DE10331832A1

DE10331832A1 - Einspritzvorrichtung für Mischkraftstoffbetriebsart mit einzeln bewegbaren Nadelventilgliedern

Info

Publication number: DE10331832A1
Application number: DE10331832A
Authority: DE
Inventors: Chris Normal Stewart; Steven Ye Bloomington Tian; Scott A. Washington Chockley; Scott F. Morton Shafer; Daniel R. Bloomington Ibrahim; Jay Tomaseki; Keith Peoria Lawrence; Junru H. Normal Azam
Original assignee: Caterpillar Inc
Current assignee: Caterpillar Inc
Priority date: 2002-09-25
Filing date: 2003-07-14
Publication date: 2004-04-29
Also published as: US6769635B2; US20040055562A1

Abstract

Eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung weist einen homogenen Ladungsdüsenauslasssatz auf und einen konventionellen Düsenauslasssatz, und zwar jeweils gesteuert durch erste und zweite Nadelventilglieder. Eines der Nadelventilglieder bewegt sich in eine offene Position, während das andere Nadelventilglied stationär für ein homogenes Ladungseinspritzereignis bleibt. Das erstgenannte Nadelventilglied bleibt stationär, während das andere Nadelventilglied sich in eine offene Position bei einem konventionellen Einspritzereignis bewegt. Eines der Nadelventilglieder ist mindestens teilweise in dem anderen Nadelventilglied positioniert. Auf diese Weise kann die Einspritzvorrichtung homogene Ladungseinspritzereignisse ausführen, ferner konventionelle Einspritzereignisse oder sogar eine gemischte Betriebsart mit beiden Arten von Einspritzereignissen in einem einzigen Motorzyklus.

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung bezieht sich allgemein auf Kraftstoffeinspritzsysteme der Dualbauart und insbesondere bezieht sich die Erfindung auf eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung mit einzeln oder individuell beweglichen Nadelventilgliedern.

Über die Jahre hinweg bestand eine Herausforderung an die Ingenieure eine unterschiedliche Anzahl von Strategien zu schaffen, und zwar hinsichtlich des Ziels einen sauberer verbrennenden Motor zu schaffen. Die Erfahrung hat gelehrt, dass verschieden Einspritzzeitsteuerungen, Mengen und Geschwindigkeiten unterschiedliche erwünschte Ergebnisse ergaben, und zwar über den vollständigen Betriebsbeteich eines gegebenen Motors hinweg. Daher sind Kraftstoffeinspritzsysteme mit unterschiedlichen Fähigkeiten im allgemeinen besser als Kraftstoffeinspritzsysteme mit engeren Fähigkeitsbereichen, zumindest was die Fähigkeit der Reduktion unerwünschter Emissionen betrifft. Beispielsweise gestattete der Sprung von der mechanischen Steuerung zur elektronischen Steuerung der Kraftstoffeinspritzsysteme beträchtlich niederere Emissionen in mehreren Kategorien, und zwar einschließlich aber nicht beschränkt auf NO_x, Kohlenwasserstoffe und Rauch.

Ein Gebiet, das hinsichtlich der Verminderung unerwünschter Emissionen erfolgsversprechend erscheint, wird oftmals als das Gebiet der homogenen Ladungskompressionszündung (homogenous charge compression ignition = HCCI) bezeichnet. Bei einem HCCI-Motor wird der Kraftstoff frühzeitig im Kompressionszyklus eingespritzt, um eine gründliche Mischung mit der Zylinderluft zu gestatten, was Idealerweise eine magere homogengemischte Ladung bildet, bevor die Bedingungen im Zylinder die Selbstzündung bewirken. Motoren, die in einer HCCI-Betriebsart arbeiten, zeigten relativ niedrige Abgaben von unerwünschten Emissionen. Obwohl eine HCCI-Strategie erfolgversprechend erscheint, hat diese Strategie ihre eigenen Probleme. Beispielsweise kann die HCCI extrem hohe Zylinderdruckanstiegsraten und Kraftbelastungen hervorrufen, was diese in der unteren Hälfte des Betriebsbereichs des Motors am meisten erwünscht macht. Viele versuchen auch sich mit der Schwierigkeit bei der Steuerung der Zündsteuerung in Motoren zu befassen, die mit einer HCCI-Strategie arbeiten. Somit ist derzeit eine reine HCCI-Strategie für die meisten kommerziellen Motoranwendungen mit konventionellen Leistungsdichteanforderungen nicht geeignet.

Diese Einschränkung der HCCI-Motoren wurde durch die Ausrüstung eines Motors mit einem HCCI-Kraftstoffeinspritzsystem und einem konventionellen Kraftstoffeinspritzsystem berücksichtigt. Beispielsweise ist ein solches Dualsystem im US-Patent 5,875,743 an Dickey gezeigt. Obwohl eine derartige Dualsystemstrategie brauchbar erscheint, machen die durch zwei komplette Einspritzsysteme verursachten hohen Kosten und die Komplexität die Durchsetzung im Handel schwierig. Ein einzige Kraftstoffeinspritzvorrichtung ist im allgemeinen nicht kompatibel für die Ausführung von sowohl HCCI- als auch konventionellen Einspritzungen, da oftmals unterschiedliche Sprühmuster zweckmäßig und manchmal notwendig sind. Das Vorsehen einer Struktur in einer einzigen Kraftstoffeinspritzvorrichtung, die in der Lage ist Kraftstoff mit zwei unterschiedlichen Sprühmustern einzuspritzen, wobei auch die Möglichkeit der Massenproduktion der Kraftstoffeinspritzvorrichtung mit konsistenten Ergebnissen vorzusehen ist, ist problematisch und nicht erreichbar.

Die vorliegende Erfindung richtet sich auf eines oder mehrere der oben genannten Probleme.

Gemäß einem Aspekt der Erfindung weist eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung ein erstes Nadelventilglied und ein zweites Nadelventilglied auf, wobei das erste Nadelventilglied mindestens teilweise in einem Einspritzvorrichtungskörper positioniert ist, während das zweite Nadelventilglied mindestens teilweise in dem ersten Nadelventilglied positioniert ist. Der Einspritzkörper und/oder das erste Nadelventilglied und/oder das zweite Nadelventilglied definieren einen Hochdruckraum, einen ersten Düsenauslasssatz und einen zweiten Düsenauslasssatz sowie eine erste Nadelsteuerkammer und eine zweite Nadelsteuerkammer. Das erste Nadelventilglied besitzt eine hydraulische Schließoberfläche, die dem Strömungsmitteldruck in der ersten Nadelsteuerkammer ausgesetzt ist, und ferner besitzt das zweite Nadelventilglied eine hydraulische Schließoberfläche, die dem Strömungsmitteldruck in der zweiten Nadelsteuerkammer ausgesetzt ist. Jedes der Nadelventilglieder ist einzeln bewegbar, während das andere Nadelventilglied stationär verbleibt.

Gemäß einem weiteren Aspekt, weist ein Verfahren zum Einspritzen von Kraftstoff einen Schritt eines Einspritzens von Kraftstoff durch einen ersten Düsenauslasssatz auf, und zwar mindestens teilweise durch Druckfreigabe in einer ersten Nadersteuerkammer. Kraftstoff wird durch einen zweiten Düsenauslasssatz mindestens teilweise durch Druckfreigabe in eine zweite Nadelsteuerkammer eingespritzt. Jeder der zwei Einspritzschritte wird mindestens teilweise dadurch ausgeführt, dass man ein erstes oder ein zweites Nadelventilglied belegt, während das andere der ersten und zweiten Nadelventilglieder stationär verbleibt.

