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Technisches Gebiet
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Die
vorliegende Offenbarung bezieht sich allgemein auf eine Strategie
zur Verringerung von Kavitationserosion in einer Brennstoffeinspritzvorrichtung und
insbesondere auf ein Ventilglied einer Brennstoffeinspritzvorrichtung,
welche die Strategie zur Verringerung von Kavitationserosion einsetzt.
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Hintergrund
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Die
meisten Brennstoffeinspritzvorrichtungen weisen ein oder mehrere
elektronisch gesteuerte Ventile auf, die verschiedene Brennstoffdurchlasswege öffnen
und schließen, um die Steuerung von Brennstoffeinspritzereignissen
zu erleichtern. Eine Klasse von solchen Brennstoffeinspritzvorrichtungen wird
typischerweise als mechanisch betätigte elektronisch gesteuerte
Einspritzeinheit (MEUI = mechanically actuated, electronically controlled
unit injector) bezeichnet, die ein elektronisch gesteuertes Ventil verwendet,
um präzise einen Zeitpunkt zu steuern, bei dem der Brennstoff
in der Brennstoffeinspritzvorrichtung unter Druck gesetzt wird.
Insbesondere schiebt eine sich drehende Nocke periodisch einen Stößel
bzw. Plunger vor, um Brennstoff in einer Brennstoffdruckkammer unter
Druck zu setzen, jedoch steigt der Druck nicht an, bis ein Überlaufventil geschlossen
wird. Wenn ein Überlaufventil während eines Stößelhubes
geschlossen wird, steigt der Brennstoffdruck schnell an, und zwar
gefolgt durch einen Öffnungsvorgang eines Düsenauslasses,
um ein Einspritzereignis auszuführen. Ein Überlaufventil für
eine solche Einspritzvorrichtung ist beispielsweise in dem ebenfalls
zueigenen
US-Patent 6 349 920 gezeigt.
Spätere Entwicklungen der MEUI-Brennstoffeinspritzvorrichtung
fügten ein zweites elektronisch gesteuertes Ventil hinzu,
um das Öffnen und Schließen des Düsenauslasses
in gewisser Weise unabhängig von dem Brennstoffkompressionsereignis
zu steuern, welches durch das Überlaufventil erreicht wurde.
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Das
als Kavitation bekannte Phänomen kann manchmal an unerwarteten
Stellen in einer Brennstoffeinspritzvorrichtung auftreten. Weiterhin
kann ein Kavitationsschaden an den verschiedenen Innenflächen,
die die Brennstoffdurchlasswege durch die Brennstoffeinspritzvorrichtung
definieren, viel eher zu einem Versagen der Brennstoffeinspritzvorrichtung
führen als einfache Abnutzung und Abrieb. Die gemeinsame
Stelle, wo die Brennstoffeinspritzvorrichtungen einen Kavitationsschaden
erfahren, ist an den Ventilgliedern. Der Zusammenbruch von Kavitationsblasen
kann schließlich eine ringförmige Oberfläche
an dem Ventilglied erodieren und kann seinen Betrieb, den Betrieb
der Brennstoffeinspritzvorrichtung und den Betrieb des Motors beeinflussen.
Kavitationserosion ist auch nicht wünschenswert, weil sie kleine
Metallpartikel erzeugt, die Grübchenbildung und Fressen
bei sich bewegenden Teilen eines Brennstoffsystems verursachen können.
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Unglücklicherweise
hat sich das Modellieren von Strömungsmittelsystemen, um
das Auftreten von Kavitation vorherzusagen, genauso wie die möglichen
Größen des Schadens und ihre jeweiligen Anordnungen
aufgrund von Kavitation, als extrem schwierig erwiesen. Somit ist
eine Strategie zur computerunterstützten Konstruktion,
um gewisse Kavitationsschadenprobleme zu vermeiden, nicht realistisch,
da die Modellierungswerkzeuge, die verfügbar sind, um verschiedene
unterschiedliche Konstruktionsformen zu simulieren und diese bezüglich
eines möglichen Kavitationsschadens zu bewerten, nicht fähig
sind, genau und zuverlässig gewisse Kavitationsschadenprobleme
vorherzusagen. Somit bleibt Ingenieuren manchmal nur übrig,
einfach Versuch und Irrtum bei verschiedenen Konstruktionsalternativen
einzusetzen, um Überlegungen bezüglich möglicher
Kavitationsschaden anzusprechen.
