DE10247224A1

DE10247224A1 - Betätigungsventil zur Steuerung einer Brennstoffeinspritzvorrichtung und eines Drucklöseventils und Motor, der diese verwendet

Info

Publication number: DE10247224A1
Application number: DE10247224A
Authority: DE
Inventors: Scott A Leman; Xinshuang Nan; Ye Tian; Lifeng Wang
Original assignee: Caterpillar Inc
Current assignee: Caterpillar Inc
Priority date: 2001-12-07
Filing date: 2002-10-10
Publication date: 2003-06-18
Also published as: US20030106532A1; US7174881B2

Abstract

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Motoren, die mehrere hydraulische Vorrichtungen haben. Beispielsweise können ein Mehr-Zylinder-Dieselmotor sowohl eine Brennstoffeinspritzvorrichtung als auch eine Motorbremse aufweisen. Traditionellerweise ist jede dieser hydraulischen Vorrichtungen durch ein eigenes Betätigungsvorrichtungssteuerventil gesteuert worden. Jedoch haben die Ingenieure herausgefunden, dass die Verringerung der Anzahl der Motorkomponenten die Robustheit des Motors verbessern kann. Zusätzlich haben die Ingenieure gelernt, dass eine Entkoppelung des Strömungsmitteldruckes auf die Hydraulikfläche des Nadelventilgliedes von den Strömungsmitteldruckleitungen zu anderen Einspritzvorrichtungskomponenten eine bessere Steuerung der Einspritzvorrichtung zur Folge haben kann. Daher verwendet die vorliegende Erfindung ein einziges Betätigungsvorrichtungssteuerventil zur Steuerung von beiden hydraulischen Vorrichtungen für einen Motorzylinder, und um eine unabhängige Steuerung des Strömungsmitteldruckes auf der hydraulischen Verschlussfläche des Nadelventilgliedes vorzusehen.

Description

Technisches Gebiet

Diese Erfindung bezieht sich allgemein auf Motoren und insbesondere auf Betätigungsvorrichtungen zur Steuerung von hydraulisch betätigten Brennstoffeinspritzvorrichtungen und Ventilen für Motordrucklösebremsen bzw. Motorbremsen.

Hintergrund

Bei verschiedenen Dieselmotoren mit mehreren Zylindern ist eine Anzahl von hydraulisch betätigten Vorrichtungen mit jedem Motorzylinder gekoppelt. Beispielsweise ist es üblich geworden, dass jeder Zylinder eine hydraulisch betätigte Brennstoffeinspritzvorrichtung und eine Motordrucklösebremse bzw. Motorbremse aufweist. In den meisten Fällen wird jede dieser hydraulischen Vorrichtungen durch ihr eigenes individuelles Strömungsmittelsteuerventil gesteuert. Beispielsweise weisen hydraulisch betätigte Brennstoffeinspritzvorrichtungen, wie jene, die im US-Patent 5738075, ausgegeben an Chen und andere am 14. April 1998 gezeigt sind, ein elektromagnetbetriebenes Strömungsmittelsteuerventil auf, welches an dem Einspritzvorrichtungskörper angebracht ist. Der Strömungsmitteldruck zu sowohl einer hydraulischen Fläche eines Verstärkerkolbens als auch zu einer hydraulischen Fläche eines direkt gesteuerten Nadelventilgliedes wird durch dieses Steuerventil gesteuert. Während Brennstoffeinspritzvorrichtungen und andere hydraulische Vorrichtungen, die einzelne Strömungsmittelsteuerventile aufweisen, in adäquater Weise gearbeitet haben, bleibt Raum zur Verbesserung. Beispielsweise ist es in der Technik bekannt, dass eine Verringerung der Anzahl der Motorkomponenten den Motor robuster machen kann. Weiterhin haben Ingenieure herausgefunden, dass durch Entkoppelung der Strömungsmitteldruckleitung zu dem direkt gesteuerten Nadelventil von der Strömungsmitteldruckleitung zu den anderen Einspritzvorrichtungskomponenten eine bessere Steuerung von Einspritzereignissen zur Folge haben kann.
Die vorliegende Erfindung ist darauf gerichtet, eines oder mehrere der oben dargelegten Probleme zu überwinden.

Zusammenfassung der Erfindung

Gemäß eines Aspektes der vorliegenden Erfindung weist ein Hydrauliksystem eine Quelle für Hochdruckströmungsmittel und ein Niederdruckreservoir auf. Ein Betätigungsvorrichtungssteuerventil, welches einen Ventilkörper besitzt, ist ebenfalls vorgesehen. Der Ventilkörper definiert einen Hochdruckdurchlass, der strömungsmittelmässig mit der Quelle für Hochdruckströmungsmittel verbunden ist, weiter einen Niederdruckdurchlass, der strömungsmittelmässig mit dem Niederdruckreservoir verbunden ist, und einen Vorrichtungssteuerdurchlass. Das Betätigungsvorrichtungssteuerventil ist bewegbar zwischen einer ersten Position, in welcher der Vorrichtungssteuerdurchlass zum Niederdruckdurchlass offen ist, und einer zweiten Position, in der der Vorrichtungssteuerdurchlass zum Hochdruckdurchlass offen ist. Der Vorrichtungssteuerdurchlass ist strömungsmittelmässig mit einer ersten hydraulischen Vorrichtung und/oder einer zweiten hydraulischen Vorrichtung verbunden.
Gemäß eines weiteren Aspektes der vorliegenden Erfindung weist ein Motor ein Motorgehäuse auf, welches eine Vielzahl von Zylindern definiert. Ein Betätigungsvorrichtungssteuerventil ist für jeden der Zylinder vorgesehen und ist an dem Motorgehäuse angebracht. Das Betätigungsvorrichtungssteuerventil hat einen Ventilkörper, der einen Vorrichtungssteuerdurchlass definiert, weiter einen Hochdruckdurchlass und einen Niederdruckdurchlass. Ein elektronisches Steuermodul ist vorgesehen, welches in Steuerungsverbindung mit dem Betätigungsvorrichtungssteuerventil ist. Eine erste hydraulische Vorrichtungen und eine zweite hydraulische Vorrichtung sind für jeden der Vielzahl von Zylindern vorgesehen. Eine Quelle für Hochdruckströmungsmittel ist strömungsmittelmässig mit dem Hochdruckdurchlass verbunden. Ein Niederdruckresevoir ist strömungsmittelmäßig mit dem Niederdruckdurchlass verbunden. Das Betätigungsvorrichtungssteuerventil ist bewegbar zwischen einer ersten Position, in der der Vorrichtungssteuerdurchlass zum Niederdruckdurchlass offen ist, und einer zweiten Position, in welcher der Vorrichtungssteuerdurchlass zu dem Hochdruckdurchlass offen ist. Gemäß noch eines weiteren Aspektes weist ein Verfahren zum Betrieb einer Brennstoffeinspritzvorrichtung und einer Motordrucklösebremse bzw. Motorbremse einen Schritt auf, die Motorbremse und die Brennstoffeinspritzvorrichtung mit einem Betätigungsvorrichtungssteuerventil zu verbinden. Die Motorbremse wird zumindest teilweise durch eine Aktivierung des Betätigungsvorrichtungssteuerventils und durch Ausschalten der Brennstoffeinspritzvorrichtung betätigt. Die Brennstoffeinspritzvorrichtung wird zumindest teilweise durch Aktivierung des Betätigungsvorrichtungssteuerventils betätigt.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 ist eine schematische Darstellung eines Motors gemäß der vorliegenden Erfindung;
Fig. 2 ist eine geschnittene diagrammartige Seitenansicht einer Betätigungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung;
Fig. 3 ist eine geschnittene diagrammartige Seitenansicht einer Brennstoffeinspritzvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung; und
Fig. 4 ist eine geschnittene diagrammartige Seitenansicht einer Motordrucklösebremse bzw. Motorbremse gemäß der vorliegenden Erfindung.