1 ist eine schematische Veranschaulichung eines Motors und Kraftstoffeinspritzsystemen gemäß einem Aspekt der Erfindung;
2 ist eine geschnittene schematische Seitenansicht einer Kraftstoffeinspritzvorrichtung;
3 ist eine geschnittene schematische Seitenansicht des Düsenanordnungsteils der Kraftstoffeinspritzvorrichtung der 2;
4 ist eine geschnittene schematische Seitenansicht einer weiteren Kraftstoffeinspritzvorrichtung für das System der 1;
5 ist eine geschnittene schematische Seitenansicht einer Kraftstoffeinspritzvorrichtungsdüsenanordnung gemäß einer weiteren Kraftstoffeinspritzvorrichtung mit Mischbetriebsart;
6 ist eine Ansicht eines homogenen Ladungssprühmusters von unten, und zwar gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung;
7 ist eine vergrößerte geschnittene Seitenansicht des spitzen Teils einer Kraftstoffeinspritzvorrichtung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung;
8 ist eine vergrößerte geschnittene Seitenansicht eines spitzen Teils einer Kraftstoffeinspritzvorrichtung gemäß einem zusätzlichen weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung;
9a und 9b sind geschnittene schematische Darstellungen einer Kraftstoffeinspritzvorrichtung gemäß einem noch weiteren Ausführungsbeispiel wenn dieses sich in der konventionellen Betriebsart bzw. der homogenen Ladungsbetriebsart befindet;
10a bis 10e sind graphische Darstellungen bei der Drucksteuerventilgliedposition, der Nadelsteuerventilgliedposition, der Kolbenposition, der ersten und zweiten Nadelventilgliedpositionen und der Kraftstoffeinspritzraten, abhängig von der Zeit für ein Beispiel einer erfindungsgemäßen Einspritzsequenz;
11 ist eine geschnittene schematische Ansicht einer Kraftstoffeinspritzvorrichtung gemäß einem noch weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung;
12 ist eine geschnittene schematische Seitenansicht eines Düsenanordnungsteils einer Kraftstoffeinspritzvorrichtung gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung; und
13 ist eine vergrößerte, geschnittene schematische Seitenansicht des spitzen Teils einer Kraftstoffeinspritzvorrichtung gemäß einem noch weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung.
Detaillierte Beschreibung
Unter Bezugnahme auf 1 sei bemerkt, dass ein Motor 10 ein Kraftstoffeinspritzsystem 12 aufweist, welches Folgendes besitzt: eine common rail 16, eine Vielzahl von Kraftstoffeinspritzvorrichtungen 14 und eine Quelle von Kraftstoff 18. Im dargestellten Ausführungsbeispiel weist der Motor 10 sechs Zylinder 11 auf, deren jeder einen sich hin und her bewegenden Motorkolben 15 besitzt. Der Fachmann erkennt, dass die Erfindung aber auch bei praktisch jeder Art eines internen Verbrennungsmotors anwendbar ist, wobei aber hier die Veranschaulichung im Rahmen eines 6-Zylinderdieselmotors erfolgt. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel weist das Kraftstoffeinspritzsystem 12 hydraulisch betätigte Kraftstoffeinspritzvorrichtungen 14 auf, die ein Betätigungsströmungsmittel unterschiedlich vom Kraftstoff verwenden. Insbesondere zieht der Betätigungsströmungsmittelkreis Strömungsmittel aus einer Quelle von Betätigungsströmungsmittel 20, das vorzugsweise Motorschmieröl ist, aber auch irgendein anderes geeignetes und verfügbares Fluid sein könnte, einschließlich Kühlmittel, Getriebeströmungsmittel und sogar auch Kraftstoff. Die Kraftstoffquelle 18 repräsentiert einen konventionellen Kraftstofftank, der Dieselkraftstoffdestillat enthält. Obwohl die vorliegende Erfindung im Zusammenhang mit einem druckintensivierten, hydraulisch betätigten Dualströmungsmittelkraftstoffeinspritzsystem veranschaulicht ist, findet die Erfindung potentielle Anwendung in einer großen Vielzahl von Kraftstoffeinspritzsystemen. Diese umfassen, wobei aber darauf keine Beschränkung vorgenommen werden soll, Einzelströmungsmittelsysteme, die hydraulisch betätigte, mechanisch betätigte Kraftstoffsysteme sein können, Unit-Pumpenkraftstoffeinspritzsysteme und Common-Rail-Systeme, die geeignete Steuermaßnahmen verwenden, wie dies dem Fachmann bekannt ist.
Einen niedrigen Druck besitzendes Öl wird abgezogen und zirkuliert von der Betätigungsströmungsmittelquelle 20 durch eine Niederdruckpumpe 21. Dieses einen relativ niedrigen Druck besitzende Öl wird sodann in Filter 22 gefiltert und im Kühler 23 gekühlt, bevor die Abzweigung in einer Richtung zu Motorschmierdurchlässen 24 erfolgt und in einer anderen Abzweigrichtung zu einem Niederdruckbetätigungsströmungsmittel-Versorgungsdurchlass 25. Die Strömungsmit telversorgung 25 ist mit einem Einlass einer Hochdruckpumpe 26 verbunden, die Hochdruckbetätigungsströmungsmittel an die common rail 16 über eine Hochdruckversorgungsleitung 27 liefert. Jede Kraftstoffeinspritzvorrichtung 14 weist einen Betätigungsströmungsmitteleinlass 40, verbunden mit der common rail 16, über einen gesonderten Zweigdurchlass 28 auf. Verwendetes Betätigungsströmungsmittel verlässt die Kraftstoffeinspritzvorrichtungen 14 an einem Betätigungsströmungsmittelabfluss 41 zur Rezirkulation zurück zur Quelle 20 über einen Abflussdurchlass 29.
Der Druck in der common rail 16 wird vorzugsweise elektronisch durch ein elektronisches Steuermodul 36 gesteuert, und zwar durch Steuerung der Ausgangsgröße der Hochdruckpumpe 26. Dies wird vorzugsweise dadurch erreicht, dass man die Strömungskapazität der Pumpe 26 an die Strömungsanforderungen des Kraftstoffeinspritzsystems 12 anpasst. Steuersignale werden von dem elektronischen Steuermodul 36 zu der Hochdruckpumpe 26 über eine Verbindungsleitung 43 geleitet. Die Steuerung des Drucks in der Common Rail 16 wird vorzugsweise über einen Regelalgorithmus (Algorithmus mit geschlossener Schleife) erreicht, der das elektronische Steuermodul 36 umfasst und Common-Rail-Drucksignale über eine Verbindungsleitung 44 von einem Drucksensor 45 empfängt. Auf diese Weise wird in dem bevorzugten System die Pumpenausgangsgröße in einer Steuerstrategie (Strategie mit offener Schleife) gesteuert, und zwar durch Anpassen der Pumpenausgangsgröße an die Systemanforderung, während der Druck in der Common Rail 16 in einer Regelstrategie (Strategie mit geschlossener Schleife) geregelt wird, und zwar durch einen Vergleich des Solldrucks mit dem abgefühlten Druck. Nichtsdestotrotz erkennt der Fachmann, dass der Druck in der common rail 16 auf andere bekannte Arten gesteuert bzw. geregelt werden könnte.
Kraftstoff wird zu den Kraftstoffeinspritzvorrichtungen 14 durch eine Kraftstoffzirkulationspumpe 31 geleitet, die Kraftstoff von einer Quelle 18 abzieht. Nach dem Filtern im Kraftstofffilter 32 wird der Kraftstoff an die Einlässe 34 der Kraftstoffeinspritzvorrichtungen 14 über eine Kraftstoffversorgungsleitung 33 geliefert. Die Kraftstoffzirkulationspumpe 31 ist vorzugsweise eine elektrische Pumpe, die ei ne Kapazität besitzt um in kontinuierlicher Weise eine Kraftstoffmenge zu zirkulieren, die angepasst ist um die maximal projizierten Bedürfnisse des Kraftstoffeinspritzsystems 12 zu erfüllen. Nicht verwendeter Kraftstoff wird zur Quelle 18 über einen Kraftstoffrückführdurchlass 35 in üblicher Weise zurückgeführt. Kraftstoffeinspritzvorrichtungen 14 sind vorzugsweise elektronisch gesteuert, und zwar durch ein elektronisches Steuermodul 36 über Steuersignale, die zu den einzelnen Einspritzvorrichtungen über Verbindungsleitungen 39 üblicherweise übertragen werden. Anders ausgedrückt, sind die Steuersignale für die verschiedenen Komponenten auf bekannten Sensorsignalen basierend, und zwar vorgesehen für das elektronische Steuermodul 36 von den Sensoren 37 über Verbindungsleitungen 38.
Jede Kraftstoffeinspritzvorrichtung 14 – vergleiche 2 – weist eine Düsenanordnung 47 auf, ferner einen Druckintensivierer oder Druckverstärker 48 und ein Drucksteuerventil 49. Der Fachmann erkennt, dass obwohl die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 14 eine Düsenanordnung 47 und einen Druckintensivierer 48 und ein Drucksteuerventil 49, sämtlich in dem gleichen Einspritzvorrichtungskörper 52 aufweist, diese gesonderten Merkmale oder Bauteile auch in gesonderten Körperkomponenten angeordnet sein können. Zudem könnten einige dieser Maßnahmen oder Bauteile unterschiedliche Formen einnehmen, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Beispielsweise könnte sowohl das Drucksteuerventil 49, als auch der Druckintensivierer 48 durch einen mit Nocken angetriebenen Kolben oder Plunger ersetzt werden, wobei der Nocken einen oder mehrere Nockenvorsprünge haben wird, und zwar abhängig von der Anzahl der Einspritz-"Schüsse", die pro Motorzyklus erwünscht sind. Zudem könnten diese Komponenten durch eine Common Rail von Kraftstoff ersetzt werden, und zwar verbunden mit der Düsenanordnung 47 über ein geeignetes Ventil ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Bei einer weiteren Abwandlung könnte eine Einheits- oder Unit-Kraftstoffpumpe mit der Düsenanordnung 47 verbunden sein, oder aber eine Unit-Ölpumpe könnte mit dem Druckintensivierer oder Druckverstärker 48 verbunden sein und noch immer in den Rahmen der folgenden Erfindung fallen. Somit können die sich auf die elektronische Steuerung und die Kraftstoffunterdrucksetzung des Kraftstoffs beziehenden Aspekte unterschiedliche Strukturen vorsehen, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
Das Drucksteuerventil 49 weist einen ersten elektronischen Betätiger 50 auf, der vorzugsweise ein Elektromagnet ist, der aber auch irgendein anderer geeigneter elektrischer Betätiger sein könnte, wie beispielsweise ein Piezoelement oder eine Lautsprecherspule. Eine Elektromagnetspule 53 ist betriebsmäßig mit einem Anker 54 dann gekoppelt, wenn diese erregt ist. Der Anker 54 ist einem Drucksteuerventil 55 angebracht oder in anderer Weise betriebsmäßig mit diesem zur Bewegung gekuppelt. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Drucksteuerventilglied 55 ein Kolbenventilglied, wobei aber der Fachmann erkennt, dass auch Kopfventilglieder stattdessen eingesetzt werden könnten. Wenn der Elektromagnet 50 enterregt wird, so spannt eine Vorspannfeder 42 das Drucksteuerventil 55 nach links vor in eine Position, die den Betätigungsströmungsmittelraum 58 mit dem Niederdruckbetätigungsströmungsmittelabfluss 41 über einen Ringraum 57 verbindet. Wenn die Elektromagnetspule 53 erregt ist, so bewegen sich der Anker 54 und das Steuerventilglied 55 nach rechts entgegen der Wirkung der Feder 42, um die Strömungsmittelverbindung zwischen dem Betätigungsströmungsmittelhohlraum 58 und dem Hochdruckbetätigungsströmungsmitteleinlass 40 über Ringraum 56 zu verbinden. Wenn dies auftritt, schließt der Ringraum 57 die Strömungsmittelverbindung zwischen dem Betätigungsströmungsmittelhohlraum 58 und dem Betätigungsströmungsmittelabfluss 41. Abhängig von der Position des Drucksteuerventilglieds 55 und dem Erregungszustand des Elektromagneten 50 ist der Betätigungsströmungsmittelhohlraum 58 entweder mit dem Hochdruckbetätigungsströmungsmitteleinlass 40 verbunden, um den Kraftstoff innerhalb der Kraftstoffeinspritzvorrichtung unter Druck zu setzen, oder aber die Verbindung besteht zu dem Niederdruckbetätigungsströmungsmittelabfluss 41 um zu gestatten, dass die Kraftstoffeinspritzvorrichtung sich zwischen Einspritzereignissen zurücksetzt. Obwohl das Ventil 50 einen einzigen Betätiger aufweist, könnte es Betätiger an beiden Enden besitzen, um eine Schubzugstrategie zur Bewegung des Ventilglieds vorzusehen.
Der Druckintensivierer oder Druckverstärker 48 weist einen Verstärkerkolben 60 mit abgestuftem oberen Ende auf, wobei der oberer Teil im Strömungsmitteldruck in dem Betätigungsströmungsmittelhohlraum 58 ausgesetzt ist. Obwohl es nicht notwendig ist, besitzt der Verstärkungskolben 60 vorzugsweise ein abgestuftes oberes Ende derart, dass das Hochdruckbetätigungsströmungsmittel in effektiver Weise über nur einen Teil der oberen Oberfläche des Kolbens wirkt, und zwar beim Anfangsteil seiner Bewegung. Dies kann einen niedrigeren Einspritzdruck über den Anfangsteil eines Kraftstoffeinspritzereignisses zur Folge haben. Abhängig von der Form und Länge dieses abgestuften Oberteils, können andere die Rate formende Vorderendenausbildungsformen ebenfalls hergestellt werden, und zwar einschließlich, aber darauf nicht beschränkt, Rampenfrontenden und "boot"-formige Frontend- oder vorderendratenformende Mittel. Der Intensivier- oder Verstärkungskolben 60 ist nach oben in seine zurückgezogene Position durch eine Rückholfeder 62 vorgespannt, wie dies dargestellt ist. Zwischen Einspritzereignissen, wenn der Intensivierer oder Verstärkungskolben 60 sich unter der Wirkung der Feder 62 zurückzieht, wird verwendetes Betätigungsströmungsmittel aus dem Betätigungsströmungsmittelhohlraum 58 zum Betätigungsströmungsmittelabfluss 41 ausgestoßen. Ein Kolben bzw. Plunger 61 ist betriebsmäßig zur Bewegung mit dem Verstärkungskolben 60 gekuppelt, um Kraftstoff in einer Kraftstoffunterdrucksetzungskammer 63 unter Druck zu setzen, wenn ein nach unten gerichteter Pumphub erfolgt. Wenn der Kolben bzw. Plunger 61 und der Verstärkungskolben 60 sich zurückziehen, wird frischer Niederdruckkraftstoff in die Kraftstoffunterdrucksetzungskammer 63 geschoben, und zwar über einen Niederdruckkraftstoffzirkulationsdurchlass 59 und am Rückschlagventil 69 vorbei. Der Niederdruckkraftstoffzirkulationsdurchlass 59 ist strömungsmittelmäßig mit dem Kraftstoffeinlass 34 verbunden, und zwar über den Ringraum der durch den Zwischenraum geschaffen wird zwischen dem Einspritzkörpergehäuse und dem Einspritzvorrichtungsstapel von Komponenten innerhalb desselben. Da der Intensivierkolben 60 einen größeren Durchmesser besitzt als der Kolben 61, kann der Kraftstoffdruck in der Kraftstoffunterdrucksetzungskammer 63 vermehrt auf das Mehrfache des Betätigungsströmungsmitteldrucks in der common rail 16 (1) angehoben werden.
