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Technisches
Gebiet
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Diese Erfindung bezieht sich auf
eine Drucksteuerung für
eine Kolbenvorrichtung und insbesondere auf eine Drucksteuerung,
die verhindert, dass der Brennstoftstößel in einer hydraulisch betätigten Brennstoffeinspritzvorrichtung
die Anschlagplatte der Brennstoffeinspritzvorrichtung berührt.
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Hintergrund
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Eine Brennstoffeinspritzvorrichtung
wird üblicherweise
verwendet, um Brennstoff in einem Verbrennungsmotor unter Druck
zu setzen und zu zerstäuben.
Bei einer üblichen
hydraulisch betätigten Brennstoffeinspritzvorrichtung überträgt ein System aus
Kolben und Stößel in einem
Federhohlraum einen hydraulischen Strömungsmitteldruck auf den Brennstoff.
Der Kolben bewegt sich innerhalb des Federhohlraums nach oben und
unten hin und her, und die Bewegung des Kolbens bewirkt, dass sich
der Stößel genauso
bewegt. Zuerst wird Brennstoff in einen Brennstoffhohlraum unter
dem Stößel eingeleitet,
und ein hydraulischer Druck auf dem Kolben zwingt den Stößel nach
unten in den Brennstoffhohlraum, um den Brennstoff zu komprimieren.
Da der Brennstoffhohlraum und der Stößel einen kleineren Querschnitt
haben als der Federhohlraum und der Kolben, wird die Kraft von dem
Kolben durch den Stößel und
auf den Brennstoffhohlraum entsprechend in bekannter Weise für einen
größeren Wirkungsgrad der
Kompression vergrößert.
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Als nächstes kann eines von zwei
Dingen passieren. Der Stößel kann
eine Anschlagplatte am unteren Teil des Brennstoffhohlraums berühren oder "aufsetzen", und der Stößel wird
folglich gestoppt und ist bereit für die nächste Stufe des Kompressionszyklus.
Oft kann eine Kollision des Stößels und
der Anschlagplatte eine oder beide Komponenten beschädigen, so
dass dies im allgemeinen nur ein sekundäres Verfahren zum Stoppen des
Stößels ist.
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Alternativ und gewöhnlicher
Weise vorzugsweise wird der Brennstoff oder ein anderes Strömungsmittel,
welches in dem Brennstoff- oder Federhohlraum vorhanden ist, unter
Druck gesetzt, bis der Widerstand des Strömungsmittels gegen eine weitere
Kompression der Bewegung von dem Stößel und/oder dem Kolben Widerstand
bietet und/oder diese stoppt. Der letztere Zustand wird in der Technik als "hydraulische Verriegelung" bezeichnet, bei
der ein Strömungsmittel
nicht mehr durch den äußeren Druck
komprimiert werden kann, der darauf aufgebracht wird, und dies ist
von besonderem Interesse bei der unteren Beschreibung.
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Ungeachtet des Stößelstoppmechanismus wird der
komprimierte Brennstoff in die Brennkammer in bekannter Weise an
irgendeinem geeigneten Punkt in dem Bewegungszyklus des Stößels eingespritzt,
wodurch der Brennstoffhohlraum leer gemacht wird. Schließlich drückt eine
Kolbenfeder in dem Federhohlraum den Kolben zurück nach oben, um die Brennstoffeinspritzvorrichtung
für den
nächsten
Kompressionszyklus vorzubereiten. Hunderte oder sogar Tausende dieser
hin und her laufenden Brennstoffkompressionszyklen mit hoher Geschwindigkeit
und hoher Beanspruchung treten in jeder Minute auf, was einen wirkungsvollen
und robusten Betrieb der verschiedenen Komponenten der Brennstoffeinspritzvorrichtung
zur Priorität
macht.