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Die
vorliegende Offenbarung ist darauf gerichtet, eines oder mehrere
der oben dargelegten Probleme zu überwinden.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Gemäß einem
Aspekt weist eine Brennstoffeinspritzvorrichtung einen Einspritzvorrichtungskörper
mit einem darin angeordneten Brennstoffdurchlass auf, der teilweise
durch einen ringförmigen Ventilsitz definiert wird. Ein
elektronisch gesteuertes Ventil weist ein Ventilglied mit einer
ringförmigen Ventiloberfläche auf, die sich in
Kontakt und außer Kontakt mit dem ringförmigen
Ventilsitz bewegt, um den Brennstoffdurchlass zu schließen
bzw. zu öffnen. Die ringförmige Ventiloberfläche
definiert einen Teil des zusammengesetzten Rings, der durch das
Ventilglied definiert wird.
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Gemäß einem
weiteren Aspekt weist ein Ventilglied für ein Brennstoffeinspritzvorrichtungssteuerventil
einen einheitlichen Metallkörper mit einer Gewindebohrung
dort hindurch auf, die konzentrisch mit einer zylindrischen Außenfläche
ist. Ein Verbundring wird durch die zylindrische Außenfläche
definiert. Ein Teil des Verbundrings wird auch durch eine ringförmige
Ventiloberfläche definiert, die ein Teil der zylindrischen
Außenfläche ist.
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Gemäß noch
einem weiteren Aspekt weist ein Verfahren zur Verringerung der Kavitationserosion
in einem Brennstoffsystem auf, eine Brennstoffeinspritzvorrichtung über
eine ausreichende Anzahl von Einspritzzyklen zu betreiben, um einen
Kavitationsschaden an einem Ventilglied eines elektronisch gesteuerten
Ventils der Brennstoffeinspritzvorrichtung zu detektieren. Ein Kavitationsschadenmuster wird
an dem Ventilglied identifiziert. Ein neues Ventilglied wird geformt,
welches mit dem Ventilglied in einer Region identisch ist, die dem
Kavitationsschadenmuster entspricht, außer dass das neue
Ventilglied einen zusätzlichen Ring entsprechend dem Kavitationsschadenmuster
definiert.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1 ist
eine geschnittene schematische Ansicht einer Brennstoffeinspritzvorrichtung
gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung;
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2 ist
eine vergrößerte Teilansicht des Überlaufventilteils
der Brennstoffeinspritzvorrichtung der 1;
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3 ist
eine geschnittene Seitenansicht des Ventilgliedes für den Überlaufventilteil
der 2;
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4 ist
eine geschnittene Seitenansicht eines Ventilgliedes, welches anfällig
für einen Kavitationsschaden ist;
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5 ist
eine vergrößerte Ansicht des zusammengesetzten
Ringteils des Ventilgliedes der 3; und
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6 ist
eine vergrößerte Ansicht der Kavitationsschadenregion
des Ventilgliedes, welches für den Kavitationsschaden anfällig
ist.
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Detaillierte Beschreibung
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Mit
Bezug auf 1 weist die Brennstoffeinspritzvorrichtung 10 einen
Einspritzvorrichtungskörper 11 auf, der einen
Düsenauslass 12 und eine Brennstoffeinlass/Rückleitungsöffnung 13 definiert. Ein
nockengetriebener Stößel 15 ist positioniert,
um sich in den Einspritzvorrichtungskörper 11 zu
bewegen, um Brennstoff in den Brennstoffdurchlass 18 zu verdrängen,
der im Einspritzvorrichtungskörper 11 angeordnet
ist. Ein Brennstoffüberlaufdurchlass 20 ist in
dem Einspritzvorrichtungskörper 11 angeordnet und
erstreckt sich zwischen dem Brennstoffdurchlass 18 und
der Liefer/Rückleitungsöffnung 13. Ein
elektronisch gesteuertes Überlaufventil 22 weist
ein Ventilglied 25 mit einer ringförmigen Ventilfläche 43 (2)
auf, welches sich in Kontakt mit einem ringförmigen Ventilsitz 29 und
außer Kontakt damit bewegt, um den Überlaufdurchlass 20 zu
schließen und zu öffnen. Das Ventilglied 25 weist
eine Gewindebohrung 40 auf, die sich dort hindurch erstreckt,
die konzentrisch mit der ringförmigen Ventilfläche 43 ist.