Detaillierte Beschreibung

Mit Bezug auf Fig. 1 ist ein Motor 10 gemäß der vorliegenden Erfindung gezeigt. Ein Niederdruckreservoir 12 ist im Motor 10 vorgesehen und weist vorzugsweise eine Menge von Niederdruck-Motorschmieröl auf. Während das Niederdruckreservoir 12 vorzugsweise eine Ölwanne ist, die eine Menge an Motorschmieröl enthält, sei bemerkt, dass andere Strömungsmittelquellen mit einer Menge an verfügbarem Strömungsmittel, wie beispielsweise Kühlmittel, Getriebeströmungsmittel oder Brennstoff, statt dessen verwendet werden könnten. Eine Hochdruckpumpe 13 pumpt Öl vom Niederdruckreservoir 12 und liefert dieses zur Hochdrucksammelleitung 14. Hochdrucköl, welches aus der Hochdrucksammelleitung 14 fließt, wird über die Hochdruckströmungsmittelversorgungsleitung 15 zu einem Hydrauliksystem geliefert, welches im Motor 10 vorgesehen ist, und Öl wird zum Niederdruckreservoir 12 über eine Niederdruckrückleitung 16 zurückgeleitet, nachdem es seine Arbeit im Hydrauliksystem ausgeführt hat. Der Motor 10 hat auch ein Motorgehäuse 11, welches eine Vielzahl von Zylindern 19 definiert.
Jeder der Zylinder 19, die von dem Motorgehäuse 11 definiert werden, hat einen bewegbaren Kolben 20. Jeder Kolben 20 ist bewegbar zwischen einer zurückgezogenen unteren Position und einer vorgeschobenen oberen Position. Für einen typischen Vier-Takt-Dieselmotor 10 entsprechen dir vorlaufenden und zurücklaufenden Hübe des Kolbens 20 den vier Stufen des Betriebs des Motors 10. Wenn der Kolben 20 sich außer seiner oberen Totpunktposition zu seiner unteren Totpunktposition das erste Mal zurückzieht, durchläuft er seinen Einlasshub, und Luft kann in den Zylinder 19 über ein Einlassventil gezogen werden. Wenn der Kolben 20 von seiner unteren Totpunktposition zu seiner oberen Totpunktposition das erste Mal läuft, durchläuft er seinen Kompressionshub, und Luft innerhalb des Zylinders 19 wird komprimiert. Ungefähr beim Ende des Kompressionshubes kann Brennstoff in den Zylindern 19 durch die Brennstoffeinspritzvorrichtung 60 eingespritzt werden, und eine Verbrennung innerhalb des Zylinders 19 kann sofort auftreten, und zwar aufgrund der hohen Temperatur der komprimierten Luft. Diese Verbrennung treibt den Kolben 20 nach unten zu seiner unteren Totpunktposition für den Leistungshub des Kolbens 20. Wenn schließlich der Kolben 20 wiederum von seiner unteren Totpunktposition zu seiner oberen Totpunktposition nach oben läuft, können Nachverbrennungsprodukte, die in den Zylindern 19 noch übrig sind, über ein Auslassventil entlüftet werden, was dem Auslasshub des Kolbens 20 entspricht, oder können teilweise über ein Motordrucklösebremsenventil bzw. Motorbremsenventil 90 während des Bremsenziel mit dem Motor entlüftet werden. Während der Motor 10 so gezeigt wurde, dass er ein Vier-Takt-Vier-Zylinder-Motor ist, sei bemerkt, dass irgendeine erwünschte Anzahl von Zylindern vom Motorgehäuse 11 definiert werden könnte.
Jeder Zylinder 19 ist betriebsmässig mit einer Anzahl von hydraulisch betätigten Vorrichtungen verbunden. Wie in Fig. 1 veranschaulicht, sind diese hydraulischen Vorrichtungen vorzugsweise eine hydraulisch betätigte Brennstoffeinspritzvorrichtung 60 und eine Motorbremse bzw. Motordrucklösebremse 90. Die Brennstoffeinspritzvorrichtung 60 ist strömungsmittelmässig mit einem Brennstofftank 21 verbunden und liefert Brennstoff zu einem Zylinder 19 zur Verbrennung, während die Motorbremse 90 das Lösen bzw. Ablassen der komprimierten Luft aus dem Zylinder 19 steuert, wenn eine Verbrennung nicht wünschenswert ist. Ein Betätigungsvorrichtungssteuerventil 24 für die Bremse/Einspritzvorrichtung ist strömungsmittelmässig mit der Brennstoffeinspritzvorrichtung 60 und der Motorbremse 90 von jedem Zylinder 19 verbunden. Das Betätigungsvorrichtungssteuerventil 24 für die Bremse/Einspritzvorrichtung wird vorzugsweise als Flusssteuerventil, könnte jedoch modifiziert werden, um als Druckschalter für die Brennstoffeinspritzvorrichtung 60 und die Motorbremse 90 zu wirken. Das Betätigungsvorrichtungssteuerventil 24 für die Bremse/Einspritzvorrichtung wird im Betrieb durch ein elektronisches Steuermodul 17 über die Kommunikationsleitung 18 gesteuert.
Ein Zwei-Wege-Ventil 23 ist vorzugsweise zwischen dem Betätigungsvorrichtungssteuerventil 24 für die Bremse/Einspritzvorrichtung und der Motorbremse von jedem Zylinder 19 positioniert. Jedes der Zwei-Wege-Ventile 23 kann seine eigene individuelle elektronische Betätigungsvorrichtung aufweisen, eine individuelle mechanische Betätigungsvorrichtung oder eine einzige Betätigungsvorrichtung, die simultan alle der Zwei-Wege-Ventile 23 öffnet und schließt, und zwar basierend auf einen elektronischem Steuersignal und/oder einer Steuerhandlung des Bedieners. Der Fachmann sollte erkennen, dass das Ventil 23 weggelassen werden könnte, und dass das Betätigungsvorrichtungssteuerventil 24 für die Bremse/Einspritzvorrichtung gegenüber dem modifiziert werden könnte, welches hier veranschaulicht ist, um die Funktion des Ventils 23 auszuführen. Zusätzlich sei bemerkt, dass das Ventil 23 statt dessen ein Drei-Wege-Ventil sein könnte. Eine genauere Beschreibung dieses modifizierten Betätigungsvorrichtungssteuerventils 24 für die Bremse/Einspritzvorrichtung wird der Beschreibung des hier veranschaulichten Betätigungsvorrichtungssteuerventils 24 folgen.
Mit Bezug auf Fig. 2 ist eine geschnittene Seitenansicht des Betätigungsvorrichtungssteuerventils 24 für die Bremse/Einspritzvorrichtung der Fig. 1 gemäß der vorliegenden Erfindung gezeigt. Das Betätigungsvorrichtungssteuerventil 24 für die Bremse/Einspritzvorrichtung hat einen Ventilkörper 25, der an einer elektrischen Betätigungsvorrichtung 26 angebracht ist. Die elektrische Betätigungsvorrichtung 26 ist vorzugsweise ein Elektromagnet, der eine Spule 28 und einen Anker 29 aufweist. Alternativ könnte die elektrische Betätigungsvorrichtung 26 eine andere Vorrichtung sein, wie beispielsweise eine piezoelektrische Betätigungsvorrichtung. Befestigungsmittel 30 bringen den Anker 29 an einem Vorsteuerventilglied 31 an, welches in dem Ventilkörper 25 positioniert ist und zwischen einem Hochdrucksitz 32 und einem Niederdrucksitz 33 angeschlossen ist. Der Ventilkörper 25 definiert einen Hochdruckdurchlass 44, der strömungsmittelmässig mit der Hochdrucksammelleitung 14 verbunden ist, und einen Niederdruckdurchlass 37, der strömungsmittelmässig mit dem Niederdruckreservoir 12 verbunden ist. Wenn die elektrische Betätigungsvorrichtung 26 entregt bzw. ausgeschaltet wird, wie beispielsweise wenn das Betätigungsvorrichtungssteuerventil 24 für die Bremse/Einspritzvorrichtung in einer ersten Position ist, spannt eine Vorspannfeder 27 das Vorsteuerventilglied 31 zu seiner unteren Position vor, was den Niederdrucksitz 33 schließt. Wenn das Vorsteuerventilglied 31 in dieser Position ist, ist ein Durchlass 35 mit variablem Druck, der vom Ventilkörper 25 definiert wird, strömungsmittelmässig mit dem Hochdruckdurchlass 44 verbunden. Wenn die elektrische Betätigungsvorrichtung 26 erregt wird, wie beispielsweise wenn das Betätigungsvorrichtungssteuerventil 24 für die Bremse/Einspritzvorrichtung in einer zweiten Position ist, bewegen sich der Anker 29 und das Vorsteuerventilglied 31 nach oben zu seiner ersten Position, was dem Hochdrucksitz 32 verschließt und den Niederdrucksitz 33 öffnet. Wenn das Vorsteuerventilglied 31 in dieser Position ist, ist der Durchlass 35 mit variablen Druck strömungsmittelmässig mit dem Niederdruckdurchlass 37 verbunden.