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Oft läuft hydraulisches Strömungsmittel
unter Druck an dem Kolben vorbei und in den Federhohlraum unter
dem Kolben während
des Betriebs der Brennstoffeinspritzvorrichtung. Da das hydraulische
Strömungsmittel
sich in dem Federhohlraum aufbauen könnte und hydraulisch den Kolben
verriegeln könnte,
wie oben beschrieben, bevor der Brennstoff vollständig zur
Einspritzung unter Druck gesetzt wurde, ist es üblich, dass ein Entlüftungsloch
am unteren Teil des Federhohlraums vorgesehen wird, um irgendwelches
vorhandenes hydraulisches Strömungsmittel
zu einer Entlüftungsleitung
zu leiten, wobei diese Ableitung normalerweise durch den Abwärtshub des
Kolbens angetrieben wird. Dieses Entlüftungsloch bzw. Ableitungsloch
kann auch als ein Lufteinlass dienen, um zu verhindern, dass ein
Vakuum in dem Federhohlraum beim Aufwärtshub des Kolbens gebildet
wird und die Bewe gung des Kolbens verlangsamt.
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Die zuvor erwähnte Anschlagplatte ist üblicherweise
an einem Ende des Brennstoffhohlraums gegenüberliegend zum Stößel gelegen.
Die Anschlagplatte wirkt teilweise dahingehend, dass sie den Brennstoffhohlraum
bildet und teilweise die Bewegung des Stößels in einer Situation anhält, wo Brennstoff
oder hydraulisches Strömungsmittel
in dem Brennstoffhohlraum oder dem Federhohlraum nicht ausreichend
ist, um hydraulisch den Stößel und den
Kolben in der bevorzugten Weise zu verriegeln. Situationen, die
eine Situation mit wenig Brennstoff und ein darauf folgendes "Aufsetzen" des Stößels bewirken
können
(was gestattet, dass der Stößel die Anschlagplatte
berührt),
weisen ein Versagen der Brennstofftransferpumpe, Luft in der Brennstoffversorgungsleitung,
ein Versagen des Brennstoffdruckregelungsventils, die Tatsache,
dass der Motor einfach keinen Brennstoff mehr haben kann, und zwar durch
Vernachlässigung
oder durch Fehlfunktion, usw. auf. Während zusätzlich das Aufsetzen im allgemeinen
keine bevorzugte Funktion des Stößels ist, können Konstruktionsmerkmale
und Auswahlmöglichkeiten
mit Bezug auf andere Komponenten gestatten, dass der Stößel gelegentlich
bei einer ansonsten normalen Funktionsweise der Brennstoffeinspritzvorrichtung
aufsetzt.
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Es gibt zwei hauptsächliche
Fehlfunktion, die die Folge sein können, wenn ein Stößel aufsetzt.
Die hohe Auftreffgeschwindigkeit des Stößels auf der Anschlagplatte
kann ein Materialversagen und eine Spannungsschädigung an einer oder an beiden Komponenten
bewirken, insbesondere wenn ein wiederholter Kontakt auftritt. Ebenfalls,
und viel schlimmer, kann die Kolbenfeder übermäßig gedehnt oder übermäßig komprimiert
werden, wobei jeder Fall von diesen eine permanente Verringerung
der Höhe
der Kolkenfeder oder sogar einen Bruch dieser Feder bewirken kann.
Da die Kolbenfeder die einzige Kraft außerhalb der hydraulischen Verriegelung
ist, die dahingehend wirkt, dass einer Abwärtsbewegung des Stößels Widerstand
geboten wird, wird eine verkürzte
Kolbenfeder wahrscheinlich gestatten, dass der Stößel wiederholt
aufsetzt, bis die Brennstoffeinspritzvorrichtung vollständig wegen einem
Bruch der Komponenten versagt. Es wird vermutet, dass dieses vollständige Versagen
der Einspritzvorrichtung innerhalb von ungefähr 20 Sekunden nach dem Versagen der
Kolbenfeder auftritt, was wenig oder keine Zeit übrig lässt, dass das Problem detektiert
wird und der Motor abgeschaltet wird, um ein solches Versagen zu verhindern.
Wenn die Brennstoffeinspritzvorrichtung versagt, verliert der Motor
effektiv Leistung in diesem Zylinder, und zahlreiche wohlbekannte
Probleme sind typischerweise die Folge.