Zusätzlich auf 3 bezugnehmend, weist die Düsenanordnung 47 einen Düsenversorgungsdurchlass 64 auf, der sich zwischen der Kraftstoffunterdrucksetzungskammer 63 und einem homogenen Ladungsdüsenauslasssatz 66 und einem konventionellen Düsenauslasssatz 65 erstreckt. Das Öffnen und Schließen der Düsenauslasssätze 65 und 66 wird durch ein erstes Nadelventilglied 67 bzw. ein zweites Nadelventilglied 68 gesteuert. Wenn der Kolben bzw. Plunger 61 einen nach unten gehenden Pumpenhub ausführt, kann der Düsenversorgungsdurchlass 64 als ein Hochdruckdurchlass angesehen werden, der Kraftstoff mit Einspritzdruckniveaus enthält. Welcher der Sätze der homogene Ladungsdüsenauslasssatz 66 oder der konventionelle Düsenauslasssatz 65 sich während eines Einspritzereignisses öffnet, hängt von der Positionierung des Nadelsteuerventils 72 ab, welches betriebsmäßig mit einem zweiten elektrischen Betätiger 51 gekuppelt ist. Der homogene Ladungsdüsenauslasssatz 66 weist einen oder mehrere Düsenauslässe auf, die mit einem relativ kleinen Winkel (θ) bezüglich der Mittellinie der Kraftstoffeinspritzvorrichtung orientiert sind. Der Fachmann erkennt, dass die homogenen Ladungsdüsenauslässe in einer Art und Weise orientiert sind, um die Mischung des Kraftstoffs und der Luft zu erzeugen, während der Motorkolben seinen Kompressionshub erfährt. Der konventionelle Düsenauslasssatz 65 weist einen oder mehrere Düsenauslässe auf, und zwar orientiert mit einem relativ großen Winkel (α) bezüglich der Mittellinie der Einspritzvorrichtungskörpermittellinie, und zwar in konventioneller Art und Weise. Der durchschnittliche Winkel (θ) ist im allgemeinen beträchtlich kleiner als der durchschnittliche Winkel (α), der am häufigsten größer als 60° ist.
Das erste Nadelventil 68 weist eine schließende hydraulische Oberfläche oder hydraulische Schließoberfläche 86 auf, und zwar ausgesetzt gegenüber dem Strömungsmitteldruck in einer ersten Nadelsteuerkammer 84, und eine öffnende hydraulische Oberfläche oder hydraulische Öffnungsoberfläche 94, ausgesetzt gegenüber Strömungsmitteldruck in dem Düsenversorgungsdurchlass 64. Das erste Nadelventilglied 68 ist in eine Abwärtsrichtung in Kontakt mit dem ersten Ventilsitz 90 vorgespannt, um den homogenen Ladungsdüsenauslasssatz 66 durch eine erste Vorspannfeder 85 zu schließen, die in der ersten Nadelsteuerkammer 84 angeordnet ist. Der Ventilsitz 90 ist vorzugsweise ein ringförmiger flacher Sitz, der bezüglich des homogenen Ladungsdüsenauslasssatzes 66 derart angeordnet ist, dass das Ventilglied 68 diese Auslässe schließt, wenn es sich seiner gezeigten unteren geschlossenen Position befindet. Somit umgibt in diesem Ausführungsbeispiel der homogene Ladungsdüsenauslasssatz 66 vorzugsweise den konventionellen Düsenauslasssatz 65. Diese Strategie gestattet, dass ein relativ kleiner Sack auftritt bezüglich des konventionellen Düsenauslasssatzes 65, der bekannte, über die Zeit hinweg getestete Tip- oder Spitzenverfahren verwendet, wie sie während der letzten Dekaden entwickelt wurden. Zudem gestattet diese Anordnung das Vorsehen von mehrfachen, einen kleinen Durchmesser besitzenden Löchern, und zwar angeordnet in einem Duschkopfmuster derart, wie dies in 6 gezeigt ist, und zwar bezüglich des homogenen Ladungsdüsenauslasssatzes. Ingenieure beobachteten, dass dann, wenn der homogene Düsenauslasssatz mehrere, einen kleinen Durchmesser aufweisende Auslässe aufweist, und zwar angeordnet in einer nicht auftreffenden Art, eine bessere Mischung und geringere Emissionen erreicht werden können. In diesem Ausführungsbeispiel weist der konventionelle Düsenauslasssatz 65 sechs, einen relativ großen Durchmesser aufweisende Düsenauslässe auf, und zwar verteilt und orientiert in der üblichen Art und Weise zur Erzeugung eines konventionellen Sprühmusters (vgl. 5), wie es im Stand der Technik bekannt ist.
Das zweite Nadelventilglied 67 weist eine zweite hydraulische Schließoberfläche 81 auf, und zwar ausgesetzt gegenüber dem Strömungsmitteldruck in einer zweiten Nadelsteuerkammer 80 und ferner eine hydraulische Öffnungsoberfläche 91, ausgesetzt gegenüber dem Strömungsmitteldruck in dem Düsenversorgungsdurchlass 64 über einen Strömungsmittelverbindungsdurchlass 88. Das zweite Nadelventilglied 67 ist normalerweise nach unten in Kontakt mit dem zweiten ringförmigen Nadelsitz 93 vorgespannt, um den konventionellen Düsenauslasssatz 65 über die Wirkung der zweiten Vorspannfeder 82 zu schließen. Die Stärken der Federn 82 und 85 und auch die Bemessung der hydraulischen Öffnungsoberflächen 91 und 94 geschieht vorzugsweise derart, dass sowohl die ersten als auch die zweiten Nadelventilglieder ähnliche bzw. gleiche Ventilöffnungsdrücke besitzen. Nichtsdestoweniger erkennt der Fachmann, dass diese Aspekte abwandelbar sind, um unterschiedliche Ventilöffnungsdrücke für die zwei unterschiedlichen Nadelventilglieder vorzusehen, um einen gewünschten Effekt zu erzeugen. Bei der Verwendung gemäß diesem Patent kann ein Ventilglied irgendeiner Bauart eine oder mehrere Komponenten aufweisen, die angebracht und in anderer Art gekuppelt sind, um sich zusammen als eine einzige Einheit zu bewegen. Die maximale nach oben gerichtete Laufdistanz des Nadelventilglieds 68 wird durch den abstandsdicken Teil und die Stoppstückteile des ersten Nadelventilglieds bestimmt, die in der ersten Nadelsteuerkammer 80 angeordnet sind. Der maximale nach oben gerichtete Laufabstand des Nadelventilglieds 68 wird durch das Abstandsstück 89 bestimmt, welches vorzugsweise ein Teil ist, welcher zur dicken Kategorie gehört. Die zweite Nadelsteuerkammer 80 ist im Wesentlichen strömungsmittelmäßig von der ersten Nadelsteuerkammer 84 durch einen Führungsteil 83 isoliert. In gleicher Weise ist die erste Nadelsteuerkammer 84 im Wesentlichen strömungsmittelmäßig von dem Düsenversorgungsdurchlass 64 über eine Führungszone oder Führungsregion 87 strömungsmittelmäßig isoliert.
Die Positionierung des Nadelsteuerventils 72 bestimmt welche der Nadelsteuerkammern 80 oder 84 mit dem Hochdruck in dem Düsenversorgungsdurchlass 64 verbunden ist und somit welches der Nadelventilglieder 67 oder 68 während eines Einspritzereignisses sich zu einer Öffnungsposition hin anhebt. Ein zweiter elektrischer Betätiger 51 ist vorzugsweise betriebsmäßig mit dem Nadelsteuerventil 72 gekuppelt und zwar über eine Verbindung mit einem Anker 71. Eine zweite elektrische Betätigungsvorrichtung 51 ist als ein Elektromagnet dargestellt, könnte aber auch irgendein anderer geeigneter elektrischer Betätiger sein und zwar einschließlich, aber nicht beschränkt darauf, ein Piezoelement oder eine Lautsprecherspule. Das Nadelsteuerventil 72 ist normalerweise nach unten in Kontakt mit dem zweiten Ventilsitz 75 über eine Vorspannfeder 73 vorgespannt. Wenn sich das Nadelsteuerventilglied 72 in dieser Position befindet, so ist die erste Nadelsteuerkammer 84 strömungsmittelmäßig mit dem Düsenversorgungsdurchlass 64 über einen Druckverbindungsdurchlass 77 an einem ersten Ventilsitz 74 vorbei und über einen Verbindungsdurchlass 76 verbunden. Wenn es sich in dieser Position befindet, so ist die zweite Nadelsteuerkammer 80 strömungsmittelmäßig von dem Düsenversorgungsdurchlass 64 isoliert und zwar infolge des Schließens des zweiten Ventilsitzes 75. Im bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die zweite Nadelsteuerkammer 80 ein geschlossenes Volumen mit der Ausnahme des zweiten Druckverbindungsdurchlasses 78. In einigen Fällen kann es jedoch zweckmäßig sein, die zweite Nadelsteuerkammer 80 mit einem Niederdruckkraftstoffzirkulationsdurchlass 59 zu verbinden und zwar über einen eingeschränkten Ablass- oder Belüftungsdurchlass 98 (gezeigt in gestrichelter Form in 3). Der Einschluss eines nicht beschränkten aber einschränkenden Ablassdurchlasses 98 könnte in denjenigen Fällen erwünscht sein, wo das Leck von Hochdruckkraftstoff in die zweite Nadelsteuerkammer 80 während eines Einspritzereignisses ausreichend ist, um zu bewirken, dass das zweite Nadelventilglied 67 vorzeitig geschlossen wird. Wenn der Ablassdurchlass 98 nicht eingeschlossen ist, so kann das zweite Nadelventilglied 67 sich in seine obere offene Position anheben, und zwar in das relativ geschlossene Volumen der ersten Nadelsteuerkammer 80, da dasselbe auf einem Niederdruck liegt, wenn ein Einspritzereignis initiiert wird, wenn der zweite elektrische Betätiger 51 enterregt wird. Vorzugsweise wird der Belüftungsdurchmesser 98 weggelassen und die Volumenreduktion in der Nadelsteuerkammer 80, bewirkt durch das Anheben des Nadelventilglieds 67, wird durch die Zusammendrückbarkeit des Kraftstoffes zugelassen.
Wenn die zweite elektrische Betätigungsvorrichtung 51 erregt wird, so zieht die Elektromagnetspule 70 den Anker 71 an und hebt das Nadelsteuerventil 72 nach oben an, um den ersten Ventilsitz 74 zu schließen und den zweiten Ventilsitz 75 zu öffnen. Wenn dies auftritt, wird die zweite Nadelsteuerkammer 80 strömungsmittelmäßig mit dem Hochdruck in dem Düsenversorgungsdurchlass 64 verbunden, um zu verhindern, dass das zweite Nadelventilglied 67 sich vom ersten Nadelsitz 93 abhebt infolge der Hochdruckhydraulikkraft, die auf die hydraulische Schließoberfläche 81 wird. Vorausgesetzt, dass der zweite elektrische Betätiger 51 erregt wird bevor der Kraftstoffdruck und der Düsenversorgungsdurchlass 64 für ein Einspritzereignis angestiegen ist, existiert niedriger Druck in der ersten Nadelsteuerkammer 84 infolge des Schließens des Ventilsitzes 74. Vorzugsweise ist die erste Nadelsteuerkammer 84 ein geschlossenes Volumen mit der Ausnahme für den Druckverbindungsdurchlass 77, könnte aber auch mit dem Niederdruckkraftstoffzirkulationsdurchlass 59 verbunden sein, und zwar über einen nichtabgedeckten aber eingeschränkten Ablassdurchlass 99 im Falle, dass das Kraftstoffleck zwischen den verschiedenen Komponenten berücksichtigt werden muss. Wenn sich die erste Nadelsteuerkammer 84 auf einem niedrigen Druck befindet und der Kraftstoffdruck in dem Düsenversorgungsdurchlass 64 auf Einspritzpegel oder -niveaus ansteigt und auf die hydraulische Öffnungsoberfläche 94 wirkt, so wird das erste Nadelventilglied 68 angehoben, um den homogenen Ladungsdüsenauslasssatz 66 zum Düsenversorgungsdurchlass 64 zu öffnen. Der Ablassdurchlass 99 wird vorzugsweise weggelassen, kann aber dann eingeschlossen werden, wenn Leck und/oder Strömungsmittelversetzung bewirkt durch Bewegung des Nadelventilglieds 68 an eine Öffnungsposition eine Notwendigkeit für einen Abfluss oder einen Ablass erzeugen. Zudem oder alternativ kann ein Ablassdurchlass 97, der einen Ringraum im Außenventilglied 68 verbindet, zur Steuerung der Leckströmung verwendet werden.
4 zeigt eine hydraulisch betätigte Kraftstoffeinspritzvorrichtung 114, die derjenigen gemäß 2 sehr ähnlich ist mit der Ausnahme, dass ein Verbindungsdurchlass 176 vorgesehen ist, der mit dem Betätigungsströmungsmittel 158 verbunden ist und nicht mit einem Verbindungsdurchlass 76 strömungsmittelmäßig verbunden mit dem Düsenversorgungsdurchlass 64, wie im Ausführungsbeispiel der 2 gezeigt. Auf diese Weise wird im Ausführungsbeispiel gemäß 4 das Betätigungsströmungsmittel zu den Nadelsteuerkammern analysiert, und zwar basierend auf der Positionierung des Nadelsteuerventilglieds 172, basierend auf dem Erregungszustand der elektrischen Betätigungsvorrichtung 151. Wie im Ausführungsbeispiel gemäß 2, wird das Drucksteuerventilglied 155, welches den Druck im Betätigungsströmungsmittelhohlraum 158 steuert, in seiner Position durch eine erste elektrische Betätigungsvorrichtung 150 gesteuert. Auf diese Weise ist das Ausführungsbeispiel gemäß 4 praktisch identisch zum Ausführungsbeispiel der 2 mit der Ausnahme, dass Hochdruck- oder Niederdrucköl an die hydraulischen Schließoberflächen der Nadelventilglieder angelegt wird, anstelle von Kraftstoffdruck, wie beim Ausführungsbeispiel gemäß 2.