Mit Bezug auf das Betätigungsvorrichtungssteuerventil 24 für die Bremse/Einspritzvorrichtung ist auch ein Kolbenventilglied 40 in dem Ventilkörper 25 positioniert und ist bewegbar zwischen einer oberen zurückgezogenen Position, wie gezeigt, und einer unteren vorgeschobenen Position. Das Kolbenventilglied 40 ist zu seiner zurückgezogenen Position durch eine Vorspannfeder 49 vorgespannt. Das Kolbenventilglied 40 definiert einen Hochdruckring 42, der immer zum Hochdruckdurchlass 44 hin offen ist, und ist so positioniert, dass es einen Vorrichtungssteuerdurchlass 52 zum Hochdruckdurchlass 44 öffnen kann, wenn das Kolbenventilglied 45 in seiner vorgeschobenen Position ist. Ein Niederdruckring 45 ist auch auf dem Kolbenventilglied 40 vorgesehen, welches den Vorrichtungssteuerdurchlass 52 mit einem Niederdruckdurchlass 47 verbinden kann, der von einem Ventilkörper 25 definiert wird, wenn das Kolbenventilglied 40 in seiner zurückgezogenen Position ist, wie gezeigt. Das Kolbenventilglied 40 hat eine hydraulische Steuerfläche 54, die dem Strömungsmitteldruck in einem Kolbenhohlraum 53 ausgesetzt ist, und eine Hochdruckfläche 41, die kontinuierlich dem hohen Druck in dem Hochdruckdurchlass 44 über einer Anzahl von Radikaldurchlässen 43 ausgesetzt ist, die von dem Kolbenventilglied 40 definiert werden. Die Oberflächen 41 und 54 sind vorzugsweise bezüglich der Oberfläche gleich, könnten jedoch unterschiedlich sein. Der Kolbenhohlraum 53 ist strömungsmittelmässig mit dem Durchlass 35 mit variablem Druck verbunden.
Wenn der Durchlass 35 mit variablem Druck strömungsmittelmässig mit der Hochdrucksammelleitung 14 verbunden ist, wie beispielsweise wenn das Vorsteuerventilglied 31 in seiner zweiten Position ist, ist der Druck innerhalb des Kolbenhohlraums 53 hoch, und das Kolbenventilglied 40 ist vorzugsweise hydraulisch ausgeglichen und wird durch die Vorspannfeder 49 in seiner zurückgezogenen Position gehalten. Wenn das Kolbenventilglied 40 in dieser Position ist, wird der Vorrichtungssteuerdurchlass 52 von einer Strömungsmittelverbindung mit dem Hochdruckdurchlass 44 abgeblockt, wird jedoch strömungsmittelmässig mit dem Niederdruckdurchlass 47 über den Niederdruckring 45 verbunden. Wenn im Gegensatz dazu der Durchlass 35 mit variablen Druck strömungsmittelmässig mit dem Niederdruckreservoir 12 verbunden ist, wie beispielsweise wenn das Vorsteuerventilglied 31 in seiner ersten Position ist, ist der Druck innerhalb des Kolbenhohlraums 53 ausreichend gering, dass der hohe Druck, der auf die Hochdruckfläche 41 wikt, die Kraft der Vorspannfeder 49 überwinden kann, und das Kolbenventilglied 40 kann sich zu seiner vorgeschobenen Position bewegen. Wenn das Kolbenventilglied 45 in seiner vorgeschobenen Position ist, wird der Vorrichtungssteuerdurchlass 52 vom Niederdruckdurchlass 47 abgeblockt, jedoch kann Hochdruckströmungsmittel in diesem Vorrichtungssteuerdurchlass 52 über den Hochdruckring 42 und den Hochdruckdurchlass 44 fließen.
Der Vorrichtungssteuerdurchlass 52 ist strömungsmittelmässig mit einem Strömungsmittelversorgungsdurchlass 55 für eine erste Vorrichtung und mit einem Strömungsmittel Versorgungsdurchlass 56 für eine zweite Vorrichtung verbunden. Der Strömungsmittelversorgungsdurchlass 55 für die erste Vorrichtung wirkt dahingehend, dass er strömungsmittelmässig den Vorrichtungssteuerdurchlass 52 mit einem Betätigungsströmungsmitteldurchlass 70 (Fig. 3) verbindet, der von einem Einspritzvorrichtungskörper definiert wird, der von der Brennstoffeinspritzvorrichtung 60 vorgesehen wird. Der Strömungsmittelversorgungsdurchlass 56 der zweiten Vorrichtung verbindet strömungsmittelmässig den Vorrichtungssteuerdurchlass 52 mit einem Bremsenströmungsmitteldurchlass 93 (Fig. 4), der von einem Bremsenkörper 91 definiert wird, der von der Motorbremse 90 vorgesehen wird. Wie angezeigt könnte das modifizierte Betätigungsvorrichtungssteuerventil 24 für die Bremse/Einspritzvorrichtung durch das hier veranschaulichte Betätigungsvorrichtungssteuerventil 24 für die Bremse/Einspritzvorrichtung und ein Ventil 23 ersetzt werden. Es sei bemerkt, dass in diesem Fall der Versorgungsdurchlass 55 für die erste Vorrichtung und der Strömungsmittelversorgungsdurchlass 56 für die zweite Vorrichtung nicht in Strömungsmittelverbindung mit einem Steuerdurchlass 52 für eine einzige Vorrichtung sein würden. Vielmehr wird in diesem Fall der Vorrichtungssteuerdurchlass 52 erster ein Steuerdurchlass für eine erste Vorrichtung sein, der strömungsmittelmässig mit dem Strömungsmittel versorgungsdurchlass 56 für die erste Vorrichtung verbunden ist, und der Ventilkörper 25 würde einen Steuerdurchlass für eine zweite Vorrichtung definieren, die in Strömungsmittelverbindung mit dem Strömungsmittelversorgungsdurchlass 56 für die zweite Vorrichtung wäre. Durch unabhängige Steuerung der Verbindung des Steuerdurchlasses der ersten Vorrichtung und des Steuerdurchlasses der zweiten Vorrichtung mit der Hochdrucksammelleitung 14 und dem Niederdruckreservoir 12 könnte dieses modifizierte Betätigungsvorrichtungssteuerventil sowohl das Betätigungsvorrichtungssteuerventil 24 für die Bremse/Einspritzvorrichtung als auch das Ventil 23 ersetzen, ohne vom Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
Mit zusätzlicher Bezugnahme auf Fig. 3 ist eine Brennstoffeinspritzvorrichtung 60 gemäß der vorliegenden Erfindung gezeigt. Der Einspritzvorrichtungskörper 61 sieht eine elektrische Betätigungsvorrichtung 62 vor, die vorzugsweise ein Elektromagnet ist, die einen Anker 64 aufweist, der an einem Nadelsteuerventilglied 56 angebracht ist, welches in dem Einspritzvorrichtungskörper 61 positioniert ist und zwischen einer oberen Position und einer unteren Position bewegbar ist. Der Fachmann wird erkennen, dass die elektrische Betätigungsvorrichtung 62 statt dessen eine piezoelektrische Betätigungsvorrichtung sein könnte. Das Ventilglied 56 ist vorzugsweise hydraulisch ausbalanciert und ist zu seiner unteren Position durch eine Vorspannfeder 63 vorgespannt. Das Ventilglied 56 ist vorzugsweise im wesentlichen identisch in Form und Funktion mit dem Vorsteuerventil des Betätigungsvorrichtungssteuerventils 24. Der Betätigungsströmungsmitteldurchlass 70 und der Niederdruckdurchlass 66 sind strömungsmittelmässig entweder mit der Hochdrucksammelleitung 14 oder mit dem Niederdruckreservoir 12 über den Vorrichtungssteuerdurchlass 52 und den Strömungsmittelversorgungsdurchlass 56 der ersten Vorrichtung verbunden. Wenn die elektrische Betätigungsvorrichtung 62 entregt wird, wie beispielsweise zwischen Einspritzereignissen, wird das Ventilglied 56 zu seiner unteren Position durch die Kraft der Vorspannfeder 63 bewegt, wodurch der Niederdrucksitz 67 geschlossen wird. Wenn das Ventilglied 65 in dieser Position ist, ist ein Druckverbindungsdurchlass 71, der von dem Einspritzvorrichtungskörper 61 definiert wird, in Strömungsmittelverbindung mit dem Druckdurchlass 66. Wenn die elektrische Betätigungsvorrichtung 62 erregt wird, wie beispielsweise genau vor einem Einspritzereignis, wird das Ventilglied 65 vorzugsweise in seine obere Position durch den Anker 64 gezogen, um den Niederdrucksitz 67 zu öffnen und den Hochdrucksitz 68 zu schließen. Wenn das Ventilglied 65 in dieser Position ist, wird der Druckverbindungsdurchlass 71 von einer Strömungsmittel Verbindung mit dem Druckdurchlass 66 abgeblockt und wird zu einem Niederdruckdurchlass 69 geöffnet, der von dem Einspritzvorrichtungskörper 61 definiert wird.
Während die Brennstoffeinspritzvorrichtung 60 so veranschaulicht wurde, dass sie einen Flusspfad zwischen dem Betätigungsströmungsmitteldurchlass 70 und dem Druckverbindungsdurchlass 71 erzeugt, sei bemerkt, dass der Einspritzvorrichtungskörper 61 modifiziert werden könnte, um diesen Flusspfad zu eliminieren. Beispielsweise könnte der Einspritzvorrichtungskörper 61 statt dessen einen Strömungsmitteldurchlass definieren, die in Strömungsmittelverbindung direkt mit der Hochdrucksammelleitung 14 oder mit der Brennstoffdruckkammer 76 ist. Wenn die elektrische Betätigungsvorrichtung 62 entregt wird, wird das Ventilglied 65 in seine untere Position bewegt, und zwar unter der Kraft der Vorspannfeder 63. In diesem Falle würde die hydraulische Verschlussfläche 79 dem Hochdruckströmungsmittel in der Nadelsteuerkammer 84 ausgesetzt sein, und zwar immer dann wenn die elektrische Betätigungsvorrichtung 62 entregt bzw. ausgeschaltet wird, und der hohe Druck in dem Durchlass 70 vorherrscht.