Ein Elektromagnetanker 23 ist an dem Ventilglied 25 über ein
Gewindebefestigungsmittel 24 angebracht, welches in die
Gewindegänge 40 des Ventilgliedes 25 mittels
eines Außengewindesatzes 40 gepasst ist. Wenn
der Stößel 15 nach unten getrieben wird,
um Brenn stoff in der Brennstoffdruckkammer 17 unter Druck
zu setzen, kann der Brennstoff anfänglich zurück
durch die Liefer/Rückleitungsöffnung 13 über den Überlaufdurchlass 20 verdrängt
werden. Wenn das elektronisch gesteuerte Ventil 22 erregt
wird, um die ringförmige Ventilfläche 43 in
Kontakt mit dem ringförmigen Ventilsitz 29 zu
bewegen, wird der Überlaufdurchlass 20 geschlossen,
und der Brennstoffdruck in der Kammer 17 und daher in der
Düsenkammer 19 steigt schnell auf Einspritzdruckpegel
an.
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Die
Brennstoffeinspritzvorrichtung 10 weist auch ein elektronisches
Nadelsteuerventil 30 auf, welches strömungsmittelmäßig
eine Nadelsteuerkammer 33 mit dem Brennstoffdurchlass 18 verbindet
oder diese trennt. Dieses elektronische Nadelsteuerventil 30 weist
einen Elektromagneten auf, der von dem elektronisch gesteuerten Überlaufventil 22 getrennt
ist. Während eines Einspritzereignisses ist die Nadelsteuerkammer 33 strömungsmittelmäßig mit
dem Brennstoffdurchlass 18 verbunden, und der Druck auf
der hydraulischen Verschlussfläche 34 des direkt
gesteuerten Nadelventils 32 ist hoch, und die Düse 12 wird
geschlossen gehalten. Wenn das elektronische Nadelsteuerventil 30 bewegt
wird, um diese Strömungsmittelverbindung zu schließen,
fällt der Druck in der Nadelsteuerkammer 33 über
eine (nicht gezeigte) Strömungsmittelverbindung zur Versorgungs/Rückleitungsöffnung 13 ab,
was gestattet, dass das direkt gesteuerte Nadelventil 32 sich
anhebt, um den Düsenauslass 12 zu öffnen,
und zwar vorausgesetzt, dass der Brennstoffdruck in der Düsenkammer 19 ausreicht,
um eine Nadelvorspannfeder in einer in der Technik wohl bekannten
Weise zu überwinden.
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2 zeigt
das Ventilglied 25 in seiner nach unten gerichteten geschlossenen
Position, wo die ringförmige Ventilfläche 43 in
Kontakt mit dem ringförmigen Ventilsitz 29 ist,
um den Überlaufdurchlass 20 zu schließen.
Wenn der Elektromagnet entregt ist, wirkt eine Vorspannfeder 36 auf
den Anker 23, um das Ventilglied 25 nach oben
zu drücken, um den ringförmigen Ventilsitz 29 zu öffnen.
Wenn dies auftritt, ist der Überlaufdurchlass 20 strömungsmittelmäßig
mit der Versorgungs/Rückleitungsöffnung 13 über den
Verbundring 26, die Ankerkammer 28 und den Niederdruckdurchlass 27 verbunden.
Der Verbundring 26 wird durch das Ventilglied 25 definiert,
welches vorzugsweise ein einheitlicher Metallkörper ist. Im
Zu sammenhang mit der vorliegenden Offenbarung meint Verbundring
einen Ring mit kleinerem Volumen, der sich in einen Ring mit größerem
Volumen öffnet. Somit wird ein Einspritzereignis typischerweise
während einer Abwärtsbewegung des Stößels 15 durch
Erregung des elektronisch gesteuerten Überlaufventils 22 eingeleitet,
um den ringförmigen Ventilsitz 29 zu schließen.
