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Technisches
Gebiet
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Die Erfindung bezieht sich allgemein
auf Kraftstoffeinspritzsysteme der Dualbetriebsart und insbesondere
bezieht sich die Erfindung auf ein einteiliges Nadelventilglied
für eine
Kraftstoffeinspritzvorrichtung mit gemischter Betriebsart.
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Hintergrund
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Über
die Jahre hinweg, war es eine Herausforderung für die Ingenieure eine Anzahl
von unterschiedlichen Strategien zu entwickeln, hinsichtlich des
Zieles eines sauber verbrennenden Motors. Die Erfahrung lehrte,
dass verschiedene Einspritzzeitsteuerungen, Einspritzmengen und
-raten eine Verschiedenheit von unterschiedlichen erwünschten
Resultaten ergaben, und zwar über
den vollen Betriebsbereich eines gegebenen Motors hinweg. Daher
können
Kraftstoffeinspritzsysteme mit den verschiedensten unterschiedlichen
Fähigkeiten
im Allgemeinen besser arbeiten, als Kraftstoffeinspritzsysteme,
mit schmäleren
Fähigkeitsbereichen,
zumindest was ihre Fähigkeit
zur Reduktion unerwünschter
Emissionen anlangt. Beispielsweise gestattet der Sprung von der Nockensteuerung
zu der elektronischen Steuerung bei Kraftstoffeinspritzsystemen
beträchtlich
niedrigere Emissionen in mehreren Kategorien einschließlich, aber
nicht begrenzt auf, NOx, Kohlenwasserstoffe
und Rauch.
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Ein Gebiet, welches vielversprechend
bei der Reduktion unerwünschter
Emissionen erscheint, wird oftmals als die homogene Ladungskompressionszündung (HCCI
= Homogenous Charge Compression Ignition) bezeichnet. In einem HCCI
Motor wird Kraftstoff frühzeitig
im Kompressionszyklus eingespritzt, um eine gründliche Mischung mit der Zylinderluft
zu gestatten, um so in idealer Weise eine magere homogen gemischte
Ladung zu bilden, bevor die Bedingungen im Zylinder die Selbstzündung verursachen.
Motoren, die in einer HCCI Betriebsart arbeiten, zeigten relativ
geringe Ausgangsgrößen von unerwünschten
Emissionen. Obwohl die HCCI Strategie Erfolg versprechend ist, hat
sie ihre eigenen Probleme. Beispielsweise kann die HCCI extrem hohe
Zylinderdruckanstiegsraten und Kraftbelastungen bewirken, was die
HCCI am zweckmäßigsten
in der unteren Hälfte
des Bertriebsbereichs des Motors macht. Viele suchen auch Möglichkeiten,
um die Schwierigkeit zu betrachten, die bei der Steuerung der Zündzeitsteuerung
bei Motoren auftritt, die mit einer HCCI Strategie arbeiten. Somit
ist derzeit eine reine HCCI Strategie nicht vertretbar für die meisten kommerziellen
Motoranwendungen mit konventionellen Leistungsdichteanforderungen.
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Diese Einschränkung der HCCI Motoren wurde
von den Fachleuten dadurch berücksichtigt, dass
ein Motor mit einem HCCI Kraftstoffeinspritzsystem ausgerüstet wurde
und mit einem konventionellen Kraftstoffeinspritzsystem. Beispielsweise
zeigt U.S. Patent 5,875,743 von Dickey ein derartiges Dualsystem.
Obwohl eine derartige Dualsystemstrategie einsatzfähig erscheint,
bestehen kommerzielle Herausforderungen in Folge der hohen Kosten
und der Komplexität
die durch zwei vollständige
Einspritzsysteme verursacht wird. Eine einzige Kraftstoffeinspritzvorrichtung
ist im Allgemeinen nicht kompatibel mit einer Durchführung sowohl
von HCCI als auch konventionellen Einspritzvorgängen, da unterschiedliche Sprühmuster
oftmals zweckmäßig und
manchmal notwendig sind. Das Vorsehen einer Struktur in einer einzigen
Kraftstoffeinspritzvorrichtung, die in der Lage ist, den Kraftstoff
in zwei unterschiedlichen Sprühmustern
einzuspritzen, zu injizieren, während die
Fähigkeit
zur Massenproduktion der Kraftstoffeinspritzvorrichtung und die
Beibehaltung konsistenter Ergebnisse aufrechterhalten bleibt, hat
sich als problematisch und schwierig zu erreichen herausgestellt.
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Die vorliegende Erfindung bezieht
sich auf eines oder mehrere der oben genannten Probleme.
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Gemäß einem Aspekt weist eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung
einen Einspritzvorrichtungskörper auf,
der einen ersten Düsenauslasssatz
definiert und einen Ventil sitz aufweist. Ein einteiliges erstes
Nadelventilglied ist mindestens teilweise in dem Einspritzkörper positioniert
und definiert einen zweiten Düsenauslasssatz.
Das einteilige erste Nadelventilglied weist auch eine externe Ventiloberfläche und
einen internen Ventilsitz auf. Ein zweites Nadelventilglied ist
mindestens teilweise in dem ersten Nadelventilglied positioniert.
Das erste Nadelventilglied weist eine öffnende hydraulische Oberfläche auf,
die dem Strömungsmitteldruck
in der ersten Düsenkammer ausgesetzt
ist. Das zweite Nadelventilglied weist eine hydraulische Öffnungsoberfläche auf,
die strömungsmittelmäßig mit
einer ersten Düsenkammer
verbunden ist und zwar über
einen Verbindungsdurchlass durch das erste Nadelventilglied.
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Gemäß einem weiteren Aspekt weist
eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung einen Einspritzkörper auf,
der einen ersten Düsenauslasssatz
definiert und eine Spitze besitzt, mit einer Führungsbohrung definiert durch
eine Führungsoberfläche. Ein
einteiliges erstes Nadelventilglied ist mindestens teilweise in dem
Einspritzvorrichtungskörper
positioniert und definiert einen zweiten Düsenauslasssatz. Das einteilige
erste Nadelventilglied weist eine externe Ventiloberfläche und
einen internen Ventilsitz auf. Ein zweites Nadelventilglied ist
mindestens teilweise in dem ersten Nadelventilglied positioniert.
Das erste Nadelventilglied weist einen Endteil in Führungskontakt
mit der Führungsoberfläche des
Einspritzkörpers
auf.
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Gemäß einem weiteren Aspekt weist
ein Verfahren zur Herstellung einer Kraftstoffeinspritzvorrichtung
einen Schritt zur Bearbeitung einer unteren Führungsoberfläche, einer
externen Ventiloberfläche und
eines internen Ventilsitzes auf einem einteiligen ersten Nadelventilglied
auf. Die untere Führungsoberfläche des
ersten Nadelventilglieds ist in Führungskontakt mit einer Führungsoberfläche positioniert,
die eine Führungsbohrung
in einer Spitze eines Einspritzkörpers
definiert. Ein zweites Nadelventilglied ist mindestens teilweise
in das erste Nadelventilglied eingesetzt.
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Kurze Beschreibung der
Zeichnungen
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1 ist
eine schematische Veranschaulichung eines Motors und eines Kraftstoffeinspritzsystems
gemäß einem
Aspekt der Erfindung;
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2 ist
eine geschnittene Seitenansicht einer Kraftstoffeinspritzvorrichtung;
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3 ist
eine geschnittene schematische Seitenansicht des Düsenanordnungsteils
der Kraftstoffeinspritzvorrichtung der 2;
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4 ist
eine geschnittene Seitenansicht einer weiteren Kraftstoffeinspritzvorrichtung
für das System
der 1;
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5 ist
eine geschnittene Seitenansicht einer Kraftstoffeinspritzvorrichtungsdüsenanordnung gemäß einer
weiteren Kraftstoffeinspritzvorrichtung mit gemischter Betriebsart;
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6 ist
eine teilweise geschnittene Seitenansicht eines Düsenanordnungsteils
einer Kraftstoffeinspritzvorrichtung gemäß der Erfindung;
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7 ist
eine vergrößerte Ansicht
des Spitzenteils der Düsenanordnung
der 6; und
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8a bis 8e sind Graphen der Drucksteuerventilgliedposition,
der Nadelsteuerventilgliedposition, der Kolbenposition, der ersten
und zweiten Nadelventilgliedpositionen und der Kraftstoffeinspritzrate
abhängig
von der Zeit für
ein Beispiel einer Einspritz- oder Injektionsfolge gemäße der Erifndung.
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Detaillierte
Beschreibung
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Gemäß 1 weist ein Motor 10 ein Kraftstoffeinspritzsystem 12 auf,
das eine Common Rail 16, eine Vielzahl von Kraftstoffeinspritzvorrichtungen oder
Injektoren 14 und eine Kraftstoffquelle 18 besitzt.
In dem dargestellten Ausführungsbeispiel
weist der Motor 10 sechs Zylinder 11 auf, wobei
jeder einen hin- und hergehender Motorkolben 15 enthält. Der Fachmann
erkennt nichts desto weniger, dass die vorliegende Erfindung auf
praktisch jede Bauart eines Verbrennungsmotors mit interner Verbrennung anwendbar
ist, wobei aber die Darstellung im Zusammenhang mit einem sechs
Zylinder Dieselmotor folgt. In dem veranschaulichten Ausführungsbeispiel
umfasst das Kraftstoffeinspritzsystem 12 hydraulisch betätigte Kraftstoffeinspritzvorrichtungen
oder -injektoren 14, die ein Betätigungsströmungsmittel verwenden, dass
vom Kraftstoff getrennt ist. Insbesondere zieht der Betätigungsströmungsmittelkreis
Strömungsmittel
aus einer Quelle von Betätigungsströmungsmittel 20,
die vorzugsweise Motorschmieröl ist,
wobei aber irgendeine andere geeignete und verfügbare Strömungsmittelquelle verwendet
werden könnte,
einschließlich
Kühlmittel,
Getriebeströmungsmittel
und selbst Kraftstoff. Die Kraftstoffquelle 18 repräsentiert
einen konventionellen Kraftstofftank, der destillierten Dieselkraftstoff
einhält.