Mit Bezug auf die Brennstoffeinspritzvorrichtung 60 ist ein Verstärkerkolben 72 in dem Einspritzvorrichtungskörper 61 positioniert und weist eine hydraulische Fläche 73 auf, die dem Strömungsmitteldruck in dem Betätigungsströmungsmitteldurchlass 70 ausgesetzt ist. Der Kolben 72 ist zu einer zurückgezogenen oberen Position durch eine Vorspannfeder 74 vorgespannt. Wenn jedoch der Druck innerhalb des Betätigungsströmungsmitteldurchlasses 70 ausreichend hoch ist, wie beispielsweise wenn er zum Hochdruckdurchlass 44 über den Vorrichtungssteuerdurchlass 52 offen ist, kann der Kolben 72 sich zu einer vorgeschobenen unteren Position gegen die Wirkung der Vorspannfeder 74 bewegen. Ein Stößel 75 ist auch bewegbar in dem Einspritzvorrichtungskörper 61 positioniert und bewegt sich in entsprechender Weise mit dem Kolben 72. Wenn der Kolben 72 zu seiner vorgeschobenen Position bewegt wird, bewegt sich der Stößel 75 ebenfalls und wirkt dahingehend, dass er Brennstoff innerhalb der Brennstoffdruckkammer 76 unter Druck setzt, die mit einem Brennstoffeinlass 78 über ein Rückschlagventil verbunden ist. Der Brennstoffeinlass 78 ist in Strömungsmittelverbindung mit einer Brennstoffquelle 21 über eine Brennstoffversorgungsleitung. Während eines Einspritzereignisses, wenn sich der Stößel 75 zu seiner unteren Position hin bewegt, wird das Rückschlagventil geschlossen, und der Stößel 75 kann dahingehend wirken, dass er den Brennstoff innerhalb der Brennstoffdruckkammer 76 unter Druck setzt. Wenn der Stößel 75 zu seiner oberen Position zurückkehrt, wird Brennstoff in die Brennstoffdruckkammer 76 über das Rückschlagventil gezogen. Die Brennstoffdruckkammer 76 ist strömungsmittelmässig mit einem Düsenauslass 88 über einen Düsenversorgungsdurchlass 77 verbunden.
Mit Bezug auf die Brennstoffeinspritzvorrichtung 60 ist ein direkt gesteuertes Nadelventil 80 in dem Einspritzvorrichtungskörper 61 positioniert und besitzt ein Nadelventilglied 82, welches bewegbar ist und zwar zwischen einer ersten Position, in der der Düsenauslass 88 offen ist, und einer unteren zweiten Position, in der der Düsenauslass 88 blockiert ist. Das Nadelventilglied 82 ist mechanisch zu seiner unteren geschlossenen Position durch eine Vorspannfeder 81 vorgespannt. Das Nadelventilglied 82 hat eine hydraulische Öffnungsfläche 83, die dem Strömungsmitteldruck innerhalb einer Düsenkammer 85 ausgesetzt ist, und eine hydraulische Verschlussfläche 79, die dem Strömungsmitteldruck innerhalb einer Nadelsteuerkammer 84 ausgesetzt ist. Der Druckverbindungsdurchlass 71 ist in Strömungsmittelverbindung mit der Nadelsteuerkammer 84 und steuert den Strömungsmitteldruck darin.
Die hydraulische Verschlussfläche 79 und die hydraulische Öffnungsfläche 83 sind vorzugsweise so bemessen, das auch wenn ein Ventilöffnungsdruck in der Düsenkammer 85 erreicht wird, das Nadelventilglied 82 sich nicht zur Öffnung anheben und wird, wenn die Nadelsteuerkammer 84 strömungsmittelmässig mit der Hochdrucksammelleitung 14 über das Betätigungsvorrichtungssteuerventil 24 für die Bremse/Einspritzvorrichtung unter den Druckverbindungsdurchlass 71 verbunden ist. Es sei jedoch bemerkt, dass die relativen Größen der hydraulischen Verschlussfläche 79 und der hydraulische Öffnungsfläche 83 und die Stärke bzw. Federrate der Vorspannfeder 81 so sein sollten, dass wenn die niedrigen Druck in der Nadelsteuerkammer 84 ausgesetzt ist, ein Ventilöffnungsdruck, der auf eine hydraulische Öffnungsfläche 83 wirkt, ausreichen sollte, um das Nadelventilglied 82 nach oben gegen die Kraft der Vorspannfeder 81 zu bewegen, um den Düsenauslass 88 zu öffnen. Es sei weiter bemerkt, dass die Festigkeit der Vorspannfeder 81 derart sein sollte, dass das Nadelventilglied 82 in seiner geschlossenen Position bleiben wird, auch wenn der Druckverbindungsdurchlass 71 und daher die Nadelsteuerkammer 84 zum Niederdruckreservoir 12 hin über den Vorrichtungssteuerdurchlass 52 offen sind.
Mit Bezug auf Fig. 4 ist dort eine Motorbremse 90 gemäß der vorliegenden Erfindung gezeigt. Die Motorbremse 90 ist vorzugsweise irgend eine Motorbremse, die in dem Motor 10 positioniert ist, um die komprimierte Luft innerhalb des Zylinders 19 zu dem Ende des Kompressionshubes des Kolbens 20 hin zu entlüften. Es ist in der Technik bekannt, dass eine Einspritzung und Verbrennung nicht immer während jedes Zyklus des Kolbens 20 notwendig oder wünschenswert sind. Ein solcher Fall könnte sein, wenn ein Fahrzeug mit dem Motor 10 einen relativ steilen Hügel herunterfährt. Während der Abfahrt sind eine Einspritzung und eine Verbrennung nicht nötig, und stattdessen ist oft eine Abbremsung wünschenswert. Um den Wirkungsgrad des Motors 10 zu steigern und unerwünschte Emissionen zu verringern, die während einer unnötigen Verbrennung erzeugt werden, ist eine Motorbremse, wie beispielsweise die Motorbremse 90, vorzugsweise betriebsmässig mit jedem Zylinder 19 des Motors 10 gekoppelt. Wenn eine Verbrennung nicht erwünscht ist, wird kein Brennstoff in den Zylinder 19 am Ende des Kompressionshubes eingespritzt, sondern stattdessen wird die Kompression der Luft in den Zylinder 19 während des Kompressionshubes 19 Bremsleistung für den Motor 10 vorsehen. Diese Energie wird durch die Motorbremse 90 abgegeben, statt wiedergewonnen zu werden, wenn der Kolben 20 sich zu seiner unteren Position zurückzieht.
Mit Bezug auf den Motor 10 und die Motorbremse 90, wie diese veranschaulicht wurden, wirkt das Betätigungsvorrichtungssteuerventil 24 für die Bremse/Einspritzvorrichtung als Flusssteuerventil für die Motorbremse 90. Die Motorbremse 90 hat einen Bremsenkörper 91, der einen Bremsströmungsmitteldurchlass 93 und einen Bremssteuereinlass 92 definiert. Der Bremssteuereinlass 92 und der Bremsströmungsmitteldurchlass 93 sind strömungsmittelmässig mit der Hochdrucksammelleitung 14 über den Vorrichtungssteuerdurchlass 52 und den Strömungsmittelversorgungsdurchlass 56 für die zweite Vorrichtung verbunden, wenn das Zwei-Wege-Ventil 23 in seiner offenen Position ist. Eine hydraulische Betätigungsvorrichtung, der Kolben 95, ist in den Bremsenkörper 91 positioniert und ist bewegbar zwischen einer zurückgezogenen oberen Position und einer vorgeschobenen unteren Position. Es sei bemerkt, dass zusätzlich zu der hydraulischen Betätigungsvorrichtung, die in der Motorbremse 90 vorgesehen ist, das Motorventil für den Zylinder 19 auch eine herkömmliche Betätigungsvorrichtung haben könnte, die mit der Nockenwelle gekoppelt ist.
Der Kolben 95 ist zu seiner zurückgezogenen Position durch eine Vorspannfeder 97 vorgespannt. Wenn das Zwei-Wege-Ventil 23 in seiner geschlossenen Position ist, bleibt der Bremsströmungsmitteldurchlass 93 auf niedrigem Druck und der Kolben 95 bleibt in seiner zurückgezogenen Position. Wenn er an dieser Position ist, ist die Motorbremse 90 deaktiviert, um eine Entlüftung des Motors aus dem Motorzylinder 19 zu verhindern. Wenn jedoch das Zwei-Wege-Ventil 23 in seiner offenen Position ist, und das Betätigungsvorrichtungssteuerventil 24 aktiviert ist, ist der Bremsströmungsmitteldurchlass 93 strömungsmittelmässig mit der Hochdrucksammelleitung 14 verbunden.
Wenn dies auftritt, wird der Kolben 95 zu seiner vorgeschobenen Position weg von einer Sitzkomponente 99 gegen die Wirkung der Vorspannfeder 97 bewegt, und die Motorbremse 90 kann den Zylinder 19 zu einem Auslassdurchlass 98 hin öffnen.