Es sei nunmehr auf die 5 Bezug genommen, wo eine Düsenanordnung 247 eingesetzt werden könnte anstelle der Düsenanordnung 47, die im Ausführungsbeispiel der 2 gezeigt ist, oder aber es könnte eine alleinstehende Kraftstoffeinspritzvorrichtung vorgesehen sein, und zwar innerhalb einer unterschiedlichen Type eines Kraftstoffeinspritzsystems, wobei Mittel vorgesehen sind, die sich von denen gemäß 1 und 2 unterscheiden, um Kraftstoff unter Druck zu setzen und die Strömung desselben zur Krafteinspritzvorrichtung zu steuern. Dieses Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von der Düsenanordnung 47 gemäß 3 insofern, als ihr Verbindungsdurchlass 276 strömungsmittelmäßig mit dem Niederdruckkraftstoffzirkulationsgebiet 259 verbunden ist und nicht ein Verbindungsdurchlass 76 strömungsmittelmäßig mit dem Düsenversorgungsdurchlass 64, wie im Ausführungsbeispiel der 2 bis 3 gezeigt, verbunden ist. Auf diese Weise bewegt sich in diesem Ausführungsbeispiel das Nadelsteuerventilglied 272 zwischen dem ersten Ventilsitz 274 und dem zweiten Ventilsitz 275, um entweder die erste Nadelsteuerkammer 280 oder die zweite Nadelsteuerkammer 284 mit dem Niederdruckkraftstoffdurchlass 259 zu verbinden. In diesem Ausführungsbeispiel ist das erste Nadelsteuerventil 280 strömungsmittelmäßig mit dem Düsenversorgungsdurchlass 264 verbunden, und zwar über einen nicht abgedeckten Verbindungsdurchlass 243, der eine Strömungseinschränkung 242 aufweist, die einschränkender oder restriktiver ist als die Strömungseinschränkung 244, angeordnet in dem Ablassverbindungsdurchlass 276. Wegen dieser Strömungseinschränkungen und der verschiedenen Durchlasspfade wird die erste Nadelsteuerkammer 280 auf einen relativ niedrigen Druck dann abfallen, wenn das Nadersteuerventil 272 sich in seiner unteren Position den ersten Ventilsitz 274 öffnend befindet. Anders ausgedrückt, liegt der Druck in der ersten Nadelsteuerkammer 280 irgendwo zwischen dem im Düsenversorgungsdurchlass 264 und dem im Niederdruckkraftstoffzirkulationsdurchlass 259. Da die Strömungseinschränkung 242 einschränkender ist als die Strömungseinschränkung 244, wenn diese Position eingenommen wird, so befindet sich die Nadelsteuerkammer 280 auf einem relativ niedrigen Druck, da sie strömungsmittelmäßig mit dem Niederdruckkraftstoffzirkulationsdurchlass 259 verbunden ist, und zwar über einen Druckverbindungsdurchlass 278 und einen Ablassverbindungsdurchlass 276. Dieses Ausführungsbeispiel unterscheidet sich auch von den vorherigen Ausführungsbeispielen insofern, als die Nadelventilglieder 267 und 268 hydraulische Anschläge und nicht körperliche Anschläge wie die vorhergehenden Ausführungsbeispiele besitzt.
Wenn der elektrische Betätiger 251 erregt ist um das Nadelsteuerventilglied 272 nach oben anzuheben, um den zweiten Ventilsitz 275 zu öffnen, so wird die zweite Nadelsteuerkammer 284 strömungsmittelmäßig mit dem Niederdruckkraftstoffzirkulationsdurchlass 259 verbunden, und zwar über Druckverbindungsdurchlass 277 und Ablassverbindungsdurchlass 276. Wenn dies auftritt, liegt der Druck in der Nadelsteuerkammer 284 irgendwo zwischen dem in dem Düsenversorgungsdurchlass 264 und dem Kraftstoffzirkulationsdurchlass 259, da die zweite Nadelsteuerkammer 284 strömungsmittelmäßig mit dem Düsenversorgungsdurchlass 264 über einen nicht abgedeckten oder nicht behinderten Verbindungsdurchlass 241 mit dem Düsenversorgungsdurchlass 264 verbunden ist. Da jedoch die Strömungseinschränkung 240 einschränkender ist als die Strömungseinschränkung 244, fällt der Druck in der zweiten Nadelsteuerkammer 284 dann ab, wenn das Nadelsteuerventilglied 272 sich in seiner oberen, dem Sitz 275 öffnenden Position befindet. Wie bei den früheren Ausführungsbeispielen, steuert ein erstes Nadelsteuerventilglied 267 das Öffnen und Schließen eines homogenen Ladungsdüsenauslasssatzes 265. Das erste Nadelventilglied 267 weist eine hydraulische Schließoberfläche 281 auf, und zwar ausgesetzt gegenüber dem Strömungsmitteldruck in der ersten Nadelsteuerkammer 280. Wenn sich das erste Nadelventilglied 267 in seiner oberen offenen Position befindet, so findet die hydraulische Schließoberfläche 281 eine Gleichgewichtsposition im Druckverbindungsdurchlass 278. Das zweite Nadelventilglied 268 steuert das Öffnen und Schließen des konventionellen Düsenauslasssatzes 266. Das zweite Nadelventilglied 268 weist eine hydraulische Schließoberfläche 286 auf, die dem Strömungsmitteldruck in der zweiten Nadelsteuerkammer 284 ausgesetzt ist. In ähnlicher Weise wird das zweite Nadelventilglied 268 den Druckverbindungsdurchlass 277 zur Nadelsteuerkammer 284 dann nahezu schließen, wenn es sich in seiner oberen offenen Position befindet. 5 ist ebenfalls relevant zur Darstellung eines Beispiels eines konventionellen Sprühmusters, welches im Stand der Technik bekannt ist.
Es sei nunmehr auf die 6 Bezug genommen, wo ein homogenes Ladungsduschkopfsprühmuster dargestellt ist, wie es in jedem der vorhergehenden Ausführungsbeispiele bevorzugt würde. Vorzugsweise erzeugt der homogene Ladungsdüsenauslasssatz ein Sprühmuster, welches eine relativ große Anzahl von Formen aufweist, die sich nicht schneiden oder miteinander überlappen. Ingenieure haben beobachtet, dass ein mehrere Löcher aufweisendes Sprühmuster mit dieser Anordnung eine bessere Kraftstoff- und Luftmischung fördern kann, was zu weiter verringerten, unerwünschten Emissionen führt. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel weist das homogene Ladungssprühmuster 102 achtzehn gesonderte Düsen auf, die jeweils ein Sprühmuster oder eine Sprühform 103 erzeugt, wie dies im Allgemeinen in 6 gezeigt ist. Der Fachmann erkennt, dass obwohl ein Duschkopfmuster bevorzugt sein kann, der homogene Ladungsdüsenauslasssatz derart bemessen und angeordnet sein kann, dass er irgendein geeignetes Sprühmuster erzeugt, welches eine adäquate Kraftstoffluftmischung fördert. Zudem kann es in weiteren Ausführungsbeispielen erwünscht sein, Sprühmuster von benachbarten Düsenauslässen in dem homogenen Ladungsdüsenauslasssatz überlappend vorzusehen, aufeinander treffend oder möglicherweise sogar einander schneidend, um den gewünschten Effekt zu erzeugen, wie beispielsweise eine bessere Kraftstoff- und Luftmischung.
Bezugnehmend auf 7 sei bemerkt, dass eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung 314 gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ein gesondertes Ventil 340 aufweist, welches gestattet, dass erste und zweite Nadelventilglieder 367 and 368 sich gesondert in ihren Aufwärts- bzw. Öffnungspositionen bewegen, so dass die Kraftstoffsprühung oder das Sprühmuster auf einen oder den anderen des homogenen Ladungsdüsenauslasssatzes 365 oder des konventionellen Düsenauslasssatzes 366 beschränkt ist. Die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 314 könnte in irgendeines der vorherigen Ausführungsbeispiele substituiert werden. Die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 314 weist einen Einspritzvorrichtungskörper 352 auf, der eine Mittellinie 301 definiert. Ein konventionelles Nadelventil 368 ist in dem Einspritzvorrichtungskörper 352 positioniert, und ist zwischen einer unteren den Sitz 390 schließenden Position, wie gezeigt, und einer oberen Position bewegbar, in der der konventionelle Düsenauslass 366 offen ist. Das Nadelventilglied 368 ist normalerweise in seine untere geschlossene Position vorgespannt, und zwar durch eine Vorspannfeder, die in der Nadelsteuerkammer 384 angeordnet ist. Zudem weist das Nadelventilglied 368 eine hydraulische Schließoberfläche 386 auf, die dem Steuerungsmitteldruck in der Nadelsteuerkammer 384 ausgesetzt ist. Ein zweites Nadelventilglied 367 ist mindestens teilweise innerhalb des ersten Nadelventilglieds 368 positioniert und ist zu einer unteren geschlossenen Position hin vorgespannt, wie dies gezeigt ist, und zwar in Kontakt mit dem Ventilsitz 393, um den homogenen Ladungsdüsenauslasssatz 365 zu schließen. Wie bei den vorherigen Ausführungsbeispielen weist das Nadelventilglied 367 eine hydraulische Schließoberfläche 381 auf, die dem Strömungsmitteldruck in der Nadelsteuerkammer 380 ausgesetzt ist. Obwohl dies nicht dargestellt ist, können die Nadelsteuerkammern 380 und 384 strömungsmittelmäßig mit einem Nadelsteuerventil verbunden sein und zwar in irgendeiner Art, wie dies unter Bezugnahme auf die vorherigen Ausführungsbeispiele beschrieben wurde.
Um eine gleichzeitige Sprühung oder einen Sprühvorgang durch die Auslasssätze 365 und 366 zu verhindern, ist ein Hilfsventilglied 340 in eine Position in Kontakt mit dem Ventilsitz 392 durch eine Vorspannfeder 342 vorgespannt, wobei diese in der Nadelsteuerkammer 384 angeordnet ist. Das Ventilglied 340 bleibt vorzugsweise in seiner unteren geschlossenen Position zu allen Zeiten. Auf diese Weise wird Kraftstoff nur aus dem homogenen Ladungsdüsenauslasssatz 365 herausgesprüht, wenn das Nadelventilglied 367 sich in seiner oberen offenen Position befindet, wobei aber das äußere Nadelventilglied 368 sich in seiner unteren geschlossenen Position befindet. In gleicher Weise wird Kraftstoff nur aus dem konventionellen Düsenauslasssatz 366 gesprüht oder gespritzt, wenn das äußere Nadelventilglied 368 sich in seiner oberen offenen Position befindet, aber das innere Nadelventilglied 367 sich in seiner unteren geschlossenen Position befindet.
Bezugnehmend auf 8 sei bemerkt, dass der Spitzenteil einer Kraftstoffeinspritzvorrichtung 414 gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung einen Einspritzvorrichtungskörper aufweist, innerhalb von dem ein inneres Nadelventilglied 467 und ein äußeres Nadelventilglied 468 positioniert sind. Dieses Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von den vorhergehenden Ausführungsbeispielen insofern, als eine Führungs-/Dichtungsfläche oder ein Gebiet 463 als die Mittel dient, durch die entsprechenden Düsenauslasssätze 465 und 466 voneinander isoliert oder getrennt sind. Dieses Ausführungsbeispiel ist jedoch ähnlich zu den vorhergehenden Ausführungsbeispielen insofern, als das innere Nadelventilglied 467 sich in seine obere offene Position bewegen kann, während das andere Nadelventilglied 468 in seiner unteren geschlossenen Position verbleibt, und umgekehrt. Auf diese Weise könnte der Spitzenteil der Kraftstoffeinspritzvorrichtung 414 in irgendeines der zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele substituiert werden, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen. Die Führungs-/Dichtungsfläche oder das entsprechende Gebiet 463 ist vorzugsweise ein relativ strömungsmitteldichter Abstand oder Raum, der Gestalt, dass das äußere Nadelventilglied 468 sich bewegt, wobei aber der diametral gegengesetzte Abstand oder Raum und die Länge der Führungsfläche derart vorgesehen sind, dass sehr wenig Strömungsmittel an der Führungs-/Dichtungsfläche 463 vorbeileckt, wenn das eine oder das andere der Nadelventilglieder 467 und 468 in ihrer oberen offenen Position während eines Einspritzereignisses sich befinden.
Die 9a und 9b zeigen eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung 514 gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung und zwar ähnlich zu den vorherigen Ausführungsbeispielen insofern, als die Nadelventilglieder 567 und 568 sich gesondert bewegen können, während das andere in seiner stationären geschlossenen Position verbleibt. Dieses Ausführungsbeispiel unterscheidet sich jedoch in mehreren Hinsichten einschließlich der Tatsache, dass das innere Nadelventilglied 567 ein sich nach außen öffnendes Nadelventilglied ist, und zwar entgegengesetzt zu einem sich nach innen öffnenden Nadelventilglied wie in allen zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen. Zudem unterscheidet sich dieses Ausführungsbeispiel insofern, als die Strömung zu dem homogenen Ladungsdüsenauslasssatz 565 an dem Nadelsteuerventilglied 572 vorbeiläuft, und nicht einfach eine Abzweigung des Düsenversorgungsdurchlasses 564 wie bei den vorhergehenden Ausführungsbeispielen ist. 9a zeigt die Kraftstoffmitteleinspritzvorrichtung 514, wenn ein konventionelles Nadelventilglied 568 sich in seiner oberen offenen Position außer Kontakt mit dem Sitz 590 befindet, um den konventionellen Düsenauslasssatz 566 zu öffnen. Das innere Nadelventilglied 567 verbleibt stationär. Kein Strahl oder keine Sprühung aus dem homogenen Ladungsdüsenauslasssatz 565 heraus, wenn die Einspritzvorrichtung 514 sich in der Konfiguration gemäß 9a befindet, da die Nadelsteuerkammer 580 strömungsmittelmäßig mit einem Niederdruckabfluss über den Ventilsitz 574 verbunden ist und blockiert ist gegenüber dem Auslasssatz durch einen ringförmigen Vorsprung 581, der den Strömungsmittelfluss um den Ringraum 582 herum blockiert. Auf diese Weise bewegt sich das äußere Nadelventilglied 568 in seine obere offene Position, wenn das Nadelventilglied 572 sich in seiner unteren, den Sitz 575 schließenden Position, befindet und der Kraftstoffdruck in der Düsenversorgungskammer 564 ist oberhalb eines Ventilöffnungsdrucks.