Obwohl die vorliegende Erfindung im Zusammenhang mit einem Dualströmungsmitteldruck
intensivierten hydraulisch gedrehten Kraftstoffeinspritzsystem veranschaulicht ist,
findet die vorliegende Erfindung potentielle Anwendung bei einer
großen
Verschiedenheit von Kraftstoffeinspritzsystemen. Zu diesen gehören, wobei aber
darauf keine Begrenzung erfolgt, Einzelströmungsmittelsysteme, die hydraulisch
betätigte,
mechanisch betätigte
Kraftstoffeinspritzsysteme, Unit- oder Einheitspumpenkraftstoffeinspritzsysteme
und selbst Common Rail Systeme verwenden, die die geeigneten Steuermerkmale
umfassen, die dem Fachmann bekannt sind.
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Niederdrucköl wird abgezogen und von der Betätigungsströmungsmittel 20 durch
eine Niederdruckpumpe 21 zirkuliert. Dieses ein relativ
niedrigen Druck aufweisende Öl
wird sodann im Filter 22 gefiltert und im Kühler 23 gekühlt, bevor
die Abzweigung in einer Richtung zu den Motorschmierdurchlässen 24 und
in einer anderen Abzweigrichtung zu einem Niederdruckbetätigungsströmungsmittelversorgungsdurchlass 25 erfolgt.
Die Strömungsmittelversorgung 25 ist
mit dem Einlass einer Hochdruckpumpe 26 verbunden, die
Hochdruckbetätigungsströmungsmittel
an die Common Rail 16 über
eine Hochdruckversorgungsleitung 27 liefert. Jede Kraftstoffeinspritzvorrichtung 14 weist
ein Betätigungsströmungsmittel 40 auf
und zwar verbunden mit der Common Rail 16 über einen
gesonderten Zweigdurchlass 28. Verwendetes Strömungsmittel
tritt aus den Kraftstoffeinspritzvorrichtungen 14 an einem
Betätigungsströmungsmittelabfluss 41 aus,
und zwar für
Rezirkulation zurück
zu der Quelle 20 über
einen Ablaufdurchlass 29.
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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 zur Hochdruckpumpe 26 über eine
Verbindungsleitung 43 geliefert. Die Steuerung des Drucks
in der Common Rail 16 wird vorzugsweise über einen
Algorithmus mit geschlossener Schleife, d.h. ein Regelalgorithmus
erreicht, der das elektronische Steuermodul 36 aufweist,
welches Common Rail, Drucksignale über eine Verbindungsleitung 44 von
einem Drucksensor 45 erhält. Auf diese Weise wird im
bevorzugten System die Pumpenausgangsgröße durch eine Strategie mit
einer offenen Schleife gesteuert, und zwar einer Strategie der Anpassung
der Pumpenausgangsgröße an die
Systemanforderung, während
der Druck in der Common Rail 16 basierend auf einer Regelstrategie
bzw. Strategie mit geschlossener Schleife geregelt wird, und zwar
durch einen Vergleich des Solldrucks mit dem abgefühlten Druck.
Nichts desto weniger erkennt der Fachmann, dass der Druck in der
Common Rail 16 auch auf andere im Stand der Technik bekannte
Arten und Weisen gesteuert bzw. geregelt werden könnte.
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Der Kraftstoff wird zwischen den
Kraftstoffeinspritzvorrichtungen 14 durch eine Kraftstoffzirkulationspumpe 31 zirkuliert,
die den Kraftstoff von einer Quelle 18 abzieht. Nachdem
Filtern in dem Kraftstofffilter 32 wird der Kraftstoff
an die Eingänge
oder Einlässe 34 der
Kraftstoffeinspritzvorrichtungen 14 über eine Kraftstoffversorgungsleitung 33 geliefert.
Die Kraftstoffzirkulationspumpe 31 ist vorzugsweise eine elektrische
Pumpe, die eine Kapazität
besitzt, um in kontinuierlicher Weise eine Kraftstoffmenge zu zirkulieren,
die die maximal produzierten oder vorgesehenen Bedürfnisse
des Kraftstoffeinspritzsystems 12 erfüllt. Nicht benutzter Kraftstoff
wird zur Quelle 18 zurückgeführt, und
zwar über
eine einen Kraftstoffrückführdurchlass 35 in
konventioneller Art und Weise. Die Kraftstoffeinspritzvorrichtungen 14 sind
vorzugsweise elektronisch durch das elektronische Steuermodul 36 gesteuert
und zwar über
Steuersignale, die zu den einzelnen Einspritzvorrichtungen über Verbindungsleitungen 39 in üblicherweise übertragen
werden. Anders ausgedrückt,
basieren die Steuersignale zu den verschiedenen Komponenten auf
bekannten Sensorsignalen geliefert an das elektronische Steuermodul 36 von
Sensoren 37 über
Verbindungsleitungen 38.
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Es sei auf 2 Bezug genommen: Jede Kraftstoffeinspritzvorrichtung 14 weist
eine Düsenanordnung 47 auf,
ferner einen Druckverstärker
oder Druckintensivierer 48 und ein Drucksteuerventil 49. Der
Fachmann erkennt, dass obwohl die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 14 eine
Düsenanordnung 47 und Durckintensivierer 48 und
ein Drucksteuerventil 49 alle angeordnet im gleichen Einspritzvorrichtungskörper 52 aufweist,
diese gesonderten Merkmale oder Elemente auch in gesonderten Teilen
oder Körperkomponenten
angeordnet sein könnten.
Zusätzlich könnten einige
dieser Merkmale unterschiedliche Formen annehmen, ohne den Rahmen
der Erfindung zu verlassen. Beispielsweise könnte sowohl das Drucksteuerventil 49,
als auch der Druckintensivierer 48 durch einen Nockengetriebenen
Kolben oder Plunger ersetzt werden, wo der Nocken eine oder mehrere
Nockenflächen
besitzen könnte,
und zwar abhängig
von der Anzahl der Einspritzvorgänge,
die pro Motorzyklus erwünscht
sind. Zu dem könnten
diese Komponenten mit einer Common Rail von Kraftstoff ersetzt sein
und zwar verbunden mit der Düsenanordnung 47 über ein
geeignetes Ventil, wobei der Rahmen der Erfindung nicht verlassen
wird. Gemäß einer
weiteren Abwandlungen könnte
die Einheits- oder
Unitkraftstoffpumpe direkt mit der Düsenanordnung 47 verbunden
sein, oder aber eine Einheits- oder Unitölpumpe könnte mit dem Druckintensivierer 48 verbunden
sein, wobei auch dies in den Rahmen der Erfindung fällt. Die
sich auf die elektronische Steuerung und die Kraftstoff Unterdrucksetzung
beziehenden Aspekte können
eine große
Verschiedenheit von Strukturen ohne den Rahmen der Erfindung zu
verlassen betreffen.
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Das Drucksteuerventil 49 weist
einen ersten elektrischen Betätiger 50 auf,
der vorzugsweise ein Elektromagnet ist, aber irgendeine andere elektrische
Betätigungsvorrichtung,
wie beispielsweise ein Piezo-Element oder einen Lautsprecherspule
sein könnte.
Eine Elektromagnetspule 53 ist betriebsmäßig zur
Bewegung eines Ankers 54 bei Erregung gekoppelt. Der Anker 54 ist
angebracht oder in anderer Weise betriebsmäßig angekoppelt, um sich zusammen
mit dem Drucksteuerventilglied 55 zu bewegen. In dem dargestellten
Ausführungsbeispiel
ist das Steuerventilglied 55 ein Kolbenventilglied, wobei
der Fachmann erkennt, das andere Arten von Ventilgliedern verwendet
werden können,
wie beispielsweise Kopfventilglieder, die stattdessen eingesetzt
werden könnten.
Wenn der Elektromagnet
50 Enterregt ist, so spannt die
Vorspannfeder 42 das Drucksteuerventilglied 55 nach
links in eine Position vor, wo der Betätigungsströmungsmittelhohlraum 58 mit
einem Niederdruckbetätigungsströmungsmittelabfluss 41 über einen
Ringraum 47 verbunden ist. Wenn die Elektromagnetspule 53 erregt
ist, so bewegen sich Anker 54 und Steuerventilglied 55 nach
rechts entgegen der Wirkung der Feder 52, um die Strömungsmittelverbindung
zwischen dem Betätigungsströmungsmittelhohlraum 58 und
Hochdruckbetätigungsströmungsmitteleinlass 40 über Ringraum 56 zu öffnen. Wenn dies
auftritt, so schließt
der Ringraum 57 die Strömungsmittelverbindung
zwischen dem Betätigungsströmungsmittelhohlraum 58 und
dem Betätigungsströmungsmittelabfluss 41.
Somit, abhängig
von der Position des Drucksteuerventilglieds 55 und dem
Erregungszustandes des Elektromagneten 50, wird der Betätigungsströmungsmittelhohlraum 58 entweder mit
dem Hochdruckbetätigungsströmungsmitteleinlass 40 zur
Unterdrucksetzung des Kraftstoffs innerhalb der Brennstoffeinspritzvorrichtung
verbunden, oder aber die Verbindung erfolgt mit dem Niederdruckbetätigungsströmungsmittelabfluss 41, um
zu gestatten, dass die Kraftstoffeinspritzvorrichtung sich selbst
zwischen Einspritzereignissen zurücksetzt.
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Der Druckintensivierer 48 weist
einen ein abgestuftes oberes Ende besitzenden Intensivierkolben 60 auf,
der einen oberen Teil oder Oberteil aufweist, der dem Strömungsmitteldruck
in dem Betätigungsströmungsmittelhohlraum 58 ausgesetzt
ist. Obwohl nicht notwendig, weist der Intensivierkolben 60 vorzugsweise
ein abgestuftes oberes Ende derart auf, dass das Hochdruckbetätigungsströmungsmittel
in effektiver Weise nur über
einen Teil der Oberfläche des
oberen Teils des Kolben wirkt, und zwar während des Anfangsteils seiner
Bewegung. Dies kann einen niedrigeren Einspritzdruck über den
Anfangsteil des Kraftstoffeinspritzereignisses zur Folge haben.