Das Brennstoffeinspritzereignis wird dann begonnen, indem das elektronische
Nadelsteuerventil 30 zu einer Position bewegt wird, die
den Druck in der Nadelsteuerkammer 33 ablässt.
Ein Einspritzereignis kann entweder durch erneutes Unter-Druck-Setzen
der Nadelsteuerkammer 33 oder durch Ablassen des Brennstoffdruckes
in der Düsenkammer 19 durch erneutes Öffnen
des Überlaufsteuerventils 22 beendet werden.
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Nun
mit Bezug auf die 4 und 6 weist ein
Ventilglied 125 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel
einen einzelnen großen Ring 126 auf, der teilweise
durch die ringförmige Ventiloberfläche 143 definiert
wird. Obwohl diese Konstruktion gut bezüglich der Kavitation
arbeitet, gibt es immer Raum zur Verbesserung. Nach vielen Betriebsstunden,
die viele Einspritzzyklen aufweisen, ist es möglich, dass Kavitation,
weiche um das Ventilglied 125 auftreten kann, beginnen
kann, den Ring 126 an einer Stelle 110 (die auf
der Niederdruckseite der Schaltung ist) gemäß einem
Muster 111 zu erodieren. Es wird vermutet, dass die Kavitationsblasen,
die um das Ventilglied 125 herum auftreten, sich kurz nach
dem Schließen des ringförmigen Ventilsitzes 29 entwickeln.
Es wird angenommen, dass, wenn dieses auftritt, das Moment bzw.
der Impuls des durch den Überlaufdurchlass 20 überlaufenden
Strömungsmittels einen Wasserhammereffekt hat, und zwar
dahingehend, dass sich ein Vakuum benachbart zum Ventilsitz 29 entwickelt,
und dass Flussbedingungen bewirken, dass zumindest ein Teil der
Kavitationsblasen benachbart zum Ventilglied 125 an der
Stelle 110 zusammenbrechen. Es ist möglich, dass
mit der Zeit das kontinuierliche Zusammenbrechen der Kavitationsblasen
beginnen kann, das Ventilglied 125 zu erodieren. Wenn die
Erosion mit der Zeit fortfahren sollte, würde die Erosion
schließlich in die Gewindebohrung 40 durchbrechen,
was schließlich zur Folge hätte, dass das elektronisch
gesteuerte Überlaufventil weniger gut fähig wäre,
vollständig den Überlaufdurchlass 20 zu
schließen, um zu gestatten, dass sich ein Brennstoffdruck
in der Brennstoffeinspritzvorrichtung entwickelt. Als eine Folge
könnte diese Einspritzvorrichtung nicht fähig
sein, Brennstoff einzuspritzen und der assoziierte Motorzylinder
könnte kalt werden bzw. nicht mehr zünden können.
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Um
die Menge an Abrieb zu minimieren, die in dem Brennstoffsystem aufgrund
von Kavitationserosion freigesetzt wird, und um in erster Linie
gleichzeitig die Wahrscheinlichkeit einer Kavitationserosion zu
minimieren, zieht die vorliegende Erfindung eine eher im Gegensatz
zur üblichen Eingebung stehende Lösung in Betracht.
Insbesondere lehrt die vorliegende Offenbarung, dass, durch das
Hinzufügen eines Rings, wie beispielsweise des Rings 45,
in der Nachbarschaft des möglichen Kavitationserosionsmusters 111 und
mit einer Größe (Form und Volumen), die mit dem
möglichen Kavitationserosionsmuster 111 assoziiert
ist, wie in 6 veranschaulicht, die Kavitationserosion
verringert werden kann und möglicherweise tatsächlich
vermieden werden kann. Anders gesagt, es wird angenommen, dass durch
das vorsorgliche Entfernen von Material, welches anderenfalls schließlich
durch Kavitation erodiert werden könnte, sich Flussmuster
um das Ventilglied so verändern können, dass entweder
die Kavitationsblasen nicht weiter erzeugt werden, oder dass sie
an einer Stelle entfernt von dem Ventilglied zusammenbrechen, um
die Wahrscheinlichkeit der Erosion an den relevanten Stellen zu
minimieren, oder um zu bewirken, dass irgendwelche eventuell auftretende
Erosion an einer weniger kritischen Oberfläche in der Brennstoffeinspritzvorrichtung 10 auftritt.