Industrielle Anwendbarkeit

Mit Bezug auf die Fig. 1-4 wird der Betrieb der vorliegenden Erfindung für einen Motorzylinder 19 besprochen. Es sei bemerkt, dass während unterschiedliche Zylinder in unterschiedlichen Stufen ihres Einlasshubes, ihres Kompressionshubes, ihres Leistungshubes und ihres Auslasshubes zu einem Zeitpunkt sind, die vorliegende Erfindung in der gleichen Weise für jeden Zylinder arbeitet. Es sei zusätzlich daran erinnert, dass die vorliegende Erfindung zur Anwendung bei einem Vier-Zylinder-4-Takt-Motor 10 beschrieben wird. Es sei jedoch bemerkt, dass das Betätigungsvorrichtungssteuerventil 24 für die Bremse/Einspritzvorrichtung Anwendung bei Motoren finden würde, die eine andere Anzahl von Zylindern aufweisen, oder auch für jene mit Zylindern, die mit einer anderen Anzahl von Zyklen bzw. Takten arbeiten. Vor der Einlassstufe bzw. dem Einlasshub des Zylinders 19 ist das Betätigungsvorrichtungssteuerventil 24 für die Bremse/Einspritzvorrichtung in seiner ersten Positionen, so dass das Vorsteuerventilglied 31 in seiner zweiten Position ist, wie gezeigt, und das Kolbenventilglied 40 ist in seiner zurückgezogenen Position, so dass der Vorrichtungssteuerdurchlass 52 strömungsmittelmässig mit dem Niederdruckreservoir 12 verbunden ist. Das Zwei- Wege-Ventil 23 ist in seiner geschlossenen Positionen, so dass die Motorbremse 90 in einem ausgeschalteten oder abgeschalteten den Zustand ist, und der Zylinder 19 ist zum Auslassdurchlass 98 geschlossen. Das Nadelsteuerventilglied 65 der Brennstoffeinspritzvorrichtung 60 ist in seiner unteren vorgespannten Position, so dass der Druck- verbindungsdurchlass 71 strömungsmittelmässig mit dem Niederdruckreservoir 12 verbunden ist. Sowohl die hydraulische Verschlussfläche 79 als auch die hydraulische Öffnungsfläche 85 sind dem niedrigen Druck ausgesetzt, und das Nadelventilglied 82 wird somit in seiner unteren Position gehalten, um den Düsenauslass 88 unter der Wirkung der Vorspannfeder 81 zu schließen. Zusätzlich sind bei dem niedrigen Druck, der auf die Hydraulikfläche 73 wirkt, der Kolben 72 und der Stössel 75 in ihren oberen vorgespannten Positionen.
Wenn der Motorkolben 20 sich nach unten zu seiner unteren Position bewegt, zieht er Luft in den Zylinder 19 über das Einlassventil. Wenn er seine unteren Totpunktposition erreicht, ist der Einlasshub beendet, und der Kolben 20 beginnt, sich zu seiner oberen Position hin zu bewegen, um die Luft zu komprimieren, die in den Zylinder 19 eingezogen worden ist. Vorzugsweise bestimmt das elektronische Steuermodul 17 während dieser Vorwärtsbewegung des Kolbens 20, ob eine Brennstoffeinspritzung am Ende des Kompressionshubes wünschenswert sein wird. Wenn dies der Fall ist, wird die elektrische Betätigungsvorrichtung 26 erregt, um das Vorsteuerventilglied 31 zu seiner oberen ersten Position zu bewegen. Jedoch sei bemerkt, dass diese Bestimmung zu irgend einer geeigneten Zeit vor dem Ende des Kompressionshubes des Kolbens 20 gefällt werden könnte.
Um entweder ein Einspritzereignis oder ein Betätigungsereignis zu initialisieren wird das Betätigungsvorrichtungssteuerventil 24 aktiviert und in seine zweite Position bewegt. Dies beginnt durch Erregung der Elektromagnetspule 28 zur Bewegung des Vorsteuerventilgliedes 31 nach oben, um den Hochdrucksitz 32 zu schließen. Wenn das Vorsteuerventilglied 31 sich nach oben zu seiner ersten Position bewegt, um den Hochdrucksitz 32 zu schließen, ist der Durchlass 35 mit variablen Druck strömungsmittelmässig mit dem Niederdruckreservoir 12 verbunden. Die Hydraulikfläche 54 des Kolbenventilgliedes 40 ist nun dem niedrigen Druck in dem Kolbenhohlraum 53 ausgesetzt, und das Kolbenventilglied 40 wird zu seiner vorgeschobenen Position durch den hohen Druck bewegt, der auf die Hochdruckfläche 41 wirkt. Der Vorrichtungssteuerdurchlass 52 ist nun zum Hochdruckdurchlass 44 über den Hochdruckring 42 offen. Hochdruckströmungsmittel kann nun in den Strömungsmittelversorgungsdurchlass 55 der ersten Vorrichtung und den Strömungsmittelversorgungsdurchlass 56 der zweiten Vorrichtung fließen. Jedoch ist der Bremsströmungsmitteldurchlass 93 der Motorbremse 90 nicht strömungsmittelmässig mit der Hochdrucksammelleitung 14 verbunden, weil das Zwei-Wege-Ventil 23 in seiner geschlossenen Position bleibt.
Wenn Hochdruckbetätigungsströmungsmittel in den Betätigungsströmungsmitteldurchlass 70 fließt, beginnen der Kolben 72 und der Stössel 75, sich zu ihren vorgeschobenen Positionen zu bewegen, um den Brennstoff in der Brennstoffdruckkammer 76 und der Düsenkammer 85 unter Druck zu setzen. Weil jedoch die hydraulische Verschlussfläche 79 nun dem hohen Druck in der Nadelsteuerkammer 84 über den Druckverbindungsdurchlass 71 ausgesetzt ist, wird das Nadelventilglied 82 nicht in seine obere Position bewegt werden, um den Düsenauslass 88 zu öffnen. Es sei weiter bemerkt, dass der Kolben 72 und der Stössel 75 sich zu diesem Zeitpunkt nur über eine kleine Distanz bewegen, und zwar wegen der hydraulischen Verriegelung, die eine Folge davon ist, dass der Düsenauslass 88 geschlossen bleibt. Jedoch ist die kleine Bewegung des Kolbens 72 und des Stössels 75 immer noch ausreichend, um den Brennstoffdruck innerhalb der Brennstoffdruckkammer 76 auf Einspritzdruckpegel anzuheben.
Gerade vor dem erwünschten Beginn der Einspritzung, wenn der Kolben 19 nahe seiner oberen Totpunktposition ist, um den Kompressionshub zu beenden, wird die elektrische Betätigungsvorrichtung 62 erregt, und der Stift 68 zieht das Ventilglied 65 zu seiner oberen Position, wobei der Druckverbindungsdurchlass 71 von dem hohen Druck in dem Druckdurchlass 66 abgeblockt wird, und er zu dem Niederdruckdurchlass 69 geöffnet wird. Die Nadelsteuerkammer 84 ist nun zum niedrigen Druck hin offen. Weil der hohe Druck nicht weiter auf die hydraulische Verschlussfläche 79 wirkt, ist der Brennstoffdruck in der Düsenkammer 85 ausreichend, um die Vorspannung der Vorspannfeder 81 zu überwinden, und das Nadelventilglied 82 bewegt sich zu seiner offenen Position, um eine Brennstoffeinspritzung in den Zylinder 19 zu gestatten. Wie zuvor besprochen ist diese Brennstoffeinspritzung von der Einspritzvorrichtung 60 zeitlich so gesteuert, dass sie mit dem Ende des Kompressionshubes des Kolbens 20 zusammenfällt. Wenn Brennstoff in den Zylinder 19 eingespritzt wird, zündet er sofort auf Grund der hohen Temperatur der komprimierten Luft innerhalb des Zylinders 19. Diese Verbrennung treibt den Kolben 20 für seinen Leistungshub nach unten.