Abhängig
von der Form und Länge
des abgestuften oberen Endes, können
auch andere Gestaltungsformen für
die vordere Endrate bzw. das vordere Ende vorgesehen sein, und zwar
einschließlich,
aber nicht beschränkt
darauf, von Rampenvorderenden und „Boot"-geformter Frontendenratenformung. Der
Intensivierkolben 60 wird nach oben in seine gezeigte zurückgezogene
Position durch eine Rückholfeder 62 gedrückt. Zwischen
Einspritzereignissen, wenn der Intensivierkolben 60 unter
der Wirkung der Feder 62 zurückgezogen wird, wird gebrauchtes
Betätigungsströmungsmittel
aus dem Betätigungsströmungsmittelhohlraum
58 zum Betätigungsströmungsmittelabfluss 41 ausgestoßen. Ein
Kolben oder Plunger 61 ist betriebsmäßig zur Bewegung mit dem Intensivierkolben 60 gekoppelt,
um Kraftstoff in einer Kraftstoffunterdrucksetzungskammer 63 dann unter
Druck zu setzen, wenn er einen nach unten gerichteten Pumphub erfährt. Wenn
Kolben bzw. Plunger 61 und Intensivierkolben 60 sich
zurückziehen, wird
frischer Niederdruckkraftstoff in die Kraftstoffunterdrucksetzungskammer 63 über eine
Niederdruckkraftstoffzirkulationsdurchlass 59 eingeschoben,
und zwar an einem Rückschlagventil 69 vorbei.
Der Niederdruckkraftstoffzirkulationsdurchlass 59 ist strömungsmittelmäßig mit
dem Kraftstoffeinlass 34 über den Ringraum verbunden,
der durch den Zwischenraum zwischen dem Einspritzkörpergehäuse und dem
Einspritzstapel aus Komponenten innerhalb desselben geschaffen wird.
Da der Intensivierkolben 60 einen größeren Durchmesser besitzt als
der Plunger 61, kann der Kraftstoffdruck in der Kraftstoffunterdrucksetzungskammer 63 auf
das Mehrfache des Betätigungsströmungsmitteldrucks
enthalten in der Common Rail 16 (1) angehoben werden.
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Nunmehr zusätzlich auf 3 bezugnehmend sei bemerkt, dass die
Düsenanordnung 47 einen
Düsenversorgungsdurchlass 64 aufweist,
der sich zwischen der Kraftstoffunterdrucksetzungskammer 63 und
einem homogenen Ladungsdüsenauslasssatz 65 und
einem konventionellen Düsenauslasssatz 66 erstreckt.
Das Öffnen
und Schließen
der Düsenauslasssätze 65 und 66 wird
durch ein erstes Nadelventilglied 67 bzw. ein zweites Nadelventilglied 68 gesteuert.
Wenn der Plunger 61 seinen Abwärtspumphub erfährt, kann
der Düsenversorgungsdurchlass 64 als
ein Hochdruckdurchlass betrachtet werden, der Kraftstoff mit Einspritzdruckniveaus
enthält. Welcher
Satz der homogenen Ladungsdüsenauslasssatz 65 oder
der konventionelle Düsenauslasssatz 66 während eines
Einspritzereignisses betätigt wird,
hängt von
der Positionierung des Nadelsteuerventilglieds 72 ab, welches
betriebsmäßig mit
einem zweiten elektrischen Betätiger 51 gekuppelt
ist. Der homogene Ladungsdüsenauslasssatz 65 weist
einen oder mehrere Düsenauslässe auf,
die mit einem relativ geringen Winkel bezüglich der Mittellinie des Kraftstoffeinspritzvorrichtung
orientiert sind. Der Fachmann erkennt, dass homogene Ladungsdüsenauslässe in einer
Art orientiert sind, dass eine Mischung des Kraft stoffs mit Luft
erzeugt wird, während
der Motorkolben seinen Kompressionshub erfährt. Der konventionelle Düsenauslasssatz 66 weist
einen oder mehrere Düsenauslässe auf,
die mit einem relativ großen
Winkel bezüglich
der Einspritzvorrichtungsmittellinie in konventioneller Art und
Weise orientiert sind.
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Das erste Nadelventilglied 67 weist
eine hydraulische Schließoberfläche 81 auf,
die dem Strömungsmitteldruck
in einer ersten Nadelsteuerkammer 80 ausgesetzt ist und
eine hydraulische Öffnungsoberfläche 91 ist
dem Strömungsmitteldruck
in dem Düsenversorgungsdurchlass 64 über Strömungsmittelverbindungsdurchlass 88 ausgesetzt. Das
erste Nadelventilglied 67 ist zu einer unteren Position
in Kontakt mit dem ersten Ventilsitz 90 hin vorgespannt,
um den homogenen Ladungsdüsenauslasssatz 65 durch
eine erste Vorspannfeder 82 zu schließen, die in der ersten Nadelsteuerkammer 80 angeordnet
ist.
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Das zweite Nadelventilglied 68 weist
eine zweite hydraulische Schließoberfläche 86 auf,
die dem Strömungsmitteldruck
in einer zweiten Nadelsteuerkammer 84 ausgesetzt ist und
ferner eine hydraulische Öffnungsoberfläche 94,
die dem Strömungsmitteldruck
in dem Düsenversorgungsdurchlass 64 ausgesetzt
ist. Das zweite Nadelventilglied 68 ist normalerweise nach
unten in Kontakt mit dem zweiten Nadelsitz 93 vorgespannt,
um den konventionellen Düsenauslasssatz 66 über die
Wirkung der zweiten Vorspannfeder 85 zu schließen. Zudem
ist das Nadelventilglied 68 nach unten in Kontakt mit dem
zweiten Nadelsitz 93 vorgespannt, und zwar über ein
erstes Nadelventilglied 94, welches gegen den ersten Ventilsitz 90 über die
Wirkung der ersten Vorspannfeder 82 wirkt. Die Stärken der
Federn 82 und 85 und auch die Bemessung der hydraulischen Öffnungsoberflächen 91 und 94 sind
vorzugsweise derart, dass sowohl die ersten als auch die zweiten Nadelventilglieder ähnliche
bzw. gleiche Ventilöffnungsdrücke besitzen.
Nichts desto weniger erkennt der Fachmann, dass diese Aspekte variiert
werden können,
um unterschiedliche Ventilöffnungsdrücke für die zwei
unterschiedlichen Nadelventilglieder zur Hervorrufung des gewünschten
Effektes zu erzeugen. Der Fachmann erkennt, dass das zweite Nadelventilglied 68 mindestens
zwei gesonderte, aber aneinander angebrachte Komponenten aufweist.
Gemäß der Verwendung
in diesem Patent kann ein Ventilglied irgendeiner Bauart eine oder
mehrere Komponen ten, die aneinander angebracht sind verwenden oder
die in anderer Weise gekoppelt sind, um so zusammen als einen einzige
Einheit sich zu bewegen. Die maximale Aufwärtslaufdistanz und der Hub
des Nadelventilglieds 67 wird durch den Abstandsdickenteil
und den Stoppteilabschnitt des ersten Nadelventilglieds bestimmt,
wobei diese in der ersten Nadelsteuerkammer 80 angeordnet
sind. Die maximale nach oben gerichtete Laufdistanz des Nadelventilglieds 68 wird
durch Abstandsstück 89 bestimmt, welches
vorzugsweise ein Teil der dicken Kategorie ist. Zu erst ist die
Nadelsteuerkammer 80 im Wesentlichen strömungsmittelmäßig von
der zweiten Nadelsteuerkammer 84 durch einen Führungsteil 83 getrennt.
In ähnlicher
Weise ist die zweite Nadelsteuerkammer 84 im Wesentlichen
strömungsmittelmäßig gegenüber dem
Düsenversorgungsdurchlass 64 über eine
Führungszone
oder -region 87 isoliert.
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Die Positionierung des Nadelsteuerventilglieds 72 bestimmt,
welche der Nadelsteuerkammern 80 oder 84 mit dem
Hochdruck in dem Düsenversorgungsdurchlass 64 verbunden
wird, und somit welches der Nadelventilglieder 67 oder 68 sich
während eines
Einspritzereignisses in eine Öffnungsposition anhebt.
Der zweite elektrische Betätiger 51 ist
vorzugsweise betriebsmäßig mit
dem Nadelsteuerventilglied 72 über eine Verbindung mit einem
Anker 71 gekoppelt. Der zweite elektrische Betätiger 51 ist
als ein Elektromagnet dargestellt, könnte aber auch irgendein anderer
geeigneter elektrischer Betätiger sein
einschließlich,
aber nicht begrenzt auf einen Piezo- oder Lautsprecherspulenbetätiger. Das
Nadelsteuerventilglied 72 ist normalerweise nach unten
in Kontakt mit dem zweiten Ventilsitz 75 über eine
Vorspannfeder 73 vorgespannt. Wenn es sich in dieser Position
befindet, so ist die zweite Nadelsteuerkammer 84 strömungsmittelmäßig mit
dem Düsenversorgungsdurchlass 64 verbunden,
und zwar über
einen Druckverbindungsdurchlass 77 an einem ersten Ventilsitz 74 vorbei
und über
einen Verbindungsdurchlass 76. In dieser Position ist die
erste Nadelsteuerkammer 80 strömungsmittelmäßig von
dem Düsenversorgungsdurchlass 64 isoliert,
und zwar in Folge des Schließens
des zweiten Ventilsitzes 75. Im bevorzugten Ausführungsbeispiel
ist die erste Nadelsteuerkammer 80 ein geschlossenes Volumen
mit der Ausnahme des zweiten Druckverbindungsdurchlasses 78.
