadel, um die Nadel auswärts zu bewegen, das Aktivieren eines Elektromotors umfasst, der mit der Nadel gekoppelt ist, um die Nadel in eine Abwärtsrichtung zu bewegen, und ferner umfassend das Deaktivieren des Elektromotors, wobei mit dem Deaktivieren des Elektromotors eine Rückhaltefeder des Kraftstoffinjektors die Nadel aufwärts in die geschlossene Position bewegt.
Verfahren nach Anspruch 14, wobei das Strömen von Kraftstoff vom Kraftstoffdurchlass das Strömen von Kraftstoff vom Kraftstoffdurchlass als Antwort auf das Bewegen der Nadel von der geschlossene Position in die geöffnete Position umfasst, wobei das Düsenende der Nadel in Kontakt mit einem Nadelsitz eines Körpers des Kraftstoffinjektors ist, wenn die Nadel sich in der geschlossenen Position befindet, um die Kraftstoffströmung zu blockieren.
System, umfassend: einen Motor mit einem Zylinder; eine Kraftstoffzufuhrquelle; ein Kraftstoffinjektor, der mit dem Zylinder gekoppelt ist, wobei der Kraftstoffinjektor Folgendes umfasst: einen Körper mit einem Kraftstoffdurchlass, der mit der Kraftstoffzufuhrquelle gekoppelt ist; eine Nadel, die im Körper aufgenommen ist, wobei ein erstes Düsenende der Nadel eine Kegelstumpfform und eine Vielzahl von gekrümmten Lamellen aufweist, die mit einer Außenfläche des Düsenendes gekoppelt sind; und ein Betätigungselement, das mit einem zweiten, entgegengesetzten Ende der Nadel gekoppelt ist; und eine Steuereinheit, die nichtflüchtige Anweisungen im Speicher speichert, welche, wenn sie ausgeführt werden, bewirken, dass die Steuereinheit als Antwort auf einen Befehl zur Öffnung des Kraftstoffdurchlasses und zur Kraftstoffeinspritzung in den Zylinder das Betätigungselement aktiviert, um die Nadel in einem Ausmaß, basierend auf einer bestimmten Kraftstoffeinspritzmenge und Motortemperatur, in eine Abwärtsrichtung zu drücken.
System nach Anspruch 18, wobei, wenn das Betätigungselement deaktiviert wird, das Düsenende der Nadel in Kontakt mit einer Innenfläche des Körpers ist, um den Kraftstoffdurchlass zu blockieren.
System nach Anspruch 18, wobei das Drücken der Nadel in die Abwärtsrichtung durch das Betätigungselement umfasst, dass das Betätigungselement die Nadel vom Körper des Kraftstoffinjektors weg und in den Zylinder hinein drückt.