Wenn es erwünscht ist, Kraftstoff aus einem homogenen Ladungsdüsenauslasssatz 565 herauszuspritzen oder herauszuinjizieren, so wird das Nadelsteuerventil 572 nach oben bewegt, um den Hochdrucksitz 575 zu öffnen und den Niederdrucksitz 574 zu schließen. Dies gestattet, dass eine Hochdruckströmung in dem Düsenversorgungsdurchlass 564 an dem Nadelsteuerventil 572 vorbei in die Nadelsteuerkammer 580 durch den Ringraum 582 am ringsförmigen Vorsprung 581 vorbeiläuft, ferner am Ventilsitz 593 vorbei, und zwar zum Düsenauslasssatz 565. Auf diese Weise erfolgt ein homogenes Ladungseinspritzereignis durch Bewegen des inneren Nadelventilglieds 567 nach unten außer Kontakt mit dem Ventilsitz 593. Wenn dies auftritt, wird das äußere Nadelventilglied 568 in seiner unteren geschlossenen Position in Kontakt mit dem Ventilsitz 590 gehalten und zwar über die kombinierte Kraft einer Vorspannfeder und einer hydraulischen Kraft, die auf eine ringförmige Schulter in der Nadelsteuerkammer 580 wirkt. Wie in dem vorherigen Ausführungsbeispiel ist die Kraftstoffsprühung oder die Kraftstoffeinspritzung auf einen oder den anderen der Düsenauslasssätze 565 und 566 begrenzt und zwar infolge der Einschließung oder des Vorsehens einer Führungs-/Dichtungsfläche zwischen dem Einspitzvorrichtungskörper 552 und dem äußeren Nadelventilglied 568. Anders ausgedrückt, ist der diametrale Abstand zwischen dem äußeren Nadelventilglied 568 und dem Einspritzvorrichtungskörper 552 an dem Führungs-/Dichtungsgebiet bzw. an der Fläche 563 hinreichend eng und von einer Länge die gestattet, dass das äußere Nadelventilglied 568 sich bewegt aber im Wesentlichen verhindert, dass Kraftstoffleck an dieser Fläche oder an diesem Gebiet vorbei auftritt, und zwar zum Düsenauslasssatz hin, der geschlossen verbleiben soll.
11 zeigt eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung 614 gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung wobei gesonderte Dreiwegeventile 630 und 640 für jedes der zwei Nadelventilglieder 667 und 668 vorgesehen sind. Dieses Ausführungsbeispiel ist ebenfalls ähnlich dem Ausführungsbeispiel der 3 insofern als die Nadelventilglieder 667 und 668 hydraulische Anschläge haben und nicht körperliche Anschläge wie in den anderen Ausführungsbeispielen. Dieses Ausführungsbeispiel ist ähnlich zu den anderen Ausführungsbeispielen insofern, als jedes der Nadelventilglieder 667 und 668 sich gesondert in die Öffnungsposition bewegen kann, während das andere Nadelventilglied stationär in einer geschlossenen Position verbleibt. Zudem gestattet dieses Ausführungsbeispiel eine unabhängige direkte Steuerung der zwei gesonderten Nadelventilglieder 667 und 668 über das gesonderte Dreiwegennadelsteuerventil 630 und 640. Vorzugsweise ist Nadelsteuerventil 630 in eine Position vorgespannt, in der der Abzweigungsdurchlass 631 strömungsmittelmäßig mit dem Druckverbindungsdurchlass 678 verbunden ist. Somit verbleibt auf diese Weise das innere Nadelventilglied 667 in seiner unteren geschlossenen Position, wenn Kraftstoffdruck und Düsenversorgungsdurchlass 664 sich auf Einspritzdruckniveaus oder Pegeln befinden. Ein homogenes Ladungseinspritzereignis kann dann durch Erregung einer elektrischen Betätigungseinrichtung initiiert werden, die mit dem Steuerventil 630 gekoppelt ist, um den Druckverbindungsdurchlass 678 mit dem Niederdruckablassdurchlass 632 zu verbinden, der den Strömungsmitteldruck in der Nadelsteuerkammer 680 ablasst und somit die Hydraulikoberfläche 681 schließt. Dies gestattet, dass das innere Nadelventilglied 667 sich nach oben vom Ventilsitz 690 wegbewegt, um den homogenen Ladungsdüsenauslasssatz 665 zu öffnen.
Ein konventionelles Einspritzereignis wird erreicht in weitgehend ähnlicher Weise mit der Ausnahme, dass das Steuerventil 640 verwendet wird. Anders ausgedrückt, wird das Steuerventil 640 vorzugsweise in eine Position vorgespannt, in der der Abzweigdurchlass 641 zum Druckverbindungsdurchlass 677 offen ist, um Hochdruck an die hydraulische Schließoberfläche 686 anzulegen, die an der Nadelsteuerkammer 684 angeordnet ist. Wenn eine elektrische Betätigungsvorrichtung mit dem Steuerventil 640 gekoppelt ist und erregt wird, so verbindet das Steuerventil 640 den Druckversorgungs- oder Verbindungsdurchlass 677 mit dem Ablasslüftungsdurchlass 642, um den Druck in der Nadelsteuerkammer 684 und somit an der hydraulischen Schließoberfläche 686 freizugeben. Dies gestattet, dass das äußere Nadelventilglied 668 sich in seine obere offene Position weg vom Ventilsitz 693 bewegt oder angehoben wird um den konventionellen Düsenauslass 666 zu öffnen. Das konventionelle Einspritzereignis wird dadurch beendet, dass man das Steuerventil 640 zurück in seine ursprüngliche Position bewegt, in der der Abzweigdurchlass 641 mit dem Druckverbindungsdurchlass 677 verbunden ist.
Der Fachmann erkennt, dass sämtliche dargestellte Ausführungsbeispiele ein erstes Nadelventilglied aufweisen, und zwar mindestens teilweise innerhalb des zweiten Nadelventilglieds in einer konzentrischen Beziehung positioniert. In allen Ausführungsbeispielen werden der konventionelle Düsenauslasssatz und der homogene Ladungsdüsenauslasssatz in ihrer Öffnung und Schließung gesteuert, und zwar durch gesonderte Nadelventilglieder, wobei eines derselben mindestens teilweise innerhalb des anderen positioniert ist. Zudem kann sich jedes der Nadelventilglieder in eine offene Position bewegen, während das andere Nadelventilglied stationär in seiner geschlossenen Position verbleibt. Schließlich weisen sämtliche Ausführungsbeispiele einige Merkmale auf, die ein Kraftstoffleck zum Düsenauslasssatz der geschlossen ist verhindert, während der andere Düsenauslasssatz offen eingestellt ist. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist nur einer der zwei Düsenauslasssätze offen zu einem bestimmten Zeitpunkt. Das Ausführungsbeispiel der 11 gestattet jedoch die Möglichkeit, dass beide Düsenauslasssätze gleichzeitig offen sind und die Merkmale, die gestatten, dass die Einspritzvorrichtung dies tun kann, sind, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen, in den anderen Ausführungsbeispielen einsetzbar. Ein weiteres gemeinsam mit allen Ausführungsbeispielen geteiltes Merkmal besteht darin, dass jedes der zwei Nadelventilglieder eine hydraulische Schließoberfläche aufweist, die dem Strömungsmitteldruck in einer Nadelrsteuerkammer ausgesetzt ist. In allen Ausführungsbeispielen mit der Ausnahme desjenigen, das in den 9a und 9b gezeigt ist, sind die hydraulischen Schließoberflächen der zwei Nadelventilglieder gesonderten Nadelsteuerkammern ausgesetzt, die im Wesentlichen strömungsmittelmäßig voneinander isoliert oder getrennt sind.
12 zeigt eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung 714, die der Kraftstoffeinspritzvorrichtung 14 gemäß der in den 2 und 3 sehr ähnlich ist mit der Ausnahme, dass die Verbindungen geändert wurden derart, dass die Nadelsteuerkammer assoziiert mit den konventionellen Düsenauslässen normalerweise in Verbindung steht mit dem Düsenversorgungsdurchlass 64, wohingegen bei dem Ausführungsbeispiel der 2 und 3 die Nadelsteuerkammer 84 mit dem homogenen Nadeldüsenauslasssatz 66 assoziiert ist und zwar normalerweise strömungsmittelmäßig verbunden mit dem Düsenversorgungsdurchlass 64. Insbesondere zeigt 12, dass das Nadelsteuerventil 72 normalerweise nach unten vorgespannt, um die Nadelsteuerkammer 780 mit dem Düsenversorgungsdurchlass 64 strömungsmittelmäßig zu verbinden, und zwar über den Druckverbindungsdurchlass 778. Wenn der zweite elektrische Betätiger 51 erregt ist, so wird das Nadelsteuerventilglied 72 angehoben und zwar auf eine Position, die den Düsenversorgungsdurchlass 64 mit der anderen Nadelsteuerkammer 784 verbindet und zwar über einen Druckverbindungsdurchlass 777. Die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 714 unterscheidet sich auch von den Kraftstoffeinspritzvorrichtungen der 2 und 3 über den Einschluss eines Hubabstandsstückes 787, das dazu verwendet wird, um die Hubdistanz oder den Hubabstand des anderen Nadelventilglieds einzustellen. Zudem kann ein VOP-Abstandsstück 786 zur Einstellung der Vorbelastung an der Vorspannfeder 785 ausgewählt werden, und somit auch der Ventilöffnungsdruck des anderen Nadelventilglieds in einer üblichen Art und Weise.
13 zeigt eine unmittelbare Schnittansicht einer Kraftstoffeinspritzvorrichtung 814, und zwar des Spitzen- oder Tipteils davon, und zwar gemäß einem alternativen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Dieser Spitzenteil unterscheidet sich von der Kraftstoffeinspritzvorrichtung 14 der 2 und 3 insofern als die Stellen der entsprechenden homogenen Ladungsdüsenauslässe und die konventionellen Düsenauslässe ausgetauscht wurden. Zudem umfasst dieses alternative Ausführungsbeispiel zwei konische Ventilsitze anstelle eines konischen Ventilssitzes und eines flachen Sitzes wie in dem Ausführungsbeispiel gemäß den 2 und 3. Schließlich besitzt der konventionelle Düsenauslasssatz 865 Strömungsdurchlässe, die sich von den erweiternden Durchlässen unterscheiden, die zusammen mit den vorherigen Ausführungsbeispielen beschrieben wurden. Insbesondere weist die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 814 einen Einspritzvorrichtungskörper 852 auf, der einen homogenen Ladungsdüsenauslasssatz 866 und einen konventionellen Düsenauslasssatz 865 definiert. Der konventionelle Düsenauslasssatz 865 weist jeweils einen Sprühlochdurchlasspfad 871 mit einem konventionellen Durchmesser und einer Gegenbohrung 870 auf. Der konventionelle Düsenauslasssatz 865 ist offen und geschlossen und zwar über einen konischen Ventilsitz 893 und ein erstes oder äußeres Nadelventilglied 867. Die Sitzanordnung des Ventilglieds 867 und des Ventilsitzes 893 kann erreicht werden durch einen Läpp-Prozess, so dass das Ventilglied auf Kreisen sitzt, die oberhalb und unterhalb der konventionellen Düsenauslässe 865 vorgesehen sind. Die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 814 weist auch ein inneres Nadelventil 868 auf, das auf einem konischen Ventilsitz 890 sitzt, um einen homogenen Ladungsdüsenauslasssatz 866 zu öffnen und zu schließen. Dieser alternative Spitzenstruktur kann substituiert werden und zwar anstelle der Spitzenstrukturen, wie sie in Bezug auf die vorherigen Ausführungsbeispiele gezeigt wurde.
Industrielle Anwendbarkeit
Es sei nunmehr auf die 1-3 und die graphischen Darstellungen der 10a bis 10e Bezug genommen, wo eine beispielhafte Einspritzsequenz gemäß der Erfindung dargestellt ist, die nunmehr beschrieben wird. Vor dem Be ginn einer Einspritzsequenz werden erste und zweite elektrische Betätigungsvorrichtungen 50 und 51 enterregt und niedriger Druck herrscht über die ganze Kraftstoffeinspritzvorrichtung 14 hinweg vor. Anders ausgedrückt, ist das Drucksteuerventilglied 55 in eine Position vorgespannt, die den Betätigungsströmungsmittelhohlraum 58 mit dem Niederdruckabflussauslass 41 verbindet. Zudem befinden sich der Plunger 61 und der Verstärkungskolben 60 in ihren zurückgezogenen Positionen und die Kraftstoffunterdrucksetzungskammer 63 befindet sich auf niedrigem Druck, da sie strömungsmittelmäßig verbunden ist mit dem Niederdruckkraftstoffzirkulationsdurchlass 59 und zwar am Rückschlagventil 69 vorbei. Dies hat auch zur Folge, dass der Düsenversorgungsdurchlass 64 und die verschiedenen Durchlässe assoziiert mit dem Nadelsteuerventil sich auf niedrigem Druck befinden. In der bevorzugten Version der vorliegenden Erfindung sind zwei unterschiedliche Düsenauslasssätze vorzugsweise konfiguriert zur homogenen Ladungskompressionszündeinspritzung und konventionellen Kraftstoffeinspritzung. Somit, irgendwo nachdem der Motorkolben 15 seinen aufwärts gerichteten Kompressionshub beginnt, aber vorzugsweise wenn der Kolben näher an dem unteren Todpunkt sich befindet als an dem oberen Todpunkt, ist ein homogenes Ladungseinspritzereignis erwünscht. In einem solchen Falle wird Kraftstoff frühzeitig eingespritzt und die Kraftstoffeinspritzung ist relativ nach unten in den Motorzylinder 11 gerichtet, um die bestmögliche Mischung über die Zeitperiode hinweg zu fördern, wenn der Motorkolben seinen Kompressionshub vollendet.