In einigen Fällen
kann es jedoch erwünscht
oder zweckmäßig sein,
die erste Nadelsteuerkammer 80 mit einem ringförmigen Niederdruckkraftstoffzirkulationsdurchlass 59 zu
verbinden und zwar über
einen eingeschränkten
Belüftungsdurchlass 98 (schattiert
in 3 gezeigt). Der Einschluss eines
nichtblockierenden aber einschränkend
wirkenden Belüftungsdurchlasses 98 kann
in solchen Fällen
zweckmäßig sein,
wo das Leck von Hochdruckkraftstoff in die erste Nadelsteuerkammer 80 während eines
Einspritzereignisses hinreicht, um zu bewirken, dass das Nadelventilglied 67 vorzeitig
geschlossen wird. Wenn der Ablass oder Belüftungsdurchlass 98 nicht
umfasst wird, so kann das Nadelventilglied 67 sich nach
oben in seine Öffnungsposition
anheben, und zwar in das relativ geschlossene Volumen der ersten
Nadelsteuerkammer 80, da die diese auf einem niedrigen
Druck sich befindet, wenn ein Einspritzereignis eingeleitet wird,
wenn der zweite elektrische Betätiger 51 enterregt
wird. Vorzugsweise wird der Belüftungsdurchlass 98 weggelassen und
die Reduktion des Volumens der Nadelsteuerkammer bewirkt durch das
Anheben des Nadelventilglieds 67 wird durch die Komprimierbarkeit
des Kraftstoffes vorgesehen.
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Wenn der zweite elektrische Betätiger 51 erregt
wird, so zieht die Elektromagnetspule 70 den Anker 71 an
und hebt das Nadelsteuerventilglied 72 nach oben, um den
ersten Ventilsitz 74 zu schließen und den zweiten Ventilsitz 75 zu öffnen. Wenn
dies erfolgt, wird die erste Nadelsteuerkammer 80 strömungsmittelmäßig mit
dem Hochdruck in dem Düsenversorgungsdurchlass 64 verbunden,
um zu verhindern, dass das erste Nadelventilglied 67 sich
vom ersten Nadelsitz 90 sich abhebt, und zwar in Folge der
hydraulischen Hochdruckkraft, die auf die hydraulische Schließoberfläche 81 wirkt.
Vorausgesetzt, dass der zweite elektrische Betätiger 51 erregt wird
bevor der Kraftstoffdruck und der Düsenversorgungsdurchlass 64 für ein Einspritzereignis
erhöht sind,
existiert der Niederdruck in der zweiten Nadelsteuerkammer 84 in
Folge des Schließens
des Ventilsitzes 74. Die zweite Nadelsteuerkammer 84 ist vorzugsweise
ein geschlossenes Volumen mit der Ausnahme des Druckverbindungsdurchlasses 77, könnte aber
mit dem Niederdruckkraftstoffzirkulationsdurchlass 59 verbunden
sein, und zwar über
einen nichtblockierten, aber eingeschränkten Belüftungsdurchlass 99 im
Falle, dass ein Kraftstoffleck zwischen verschiedenen Komponenten
von Belang ist. Wenn sich die zweite Nadelsteuerkammer 84 auf einem
Niederdruck befindet und der Kraftstoffdruck in dem Düsenversorgungsdurchlass 64 auf
Einspritzpegel ansteigt und auf die hydraulische Öffnungsoberfläche 94 wirkt,
hebt sich das zweite Nadelventilglied 68 nach oben ab,
um den Düsenauslasssatz 66 zum Düsenversorgungsdurchlass 64 zu öffnen. Der
Fachmann erkennt, dass dann, wenn das zweite Ventilglied 68 sich
in seine Öffnungsposition
anhebt, es auch das erste Nadelventilglied 67 anhebt, wobei aber
der homogene Ladungsdüsenauslasssatz 65 blockiert
verbleibt, da das erste Nadelventilglied 67 in Kontakt
zum Schließen
des ersten Nadelsitzes 90 bleibt. Der Belüftungsdurchlass 99 ist
vorzugsweise weggelassen, aber kann vorgesehen sein, wenn Leck-
und/oder Strömungsmittelversdrängung hervorgerufen
durch die Bewegung des Nadelventilglieds in eine Öffnungsposition
eine Notwendigkeit für
eine Belüftung
erzeugen. Zusätzlich
oder alternativ kann ein Belüftungsdurchlass 97 der
einen Ringraum im Außenventilglied 68 verbindet
zur Steuerung des Leckflusses verwendet werden.
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Es sei nunmehr auf 4 Bezug genommen: eine hydraulisch betätigte Kraftstoffeinspritzvorrichtung 114 ist
sehr ähnlich
derjenigen, die in 2 gezeigt
ist, mit der Ausnahme, dass sie einen Verbindungsdurchlass 176 aufweist,
der mit dem Betätigungsströmungsmittelhohlraum 158 verbunden
ist und nicht mit einem Verbindungsdurchlass 76 strömungsmittelmäßig verbunden
mit dem Düsenversorgungsdurchlass 64,
wie dies in dem Ausführungsbeispiel
der 2 gezeigt ist. Somit
wird in dem Ausführungsbeispiel
der 4 Betätigungsströmungsmittel
zu den Nadelsteuerkammern geführt und
zwar basierend auf der Positionierung des Nadelsteuerventilglieds 172,
basierend auf dem Erregungszustands des elektrischen Betätigers 151.
Im Ausführungsbeispiel
der 2 wird das Drucksteuerventilglied 155,
welches den Druck im Betätigungsströmungsmittelhohlraum 158 steuert,
in diese Position durch einen ersten elektrischen Betätiger 150 gesteuert.
Somit ist das Ausführungsbeispiel
der 4 praktisch identisch
dem Ausführungsbeispiel
der 2 mit der Ausnahme,
dass Hochdruck- oder Niederdrucköl
an die hydraulischen Schließoberflächen der
Nadelventilglieder angelegt wird, anstelle des Kraftstoffdrucks,
wie beim Ausführungsbeispiel
gemäß 2.
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Bezugsnehmend auf 5 sei bemerkt, dass eine Düsenanordnung 247 anstelle
der Düsenanordnung 47,
gezeigt im Ausführungsbeispiel
der 2, eingesetzt werden
könnte,
oder aber als alleinstehende Kraftstoffeinspritzvorrichtung ver wendet
werden könnte,
innerhalb eines Kraftstoffeinspritzsystems einer anderen Bauart,
bei dem Mittel vorgesehen sind, die sich von den Mitteln gemäß 1 und 2 unterscheiden, und zwar Unterdrucksetzung
des Kraftstoffs und zur Steuerung des Flusses desselben zur Kraftstoffeinspritzvorrichtung.
Dieses Ausführungsbeispiel
unterscheidet sich von der Düsenanordnung 47 gemäß 3 insofern, als sein Verbindungsdurchlass 276 strömungsmittelmäßig mit
der Niederdruckkraftstoffzirkulationsfläche oder dem -gebiet 259 verbunden
ist und nicht ein Verbindungsdurchlass 76 strömungsmittelmäßig mit
dem Düsenversorgungsdurchlass 64,
wie im Ausführungsbeispiel
der 2 und 3 verbunden ist. Somit bewegt
sich in diesem Ausführungsbeispiel
das Nadelsteuerventilglied 272 zwischen einem ersten Ventilsitz 274 und
einem zweiten Ventilsitz 275, um entweder die erste Nadelsteuerkammer 280 oder
die zweite Nadelsteuerkammer 284 mit dem Niederdruckkraftstoffdurchlass 259 zu
verbinden. In diesem Ausführungsbeispiel
ist die erste Nadelsteuerkammer 280 strömungsmittelmäßig mit
dem Düsenversorgungsdurchlass 264 verbunden,
und zwar durch einen nichtblockierten Verbindungsdurchlass 243, der
eine Strömungseinschränkung 242 aufweist,
die einschränkender
ist als die Strömungseinschränkung 244 angeordnet
in dem Belüftungsverbindungsdurchlass 276.
Wegen dieser Strömungseinschränkungen
und der verschiedenen Durchlasspfade fällt die erste Nadelsteuerkammer 280 auf
ein relativ niedrigen Druck dann ab, wenn das Nadelsteuerventilglied 272 sich
in seiner untere Position befindet, und zwar den ersten Ventilsitz 274 öffnend.
Anders ausgedrückt
gilt Folgendes: der Druck in der ersten Nadelsteuerkammer 280 liegt
irgendwo zwischen dem in dem Düsenversorgungsdurchlass 264 und dem
Niederdruckkraftstoffzirkulationsdurchlass 259. Da die
Strömungseinschränkung 242 restriktiver
ist als die Strömungseinschränkung 244,
und zwar in dieser Position, befindet sich die erste Nadelsteuerkammer 280 auf
einem relativ niedrigen Druck, da sie strömungsmittelmäßig mit
dem Niederdruckkraftstoffzirkulationsdurchlass 259 verbunden
ist, und zwar über
den Druckverbindungsdurchlass 278 und den Belüftungsverbindungsdurchlass 276.
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Wenn der elektrische Betätiger 251 erregt wird
um das Nadelsteuerventilglied 272 zum Öffnen des zweiten Ventilsitzes 275 nach
oben anzuheben, so wird die zweite Nadelsteuerkammer 284 strömungsmittelmäßig mit
dem Niederdruckkraftstoff zirkulationsdurchlass 259 verbunden
und zwar über Druckverbindungsdurchlass 277 und
Belüftungsverbindungsdurchlass 276.
Wenn dies Auftritt, so liegt der Druck in der Nadelsteuerkammer 284 irgendwo zwischen
dem im Düsenversorgungsdurchlass 264 und
Kraftstoffzirkulationsdurchlass 259, da die zweite Nadelsteuerkammer 284 strömungsmittelmäßig über einen
nichtblockierten Verbindungsdurchlass 241 mit dem Düsenversorgungsdurchlass 264 verbunden
ist. Da die Strömungseinschränkung 240 einschränkender
ist als die Strömungseinschränkung 244 fällt der Druck
in der zweiten Nadelsteuerkammer 284 ab, wenn das Nadelsteuerventilglied 272 sich
in seiner oberen den 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. Das zweite Nadelventilglied 268 steuert
das Öffnen
und Schließen des
konventionellen Düsenauslasssatzes 266.