Mit Bezug auf die Brennstoffeinspritzvorrichtung 60, wird die elektrische Betätigungsvorrichtung 62 entregt bzw. abgeschaltet, und das Ventilglied 65 wird zu seiner unteren Position unter der Kraft der Vorspannfeder 63 zurück bewegt, um den Hochdrucksitz 68 zu öffnen, wenn die erwünschte Brennstoffmenge in den Zylinder 19 eingespritzt worden ist. Der Druckverbindungsdurchlass 71 ist nun zum hohen Druck hin offen, was somit die hydraulische Verschlussfläche 79 dem Hochdruckströmungsmittel in der Nadelsteuerkammer 84 aussetzt. Der hohe Druck, der auf die hydraulische Verschlussfläche 79 wirkt, reicht aus, um das Nadelventil 82 nach unten zubewegen, um den Düsenauslass 88 zu schließen und die Einspritzung zu beenden. Jedoch stoppen wegen der hydraulischen Regelung der Kolben 72 und der Stössel 75 ihre Vorschubbewegung, jedoch beginnen sie nicht sofort, sich zurück zu ziehen, weil die hydraulische Fläche 73 immer noch dem Hochdruckströmungsmittel in den Betätigungsströmungsmitteldurchlass 70 ausgesetzt ist. Es sei bemerkt, dass wenn eine geteilte Einspritzung erwünscht ist, die elektrische Betätigungsvorrichtung 62 erneut erregt werden könnte, und das Ventilglied 65 würde zu seiner oberen Position zurückgestellt werden, wobei strömungsmittelmässig der Druckverbindungsdurchlass 71 mit dem Niederdruckdurchlass 69 verbunden wird. Wenn die hydraulische Verschlussfläche 79 wieder einmal dem niedrigen Druck ausgesetzt wird, und wenn der hohe Druck immer noch auf die hydraulische Öffnungsfläche 85 wirkt, würde das Nadelventilglied 82 wiederum in seine offenen Position bewegt werden.
Sobald das Einspritzereignis beendet ist, wird die elektrische Betätigungsvorrichtung 26 entregt bzw. ausgeschaltet, um zu gestatten, dass das Betätigungsvorrichtungssteuerventil 24 für die Bremse/Einspritzvorrichtung in seine erste Position zurückkehrt, was somit gestattet, dass das Vorsteuerventilglied 31 in seine unteren Position zurückkehrt, was den Niederdrucksitz 33 schließt. Der Durchlass 35 mit variablem Druck ist nun zum Hochdruckdurchlass 44 hin offen. Die hydraulische Fläche 54 ist dem hohen Druck innerhalb des Kolbenhohlraums 53 ausgesetzt, und das Kolbenventilglied 40 wird wieder hydraulisch ausbalanciert und beginnt, sich zu seiner oberen Position unter der Wirkung der Vorspannfeder 49 zu bewegen. Der Vorrichtungssteuerdurchlass 52 wird nun von dem Hochdruckdurchlass 44 abgeblockt und wird zum Niederdruckdurchlass 47 geöffnet, was somit dem Strömungsmittelversorgungsdurchlass 55 für die erste Vorrichtung und den Strömungsmittelversorgungsdurchlass 56 für die zweite Vorrichtung zum Niederdruckströmungsmittel hin öffnet. Weil jedoch das Zwei-Wege-Ventil 23 in seiner geschlossenen Position bleibt, bleibt das Motordrucklösebremsenventil 90 weiterhin inaktiv.
Sobald der Strömungsmittelversorgungsdurchlass 55 der ersten Vorrichtung zum Niederdruckdurchlass 47 hin offen ist, wird der Druck innerhalb des Betätigungsströmungsmitteldurchlasses 70 reduziert, und der Kolben 72 und der Stössel 75 können in ihrer oberen Positionen zurückkehren. Wenn der Stössel 75 sich zurückzieht, kann Brennstoff von der Brennstoffquelle 21 in die Brennstoffdruckkammer 76 über den Brennstoffeinlass 78 über das Rückschlagventil gezogen werden. Es sei daran erinnert, dass während die hydraulische Verschlussfläche 79 dem Niederdruckströmungsmittel über den Druckverbindungsdurchlass 71 ausgesetzt ist, das Nadelventilglied 88 in seiner geschlossenen Position unter der Wirkung der Vorspannfeder 81 auf Grund des niedrigen Strömungsmitteldruckes bleiben wird, der auf die hydraulische Öffnungsfläche 85 wirkt. Wenn die Komponenten der Brennstoffeinspritzvorrichtung 60 sich zurücksetzen, läuft der Kolben 20 nach vorne zu seiner oberen Totpunktposition für seinen Auslasshub, um irgend einen Rest aus der Einspritzung aus dem Zylinder 19 über das Motordrucklösebremsenventil zu entlüften.
Während eines typischen Motorzyklus, sobald der Kolben 20 die untere Totpunktposition für seinen Leistungshub erreicht, beginnt dieser sich wiederum für den Auslasshub des Zylinderzyklus voran zu bewegen. Anders gesagt wird das Motorauslassventil für die Dauer der Bewegung des Kolbens 20 aus seiner unteren Totpunktposition zu seiner oberen Totpunktposition hin geöffnet, und Nachverbrennungsprodukte, die im Zylinder 19 übrig bleiben, können entlüftet werden. In manchen Fällen, wenn der Kolben 20 sich zu der unteren Totpunktposition seines Kompressionshubes hin bewegt, bestimmen das elektronische Steuermodul 17 und/oder der Bediener, dass die Brennstoffeinspritzung nicht wünschenswert ist, und das statt dessen die Motorbremse 90 aktiviert werden sollte. Ungefähr beim oberen Totpunkt wird die elektrische Betätigungsvorrichtung 26 des Betätigungsvorrichtungssteuerventils 24 für die Bremse/Einspritzvorrichtung wiederum erregt, und wird in seine zweite Position bewegt, was verursacht, dass das Vorsteuerventilglied 31 zu seiner oberen Position bewegt wird, wobei strömungsmittelmässig der Durchlass 35 mit variablen Druck mit dem Niederdruckreservoir 12 verbunden wird. Die hydraulische Fläche 54 des Kolbenventilgliedes 40 ist wiederum dem geringen Druck in dem Kolbenhohlraum 53 ausgesetzt, und das Kolbenventilglied 40 wird zu seiner vorgeschobenen Position durch den hohen Druck bewegt, der auf die Hochdruckfläche 41 wirkt. Der Vorrichtungssteuerdurchlass 52, der Strömungsmittelversorgungsdurchlass 55 der ersten Vorrichtung und der Strömungsmittelversorgungsdurchlass 56 der zweiten Vorrichtung sind nun zum Hochdruckdurchlass 44 über den Hochdruckring 42 offen. Weil jedoch Hochdruckströmungsmittel auf die hydraulische Verschlussfläche 79 über den Druckverbindungsdurchlass 71 wirkt, wird die Brennstoffeinspritzvorrichtung 60 ausgeschaltet, und eine Brennstoffeinspritzung findet nicht statt, solange die elektrische Betätigungsvorrichtung 62 entregt bzw. ausgeschaltet bleibt, um das Ventilglied 65 in seiner unteren Position zu halten. Um den Entlüftungsteil eines Motorbremsereignisses zu beginnen, bewirkte das Zwei-Wege-Ventil 23 in seine offenen Position bewegt.