Kurz vor der gewünschten oder Sollzeitsteuerung für ein homogenes Ladungskompressionseinspritzereignis 100, wie in 10e gezeigt, wird Strom an die elektrische Betätigungsvorrichtung 50 geliefert, um das Drucksteuerventil 55 nach rechts zu bewegen, um den Niederdruckabschluss 41 zu schließen und den Bettätigungsströmungsmittelhohlraum 58 zum Hochdruckbetätigungsmitteleinlass 40 zu öffnen. Wenn dies auftritt, fließt das Hochdruckbetätigungsströmungsmittel in die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 14 und wirkt auf den Verstärkungskolben 60 und bewirkt, dass dieser und der Plunger 61 sich nach unten bewegen, um Kraftstoff in der Kraftstoffunterdrucksetzungskammer 63 unter Druck zu setzen. Dies ist gezeigt durch die anfängliche nach oben gerichtete Neigung in 10c, aber die Bewegung des Drucksteuerventilglieds von einer geschlossenen Position zu einer offenen Position ist in 10a gezeigt. Die elektrische Betätigungsvorrichtung 51 wird ungefähr zur gleichen Zeit erregt, um den Sitz 74 zu schließen und den Sitz 75 zu öffnen. Die nach unten gerichtete Bewegung des Plungers 61 bewirkt, dass der Kraftstoffdruck in der Kraftstoffunterdrucksetzungskammer 63 schnell auf die Einspritzpegel ansteigt. Wenn der Druck in dem Düsenversorgungsdurchlass 64 ansteigt, so wird der Hochdruck z der ersten Nadelsteuerkammer 80 geleitet, und zwar über den Verbindungsdurchlass 76 und den Druckverbindungsdurchlass 78. Insofern verbleibt das erste Nadelventilglied 67 in einer unteren geschlossenen Position, wie dies durch die gestrichelte Linie in 10d gezeigt ist. Da sich jedoch die zweite Nadelsteuerkammer 84 auf einem niedrigen Druck befindet, und zwar infolge des Schließens des Ventilsitzes 74, wird sich das zweite Nadelventilglied 68 nach oben bewegen, um den homogenen Ladungsdüsenaustauschsatz 66 zu öffnen, wenn der Kraftstoffdruck einen Ventilöffnungsdruck übersteigt, der ausreicht um die Vorspannfeder 85 zu überwinden. Dieses Öffnen des zweiten Nadelventilglieds 68 ist mit der ausgezogenen Linie in 10b gezeigt. Wie erwartet, hebt sich das äußere Nadelventilglied 68 in eine offene Position an und Kraftstoff fängt an für das homogene Ladungseinspritzereignis 100 zu sprühen, wie dies in 10e gezeigt ist. Kurz bevor die gewünschte Menge an Kraftstoff eingespritzt ist, wird das homogene Ladungseinspritzereignis 100 beendet, und zwar durch Enterregung des elektrischen Betätigers 50, um den Druck am Verstärkungskolben 60 durch Öffnen des Betätigungsströmungsmittelhohlraums 58 zum Niederdruckabschluss 41 freizugeben oder zu entlasten. Wenn dies auftritt, so hört die Abwärtsbewegung des Plungers 61 und des Verstärkungskolbens 60 auf und die beiden fangen an sich zurückzuziehen und zwar mit einer Rate oder Geschwindigkeit, die durch die Stärke der Rückholfeder 62 bestimmt ist. Diese Zurückziehung ist in 10c dargestellt, und zwar durch den relativ langen geneigten Teil der Bewegung des Plungers. Wenn sich der Plunger 61 verlangsamt und schließlich in seiner Abwärtsbewegung stoppt, so fällt der Kraftstoffdruck in der Kraftstoffunterdrucksetzungskammer 63 und im Düsenversorgungsdurchlass 64 auch schnell ab. Wenn der Kraftstoffdruck unter einen Ventilschließdruck fällt, bewegt sich das äußere Nadelventilglied 68 nach unten, um den homogenen Ladungsauslasssatz 66 zu schließen, und zwar unter der Wirkung der Vorspannfeder 85. Mit dem Aufsitzen des äußeren Nadelventilglieds 68 auf den Ventilsitz 90 wird das homogene Ladungseinspritzereignis 100 vervollständigt. Die Kraftstoffeinspritzvorrichtung hat sodann die Fähigkeit sich zurückzusetzen und zwar mit der Zurückziehung des Plungers 61 und des Intensivierkolbens 60, wenn sich eingespritzter Kraftstoff mit der Luft im Motorzylinder während des Kompressionshubs mischt. Wenn nichts weiter getan würde, würde die homogene Ladung sich in dem Motorzylinder 15 selbst zünden, wenn der Motorkolben sich in den Bereich des oberen Todpunktes befindet.
Der Fachmann erkennt, dass irgendeine Anzahl von homogenen Ladungskompressionsereignissen mit den gewünschten Zeitsteuerungen ausgeführt werden kann. Abhängig von der Struktur der speziellen Kraftstoffeinspritzvorrichtung und des Kraftstoffeinspritzsystems kann das homogene Ladungseinspritzereignis in mehr als einer Art beendet werden. Bei der ersten Art wird die erste elektrische Betätigungsvorrichtung 50 enterregt, um den Kraftstoffdruck unter einen Ventilschließdruck zu reduzieren, was das äußere Nadelventilglied 68 dazu veranlasst, sich nach unten in seine geschlossene Position zu bewegen und zwar unter der Wirkung seiner Vorspannfeder 85. Im Falle, dass die Ablassdurchlässe 98 und 99 nicht verwendet werden, kann das homogene Ladungseinspritzereignis auch dadurch beendet werden, dass der zweite elektrische Betätiger 51 enterregt wird, um das Einspritzereignis zu beenden, während der Kraftstoffdruck noch immer relativ hoch ist. In einem solchen Falle wird die Abwärtsbewegung des Nadelsteuerventilglieds 72 Hochdruck in der zweiten Nadelsteuerkammer 80 einfangen, was bewirkt, dass das Nadelventilglied 67 in seiner unteren geschlossenen Position verbleibt. Die Abwärtsbewegung des Nadelsteuerventilglieds 72 wird jedoch den Sitz 74 öffnen und die Nadelsteuerkammer 84 mit dem Hochdruckströmungsmittel in dem Düsenversorgungsdurchlass 64 verbinden, was bewirkt, dass das äußere Nadelventilglied 68 abrupt schließt, und zwar unter der Wirkung des hydraulischen Drucks und seiner Vorspannfeder 85. Der Fachmann erkennt auch, dass verschiedene Formen der Endeinspritzungsrate oder -geschwindigkeit ausgeführt werden können, und zwar im Falle, dass die Kraftstoffeinspritzvorrichtung eine Struktur gemäß 2 besitzt, die nicht die Ablässe oder Belüftungen 98 oder 99 aufweist, wie dies durch die versteckten Linien in 3 gezeigt ist. Anders ausgedrückt, kann die Zeitsteuerung der Enterregung des ersten elektrischen Betätigers 50 relativ zur Enterregung des zweiten elektrischen Betätigers 51 eingestellt werden, um zu bewirken, dass das äußere Nadelventilglied 68 sich nach unten in eine geschlossene Position bewegt, irgendwo zwischen dem maximalen Kraftstoffdruck und dem Ventilschließdruck definiert durch die Vorspannfeder 85. Der Fachmann erkennt auch, dass eine gewisse Beschleunigung des Schließens des Nadelventilglieds zum Ende eines Einspritzereignisses hin erreicht werden kann, und zwar durch kurze Änderung des Erregungszustandes der zweiten elektrischen Betätigungsvorrichtung 51 nachdem die erste elektrische Betätigungsvorrichtung 50 enterregt wurde. Insbesondere nachdem die erste elektrische Betätigungsvorrichtung 50 enterregt ist, beginnt der Druck in der Kraftstoffeinspritzvorrichtung zu fallen. Das Einspritzereignis wird jedoch normalerweise nicht enden, bis der Kraftstoffdruck auf einen Pegel abgefallen ist, der unterhalb eines Ventilschließdrucks liegt, definiert durch die entsprechende Vorspannfeder. Abhängige davon, welches Einspritzereignis endet, kann das Schließen dieses Nadelventilgliedes beschleunigt werden, dadurch dass man kurz den Erregungszustand der zweiten elektrischen Betätigungsvorrichtung 51 ändert. Dies kanalisiert den restlichen Hochdruck in der Einspritzvorrichtung zu der hydraulischen Schließoberfläche des entsprechenden Nadelventilglieds um bei der Beschleunigung seiner Schließrate oder Schließgeschwindigkeit unterstützend zu wirken, um das Einspritzereignis zu beenden. Die Zeitsteuerung dieses Ereignisses muss jedoch sorgfältig bestimmt werden, um eine kurze Öffnung des anderen Düsenauslasssatzes zu verhindern, die auftreten würde, durch Druckfreigabe an der hydraulischen Schließoberfläche über eine Änderung des Erregungszustandes der zweiten elektrischen Betätigungsvorrichtung 51. Dieser Aspekt der vorliegenden Erfindung wird vorzugsweise in der Weise verwendet, dass das Nadelsteuerventilglied normalerweise in eine Position vorgespannt ist, ist der ein konventionelles Einspritzereignis auftritt, wenn die zweite elektrische Betätigungsvorrichtung 51 nicht erregt ist. Die Beendigung des konventionellen Einspritzereignisses könnte jedoch dann beschleunigt werden, und zwar durch kurze Erregung der zweiten elektrischen Betätigungsvorrichtung 51 zu dem Einspritzereignis hin, um den restlichen aber fallenden Hochdruckkraftstoff zur hydraulischen Schließoberfläche des konventionellen Nadelventilglieds hin zu kanalisieren.
In dem dargestellten Ausführungsbeispiel wird die Einspritzsequenz der 10a-e, das homogene Ladungseinspritzereignis zu einer späteren Zeitpunkt von einem konventionellen Einspritzereignis 101 gefolgt. Um das konventionelle Einspritzereignis 101 zu erzeugen, bleibt die zweite elektrische Betätigungsvorrichtung 51 vorzugsweise während des konventionellen Einspritzereignisses enterregt. Kurz vor dem erwünschten Beginnen oder dem Sollanfang des konventionellen Einspritzereignisses 101 wird die erste elektrische Betätigungsvorrichtung 50 erregt, um den Betätigungsströmungsmittelhohlraum 58 mit dem Hochdruckbetätigungsströmungsmitteleinlass 40 zu verbinden. Wie zuvor wirkt das Hochdruckbetätigungsströmungsmittel auf den Verstärkungskolben 60 und der Plunger 61 wird nach unten getrieben, um den Kraftstoff in der Kraftstoffunterdrucksetzungskammer 63 unter Druck zu setzen. Wenn der Kraftstoffdruck ansteigt, so wird dieser Druck zu der zweiten Nadelsteuerkammer 84 übertragen und wirkt auf die hydraulische Schließoberfläche 86, um das äußere Nadelventilglied 68 in Kontakt mit dem Ventilsitz 90 zu halten, um den homogenen Ladungsdüsenauslasssatz 66 zu schließen oder zu blockieren. Dieser gleicher Anstieg im Kraftstoffdruck wirkt jedoch auf die hydraulische Öffnungsoberfläche 91 des inneren Nadelventilglieds 67 und bewirkt, dass dieses sich nach oben bewegt, um den konventionellen Düsenauslasssatz 65 dann zu öffnen, wenn der Kraftstoffdruck einen Ventilöffnungsdruck übersteigt, der mit der Bemessung der verschiedenen hydraulischen Oberflächen und der Stärke der Feder 82 in Beziehung steht. Kurz bevor das gewünschte oder Sollende des konventionellen Einspritzereignisses eintritt, wird die erste elektrische Betätigungsvorrichtung 50 enterregt, um das Drucksteuerventilglied 50 zurück in eine Position zu bewegen, die den Betätigungsströmungsmittelhohlraum 58 mit dem Niederdruckbetätigungsströmungsmittelabfluss 41 verbindet. Dies hat zur Folge, dass der Plunger 61 und der Verstärkungskolben 60 zu einem Halt kommen und schließlich anfangen sich, wie in 10c gezeigt, zurückzuziehen. Durch Verlangsamung und Aufhören der Abwärtsbewegung des Plungers 61 fällt der Kraftstoffdruck in der Kraftstoffunterdrucksetzungskammer 63 und dem Düsenversorgungsdurchlass 64 schnell unter einen Ventilschließdruck ab, was bewirkt, dass das zweite Nadelventilglied sich nach unten bewegt und den Ventilsitz 93 schließt und den konventionellen Düsenauslasssatz 65 blockiert. Dieser Aspekt ist in 10d dargestellt. Durch das Schließen des Sitzes 93 endet das konventionelle Einspritzereignis 101. Ein schärferes Schließen der inneren Nadel 67 kann dadurch erreicht werden, dass man Strom ans Ventil 51 liefert, bevor das konventionelle Einspritzereignis vollendet ist.
Der Fachmann erkennt, dass dann, wenn die Nadelsteuerkammern 80 und 84 nicht wie gestrichelt belüftet sind durch die Ablässe oder Belüftungen 98 und 99 in 3, das konventionelle Einspritzereignis in einer anderen Art und Weise beendet werden kann. Anders ausgedrückt, kann das konventionelle Einspritzereignis dadurch beendet werden, dass man den zweiten elektrischen Betätiger 51 erregt, um Hockdruckkraftstoff an die hydraulische Schließoberfläche 81 des zweiten Nadelventilglieds 67 anzulegen. Wenn dies auftritt, so hält der eingefangen Hochdruckkraftstoff, der auf die hydraulische Schließoberfläche 86 wirkt, das äußere Ventilglied 68 geschlossen, während Hochdruck zu Nadelventilkammer 68 geleitet bewirkt, dass das innere Nadelventilglied abrupt schließt. Somit kann dieser Aspekt der Erfindung für ein gewisses Ende der Einspritzratenformung des Typs dienen, wie dies zuvor beschrieben wurde, so dass der Kraftstoffdruck am Ende der Einspritzung, wenn das Nadelventilglied anfängt sich in eine geschlossene Position zu bewegen, gewählt werden kann zwischen einem maximalen Einspritzdruck und dem Ventilschließdruck des Nadelventilglieds. Obwohl nur hin einziges konventionelles Einspritzereignis dargestellt wurde, erkennt der Fachmann, dass die Erfindung eine Vielzahl konventioneller Einspritzereignisse mit gewünschten Zeitsteuerungen vorsehen kann.
Die Kraftstoffeinspritzung der 4 arbeitet in ähnlicher Weise mit der Ausnahme, dass die Einspritzereignisse dadurch begonnen und beendet werden, dass man den ersten elektrischen Betätiger 150 erregt oder enterregt. Anders ausgedrückt, unabhängig davon welche der Nadelsteuerkammern zu einem Niederdruckgebiet belüftet ist, wird jedes Einspritzereignis durch Erregung der ersten elektrischen Betätigungsvorrichtung 150 begonnen und durch Enterregung der selben beendet. In der in 4 gezeigten Struktur wirkt der zweite elektrische Betätiger 151 als ein Schalter um zu bestimmen, welche Art der Einspritzung erfolgt. Wenn der zweite elektrische Betätiger 151 erregt wird, so wird ein homogenes Ladungseinspritzereignis auftreten. Wenn der zweite elektrische Betätiger 151 vor dem elektrischen Betätiger 150 enterregt wird, so tritt ein konventionelles Einspritzereignis auf. Das Ausführungsbeispiel der 4 hat auch die Fähigkeit, jedes der Einspritzereignisse zu beenden und zwar durch Änderung des Erregungszustandes des zweiten elektrischen Betätigers 151, wie dies in Beziehung mit der nichtbelüfteten Version der Kraftstoffeinspritzvorrichtung 14 beschrieben wurde.