Das zweite Nadelventilglied 268 weist eine hydraulische Schließoberfläche 286 auf
und zwar ausgesetzt gegenüber
dem Strömungsmitteldruck
in der zweiten Nadelsteuerkammer 284.
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Nunmehr auf die 6 und 7 bezugnehmend
sei bemerkt, dass die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 314 gemäß einem
weiteren Ausführungsbeispiel
der Erfindung ein einstückiges
oder einteiliges Außennadelventilglied 368 aufweist,
im Gegensatz zu dem zweiteiligen Außennadelventilgliedern 68, 268 der
vorherigen Ausführungsbeispiele.
Die Düsenanordnung 347 der
Kraftstoffeinspritzvorrichtung 314 könnte in irgendeinen der zuvor
beschriebenen Kraftstoffeinspritzvorrichtungen substituiert werden. Die
Merkmale 80, 82, 84 und 85 sind
identisch denen in gleicher Weise bezeichneten Merkmalen, die zuvor unter
Bezugnahme auf eines der vorhergehenden Ausführungsbeispiele beschrieben
wurde. Eine Strategie, die gestattet, dass ein einteiliges Außennadelventilglied 368 im
Gegensatz zu den zweiteiligen Ventilgliedern, die oben beschrieben
wurden, erreicht wird, ist durch vergrößern des Durchmessers der zweiten
Düsenkammer 351,
um besser in der Lage zu sein, einen Schleif- oder anderen Maschinenbearbeitungsvorgang
auszuführen,
mit der geeigneten Positionierung innerhalb des Außennadelventilglieds
368 zur
genauen Bearbeitung des Ventilsitzes 390. Anders ausgedrückt, das
Länge zur
Durchmesserverhältnis
wird eingestellt, um die notwendige Bearbeitung zu erleichtern,
die erforderlich ist, um den internen Ventilsitz 390 unter
Verwendung konventioneller Techniken zu schaffen. Dieses Ausführungsbeispiel
unterscheidet sich auch von den vorherigen Ausführungsbeispielen dadurch, dass
einen Sackreduktionsverlängerung 373 an
dem inneren Nadelventilglied 367 ausgeführt ist, um das Kraftstofftropfen
in den Verbrennungsraum zu reduzieren, und zwar in Folge eines übermäßig großen Sackvolumens.
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Das äußere Nadelventilglied 368 weist
eine obere Führungsoberfläche 363 auf,
und zwar in Führungskontakt
mit einer Führungsbohrung 364 definiert
durch die 354 des Einspritzvorrichtungskörpers 352.
Zudem weist das Außennadelventilglied 368 einen
Endteil 369 auf, und zwar in Gleit- oder Führungsverbindung
mit einer Oberfläche,
die eine untere Führungsbohrung 353 durch
die Spitze 354 des Einspritzkörpers 352 definiert.
Das äußere Nadelventilglied 368 ist
derart bearbeitet, dass es eine externe Ventiloberfläche 370 aufweist,
die den konventionellen Düsenauslasssatz 366 dann
schließt,
wenn Kontakt mit dem Ventilsitz 393 besteht. Wenn sich
das Außennadelventilglied 368 in
seine offene Position hebt, so öffnet
die Düsenkammer 341 den
konventionellen Düsenauslasssatz 366,
um zu gestatten, dass Kraftstoff in den Verbrennungsraum in einer üblichen Weise
eingespritzt wird. Die Öffnungs-
und Schließbewegung
des Außennadelventilglieds 368 wird durch
die Strömungsmitteldrücke in der
Düsenkammer 341 und
der Nadelsteuerkammer 84 gesteuert und die Federkräfte geliefert
durch die Vorspannfedern 85 und 82. Insbesondere
weist das Außennadelventilglied 368 eine
hydraulische Öffnungsoberfläche 340 auf,
die dem Strömungsmitteldruck
in der Düsenkammer 341 ausgesetzt
ist und ferner ist eine hydraulische Schließoberfläche 386 vorgesehen,
die dem Strömungsmitteldruck
in der Nadelsteuerkammer 84 ausgesetzt ist. Das äußere Nadelventilglied ist
zu einer geschlossenen Position, wie gezeigt, durch Feder 85 und
Feder 82 vorgespannt, die über das innere Nadelventilglied 367 auf
den internen Ventilsitz 390 einwirken. Das äußere Nadelventilglied 368 weist,
wie zuvor diskutiert, einen internen Ventilsitz 390 auf,
gegen den die Ventiloberfläche 371 des inneren
Nadelventilglieds 367 in Anschlag oder Berührung kommt,
um den homogenen Ladungsdüsenauslasssatz 365 zu
schließen.
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Das innere Nadelventilglied 367 ist
mindestens teilweise im äußeren Nadelventilglied 368,
wie gezeigt, positioniert, um das Öffnen und Schließen des
homogenen Ladungsdüsenauslasssatzes 365 zu
steuern. Das innere Nadelventilglied 367 ist in seiner
unteren geschlossenen Position gezeigt, in der die Ventiloberfläche 371 sich
in Berührung
mit dem Ventilsitz 390 befindet, um den homogenen Ladungsdüsenauslasssatz 365 zu
schließen.
In dieser Position füllt
eine Sackreduktionsverlängerung 373 im
Wesentlichen das Sackvolumen 356 das zwischen dem Sitz 390 und
den Auslässen 365 existiert.
Dies führt zu
einem beträchtlich
reduzierten Sackvolumen und somit zu weniger Kraftstofftropfen in
den Verbrennungsraum. Das innere Nadelventilglied 367 weist eine
hydraulische Öffnungsoberfläche 350 auf,
und zwar ausgesetzt gegenüber
dem Strömungsmitteldruck
in einer zweiten Düsenkammer 351.
Die Düsenkammer 351 ist
in Strömungsmittelverbindung
mit der Düsenkammer 341 über einen
Verbindungsdurchlass 342 durch äußeres Nadelventilglied 368. Das
innere Nadelventilglied 367 wird hinsichtlich seins Öffnens und
Schließens
durch den Strömungsmitteldruck
in der Düsenkammer 351 gesteuert
und ferner durch den Strömungsmitteldruck
in der Nadelsteuerkammer 80 und der Vorspannkraft der Vorspannfeder 82.
Das innere Nadelventilglied 367 weist eine hydraulische
Schließoberfläche 381 auf,
die dem Strömungsmitteldruck
in der Nadelsteuerkammer 80 ausgesetzt ist. Das innere
Nadelventilglied 367 wird seitens seiner Bewegung über eine
Führungsbohrung
geführt,
und zwar angeordnet in dem oberen Teil des äußeren Nadelventilglieds 368 und auch
mittels einer zusätzlichen
Führungsoberfläche angeordnet
im Einspritzvorrichtungskörper 352.
Diese Führungsoberfläche ist
angeordnet zwischen den Nadelsteuerkammern 80 und 84.
Wie zuvor diskutiert, sind die Nadelsteuerkammern 80 und 84 im
Wesentlichen strömungsmittelmäßig voneinander
isoliert, so dass die Drücke
in diesen zwei Kammern unterschiedlich sein können und möglicherweise selbst während eines
Einspritzereignisses geändert
werden.
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Industrielle
Anwendbarkeit
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Es sei nunmehr auf die 1 bis 3 und die graphischen Darstellungen der 8a bis 8e Bezug genommen, wobei eine erfindungsgemäße Beispielseinspritzse quenz
beschrieben wird. Vor dem Beginn einer Einspritzsequenz werden erste
und zweite elektrische Betätiger 50 und 51 enterregt
und Niederdruck herrscht in der ganzen Kraftstoffeinspritzvorrichtung 14.
Anders ausgedrückt,
das Drucksteuerventilglied 55 ist in eine Position vorgespannt,
die den Betätigungsströmungsmittelhohlraum 58 mit
dem Niederdruckabflussauslass 41 verbindet. Zudem befinden
sich der Plunger 61 und der Intensivierkolben 60 in
ihren zurückgezogenen
Positionen und die Kraftstoffunterdrucksetzungskammer 63 befindet sich
auf einem niedrigen Druck strömungsmittelmäßig verbunden
am Rückschlagventil 69 vorbei
zu dem Niederdruckkraftstoffzirkulationsdurchlass 59. Dies
hat auch zur Folge, dass der Düsenversorgungsdurchlass 64 und
die verschiedenen mit dem Nadelsteuerventil assoziierten Durchlässe sich
auf einem niedrigen Druck befinden. In der bevorzugten Version der
vorliegenden Erfindung sind zwei unterschiedliche Düsenauslasssätze vorzugsweise
konfiguriert für
die homogene Ladungskompressionseinspritzvorrichtungseinspritzung
und die konventionelle Kraftstoffeinspritzung. Irgendwo nachdem
der Motor 15 seinen nach oben gerichteten Kompressionshub beginnt,
auch vorzugsweise dann, wenn der Kolben dichter an der unteren Totmittenposition
als an der oberen Totmittenposition befindet, ein erwünschtes homogenes
Ladungseinspritzereignis. In einem solchen Falle wird der Kraftstoff
frühzeitig
eingespritzt und der Kraftstoffstrahl oder die Kraftstoffsprühung 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.