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Zusätzlich kann es andere Anwendungen auf
dem Gebiet einer Kolbenanordnung geben, wie beispielsweise jene,
die oben beschrieben wurden. Irgendeine hydraulische Kolbenanordnung,
die dahingehend wirkt, dass sie ein Strömungsmittel in genau der gleichen
Weise komprimiert, vielleicht bei einem Spritzguss oder bei einer
Situation des Aufbringens von Kleber, würde diesen oder ähnlichen Schwierigkeiten
unterworfen sein. Da die Gesamtstruktur dieser Kolbenanordnungen
analog zu der beschriebenen Brennstoffeinspritzvorrichtung ist,
ist es intuitiv offensichtlich, dass viele unterschiedliche Anwendungen
durch ein Versagen der Kolbenanordnung bewirkt werden können, wie
beschrieben. Daher wird weithin eine Lösung für das Versagen der Kolbenanordnung
gesucht.
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Die vorliegende Erfindung ist darauf
gerichtet, eines oder mehrere der oben dargelegten Probleme zu überwinden.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Bei einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden
Erfindung wird eine Hydraulikkolbenanordnung offenbart. Die Hydraulikkolbenanordnung
weist einen Kolbenkörper
auf, weiter einen Hohlraum, der innerhalb des Kolbenkörpers angeordnet
ist, einen Kolben, der innerhalb des Hohlraums angeordnet ist und
bewegbar ist zwischen einer ersten Position und einer zweiten Position,
und ein Entlüftungsloch
bzw. Ableitungsloch in dem Kolbenkörper, welches selektiv den
Hohlraum mit einem niedrigen Druck verbindet.
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In einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden
Erfindung wird eine Hydraulikkolbenanordnung offenbart. Die Hydraulikkolbenanordnung
weist einen Kolbenkörper
auf, weiter einen Hohlraum, der innerhalb des Kolbenkörpers angeordnet
ist, einen Kolben, der innerhalb des Hohlraums angeordnet ist und den
Hohlraum in einen ersten Unterhohlraum und einen zweiten Unterhohlraum
auftrennt, und ein Kolbenloch in dem Kolben.
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In einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden
Erfindung wird eine hydraulisch betätigte Brennstoffeinspritzvorrichtung
offenbart. Die hydraulisch betätigte
Brennstoffeinspritzvorrichtung weist einen Kolbenkörper auf,
der eine Kolbenachse definiert, weiter einen Federhohlraum, der
innerhalb des Kolbenkörpers
angeordnet ist und ein erstes Hohlraumende und ein zweites Hohlraumende
besitzt, welches von dem ersten Hohlraumende entlang der Kolbenachse
beanstandet ist, weiter einen Kolben, der im wesentlichen innerhalb
des Federhohlraums gelegen ist und entlang der Kolbenachse zwischen
einer ersten Position und einer zweiten Position bewegbar ist, und
einen Druckausgleichskanal.
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In einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden
Erfindung wird ein Verfahren zur Steuerung der Bewegung eines Kolbens
in einer Brennstoffeinspritzvorrichtung offenbart, wobei die Brennstofteinspritzvorrichtung
einen Federhohlraum aufweist, der ein erstes Hohlraumende und ein
zweites Hohlraumende besitzt. Das Verfahren weist die Schritte auf, den
Kolben innerhalb des Federhohlraums anzuordnen, einen Stößel mit
dem Kolben zu bewegen und eine Kolbenfeder innerhalb des Federhohlraums
vorzusehen, die geeignet ist, um einen positiven Druck auf den Kolben
in einer ersten Richtung vorzusehen. Das Verfahren weist auch die
Schritte auf, ein unter Druck gesetztes hydraulisches Strömungsmittel
zu einem ersten Teil des Federhohlraums zu liefern, der nahe dem
ersten Hohlraumende angeordnet ist, einen positiven Druck auf den
Kolben in einer zweiten Richtung auszuüben, und zu gestatten, dass
das unter Druck gesetzte hydraulische Strömungsmittel in einen zweiten
Teil des Federhohlraums eintritt, der zwischen dem Kolben und dem
zweiten Hohlraumende gelegen ist. Das Verfahren weist auch die Schritte auf,
im wesentlichen die Drücke
zwischen den ersten und zweiten Teilen des Federhohlraums auszugleichen
und den Kolben zu verlangsamen.