Basierend auf der herkömmlichen Erkenntnis, die vermuten
lassen könnte, dass das vorsorgliche Hinzufügen
eines Rings entsprechend einem möglichen Kavitationserosionsmuster 111 tatsächlich
die Kavitationserosion beschleunigen könnte, sieht somit
die Strategie zur Minimierung von Kavitationserosion, die in der
vorliegenden Offenbarung offenbart wird, tatsächlich ein überraschendes
Ergebnis vor. Andere mögliche Lösungen, wie beispielsweise
die Verlängerung des Rings 26 oder die Veränderung
seiner Konturen, können auch möglich sein, es
wird jedoch vermutet, dass sie weniger erfolgreich bei der Verringerung
der Wahrscheinlichkeit von Kavitationserosion sind. Faktoren, die
das Ausmaß der Minimierung der Wahrscheinlichkeit von Kavitationserosion
beeinflussen können, können die Lage und die Größe
des zusätzlichen kleinen Rings 45 aufweisen. Da
keine zuverlässigen Modellierungswerkzeuge zur Vorhersage der
Wahrscheinlichkeit von Kavitationserosion in einer Umgebung mit
vergleichsweise komplexem Strömungsmittelfluss eines Überlaufventils
einer Brennstoffeinspritzvorrichtung bekannter Weise existieren, kann
ein gewisser experimenteller Aufwand beim Finden einer Lösung
nötig sein. Die vorliegende Offenbarung lehrt, dass ein
guter Anfangspunkt beim Finden einer alternativen Form für
ein Ventilglied zur Verringerung der Wahrscheinlichkeit von Kavitationserosion
in einem speziellen Bereich ist, vorsorglich einen Ring 45 entsprechend
einem potenziellen Kavitationserosionsmuster 111 hinzuzufügen
(Material im Verhältnis zu einer früheren Konstruktion
des Ventilgliedes zu entfernen). Bei einem Ventilglied gemäß einem
zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung
weist somit das Ventilglied 25 einen Verbundring 26 mit
einem kleinen Ring 45 auf, der sich in einen großen
Ring 44 öffnet.
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Nun
mit Bezug auf die 3 und 5 weist das
Ventilglied 25 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel
eine symmetrische zylindrische Außenfläche auf,
die sich entlang ihrer Länge mit verschiedenen Konturen
erstreckt, die ein Segment 47 mit großem Durchmesser
benachbart zu einem Segment 46 mit kleinem Durchmesser
aufweisen. Der Verbundring 26 ist in dem Segment 46 mit
kleinem Durchmesser gelegen, und die ringförmige Ventilfläche 43 ist
am Übergang vom Segment 46 mit kleinem Durchmesser
zum Segment 47 mit großem Durchmesser gelegen.
Ein zusätzlicher Ring 48 ist in dem Segment 47 mit
großem Durchmesser gelegen, welches länger ist als
das Segment 46 mit kleinem Durchmesser. Wie am besten in 5 gezeigt,
ist der kleine Ring 45 um eine Distanz d von der Mitte
des großen Rings 26 versetzt, jedoch nicht so
weit, dass der kleine Ring 45 ein gemeinsames Wandsegment
mit der Oberfläche verwendet, die die ringförmige
Ventiloberfläche 43 definiert. Gemäß einem
beispielhaften Ausführungsbeispiel hat der kleine Ring 45 einen
U-förmigen Querschnitt, der halbkreisförmig sein
kann, und zwar mit Proportionen, wie sie in 5 veranschaulicht sind.
Der Fachmann wird jedoch erkennen, dass die Lage, die Form und die
Größe des kleinen Rings 45 variiert werden
könnten, um zufriedenstellende Ergebnisse zu erreichen.
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Industrielle Anwendbarkeit
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Die
Lehren der vorliegenden Offenbarung sind darauf gerichtet, ein Ventilglied
herzustellen, welches die Wahrscheinlichkeit von Erosion verringert,
welche von Kavitation verursacht wird. Die vorliegende Offenbarung
findet mögliche Anwendung bei jeglicher Brennstoffeinspritzvorrichtung,
die Kavitationserosion an einer Außenfläche eines
Ventilgliedes zeigt oder wahrscheinlich zeigt. Die vorliegende Offenbarung
findet spezielle Anwendung bei der Verringerung der Wahrscheinlichkeit
von Kavitationserosion in einem Überlaufventil einer mechanisch
betätigten elektronisch gesteuerten Einspritzeinheit bzw. Pumpe-Düse-Einspritzeinheit.