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Kurz vor der gewünschten Zeitsteuerung für ein homogenes
Ladungskompressionseinspritzereignis 100, wie in 8e gezeigt, wird Strom an
den elektrischen Betätiger 50 geliefert,
um das Drucksteuerventilglied 55 nach rechts zu bewegen,
um den Niederdruckabfluss 41 zu schließen und den Betätigungsströmungsmittelhohlraum 58 für den hohen Druck
des Betätigungsströmungsmitteleinlasses 40 zu öffnen. Wenn
dies auftritt, so fließt
Hochdruckbetätigungsströmungsmittel
in die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 14 und wirkt auf
den Intensivierkolben 60 und bewirkt, dass sich dieser
und der Plunger 61 nach unten bewegen, um den Kraftstoff
in der Kraftstoffunterdrucksetzungskammer 63 unter Druck
zu setzen. Dies ist gezeigt durch die beginnende Aufwärtsneigung
in 8c, wobei aber die
Bewegung des Drucksteuerventilglieds von einer geschlossenen Position
in eine offenen Position in 8a gezeigt
ist. Die Abwärtsbewegung
des Kolbens 61 bewirkt schnell, dass der Kraftstoffdruck
in der Kraftstoffunterdrucksetzungskammer 63 auf Einspritzniveaus oder
-pegel ansteigt. Wenn der Druck in dem Düsenversorgungsdurchlass 64 ansteigt,
wird Hochdruck zu der zweiten Nadelsteuerkammer 84 über Durchlass 76 und
den ersten Druckverbindungsdurchlass 77 geleitet. Insofern
bleibt das zweite Nadelventilglied 68 in einer unteren
geschlossenen Position, wie dies durch die gestrichelte Linie der 8d gezeigt ist. Da jedoch
die erste Nadelsteuerkammer 80 sich auf einem Niederdruck
befindet, und zwar in Folge des Schließens des zweiten Ventilsitzes 75 hebt
sich das erste Nadelventilglied 67 nach oben ab, um den homogenen
Ladungsdüsenauslasssatz 65 dann
zu öffnen,
wenn der Kraftstoffdruck einen Ventilöffnungsdruck hinreichend übersteigt,
um die Vorspannfeder 82 zu überwinden. Diese Öffnung des ersten
Nadelventilglieds 67 ist durch die ausgezogene Linie in 8d gezeigt. Wie erwartet,
gilt Folgendes: wenn sich das erste Nadelventilglied in eine Öffnungsposition
anhebt, so fängt
der Kraftstoff an für das
homogene Ladungseinspritzereignis 100 zu sprühen, wie
dies in 8e gezeigt ist.
Kurz bevor die gewünschte
oder Sollmenge an Kraftstoff eingespritzt ist, wird das homogene
Ladungseinspritzereignis 100 beendet, und zwar durch Enterregung
des elektrischen Betätigers 50,
um den Druck am Intensivierkolben 60 freizugeben, und zwar
durch Öffnen des
Betätigungsströmungsmittelhohlraums 58 zum Niederdruckabfluss 41.
Wenn dies Auftritt, so wird die Abwärtsbewegung des Plungers 61 und
des Intensivierkolbens 60 auf und beide beginnen sich zurück zu ziehen
und zwar mit einer Rate beeinflusst durch die Stärke der Rückholfeder 62. Diese
Zurückziehung
ist in 8c gezeigt und
zwar durch den relativ langen geneigten Teil der Bewegung des Plungers.
Wenn der Plunger 61 sich verlangsamt und schließlich in seiner
Abwärtsbewegung
stoppt, fällt
der Kraftstoffdruck in der Kraftstoffunterdrucksetzungskammer 63 und
dem Düsenversorgungsdurchlass 64 schnell ebenfalls
ab. Wenn der Kraftstoffdruck unter einen Ventilschließdruck abfällt, bewegt
sich das erste Nadelventilglied 67 nach unten, um den homogenen
Ladungsauslasssatz 65 unter der Wirkung der vorgespannten
Feder 82 zu schließen.
Wenn das erste Nadelventilglied 67 auf dem Ventilsitz 90 sitzt,
ist das homogene Ladungseinspritzereignis 100 vollständig. Die
Kraftstoffeinspritzvorrichtung hat sodann die Fähigkeit sich selbst zurückzusetzen,
und zwar mit der Zurückziehung
des Plungers 61 Und des Intensivierkolbens 60,
wenn der eingespritzte Kraftstoff sich mit der Luft in dem Motorzylinder
während
des Kompressionshubs mischt. Wenn nichts weiteres getan würde, so
würde die
homogene Ladung im Motorzylinder 15 selbst zünden, wenn
der Motorkolben sich im Bereich der oberen Totmittenposition befindet.
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Der Fachmann erkennt, dass irgendeine
Anzahl von homogenen Ladungskompressionsereignissen mit gewünschten
Zeitsteuerungen ausgeführt werden
können.
Abhängig
von der Struktur der speziellen Kraftstoffeinspritzvorrichtung und
dem Kraftstoffeinspritzsystem kann das homogene Ladungseinspritzereignis
in mehr als einer Art beendet werden. Bei der ersten Art wird der
erste Betätiger 50 enterregt,
um den Kraftstoffdruck unter einen Ventilschließdruck zu reduzieren, was bewirkt,
dass sich das erste Nadelventilglied 67 nach unten zu seiner geschlossenen
Position hin unter Wirkung seiner Vorspannfeder 82 bewegt.
Im Falle, dass die Belüftungsdurchlässe 98, 99 nicht
verwendet werden, kann das homogene Ladungseinspritzereignis auch dadurch
beendet werden, dass man den zweiten elektrischen Betätiger 51 erregt,
um das Einspritzereignis zu beenden, während der Kraftstoffdruck noch relativ
hoch ist. In einem solchen Fall wird die Aufwärtsbewegung des Nadelsteuerventilglieds 72 hohen
Druck in der zweiten Nadelsteuerkammer 84 einfangen, was
bewirkt, dass das zweite Nadelventilglied 68 in seiner
unteren geschlossenen Position verbleibt. Die Aufwärtsbewegung
des Nadelsteuerventilglieds 72 wird jedoch den Sitz 75 öffnen und
die erste Nadelsteuerkammer 80 mit dem Hochdruckströmungsmittel
im Düsenversorgungsdurchlass 64 verbinden,
was bewirkt, dass das erste Nadelventilglied 67 abrupt
unter der Wirkung des Hydraulikdrucks und seiner Vorspannfeder 82 schließt. Der Fachmann
erkennt ferner, dass verschiedene Beendigungen des Einspritzratenformens
ausgeführt
werden können,
und zwar im Falle, dass die Kraftstoffeinspritzvorrichtung einer
Struktur gemäß 2 besitzt, welche nicht
die Belüftungen 98 oder 99 umfasst,
wie dies durch verdeckte Linien in 3 gezeigt
ist. Anders ausgedrückt,
die Zeitsteuerung der Enterregung des ersten elektrischen Betätigers 50 relativ
zur Enterregung des zweiten elektrischen Betätigers 51, kann derart
eingestellt werden um zu bewirken, dass sich das erste Nadelventilglied 67 zu
ei ner geschlossenen Position irgendwo zwischen dem maximalen Kraftstoffdruck
und dem Ventilschließdruck
definiert durch die Vorspannfeder 82 hin bewegt.
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Im dargestellten Ausführungsbeispiel
der Einspritz- oder Injektionssequenzer der 8a bis 8e folgt
auf das homogene Ladungseinspritzereignis 100 zu einer
späteren
Zeit ein konventionelles Einspritzereignis 101. Um ein
konventionelles Einspritzereignis 101 zu erzeugen, wird
der zweite elektrische Betätiger 51 vorzugsweise
erregt, und zwar bevor der Kraftstoffdruck in der Einspritzvorrichtung 14 den
Ventilöffnungsdruck
des ersten Ladeventilglieds 67 erreicht. Gemäß den Graphen
der 8a und 8b wird der zweite elektrische
Betätiger 51 vor
dem ersten elektrischen Betätiger 50 erregt.
Wenn dies erfolgt, so bewegt sich das Nadelsteuerventilglied 72 nach
oben, um den ersten Ventilsitz 74 zu schließen und
den zweiten Ventilsitz 75 zu öffnen. Die Folge davon ist,
dass in der zweiten Nadelsteuerkammer 84 Niederdruck eingefangen
wird, wohingegen die erste Nadelsteuerkammer 80 strömungsmittelmäßig mit dem
Düsenversorgungsdurchlass 64 über Verbindungsdurchlass 76 und
Druckverbindungsdurchlass 78 verbunden wird. Der Fachmann
erkennt jedoch, dass die bloße
Bewegung des Nadelsteuerventils 72, bevor die Kraftstoffeinspritzvorrichtung
unter Druck gesetzt ist, in beiden, den ersten und zweiten Nadelventilgliedern 67 und 68 zur
Folge hat, dass diese in ihren unteren geschlossenen Positionen
verbleiben. Kurz vor dem erwünschten
Beginn des konventionellen Einspritzereignis 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 Intensivierkolben 60 und der Kolben 61 wird
nach unten angetrieben, um den Kraftstoff in der Kraftstoffunterdrucksetzungskammer 63 unter
Druck zu setzen. Wenn der Kraftstoffdruck ansteigt, so wird dieser
Druck zuerst nahe der Steuerkammer 80 geleitet und wirkt
auf die hydraulische Schließoberfläche 81,
um das erste neue Ventilglied 67 im Kontakt mit dem Ventilsitz 90 zu
halten, um den homogenen Ladungsdüsenauslasssatz 65 zu
schließen
oder zu blockieren. Dieser gleiche Anstieg des Kraftstoffdrucks
wirkt jedoch auf die hydraulische Öffnungsoberfläche 94 des
zweiten Nadelventilglieds 68 und bewirkt, dass dieses beide
Nadelventilglieder nach oben anhebt, um den konventionellen Düsenauslasssatz 66 zu öffnen, dann,
wenn der Kraftstoffdruck einen Ventilöffnungsdruck übersteigt,
der in Beziehung steht zur Bemessung der verschiedenen hydraulischen
Oberflächen
und Federn 82 und 85. Dieses Anheben der beiden
Nadelventilglieder zur Öffnung
des konventionellen Düsenauslasssatzes 66 ist
in 6d gezeigt. Kurz
vor dem gewünschten
Ende oder dem Sollende des konventionellen Einspritzereignisses
wird die erste elektrische Betätigungsvorrichtung 50 enterregt,
um das Drucksteuerventilglied 55 zurück in eine Position zu bewegen,
welche den Betätigungsströmungsmittelhohlraum 58 mit
dem Niederdruckbetätigungsströmungsmittelabfluss 41 verbindet.
Dies hat zur Folge, dass der Plunger 61 und der Intensivierkolben 60 zu einem
Halt kommen, und schließlich
anfangen, sich wie in 8c gezeigt,
zurückzuziehen.