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In einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden
Erfindung wird eine hydraulische Dämpfungsvorrichtung für einen
Kolbenmechanismus offenbart. Die hydraulische Dämpfungsvorrichtung weist einen langgestreckten
Kolbenkörper
auf, weiter einen Kolben, eine Hydraulikquelle und ein Druckausgleichssystem.
Der langgestreckte Kolbenkörper
hat ein erstes Ende und ein zweites Ende. Der Kolben ist geeignet,
um sich hin und her zwischen den ersten und zweiten Enden zu bewegen,
wodurch eine erste Kammer mit variablem Volumen benachbart zum ersten
Ende definiert wird, und eine zweite Kammer mit variablem Volumen
benachbart zum zweiten Ende. Die Hydraulikquelle ist geeignet, um
Hydraulikströmungsmittel
zum Kolbenkörper
zu liefern. Das Druckausgleichssystem ist geeignet, im wesentlichen
die Drücke
des hydraulischen Strömungsmittels
in den ersten und zweiten Kammern auszugleichen.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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1 ist
eine aufgeschnittene Seitenansicht einer Brennstofteinspritzvorrichtung,
die ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung aufweist;
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2a ist
eine teilweise aufgeschnittene Seitenansicht einer Brennstofteinspritzvorrichtung, die
ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung aufweist;
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2b ist
eine teilweise aufgeschnittene Seitenansicht einer Brennstofteinspritzvorrichtung, die
ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung aufweist; und
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3 ist
eine teilweise aufgeschnittene Seitenansicht einer Brennstoffeinspritzvorrichtung,
die ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der vorliegenden
Erfindung aufweist.
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Detaillierte
Beschreibung
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1 bildet
eine Brennstoffeinspritzvorrichtung 100 mit einem Kolbenkörper 102 und
einen Federhohlraum 104 ab. Der Kolbenkörper 102 definiert eine
Kolbenachse 106. Der Federhohlraum 104 weist ein
erstes Hohlraumende auf, welches im allgemeinen bei 108 gezeigt
ist, ein zweites Hohlraumende, welches von dem ersten Hohlraumende 108 entlang der
Kolbenachse 106 beanstandet ist, welches im allgemeinen
bei 110 gezeigt ist, und einen Hohlraummittelabschnitt, der entlang
der Kolbenachse 106 zwischen dem ersten Hohlraumende 108 und
dem zweiten Hohlraumende 110 angeordnet ist, und im allgemeinen
bei 112 gezeigt ist. Der Betrieb einer Brennstoffeinspritzvorrichtung
wird im wesentlichen oben beschrieben, jedoch werden gewisse Aspekte des
Betriebs weiter klar dargestellt, falls benötigt.
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Ein Kolben 114 ist zumindest
anfänglich nahe
dem ersten Hohlraumende 108 gelegen und ist geeignet, in
einer Hin- und Herbewegung innerhalb des Federhohlraums 104 zu
laufen, und zwar angetriebenen durch Hydraulikströmungsmittel.
Der Kolben 114 wird in dem Hohlraummittelabschnitt 112 während zumindest
eines Teils des hin und her laufenden Weges angeordnet sein. Eine
Anschlagplatte 116 ist nahe dem zweiten Hohlraumende 110 gelegen.
Ein Stößel 118 ist
an dem Kolben 114 angebracht oder in berührender
Beziehung dazu angeordnet. Der Stößel 118 kann den gleichen
Durchmesser haben, wie der Kolben 114, hat jedoch vorzugsweise einen
verringerten Durchmesser, wie in den Figuren gezeigt, und zwar aus
Gründen
der Druckverstärkung,
die in der Technik wohlbekannt sind.
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Der Stößel 118 und die Anschlagplatte 116, zusammen
mit Teilen des Federhohlraums 104, definieren einen Brennstoffhohlraum 120 nahe
dem zweiten Hohlraumende 110. Eine Trommel bzw. ein Zylinder 122 umgibt
zumindest teilweise den Brennstoffhohlraum 120 und mindestens
einen Teil des Stößels 118,
um dabei zu helfen, den Brennstoffhohlraum 120 zu definieren
und den Stößel 118 zu
führen.