Wenn das Zwei-Wege-Ventil 23 in seiner offenen Position ist, wird der Bremsströmungsmitteldurchlass 93 der Motorbremse 90 strömungsmittelmässig mit der Hochdrucksammelleitung 14 über den Strömungsmittelversorgungsdurchlass 56 der zweiten Vorrichtung verbunden. Wenn der Bremsströmungsmitteldurchlass 93 nun zur Hochdrucksammelleitung 14 offen ist, kann der Kolben 95 sich gegen die Vorspannung der Vorspannfeder 97 vorbewegen, und die Motorbremse 90 kann die Inhalte des Zylinders 19 entlüften. Dies tritt vorzugsweise auf, wenn der Kolben 20 sich seiner oberen Totpunktposition während seines Kompressionshubes näher. Anders gesagt, in keinem berücksichtigten Fall führt der gleiche Zylinder sowohl ein Motorbremsereignis als auch ein Einspritzereignis während des gleichen Zyklus aus. Es ist dieses Prinzip, welches gestattet, das ein einziges Betätigungsvorrichtungssteuerventil, wie beispielsweise das Betätigungsvorrichtungssteuerventil 24 bei der Steuerung der Aktivierung von sowohl der Motorbremse 90 als auch der Brennstoffeinspritzvorrichtung 60 verwendet wird. Weiterhin ist es dieses Prinzip, welches gestattet, dass ein modifiziertes Betätigungsvorrichtungssteuerventil, wie beispielsweise jenes, welches so beschrieben wird, dass es sowohl das Betätigungsvorrichtungssteuerventil 24 als auch das Ventil 23 ersetzt, bei der Steuerung der Aktivierung von sowohl der Motorbremse 90 als auch der Brennstoffeinspritzvorrichtung 60 verwendet wird. Sobald die komprimierte Luft aus dem Zylinder 19 abgelassen worden ist, kann der Strom zur elektrischen Betätigungsvorrichtung 26 beendet werden, was gestattet, dass er das Vorsteuerventilglied 31 in seine unteren Position zurückkehrt, und dass das Kolbenventilglied 40 in seiner zurückgezogenen Position zurückkehrt, wobei strömungsmittelmässig der Vorrichtungssteuerdurchlass 52, der Strömungsmittelversorgungsdurchlass 55 der ersten Vorrichtung und der Strömungsmittelversorgungsdurchlass 56 der zweiten Vorrichtung mit dem Niederdruckreservoir 12 verbunden werden. Wenn der Kolben 95 wiederum dem niedrigen Druck ausgesetzt wird, kann er unter der Wirkung der Vorspannfeder 97 zu seiner zurückgezogenen Position zurückkehren, um den Auslassanschluss zu schließen. Das Zwei- Wege-Ventil 23 wird nun in Voraussicht eines darauf folgenden Motorbremsereignisses oder Einspritzereignisses in seine geschlossenen Position zurückgebracht.
Es sei bemerkt, dass die vorliegende Erfindung eine Anzahl von den Vorteilen gegenüber früheren Motorsystem bietet. Weil beispielsweise die Strömungsmittelsteuerleitung zu der Hydraulikfläche des Nadelventils von der Strömungsmittelsteuerleitung für den Kolben getrennt worden ist, kann eine bessere Steuerung des Einspritzereignisses auftreten bzw. erreicht werden. Weil zusätzlich die Anzahl der Strömungsmittelsteuerventile verringert worden ist, kann der Motor robuster sein. Weil es weiterhin weniger arbeitende Komponenten innerhalb des Motors gibt, gibt es weniger Komponenten, die während des Betriebes des Motors versagen können.
Es sei bemerkt, dass in die obige Beschreibung nur zu veranschaulichenden Zwecken vorgesehen ist und nicht den Umfang der vorliegenden Erfindung in irgendeiner Weise einschränken soll. Während beispielsweise die vorliegende Erfindung so veranschaulicht wurde, dass sie nur die Brennstoffeinspritzvorrichtung und die Motorbremse für jeden Zylinder steuert, sei bemerkt, dass sie auch ein hydraulisches Einlassventil für den Zylinder steuern könnte. Während zusätzlich die vorliegende Erfindung so veranschaulicht wurde, dass sie eine Brennstoffeinspritzvorrichtung mit einem Flusspfad zwischen dem Betätigungsvorrichtungssteuerventil der Bremse/Einspritzvorrichtung und der hydraulischen Verschlussfläche des Nadelventilgliedes besitzt, sei bemerkt, dass dieser Flusspfad weggelassen werden könnte und durch einen Hochdruckdurchlass ersetzt werden könnte, wie oben besprochen. Während weiter die vorliegende Erfindung so veranschaulicht wurde, dass sie einen Betätigungsvorrichtungssteuerventil und ein Zwei-Wege-Ventil für jeden Zylinder aufweist, sei bemerkt, dass ein modifiziertes Betätigungsvorrichtungssteuerventil eingesetzt werden könnte, um diese beiden Komponenten zu ersetzen. Beispielsweise könnte ein einziges Betätigungsvorrichtungssteuerventil, wie beispielsweise ein Drehventil, verwendet werden, um sowohl die Brennstoffeinspritzvorrichtung als auch die Motorbremse zu steuern, wobei es getrennte hydraulische Betätigungsleitungen aufweist, die strömungsmittelmässig mit jeder Vorrichtung verbunden sein könnten, wodurch die Notwendigkeit für ein Ventil zur Aktivierung oder Deaktivierung von einer oder beiden Vorrichtungen eliminiert wird. Der Fachmann wird erkennen, dass falls eine nicht direkt gesteuerte Brennstoffeinspritzvorrichtung verwendet wird, gewisse andere Mittel zum Abschalten der Einspritzvorrichtung für einen Motorbremsereignis benötigt werden würden. Eine solche Alternative könnte ein Drei-Wege-Ventil als Ersatz für ein oben beschriebenes Zwei-Wege-Ventil 23 verwenden. Das Drei-Wege-Ventil hätte andere Positionen, die entweder die Brennstoffeinspritzvorrichtung oder die Motorbremse jedoch nicht beide gleichzeitig einschalten. Somit wird der Fachmann erkennen, dass andere Aspekte, Ziele und Vorteile dieser Erfindung aus einer Studie der Zeichnungen, der Offenbarung und der beigefügten Ansprüche erhalten werden können.