Durch Verlangsamung und Beendigung der Abwärtsbewegung des Plungers 61 fällt der
Kraftstoffdruck in der Kraftstoffunterdrucksetzungskammer 63 und
dem Düsenversorgungsdurchlass 64 schnell
unter einen Ventilschließdruck
ab, was bewirkt, dass sich die ersten und zweiten Nadelventilglieder
zusammen nach unten bewegen, um den Ventilsitz 93 zu schließen und den
konventionellen Düsenauslasssatz 66 zu
blockieren. Dieser Aspekt ist in 8d gezeigt.
Mit dem Schließen
des Sitzes 93 endet das konventionelle Einspritzereignis 101.
Ein schärferes
Schließen
der äußeren Nadel 68 kann
erreicht werden durch beschneiden des Stroms zum Ventil 51,
bevor das konventionelle Einspritzereignis vollendet ist. Eine gewisse
Zeit nachdem der Kraftstoffdruck unter den Wert des Öffnungsdrucks
für das
erste Nadelventilglied 67 abgefallen ist, und vorzugsweise
nachdem der erste elektrische Betätiger 50 enterregt
ist, wird der zweite elektrische Betätiger 51 enterregt,
um das Nadelsteuerventilglied 72 in seine untere Position
zurück
zu bringen.
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Der Fachmann erkennt, dass dann,
wenn die Nadelsteuerkammern 80 und 84 nicht wie
schattiert durch die Belüftungen 98 und 99 in 3 gezeigt, belüftet sind,
das konventionelle Einspritzereignis in einer anderen Weise beendet
werden kann. Anders ausgedrückt,
kann das konventionelle Einspritzereignis durch Enterregung des
zweiten elektrischen Betätigers 51 beendet
werden, und zwar um Hochdruckkraftstoff an die hydraulische Schließoberfläche 86 des
zweiten Nadelventilglieds 68 anzulegen. Wenn dies auftritt,
so bewirkt der, sowohl an der hydraulischen Schließoberfläche 81 als
auch der hydraulischen Schließoberfläche 86 wirkende
Druckkraftstoff, dass sich sowohl Nadelventilglied 67 als auch 68 nach
unten bewegen, um den Konventionellen Düsenauslassatz 66 zu
schließen.
Dieser Aspekt der Erfindung kann somit ein gewisses Formen des Endes
der Einspritzrate eines Typs gestatten, was zuvor geschrieben wurde,
so dass der Kraftstoffdruck am Ende des Einspritzens, wenn das Nadelventilglied
sich anfängt
zu einer geschlossenen Position hin zu bewegen, gewillt werden kann
zwischen maximalen Einspritzdruck und dem Ventilschließdruck des
Nadelventilglieds. Obwohl nur ein einziges konventionelles Einspritzereignis
gezeigt wurde, erkennt der Fachmann, dass die vorliegende Erfindung
eine Vielzahl von konventionellen Einspritzereignissen mit gewünschten
Zeitsteuerung durchführen
kann.
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Die Kraftstoffeinspritzvorrichtung
der 4 arbeitet in ähnlicher
Weise mit der Ausnahme, dass Einspritzereignisse begonnen und beendet
werden, durch Erregung oder Enterregung des ersten elektrischen
Betätigers 150.
Anders ausgedrückt
wird unabhängig
davon, ob die eine der Nadelsteuerkammern zu einem Niederdruckgebiet
hin belüftet
ist, jedes Einspritzereignis durch Erregen des ersten elektrischen
Betätigers 150 begonnen
und durch Enterregung des Gleichen beendet. In dem in 4 gezeigten Aufbau wirkt
der zweite elektrische Betätiger 151 als
ein Schalter um zu bestimmen, welche Einspritzart erfolgt. Wenn
der zweite elektrische Betätiger 151 enterregt
ist, so tritt ein homogenes Ladungseinspritzereignis auf. Wenn der
zweite elektrische Betätiger 151 vor
dem elektrischen Betätiger 150 erregt
wird, tritt ein konventionelles Einspritzereignis auf. Das Ausführungsbeispiel
gemäß 4 besitzt auch die Fähigkeit
jedes der Einspritzereignisse zu beenden und zwar durch Änderung
des Erregungszustandes des zweiten elektrischen Betätigers 151,
wie dies unter Bezugnahme auf die nichtbelüftete Version der Kraftstoffeinspritzvorrichtung 14 beschrieben
wurde.
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Es wird nunmehr auf 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 nockenbetätigten Plungers,
von einer Unit- oder Einheitspumpe oder von einer Kraftstoffunterdrucksetzungskammer
einer Bauart gemäß 2. nimmt man an, dass die
Düsenanordnung 247 anstelle
der Düsen anordnung 47 der 2 substituiert wird, so
wird das homogene Ladungseinspritzereignis durch Erregen des ersten elektrischen
Betätigers 50 initiiert,
um den Betätigungsströmungsmittelhohlraum 58 zum
Hochdruckbetätigungsströmungsmittel 40 zu öffnen. Dies
veranlasst den Kolben 60 und den Plunger 61 sich
nach unten zu bewegen, um Kraftstoff in der Kraftstoffunterdrucksetzungskammer 63 und
im Düsenversorgungsdurchlass 264 unter
Druck zu setzen. Der zweite elektrische Betätiger 251 verbleibt
in einem nichterregten 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 einen
Druckverbindungsdurchlass 278 und einen Verbindungsdurchlass 276.
Da die Strömungseinschränkung 242 einschränkender
ist als die Strömungseinschränkung 244,
steigt der Druck in der Nadelsteuerkammer 280 an, bleibt
aber niedrig relativ zu dem Hochdruckkraftstoff in dem Düsenversorgungsdurchlass 264.
Dies gestattet, dass das erste Nadelventilglied 267 sich
nach oben anhebt, um den homogenen Ladungsauslasssatz 265 zu öffnen, wenn
der Kraftstoffdruck einen Ventilöffnungsdruck überschreitet.
Andererseits verbleibt das zweite Nadelventilglied 268 in
der unteren Position dem konventionellen Düsenauslasssatz 266 blockierend,
da Sitz 275 geschlossen ist, was zur Folge hat, dass in
der zweiten Nadelsteuerkammer 284 der Druck auf hohe Niveaus
oder Pegel ansteigt, die mit dem Düsenversorgungsdurchlass 264 assoziiert sind.
Kurz vor dem erwünschten
Ende des homogenen Ladungseinspritzereignisses wird der erste elektrische
Betätiger 50 enterregt,
was bewirkt, dass der Kraftstoffdruck in der ganzen Kraftstoffeinspritzvorrichtung
abfällt
und zwar unter die Ventilschließdrücke mit
der Folge, dass sich das erste Nadelventilglied 267 nach
unten bewegt und den homogenen Ladungsdüsenauslasssatz 265 unter
der Wirkung seiner Vorspannfeder schließt.
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Ein konventionelles Einspritzereignis
wird erreicht durch Erregung der zweiten elektrischen Betätigungsvorrichtung 251 vor
der Kraftstoffdruck wesentlich in der Düsenanordnung 247 ansteigt,
und zwar vorzugsweise vor der Erregung des ersten elektrischen Betätigers 50.
Wenn dies auftritt, wird der erste Ventilsitz 274 geschlossen
und der zweite Ventilsitz 275 wird geöffnet. Wenn dies geschieht,
so ist die zweite Nadelsteuerkammer 284 strömungsmittelmäßig mit
dem Niederdruck kraftstoffdurchlass 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 bleibt. Insofern wird sich das zweite Nadelventilglied 268 in
seine Öffnungsposition
anheben, um den konventionellen Düsenauslasssatz 266 zu öffnen, wenn
der Kraftstoffdruck in dem Düsenversorgungsdurchlass 264 einen Ventilöffnungsdruck übersteigt.
Das konventionelle Einspritzereignis wird beendet durch Enterregung des
ersten elektrischen Betätigers 50,
um den Betätigungsströmungsmittelhohlraum 58 wieder
mit dem Niederdruckabflussdurchlass 41 zu verbinden. Dies bewirkt
einen Abfall des Kraftstoffdrucks in der ganzen 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,
um das konventionelle Einspritzereignis zu beenden.
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Der Fachmann erkennt, dass bei allen
unterschiedlichen Versionen der vorliegenden Erfindung jedes homogene
Ladungseinspritzereignis durch Platzieren oder Anordnen des Nadelsteuerventils
in einer ersten Position initiiert oder eingeleitet wird. Diese
erste Position entspricht vorzugsweise einer Position, in der die
Nadelsteuerkammer assoziiert mit dem ersten Nadelventilglied auf
einem relativ niedrigen Druck durch das Einspritzereignis hindurch
verbleiben kann. Dies kann dadurch erreicht werden, dass man die
Nadelsteuerkammer von dem Hochdruckkraftstoff, wie im Ausführungsbeispiel
der 2 isoliert oder
trennt, und zwar durch Isolieren der ersten Nadelsteuerkammer von
dem Hochdruckkraftstoff und durch Belüften desselben über einen
optionalen oder Wahlweisen Belüftungsdurchlass 98,
wie in 3 gezeigt, oder
aber durch Isolieren der ersten Nadelsteuerkammer von dem Hochdruckkraftstoff und
durch Verbindung des Gleichen mit einem Ablass oder einer Belüftung über das
Nadelsteuerventil, wie in dem Ausführungsbeispiel der 5 gezeigt. Wenn sich somit
das Nadelsteuerventilglied in seiner ersten Position befindet, so
ist die erste Nadelsteuerkammer strö mungsmittelmäßig mit
einem Niederdruckdurchlass und/oder einem Hochdruckdurchlass verbunden.
Abhängig
von dem Aufbau oder Struktur der einzelnen Einspritzvorrichtung,
könnte
die erste Nadelsteuerkammer strömungsmittelmäßig mit
dem Düsenversorgungsdurchlass
verbunden sein, und zwar über
einen nichtbeschränkten
oder blockierten Durchlass, wie in 5 gezeigt,
könnte
Strömungsmittelmäßig mit
einem Niederdruckkraftstoffzirkulationsdurchlass über einen
nichtbeschränkten
Belüftungsdurchlass 98,
wie durch die verdeckten Linie in 3 gezeigt,
verbunden sein, oder aber überhaupt nicht
verbunden sein mit entweder dem Düsenversorgungsdurchlass oder
dem Niederdruckdurchlass mit Ausgabe durch das Nadelsteuerventil.