Es sei nun auf die 5 Bezug genommen. Ein Einspritzereignis wird dann initiiert, wenn der Düsenversorgungsdurchlass 264 mit einer Quelle von Hochdruckkraftstoff verbunden ist. Dieser Hochdruckkraftstoff kann von einer common rail kommen, von unterhalb eines nockertbetätigten Plungers, von einer Unit- oder Einheitspumpe oder von einer Kraftstoffunterdrucksetzungskammer der Bauart, wie dies in 2 gezeigt ist. Nimmt man an, dass die Düsenanordnung 247 anstelle der Düsenanordnung 47 in 2 substituiert ist, so wird ein homogenes Ladungseinspritzereignis dadurch initiiert, dass man die erste elektrische Betätigungsvorrichtung 50 erregt, um den Betätigungsströmungshohlraum 58 zum Hochdruckbetätigungsströmungsmittel 40 hin zu öffnen. Dies bewirkt, dass der Kolben 60 und der Plunger 61 sich nach unten bewegen, um den Kraftstoff in der Kraftstoffunterdrucksetzungskammer 63 und den Düsenversorgungsdurchlass 264 unter Druck zu setzen. Die zweite elektrische Betätigungsvorrichtung 251 verbleibt in einem nicht-erregten Zustand derart, dass das Nadelsteuerventilglied 272 den zweiten Sitz 275 schließt, aber den ersten Sitz 274 öffnet. In dieser Position ist die erste Nadelsteuerkammer 280 strömungsmittelmäßig mit dem Niederdruckkraftstoffdurchlass 259 verbunden, und zwar über den Druckverbindungsdurchlass 278 und den Verbindungsdurchlass 276. Da die Strömungseinschränkung 242 einschränkender ist als die Strömungseinschränkung 244, wird der Druck in der Nadelsteuerkammer 280 ansteigen, aber relativ niedrig verbleiben, relativ zu dem Hochdruckkraftstoff in dem Düsenversorgungsdurchlass 264. Dies gestattet, dass sich das erste Nadelventilglied 267 nach o ben anhebt, um den homogenen Ladungsauslasssatz 265 dann zu öffnen, wenn der Kraftstoffdruck einen Ventilöffnungsdruck übersteigt. Andererseits verbleibt das zweite Nadelventilglied 268 in der unteren Position und zwar den konventionellen Düsenauslasssatz 266 blockierend, da der Sitz 275 geschlossen ist was zur Folge hat, dass die zweite Nadelsteuerkammer 284 in ihrem Druck auf hohe Niveaus assoziiert mit dem Düsenversorgungsdurchlass 264 ansteigt. Kurz vor dem gewünschten oder Sollende des homogenen Ladungseinspritzereignisses wird die erste elektrische Betätigungsvorrichtung 50 enterregt, was bewirkt, dass der Kraftstoffdruck in der ganzen Einspritzvorrichtung abfällt und zwar unter die Ventilschließdrücke was zur Folge hat, dass das erste Nadelventilglied 267 sich nach unten bewegt, um den homogenen Ladungsdüsenauslasssatz 265 unter der Wirkung seiner Vorspannfeder zu schließen.
Ein konventionelles Einspritzereignis wird dadurch erreicht, dass man die zweite elektrische Betätigungsvorrichtung 251 erregt, und zwar bevor der Kraftstoffdruck wesentlich in der Düsenanordnung 247 ansteigt und vorzugsweise bevor die Erregung der ersten elektrischen Betätigungsvorrichtung 50 erfolgt. Wenn dies auftritt, so wird der erste Ventilsitz 274 geschlossen und der zweite Ventilsitz 275 wird geöffnet. Wenn dies auftritt, wird die zweite Nadelsteuerkammer 284 strömungsmittelmäßig mit dem Niederdruckkraftstoffdurchlass 259 verbunden, und zwar über den Druckverbindungsdurchlass 277 und den Verbindungsdurchlass 276. Die erste Nadelsteuerkammer 280 ist jedoch nur mit dem Düsenversorgungsdurchlass 264 über Durchlass 243 verbunden. Da die Strömungseinschränkung 240 vorzugsweise einschränkender ist als die Strömungseinschränkung 244, hat ein Anstieg des Drucks in dem Düsenversorgungsdurchlass 264 zur Folge, dass der Kraftstoffdruck in der zweiten Nadelsteuerkammer 284 relativ niedrig verbleibt. Insofern wird sich das zweite Nadelventilglied 268 in seine Öffnungsposition anheben, um den konventionellen Düsenauslasssatz 266 dann zu öffnen, wenn der Kraftstoffdruck in dem Düsenversorgungsdurchlass 264 einen Ventilöffnungsdruck übersteigt. Das konventionelle Einspritzereignis wird beendet durch Enterregung der ersten elektrischen Betätigungsvorrichtung 50, um den Betätigungsströmungsmittelhohlraum 58 wieder mit dem Niederdruckabflussdurchlass 41 zu verbinden. Dies bewirkt einen Abfall des Strö mungsmitteldrucks in der gesamten Kraftstoffeinspritzvorrichtung, was bewirkt, dass das zweite Nadelventilglied 268 und das erste Nadelventilglied 267 sich nach unten gemeinsam bewegen, um den konventionellen Düsenauslasssatz 266 zu schließen und das konventionelle Einspritzereignis zu beenden.
Es sei nunmehr auf die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 314 der 7 Bezug genommen: Kraftstoffeinspritzereignisse werden in einer Art und Weise erreicht, wie dies bei zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen erläutert wurde, und zwar abhängig davon, welche Nadelsteuerstruktur und Kraftstoffunterdrucksetzungsstrategie verwendet wird. Abhängig von diesen Faktoren wird eine konventionelle Einspritzung erreicht, durch Absenken des Drucks in der Nadelsteuerkammer 384, während der Druck in der Nadelsteuerkammer 380 aufrecht erhalten wird. Wenn dies getan wird, und der Kraftstoffdruck einen Ventilöffnungsdruck übersteigt, so bewegen sich das äußere Nadelventilglied 368 und das Abdichtventilglied 340 nach oben in die offene Position, um den konventionellen Düsenauslasssatz 366 zu öffnen. Da das Nadelventilglied 367 ist und 368 sich gesondert bewegen kann, verbleibt das innere Nadelventilglied 367 in seiner unteren geschlossenen Position und zwar den homogenen Ladungsdüsenauslasssatz 365 während des konventionellen Einspritzereignisses schließend. Ein homogenes Ladungseinspritzereignis wird dadurch erreicht, dass man hohen Druck in der Nadelsteuerkammer 384 hat, während der Druck in der zweiten Nadelsteuerkammer 380 freigegeben wird. Wenn dies auftritt, und der Kraftstoffdruck oberhalb eines Ventilöffnungsdrucks liegt, so wird das innere Nadelventilglied 367 sich zu seiner oberen offenen Position anheben, um den homogenen Ladungsdüsenauslasssatz 365 zu öffnen. Wegen des Hochdrucks in der Nadelsteuerkammer 384 verbleiben das äußere Nadelventilglied 368 und das Hilfsventilglied 340 in ihren unteren geschlossenen Positionen. Dies verhindert, dass Kraftstoff am Sitz 392 vorbeileckt, um aus dem konventionellen Düsenauslasssatz 366 während des homogenen Ladungseinspritzereignisses herauszulecken.
Es sein nunmehr auf 8 Bezug genommen: ein konventionelles Einspritzereignis wird dadurch initiiert, dass das äußere Nadelventilglied 468 in eine obere offene Position bewegt wird, um den konventionellen Düsenauslass 466 in einer der zuvor beschriebenen Arten zu öffnen. Während des konventionellen Einspritzereignisses wird das innere Nadelventilglied 467 in seiner unteren geschlossenen Position gehalten, um den homogenen Ladungsdüsenauslasssatz 465 zu schließen. Während eines homogenen Ladungseinspritzereignisses wird das äußere Nadelventilglied 468 in seiner unteren geschlossenen Position gehalten, aber das innere Nadelventilglied 467 wird in seine obere offene Position angehoben, um den Düsenauslasssatz 465 zu öffnen. Das Vorhandensein der Führungs-/Dichtungsregion oder Zone 463 verhindert Kraftstoffleck zu dem konventionellen Düsenauslasssatz 466 hin, und zwar während eines homogenen Ladungseinspritzereignisses.
Es sei nun näher auf die 9a und 9b Bezug genommen. Eine konventionelle Einspritzereigniskonfiguration und eine homogene Ladungseinspritzereigniskonfiguration sind jeweils dargestellt. Ein konventionelles Einspritzereignis wird dadurch initiiert, dass man den Kraftstoffdruck in dem Düsenversorgungsdurchlass 564 auf Einspritzdruckpegel anhebt, während das Nadelsteuerventilglied 572 in seiner unteren, den Ventilsitz 575 schließenden Position gehalten wird. Wenn dies auftritt, hebt Hochdruckkraftstoff das äußere Nadelventilglied 568 an, um den konventionellen Düsenauslasssatz 566 zu öffnen, aber die durch den inneren Vorsprung 581 erzeugte Blockade verhindert, dass Niederdruckkraftstoff den homogenen Ladungsdüsenauslasssatz 565 erreicht. Auf diese Weise bewegt sich das äußere Nadelventilglied 568 in seine obere offene Position, während das innere Nadelventilglied 567 stationär verbleibt. Um ein homogenes Ladungseinspritzereignis zu erzeugen, wird das Nadelsteuerventil 572 in seine obere, den Sitz 574 schließende Position angehoben, bevor der Kraftstoffdruck in dem Düsenversorgungsdurchlass 564 Einspritzdruckniveaus erreicht. Dadurch dass diese getan wird, wird Hochdruckkraftstoff an dem Nadelsteuerventilglied 572 vorbei in die Nadelsteuerkammer 580 geleitet oder kanalisiert. Dieser Hochdruckkraftstoff wirkt auf eine hydraulische Schließoberflächenschulter des äußeren Nadelventilglieds 568 und hält dieses in seiner unteren geschlossenen Position in Kontakt mit dem Ventilsitz 590. Der gleiche Hochdruckkraftstoff wirkt auf eine hydraulische Öffnungsoberfläche des inneren Nadelventilglieds 567, was bewirkt, dass dieses nach unten bewegt wird und nach außen, um den Ringraum 582 zu öffnen, um zu gestatten, dass Hochdruckkraftstoff aus dem homogenen Ladungsdüsenauslasssatz 565 herausgesprüht und herausgespritzt wird. Die beiden Arten von Einspritzereignissen werden dadurch beendet, dass die Unterdrucksetzung in dem Düsenversorgungsdurchlass 564 abgesenkt wird, und zwar in irgendeiner der in einer großen Vielfalt bekannten Arten und Weisen des Standes der Technik, und zwar abhängig davon wie der Kraftstoff unter Druck gesetzt wird und von anderen Faktoren.
Es sei nunmehr auf die 11 Bezug genommen. Ein konventionelles Einspritzereignis wird dadurch initiiert, dass man den Kraftstoffdruck in dem Düsenversorgungsdurchlass 664 auf irgendeine bekannte Art auf Einspritzdruckniveaus oder -pegels anhebt. Mit irgendeiner gewünschten Sollzeitsteuerung wird das Nadelsteuerventil 640 in eine Position bewegt, in der der Druckverbindungsdurchlass 677 strömungsmittelmäßig mit dem Niederdruckablass oder der Niederdruckbelüftung 642 verbunden ist. Dies gestattet, dass das äußere Nadelventilglied 668 sich in seine obere offene Position bewegt, um zu gestatten, dass Kraftstoff aus dem konventionellen Düsenauslass 666 herausgespritzt wird. Das konventionelle Einspritzereignis wird dadurch beendet, dass man das Nadelsteuerventil 640 repositioniert und zwar in eine Position, die den Druckverbindungsdurchlass 677 mit dem Hochdruckzweigdurchlass 641 verbindet. Wenn dies auftritt, wirkt der Hochdruckkraftstoff in der Nadelsteuerkammer 684 auf die hydraulische Schließoberfläche 686 und bewegt das äußere Nadelventilglied 668 in seine untere geschlossene Position um den konventionellen Düsenauslasssatz 666 zu schließen. Ein homogenes Ladungseinspritzereignis wird in einer im ganzen ähnlichen Weise erreicht, mit der Ausnahme der Bewegen des Nadelsteuerventils 630 in eine Position, die den Druckverbindungsdurchlass 678 mit dem Niederdruckabfluss 632 verbindet. Das homogene Ladungseinspritzereignis wird dadurch beendet, dass man den Druckverbindungsdurchlass 678 wieder mit dem Hochdruckzweigdurchlass 631 verbindet. Der Fachmann erkennt, dass die Einspritzvorrichtung der 11 auch ein Heraussprühen oder Herausspritzen aus beiden Düsenauslasssätzen 665 und 666 gleichzeitig erzeugen könnte. Dies kann dadurch erreicht werden, dass man das Nadelsteuerventil 630 und 640 in ihren Position bewegt, die die Druckverbindungsdurchlässe 678 und 677 mit dem Ablassdurchlass 632 bzw. 642 verbinden.
Es sei nunmehr auf 12 Bezug genommen. Der Betrieb erfolgt in ähnlicher aber entgegengesetzter Arbeitsweise zum Betrieb wie er unter Bezugnahme auf die Kraftstoffeinspritzung 14 der 2 und 3 beschrieben wurde. Insbesondere erfordert bei der Kraftstoffeinspritzvorrichtung 714 der 12 ein konventionelles Einspritzereignis, dass der zweite elektrische Betätiger 51 erregt wird, wohingegen ein homogenes Ladungseinspritzereignis dadurch erreicht werden kann lediglich durch Erregung und Enterregung des elektrischen Betätigers 50, assoziiert mit dem Strömungssteuerventil. Wenn die Kraftstoffeinspritzvorrichtungsspitze der 13 für die Spitze der 12 substituiert würde, dann würde der multiplizierte Kraftstoffeinspritzer oder die modifizierte Kraftstoffeinspritzvorrichtung weitgehend in ähnlicher Weise arbeiten, wie dies unter Bezugnahme auf die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 14 der 2 und 3 beschrieben wurde. Der Grund dafür besteht darin, dass sowohl die Verbindungen und die Düsenauslässe umgeschaltet würden, wenn ein solches Ausführungsbeispiel betrieben würde.
Die vorliegende Erfindung findet potentielle Anwendung bei irgendeinem Kraftstoffeinspritzsystem, wo es erwünscht ist, dass zwei unterschiedliche Sprühmuster verfügbar sind. Vorzugsweise entsprechen diese zwei unterschiedlichen Sprühmuster einem homogenen Ladungseinspritzsprühmuster und einem konventionellen Einspritzsprühmuster. Nichtsdestotrotz erkennt der Fachmann, dass die zwei unterschiedlichen Sprühmuster einfach den unterschiedlich bemessenen Auslässen entsprechen könnten, wie beispielsweise für eine Anwendung der Erfindung bei einem Dualkraftstoffmotor, wo Piloteinspritzungen dazu verwendete werden um eine Gaskraftstoff- und Luftmischung zu zünden, oder der Motor läuft mit einem konventionellen Dieselkraftstoff allein. Die vorliegende Erfindung hat die Fähigkeit, in einer reinen homogenen Betriebsart zu arbeiten, in einer gemischten homogenen und einer konventionellen Betriebsart, wie in den 10a-e beschrieben, und schließlich in einer reinen konventionellen Betriebsart. Diese sollte einem mit einem Kraftstoffeinspritzsystem gemäß der Erfindung ausgestatteten Motor gestatten, niedrige Emissionen zu erreichen, und zwar über einen breiten Bereich von Motorbetriebsbedingungen. Zudem können diese unterschiedlichen Betriebsarten unter Verwendung gesondert beweglicher Ventilglieder erreicht werden.
Es sei bemerkt, dass die obige Beschreibung lediglich illustrativem Zweck dienen und den Rahmen der Erfindung in keiner Weise einschränken soll. Beispielsweise könnte ein Düsenauslass ein ringförmiger Zwischenraum sein, zwischen einem Ventilglied und dem Einspritzvorrichtungskörper und zwar anstelle des Vorsehens eines Sprühbogenauslasses, wie dies in den Ausführungsbeispielen dargestellt ist. Der Fachmann kennt somit, dass weitere Aspekte, Ziele und Vorteile der Erfindung aus einem Studium der Zeichnungen, der Offenbarung und der beigefügten Ansprüche erhalten werden können.