Vorzugsweise erzeugt die Trommel 122 einen Brennstoffhohlraum 120 mit
verringertem Durchmesser, wie ge zeigt, so dass die Druckverstärkungseffekte
der variierenden Durchmesser des Kolbens 114 und des Stößels 118 verwendet
werden können.
Die Trommel 122 ist geeignet, um Brennstoff in den Brennstoffhohlraum 120 von
einer (nicht gezeigten) Brennstoffquelle in bekannter Weise zu liefern.
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Sollte die Brennstoffeinspritzvorrichtung 100 keine
Trommel bzw. keinen Zylinder 122 aufweisen, kann der Brennstoffhohlraum 120 als
eine Verringerung des Federhohlraums 140 oder durch irgendwelche
anderen geeigneten Mittel ausgebildet werden. In diesem Fall kann
Brennstoff an den Brennstoffhohlraum 120 in irgendeiner
anderen geeigneten Weise geliefert werden, und eine Komponente sollte vorgesehen
werden, die den Brennstoffhohlraum 120 vom Federhohlraum 104 trennt,
um den Brennstoff zu halten.
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Vorzugsweise ist eine Kolbenfeder 124 oder irgendein
anderes geeignetes Widerstandsglied im wesentlichen innerhalb des
Federhohlraums 104 gelegen und positioniert, um einen positiven
Druck in einer ersten Richtung 126 auf den Kolben 114 aufzubringen.
Die Kolbenfeder 124 hat ein erstes Federende 128,
welches den Kolben 114 berührt, und ein zweites Federende 130,
welches von dem ersten Federende 128 entlang der Kolbenachse 106 beanstandet
ist, welches die Trommel 122 berührt, oder falls die Brennstoffeinspritzvorrichtung 100 keine
Trommel 122 aufweist, das zweite Hohlraumende 110 berührt. Die
Kolbenfeder 114 umgibt üblicherweise
den Stößel 118 innerhalb
des Federhohlraums 104.
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Unter Druck gesetztes Hydraulikströmungsmittel
wird zu dem Federhohlraum 104 nahe dem ersten Hohlraumende 108 geliefert.
Das hydraulische Strömungsmittel
baut sich zwischen dem ersten Hohlraumende 108 und dem
Kolben 114 auf, um den Druck zu überwinden, der von der Kolbenfeder 124 vorgesehen
wird, und um den Kolben 114 entlang der Kolbenachse 106 in
einer zweiten Richtung 132 voranzutreiben. Die Bewegung
des Kolbens 114 bewirkt, dass der Stößel 118 sich in der
zweiten Richtung 132 bewegt und darauf folgend das Volumen des
Brennstoffhohlraums 120 verringert, wodurch der Druck des
Brennstoffes innerhalb des Hohlraums gesteigert wird.
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Wenn der Druck in der ersten Richtung 126 im
wesentlichen gleich dem Druck in der zweiten Richtung 132 wird,
wirkt keine ungleiche Hydraulikkraft auf den Kolben 114 entweder
in der ersten oder in der zweiten Richtung 126, 132,
und der Kolben 114 wird natürlich seine Bewegung ausführen, und
zwar wegen eines Mangels an "Druckkraft". Das unter Druck
gesetzte Hydraulikströmungsmittel
von dem Gebiet des ersten Hohlraumendes 108 wird dann in bekannter
Weise ausgelassen, wenn der jetzt unter Druck gesetzte Brennstoff
zur Brennkammer des Motors übertragen
wird, oder danach. Dann überwindet der
Druck in der zweiten Richtung 132 den Druck in der ersten
Richtung, um den Kolben 114 zurück zum ersten Hohlraumende 108 zu
drücken.
Es beginnt dann ein neuer Zyklus der Brennstoffeinspritzvorrichtung.