Claims

1. Hydrauliksystem, welches Folgendes aufweist:
eine Quelle für Hochdruckströmungsmittel und ein Niederdruckreservoir;
ein Betätigungsvorrichtungssteuerventil, welches einen Ventilkörper aufweist, der einen Hochdruckdurchlass definiert, der strömungsmittelmässig mit der Quelle für Hochdruckströmungsmittel verbunden ist, weiter einen Niederdruckdurchlass, der strömungsmittelmässig mit dem Niederdruckreservoir und einem Vorrichtungssteuerdurchlass verbunden ist;
wobei das Betätigungsvorrichtungssteuerventil bewegbar ist zwischen einer ersten Position, in der der Vorrichtungssteuerdurchlass zum Niederdruckdurchlass hin offen ist, und einer zweiten Position, in der der Vorrichtungssteuerdurchlass zum Hochdruckdurchlass hin offen ist; und
wobei der Vorrichtungssteuerdurchlass strömungsmittelmässig mit einer ersten hydraulischen Vorrichtung und/oder einer zweiten hydraulischen Vorrichtung verbunden ist.

2. Hydrauliksystem nach Anspruch 1, wobei die erste hydraulische Vorrichtung eine hydraulisch betätigte Brennstoffeinspritzvorrichtung ist.

3. Hydraulisches System nach Anspruch 1, wobei die zweite hydraulische Vorrichtung eine Motordrucklösebremse bzw. Motorbremse ist.

4. Hydraulisches System nach Anspruch 1, wobei das Betätigungsvorrichtungssteuerventil eine elektrische Betätigungsvorrichtung und mindestens ein Ventilglied aufweist, welches betriebsmässig mit der mindestens einen elektrischen Betätigungsvorrichtung gekoppelt ist.

5. Hydraulisches System nach Anspruch 1, wobei das Betätigungsvorrichtungssteuerventil ein vorsteuerbetriebenes Kolbenventilglied aufweist.

6. Hydraulisches System nach Anspruch 1, wobei die erste hydraulische Vorrichtung ein direkt gesteuertes Nadelventilglied mit einer hydraulischen Verschlussfläche aufweist, die dem Strömungsmitteldruck in einem Druckverbindungsdurchlass ausgesetzt ist.

7. Hydraulisches System nach Anspruch 1, wobei ein Zwei-Wege-Ventil zwischen dem Betätigungsvorrichtungssteuerventil und der ersten hydraulischen Vorrichtung oder der zweiten hydraulischen Vorrichtung positioniert ist; und
wobei das Ventil zwischen einer offenen Position und einer geschlossenen Position bewegbar ist.

8. Hydraulisches System nach Anspruch 1, wobei die erste hydraulische Vorrichtung einen Verstärkerkolben aufweist; und
wobei der Verstärkerkolben eine hydraulische Oberfläche aufweist, die dem Strömungsmitteldruck in einem Betätigungsströmungsmitteldurchlass ausgesetzt ist, der strömungsmittelmässig mit dem Vorrichtungssteuerdurchlass verbunden ist.

9. Motor, der Folgendes aufweist:
ein Motorgehäuse, welches eine Vielzahl von Zylindern definiert;
ein Betätigungsvorrichtungssteuerventil für jeden der Zylinder, welches an dem Motorgehäuse angebracht ist, wobei das Betätigungsvorrichtungssteuerventil einen Ventilkörper aufweist, der der einen Vorrichtungssteuerdurchlass, einen Hochdruckdurchlass und einen Niederdruckdurchlass definiert;
ein elektronisches Steuermodul, welches in Steuern der Verbindung mit dem Betätigungsvorrichtungssteuerventil ist;
eine erste hydraulische Vorrichtung und eine zweite hydraulische Vorrichtung für jeden der Vielzahl von Zylindern, die an dem Motorgehäuse angebracht sind;
eine Quelle für Hochdruckströmungsmittel, die strömungsmittelmässig mit dem Hochdruckdurchlass verbunden ist;
ein Niederdruckreservoir, welches strömungsmittelmässig mit dem Niederdruckdurchlass verbunden ist; und
wobei das Betätigungsvorrichtungssteuerventil bewegbar ist zwischen einer ersten Position, in der der Vorrichtungssteuerdurchlass zum Niederdruckdurchlass hin offen ist, und einer zweiten Position, in der der Vorrichtungssteuerdurchlass zu dem Hochdruckdurchlass hin offen ist.

10. Motor nach Anspruch 9, wobei die erste hydraulische Vorrichtung eine Brennstoffeinspritzvorrichtung ist, die einen Einspritzvorrichtungskörper aufweist, der einem Betätigungsströmungsmitteldurchlass in Strömungsmittelverbindung mit dem Vorrichtungssteuerdurchlass definiert.

11. Motor nach Anspruch 10, wobei ein Zwei-Wege-Ventil zwischen dem Betätigungsvorrichtungssteuerventil und der zweiten hydraulischen Vorrichtung positioniert ist; und
wobei das Zwei-Wege-Ventil zwischen einer offenen Position und einer geschlossenen Position bewegbar ist.

12. Motor nach Anspruch 11, wobei die zweite hydraulische Vorrichtung eine Motordrucklösebremse bzw. Motorbremse ist.

13. Motor nach Anspruch 12, wobei die Motordrucklösebremse bzw. Motorbremse einen Bremsenkörper aufweist, der einen Bremsströmungsmitteldurchlass definiert; und
wobei der Bremsströmungsmitteldurchlass strömungsmittelmässig mit der Hochdruckquelle durch den Vorrichtungssteuerdurchlass verbunden ist, wenn das Betätigungsvorrichtungssteuerventil in der zweiten Position ist.

14. Motor nach Anspruch 13, wobei ein direkt gesteuertes Nadelventil in dem Einspritzvorrichtungskörper positioniert ist, welches bewegbar ist zwischen einer geschlossenen Position und einer offenen Position;
und wobei das direkt gesteuerte Nadelventil eine hydraulische Verschlussfläche aufweist, die dem Strömungsmitteldruck in einem Druckverbindungsdurchlass ausgesetzt ist.

15. Motor nach Anspruch 14, der ein Nadelsteuerventilglied aufweist, welches in dem Einspritzvorrichtungskörper positioniert ist und bewegbar ist zwischen einer unteren Position, die den Druckverbindungsdurchlass zu dem Betätigungsströmungsmitteldurchlass öffnet, und einer oberen Position die den Druckverbindungsdurchlass von dem Betätigungsströmungsmitteldurchlass abblockt.

16. Motor nach Anspruch 15, wobei das direkt gesteuerte Nadelventil eine hydraulische Öffnungsfläche aufweist, die dem Strömungsmitteldruck in einer Düsenkammer ausgesetzt ist, die zumindest teilweise durch den Einspritzvorrichtungskörper definiert wird.

17. Verfahren zum Betrieb einer Brennstoffeinspritzvorrichtung und einer Motordrucklösebremse bzw. Motorbremse, welches folgende Schritte aufweist:
Verbindung einer Motordrucklösebremse bzw. Motorbremse und einer Brennstoffeinspritzvorrichtung mit einem Betätigungsvorrichtungssteuerventil;
Betätigung der Motordrucklösebremse zumindest teilweise durch Aktivierung des Betätigungsvorrichtungssteuerventils und durch Ausschalten der Brennstoffeinspritzvorrichtung; und
Betätigung der Brennstoffeinspritzvorrichtung zumindest teilweise durch Aktivierung des Betätigungsvorrichtungssteuerventils.

18. Verfahren nach Anspruch 17, wobei der Schritt des Ausschaltens der Brennstoffeinspritzvorrichtung einen Schritt aufweist, ein Nadelventil in einer Position zu halten, die einen Düsenauslass der Brennstoffeinspritzvorrichtung schließt.

19. Verfahren nach Anspruch 17, wobei der Schritt der Betätigung der Brennstoffeinspritzvorrichtung einen Schritt aufweist, den Druck auf einer hydraulischen Verschlussfläche des Nadelventilgliedes zu entlasten.

20. Verfahren nach Anspruch 17, wobei der Schritt der Aktivierung des Betätigungsvorrichtungssteuerventils einen Schritt der Bewegung eines Vorsteuerventilgliedes aus einer ersten Position in eine zweite Position aufweist.

21. Verfahren nach Anspruch 17, welches einen Schritt der Positionierung eines Ventils zwischen der Motordrucklösebremse bzw. Motorbremse und dem Betätigungsvorrichtungssteuerventil aufweist;
wobei der Schritt der Betätigung der Motordrucklösebremse einen Schritt der Öffnung des Ventils aufweist; und
wobei der Schritt der Betätigung der Brennstoffeinspritzvorrichtung einen Schritt des Schliessens des Ventils aufweist.