Claims

Eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung, die Folgendes aufweist: einen Kraftstoffeinspritzvorrichtungskörper; ein erstes, mindestens partiell in dem Einspritzvorrichtungskörper positioniertes Nadelventilglied; ein zweites, mindestens teilweise in dem ersten Nadelventilglied positioniertes Nadelventilglied; wobei der Einspritzvorrichtungskörper und/oder das erste Nadelventilglied und/oder das zweite Nadelventilglied einen ersten Düsenauslasssatz, einen zweiten Düsenauslasssatz, eine erste Nadelsteuerkammer und eine zweite Nadelsteuerkammer definieren; wobei das erste Nadelventilglied eine hydraulische Schließoberfläche aufweist, die dem Strömungsmitteldruck in der ersten Nadelsteuerkammer ausgesetzt ist; wobei das zweite Nadelventilglied eine hydraulische Schließoberfläche aufweist, die dem Strömungsmitteldruck in der zweiten Nadelsteuerkammer ausgesetzt ist; und wobei jedes der folgenden Glieder, nämlich das erste Nadelventilglied und das zweite Nadelventilglied individuell oder einzeln beweglich sind, und zwar nach innen, während das andere der ersten und zweiten Nadelventilglieder stationär verbleibt.
Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 1, wobei der erste Düsenauslasssatz mindestens einen Düsenauslass aufweist, der einen ersten durchschnittlichen Winkel (α) bezüglich einer Mittellinie besitzt; wobei der zweite Düsenauslass mindestens einen zweiten Düsenauslasssatz aufweist, mit einem zweiten durchschnittlichen Winkel (ϕ) bezüglich der erwähnten Mittellinie und wobei der erwähnte erste durchschnittliche Winkel (α) kleiner ist als der zweite Durchschnittswinkel (ϕ).
Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 2, wobei der erste bzw. zweite Düsenauslasssatz ein homogenes Ladungssprühmuster definiert, und wobei der andere der ersten und zweiten Düsenauslasssätze ein konventionelles Sprühmuster definiert.
Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 1, wobei der einer der ersten und zweiten Düsenauslasssätze eine größere Anzahl von Düsenauslässen als der andere besitzt.
Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 1, wobei jeder Düsenauslass des einen Düsenauslasssatzes eine kleinere Strömungsfläche besitzt, als jeder Düsenauslass des anderen Düsenauslasssatzes.
Verfahren zum Einspritzen von Kraftstoff, wobei die folgenden Schritte vorgesehen sind: Einspritzen von Kraftstoff durch einen ersten Düsenauslasssatz, mindestens teilweise durch Entlasten des Drucks in einer ersten Nadelsteuerkammer; Einspritzen des Kraftstoffs durch einen zweiten Düsenauslasssatz, mindestens teilweise durch Entlasten des Drucks in einer zweiten Nadelsteuerkammer; wobei die Einspritzschritte mindestens teilweise dadurch ausgeführt werden, dass man ein erstes Nadelventilglied und ein zweites Nadelventilglied bewegt, während ein anderes der ersten und zweiten Nadelventilglieder stationär verbleibt.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei der erste Einspritzschritt dann ausgeführt wird, wenn ein Motorkolben näher an einer unteren Todpunkt oder Todmittenposition ist als einer oberen Todpunkt oder Todmittenposition; und wobei der zweite Einspritzschritt ausgeführt wird, wenn der Motorkolben dichter an einer oberen Todpunktposition ist als an einer unteren Todpunktposition.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei der erste Blockierungsschritt das Aussetzen einer hydraulischen Schließoberfläche des zweiten Nadelventilglieds gegenüber hohen Druck in der zweiten Nadelsteuerkammer umfasst; und wobei der zweite Blockierschritt das Aussetzen einer hydraulischen Schließoberfläche des ersten Nadelventilglieds gegenüber hohen Druck in der ersten Nadelsteuerkammer umfasst.
Eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung, die Folgendes aufweist: einen Einspritzvorrichtungskörper; ein erstes Nadelventilglied, mindestens teilweise in dem Einspritzvorrichtungskörper positioniert; ein zweites Nadelventilglied, mindestens teilweise in dem ersten Nadelventilglied positioniert; wobei mindestens eines der folgenden Bauteile, nämliche Einspritzvorrichtungskörper, erstes Nadelventilglied und zweites Nadelventilglied einen ersten Düsenauslasssatz und einen zweiten Düsenauslasssatz definieren; wobei jedes der ersten und zweiten Nadelventilglieder individuell beweglich ist, während das andere der ersten und zweiten Nadelventilglieder stationär verbleibt; und ein Nadelsteuerventilglied, beweglich zwischen einer ersten Position und einer zweiten Position, wobei in der ersten Position das Nadelventilglied beweglich ist, und wobei in der zweiten Position das zweite Nadelventilglied beweglich ist.
Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 9, wobei das Nadelsteuerventilglied einen ersten Ventilsitz dann schließt, wenn es sich in der ersten Position befindet und einen zweiten Ventilsitz dann schließt, wenn es sich in der zweiten Position befindet.