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Der Druck in der ersten Richtung 126 wird
im wesentlichen durch eine Kombination des Widerstandes des Brennstoffes
gegen den Druck (wenn es Brennstoff in dem Brennstoffhohlraum 120 gibt),
der Federkraft, die durch die Kolbenfeder 114 vorgesehen
wird, und dem Widerstand gegen Druck von irgendeinem hydraulische
Strömungsmittel
vorgesehen, welches zufälligerweise
gerade in dem Federhohlraum 104 unter dem Kolben 114 vorhanden
ist. Mit "vorhanden" ist gemeint, dass
das hydraulische Strömungsmittel
entweder über
den Kolben 114 gelaufen ist, wie oben beschrieben, oder
extra über oder
durch den Kolben geleitet worden ist; auf jeden Fall ist das "austretende" hydraulische Strömungsmittel
irgendwie in den Federhohlraum 104 zwischen dem Kolben 114 und
dem zweiten Hohlraumende 110 gekommen. Der Druck in der
zweiten Richtung 132 ist hauptsächlich von dem unter Druck
gesetzten Hydraulikströmungsmittel,
welches den Kolben 114 antreibt. Um diese zwei Drücke auszugleichen
wird ein Druckausgleichskanal, der geeignet ist, die Übertragung
des hydraulischen Strömungsmittels
in erwünschter
Weise zu erleichtern, bei der vorliegenden Erfindung vorgesehen.
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In einem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung, welches in den 1, 2a und 2b gezeigt ist, nimmt der
Druckaus gleichskanal die Form eines Entlüftungslochs 134 an, welches
in dem Mittelabschnitt 112 des Hohlraums vorgesehen ist.
Das Entlüftungsloch 134 ist
strömungsmittelmässig mit
einer Entlüftungsleitung 136 oder
einem anderen niedrigen Druck in bekannter Weise verbunden. Die
präzise
Lage und die Abmessungen des Entlüftungslochs 134 sind
wichtig für
die ordnungsgemäße Funktion
der vorliegenden Erfindung, hängen
jedoch stark von den relativen Abmessungen der anderen Komponenten
der Brennstoffeinspritzvorrichtung 100 ab, und bilden somit
nicht eine nötige
Komponente der vorliegenden Erfindung. Es ist intuitiv offensichtlich,
dass Experimente die ordnungsgemäße Anordnung
des Entlüftungslochs in
der Praxis in dem Mittelabschnitt 112 des Hohlraums ermöglichen
werden. Es ist vorteilhaft, wie unten beschrieben, wenn das Entlüftungsloch 134 so angeordnet
ist, dass der Kolben 114 vollständig das Entlüftungsloch 134 abdeckt
und blockiert, wenn der Kolben 114 auf oder nahe einer
unteren Laufgrenze in der zweiten Richtung 132 ist.
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In einem zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung, welches in 3 gezeigt ist, nimmt der Druckausgleichskanal die
Form eines Kolbenlochs 342 im Körper des Kolbens 114 an.
Der Kolben 114 teilt den Federhohlraum 104 in
erste und zweite Teile oder Unterhohlräume 238, 240,
wie am besten in den 2a, 2b und 3 gezeigt. Die ersten und zweiten Unterholräume 238, 240 haben
ein variables Volumen, wenn sich der Kolben 114 über seinen
Hin- und Herbewegungszyklus bewegt. Der Druck in jedem Unterhohlraum
kommt von den Quellen, die oben beschrieben wurden, entweder normal
unter Druck gesetztes Hydraulikströmungsmittel, welches die Bewegung
des Kolbens 114 antreibt, oder Hydraulikstömungsmittel,
welches in dem Federhohlraum 104 unterhalb des Kolbens 114 vorhanden
ist. Das Kolbenloch 342 leitet unter Druck gesetztes Hydraulikströmungsmittel
durch den Kolben 114 und in dem zweiten Unterhohlraum 240, um
steuerbar eine hydraulische Verriegelungssituation aufzubauen, die
den Kolben 114 stoppen wird, wenn die Drücke in den
ersten und zweiten Unterholräumen 238, 240 im
wesentlichen die Gleichen sind.
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Die genaue Konfiguration des Kolbenlochs 342 ist
nicht wichtig, solange es strömungsmittelmässig die
ersten und zweiten Unterholräume 238, 240 verbindet,
obwohl es offensichtlich ist, dass ein Kolbenloch 342,
welches im wesentlichen parallel zur Kolbenachse 106 ist,
einen direkten Pfad für
das Hydraulikstömungsmittel
vorsehen wird, so dass es schnell durch den Kolben 114 laufen
wird. Ein Kolbenloch 342, welches eine verwirrende Struktur
verwendet, weiter ein integrales Ventil oder ähnliches, würden genauso als Druckausgleichskanal
angesehen werden.