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Wenn es erwünscht ist, ein konventionelles Einspritzereignis
auszuführen,
wird das Nadelsteuerventilglied in einer Position bewegt, die gestattet, dass
die zweite Nadelsteuerkammer auf einem relativ niedrigen Druck während des
Einspritzereignisses liegt. Dies gestattet, dass das zweite Nadelventilglied sich
in eine Öffnungsposition
anhebt, um dem konventionellen Düsenauslasssatz
zu öffnen.
Im Falle des Ausführungsbeispiels
gemäß 2 hat es zur Folge, dass
die erste Nadelsteuerkammer strömungsmittelmäßig verbunden
ist mit dem Hochdruckdüsenversorgungsdurchlass 64,
und die zweite Nadelsteuerkammer 84 ist isoliert oder getrennt
von dem Hochdruck über
einem Verschluss des zweiten Ventilsitzes 75. Im Ausführungsbeispiel
der 3 bewirkt die Bewegung
des Nadelsteuerventilglieds 72 dass die zweite Nadelsteuerkammer 84 vom Hochdruck
in dem Düsenversorgungsdurchlass 64 isoliert
ist, aber verbunden ist mit dem Niederdruckkraftstoffversorgungsdurchlass 59 über den
Wahlweise nichtbehinderten Belüftungsdurchlass 99.
In dem in 5 gezeigten
Ausführungsbeispiel
wird das konventionelle Einspritzereignis auch dadurch initiiert,
dass das Nadelsteuerventilglied 272 bewegt wird. In diesem
Falle jedoch bewirkt dies, dass die zweite Nadelsteuerkammer 84 strömungsmittelmäßig mit
sowohl dem Düsenversorgungsdurchlass 264 und
dem Niederdruckkraftstoffdurchlass 259 verbunden ist, aber
die Existenz der Strömungseinschränkung 240 und 244 bewirkt,
dass der Druck in der zweiten Nadelsteuerkammer 284 weit
unterhalb des Drucks gehalten wird, der in dem Düsenversorgungsdurchlass 264 herrscht.
Somit ist bei sämtlichen
Versionen der vorliegenden Erfindung das Einspritzen von Kraftstoff
durch den konventionellen Düsenauslasssatz
mindestens teilweise dadurch erreicht, dass man das Nadelsteuerventil
in einer zweiten Position anordnet. In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der
vorliegenden Erfindung gemäß 2 erfolgt das Plazieren
des Nadelsteuerventilglieds in seiner ersten Position mit der Folge,
dass die hydraulische Schließoberfläche des
zweiten Nadelventilglieds dem Hochdruckkraftstoff ausgesetzt ist.
Dies gestattet, dass das erste Nadelventilglied welches dem homogenen
Ladungsdüsenauslasssatz
regelt oder steuert, sich öffnet
für ein
homogenes Ladungseinspritzereignis. In gleicher Weise hat die Anordnung des
Nadelsteuerventilglieds in seiner zweiten Position die Folge, dass
die hydraulische Schließoberfläche des
ersten Nadelventilglieds dem Hochdruckkraftstoff ausgesetzt wird.
Dies hält
die homogenen Ladungsdüsenauslässe geschlossen,
während
es gestattet wird, dass die konventionellen Düsenauslässe für ein konventionelles Einspritzereignis
geöffnet
werden. Im Falle des Ausführungsbeispiels
gemäß 4, sind die hydraulischen
Schließoberflächen dem
einen hohen oder einem niedrigen Druck aufweisenden Öl ausgesetzt,
um gleiches zu erreichen. In jedem der veranschaulichten beispielhaften Ausführungsbeispiele
ist das Nadelsteuerventil vorzugsweise ein Dreiwegeventilnadelsteuerventil. Nichts
desto weniger erkennt der Fachmann, dass andere Ventilstrukturen
verwendet werden können.
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Wiederum auf die 6 und 7 bezugnehmend
sei bemerkt, dass die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 314 dadurch
hergestellt wird, dass man zuerst eine untere Führungsoberfläche am Endteil 369 bearbeitet,
eine externe Ventiloberfläche 370 und
einen internen Ventilsitz 390, und zwar auf einer einzigen Metallkomponente
von geeigneter Zusammensetzung. Anders ausgedrückt, das Nadelventilglied 368 wird
vorzugsweise aus einem einzigen soliden oder massiven homogenen
Metallrohling hergestellt, um so eine potentielle Fehlausrichtung
und Konzentrizitätsprobleme
zu vermeiden, die beim Verbinden von zwei Teilen auftreten, was
hinsichtlich der zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele auftreten könnte. Der
Endteil 369 ist in Führungskontakt
mit einer Führungsoberfläche positioniert,
die die Führungsbohrung 353 in
der Spitze 354 des Einspritzvorrichtungskörpers 352 definiert.
Als nächstes
wird das in dem Nadelventilglieds 367 mindestens teilweise
in das erste Nadelventilglied eingesetzt und vorzugsweise auf eine
Position, in der die Ventiloberfläche 370 in Kontakt
mit dem Ventilsitz 390 kommt. Das äußere Nadelventilglied 368 wird
ebenfalls vorzugsweise bearbeitet, um eine obere Führungsoberfläche 363 zu besitzen,
die in Führungskontakt
mit einer Führungsoberfläche angeordnet
ist, welche eine obere Führungsbohrung 364 definiert.
Zudem wird die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 314 vorzugsweise
in einer Art und Weise hergestellt, um dass Sackvolumen mindestens
teilweise zu reduzieren, und zwar durch Positionierung einer Sackreduktionsverlängerung, die
vorzugsweise auf ein Ende des inneren Nadelventilglieds 367 bearbeitet
wird, und zwar in einem Sack definiert durch das Außennadelventilglied 368. Obwohl
die vorliegende Erfindung möglicherweise
in Verbindung mit einer Dualkraftstoffeinspritzvorrichtung verwendet
werden könnte,
entspricht der erste Düsenauslasssatz 366 einem
konventionellen Düsenauslasssatz
mit einem konventionellen Sprühmuster.
Zudem ist das Außennadelventilglied 368 vorzugsweise
derart bearbeitet, dass es einen zweiten Düsenauslasssatz 365 aufweist,
der vorzugsweise in einem Duschkopfsprühmuster angeordnet oder organisiert
ist, um die Kraftstoffluftmischung für einen homogene Ladung zu
fördern.
Anders ausgedrückt,
der homogenen Ladungsdüsenauslasssatz 366 weist
vorzugsweise eine Vielzahl von Düsenauslässen auf,
wie beispielsweise 16 oder mehr, die keine überlappenden Sprühmuster
besitzen. Die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 314 ist ebenfalls
derart konstruiert, dass sie die hydraulische Schließoberfläche 381 des
inneren Nadelventilglieds 367 dem Strömungsmitteldruck in der ersten
Nadelsteuerkammer 80 aussetzt. Das äußere Nadelventilglied 368 weist
vorzugsweise eine hydraulische Schließoberfläche 386 auf, die dem
Strömungsmitteldruck
in einer zweiten Nadelsteuerkammer 84 ausgesetzt ist. Die
Nadelsteuerkammern 80 und 84 sind vorzugsweise
strömungsmittelmäßig voneinander isoliert.
Andererseits weist das innere Nadelventilglied 367 eine
hydraulische Öffnungsoberfläche 350 auf,
die dem Strömungsmitteldruck
in einer Düsenkammer 351 ausgesetzt
ist. Das äußere Nadelventilgliedteil 368 weist
auch eine hydraulische Öffnungsoberfläche 340 auf,
und zwar ausgesetzt gegenüber dem
Strömungsmitteldruck
in einer zweiten Düsenkammer 341.
Die Düsenkammer 341 und 351 sind strömungsmittelmäßig verbunden
und zwar über
einen Verbindungsdurchlass durch das äußere Nadelventilglied 368.
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Die vorliegende Erfindung findet
potentielle Anwendung bei jedem Kraftstoffeinspritzsystem, wo es
erwünscht
ist zwei unterschiedliche Sprühmuster zur
Verfü gung
zu haben. Diese zwei unterschiedlichen Sprühmuster entsprechen vorzugsweise
einem homogenen Ladungseinspritzmuster und einem konventionellen
Einspritzsprühmuster.
Nichts desto weniger erkennt der Fachmann, dass die zwei unterschiedlichen
Sprühmuster
lediglich den unterschiedlich bemessenen Auslässen entsprechen, wie beispielsweise
eine Anwendung der vorliegenden Erfindung bei einem Dualkraftstoffmotor,
wo Piloteinspritzungen verwendet werden, um eine gasförmige Kraftstoffluftmischung
zu zünden
oder wo der Motor alleine mit einem konventionellen Dieselkraftstoff
betrieben wird. Die vorliegende Erfindung hat vorzugsweise die Fähigkeit
in einer rein homogenen Betriebsart zu arbeiten, einer gemischten
homogenen und konventionellen Betriebsart, wie in 8a bis 8e gezeigt
und einer reinen konventionellen Betriebsart. Ein mit einem Kraftstoffeinspritzsystem
gemäß der vorliegenden
Erfindung ausgestatteter Motor sollte daher in der Lage sein, niedrige
Emissionen über
einen großen
Bereich von Betriebsbedingungen des Motors hinweg zu erreichen.
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Es sei bemerkt, dass die Beschreibung
nur zu veranschaulichen Zwecken dient und dem Rahmen der vorliegenden
Erfindung in keiner Weise einschränken soll. Der Fachmann erkennt
somit, dass andere Aspekte, Ziele und Vorteile der Erfindung erreicht
werden können,
was sich aus einem Studium der Zeichnungen der Offenbarung der beigefügten Ansprüche ergibt.