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Die Substanzen, die im Betrieb der
Brennstoffeinspritzvorrichtung 100 verwendet werden, sind als "Brennstoff' und "hydraulisches Strömungsmittel" beschrieben worden,
jedoch ist die genaue Natur der Substanzen unwichtig, außer dahingehend,
dass ihre Eigenschaften andere Betriebsvorgänge des Motors oder andere
größere Vorrichtungen
beeinflusst, die die vorliegende Erfindung mit einschließt. Die
Substanzen können
voneinander unterschiedlich sein oder können die gleiche Substanz sein. Öle, Petroleumdestillate,
Wasser, komprimierte Luft oder andere Strömungsmittel und ähnliches
können
verwendet werden, ohne den Betrieb der vorliegenden Erfindung zu
beeinflussen.
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Industrielle
Anwendbarkeit
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Die 2a und 2b zeigen unterschiedliche Stufen
in dem hin und her laufenden Kompressionszyklus des Kolbens 114 innerhalb
der Brennstoffeinspritzvorrichtung 100 in dem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiels
der vorliegenden Erfindung. In 2a,
tritt hydraulisches Strömungsmittel
in den Federhohlraum 104 am ersten Hohlraumende 108 ein
und drückt
den Kolben 114 in der zweiten Richtung 132. Der
Kolben 114 drückt
dann auf das erste Federende 128, was bewirkt, dass die
Kolbenfeder 124 zusammengedrückt wird.
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Wenn das unter Druck gesetzte Hydraulikstömungsmittel
in den Federhohlraum 104 eintritt, läuft oft ein Teil des hydraulischen
Strömungsmittels über den
Kolben 114 und tritt in den Hohlraummittelabschnitt 112 ein.
Die Leckage ist eine inhärente Charakteristik
einer hydraulisch betätigten
Brennstoffeinspritzvorrichtung 100. In dem in 3 gezeigten Ausführungsbeispiel
wird auch hydraulisches Strömungsmittel
extra in den zweiten Unterhohlraum 240 geleitet, um die
Leckage und die Reste in dem Federhohlraum 104 zu unterstützen. Jedoch
wird bei den in den 2a und 2b gezeigten Ausführungsbeispielen zumindest
einen Teil des hydraulischen Strömungsmittels,
der in dem Federhohlraum 104 vorhanden ist, aus dem Entlüftungsloch 134 herausgedrückt, und wird
durch die Entlüftungsleitung 136 in
bekannter Weise abgeführt,
wenn der Kolben 114 in der zweiten Richtung 132 läuft.
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2b bildet
den Kolben 114 auf oder nahe einer unteren Weggrenze ab.
Die Kolbenfeder 124 in 2b ist
nahezu vollständig
komprimiert und kann über
ihren Weg hinauslaufen oder zu stark komprimiert werden, was wahrscheinlich
einen dauerhaften Schaden an der Brennstoffeinspritzvorrichtung 100 verursacht,
wenn der Kolben 114 in die zweite Richtung 132 läuft. Jedoch
wird das Entlüftungsloch 134 nun
durch den Kolben 114 blockiert, und hydraulisches Strömungsmittel
ist daher in dem Federhohlraum 104 eingeschlossen. Das
eingeschlossene hydraulische Strömungsmittel
wird durch die Wirkung des Kolbens 114 unter Druck gesetzt,
und der Druck gleicht sich in den ersten und zweiten Unterholräumen 238, 240 aus,
was somit eine Dämpfungsfunktion
vorsieht, und den Kolben 114 von einem weiteren Weg nach
vorne abhält.
Die Dämpfungsfunktion
verlangsamt oder stoppt den Kolben 114, weil das eingeschlossene
hydraulische Strömungsmittel
eine hydraulische Verriegelung in dem zweiten Unterhohlraum 240 aufbaut.
Der Druck des Strömungsmittels in
dem zweiten Unterhohlraum 240 wirkt dem Kolben 114 entgegen,
so wie es das unter Druck gesetzte Strömungsmittels tut, welches den
Kolben 114 in die zweite Richtung 132 drückt. Wenn
diese entgegengesetzt gerichteten Kräfte im wesentlichen gleich werden,
das heißt,
wenn die Drücke
in den ersten und zweiten Unterholräumen 238, 240 ungefähr die Gleichen
sind, dann gibt es keine Ungleichheit der Drücke, die den Kolben 114 in
eine gewisse Richtung drücken.
Der Kolben 114 wird somit dazu gezwungen, sich zu verlangsamen
oder zu stoppen, da irgendein Druck auf den Kolben 114 aus
der zweiten Richtung 132 durch irgendeinen Druck von der
ersten Richtung 126 ausgelöscht wird oder er diesem entgegentritt.
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Vorzugsweise wird der Druckausgleichskanal
so angeordnet sein, und die Kolbenfeder 124 so bemessen
sein, dass dies gestattet, dass der Stößel 118 weit genug
läuft,
um Brennstoff in dem Brennstoffhohlraum 120 unter Druck
zu setzen, falls erwünscht,
jedoch nicht weit genug, dass der Stößel 118 die Anschlagplatte 116 berührt. Die
Dämpfungsfunktion,
die von der Kolbenhohlraumdrucksteuerung der vorliegenden Erfindung
vorgesehen wird, kann verhindern, dass die Kolbenfeder 124 in
einer Situation ohne Brennstoff übermäßig zusammengedrückt wird,
und zwar für
einen Bereich von fünf
bis zehn Minuten anstatt ungefähr
20 Sekunden, wie vom Stand der Technik vorgesehen. Diese zusätzliche
Zeit gestattet, dass eine vorbeugende Handlung ausgeführt wird,
bevor die Brennstoffeinspritzvorrichtung 100 unter einem
teuren und starken Schaden leitet.
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Während
Aspekte der vorliegenden Erfindung, insbesondere mit Bezugnahme
auf die bevorzugten Ausführungsbeispiele,
oben gezeigt und beschrieben worden sind, wird dem Fachmann klar sein,
dass verschiedene zusätzliche
Ausführungsbeispiele
in Betracht gezogen werden können,
ohne vom Kern und Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
Beispielsweise könnten
die Abmessungen des Entlüftungslochs 134 oder
des Kolbenlochs 340 abweichen, die Brennstoffeinspritzvorrichtung 100 könnte eine
andere Bauart aufweisen, die Kolbenanordnung könnte bei einer anderen Anwendung
als bei einer Brennstoffeinspritzvorrichtung verwendet werden (wie
beispielsweise Spritzguss, das Aufbringen von Klebstoff, die Zumessung
von Substanzen oder ähnliches),
oder die verschiedenen mit einbezogenen Strömungsmittel könnten in
unterschiedlicher Weise geliefert oder abgeleitet werden. Jedoch
sollte eine Vorrichtung oder ein Verfahren, die ein solches Ausführungsbeispiel
aufweisen, verständlicher
Weise in den Umfang der vorliegenden Erfindung fallen, wie er basierend
auf den Ansprüchen
unten und irgendwelchen äquivalenten
Ausführungen
davon bestimmt wird.
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Die Vorrichtung und das Verfahren
von gewissen Ausführungsbeispielen
der vorliegenden Erfindung im Vergleich zu anderen Verfahren und
Vorrichtungen können
gewisse Merkmale aufweisen, die es Wert sind, in die Konstruktion,
die Herstellung und den Betrieb von Brennstoffeinspritzvorrichtungen eingebracht
zu werden. Zusätzlich
kann die vorliegende Erfindung andere Eigenschaften aufweisen, die
noch nicht entdeckt worden sind. Es sei bemerkt, dass während ein
bevorzugtes Ausführungsbeispiel in
Verbindung mit einer Brennstoffeinspritzvorrichtung beschrieben
worden ist, die vorliegende Erfindung leicht anzupassen ist, um ähnliche
Funktionen für
andere Mechanismen vorzusehen. Andere Aspekte, Ziele und Vorteile
der vorliegenden Erfindung können
aus einem Studium der Zeichnungen, der Offenbarung und der beigefügten Ansprüche erhalten werden.