Somit ist die vorliegende Offenbarung auch darauf gerichtet, die
Wahrscheinlichkeit des Einleitens von metallischem Abrieb in ein
Brennstoffsystem zu verringern, was auch Fressen und Grübchenbildung
an sich bewegenden Teilen verursachen kann. Die vorliegende Offenbarung
erkennt, dass Überlegungen bezüglich der Kavitationserosion
oft schwierig mit den gegenwärtig verfügbaren
Modellierungswerkzeugen vorherzusagen sind, und dass sie somit meistens
entdeckt werden, nachdem eine Brennstoffeinspritzvorrichtung in Produktion
gebracht worden ist und über viele Stunden und möglicherweise
Millionen von Einspritzvorrichtungszyklen gearbeitet hat. Somit
kann die vorliegende Offenbarung sich auch auf einen Fall beziehen,
wo eine Brennstoffeinspritzvorrichtung für eine ausreichende
Anzahl von Einspritzzyklen betrieben worden ist, um eine Kavitationserosion
an einem Ventilglied eines elektronisch gesteuerten Ventils einer
Brennstoffeinspritzvorrichtung zu detektieren. Sobald das Auftreten
einer Kavitationserosion bemerkt wurde, kann das Kavitationserosionsmuster 111 am
Ventilglied 125 identifiziert werden. Dies kann beispielsweise
erreicht werden, indem eine Vielzahl von Brennstoffeinspritzvorrichtungen über
eine ausreichende Anzahl von Stunden betrieben wird, um eine erwartete
Größe und Variation des Kavitationserosionsmusters
unter den Ventilgliedern für die Vielzahl von Brennstoffeinspritzvorrichtungen
zu zeigen. Eine alternative Ventilgliedkonstruktion kann gemacht
werden, welche in einer Region entsprechend dem Kavitationserosionsmuster
oder dem wahrscheinlichen Kavitationserosionsmuster im Wesentlichen
identisch mit dem Ventilglied mit der vorherigen Konstruktion ist,
außer, dass das neue Ventilglied einen zusätzlichen
Ring definiert, der dem Kavitationserosionsmuster entspricht. Der Ausdruck ”entsprechend” bezieht
sich in diesem Fall auf die Anmerkung, dass der zusätzliche
Ring dort gelegen ist, wo das Kavitationserosionsmuster identifiziert
ist oder wahrscheinlich ist, und die Größe und
die Form des zusätzlichen Rings kann mit einer durchschnittlichen Kavitationserosion
in Beziehung stehen, die über eine gewisse Zeitperiode
beobachtet wurde. Anders gesagt, das Hinzufügen eines zusätzlichen
Rings, der zu klein oder zu groß ist, kann keinen Einfluss
auf die Wahrscheinlichkeit von Kavitationserosion oder die tatsächlich
auftretende Kavitationserosion haben. Zusätzlich kann das
falsche Anordnen des hinzugefügten kleinen Rings auch zu
einer Situation führen, wo es wenig oder keinen Einfluss
auf die Wahrscheinlichkeit von Kavitationserosion oder auf das Auftreten
von Kavitationserosion gibt.
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Sobald
ein Kavitationserosionsmuster 111 identifiziert worden
ist, würde die vorliegende Offenbarung vorschlagen, dass
ein erster Versuch zum Finden einer Lösung wäre,
neue Ventilglieder mit einem zusätzlichen Ring mit unterschiedlichen
Kombinationen von Querschnittsform, Volumen und Anordnung an der
Stelle 110 der Kavitationserosion zu formen. Dann sollten
neue Brennstoffeinspritzvorrichtungen mit dem neuen Ventilglied
in der Reihenfolge einer Anzahl von Stunden betrieben werden, und zwar
entsprechend dem, wann die Kavitationserosion bei der vorherigen
Version der Ventilglieder begonnen hat oder wahrscheinlich begonnen
hat. Der Fachmann wird erkennen, dass für Kavitation günstigere
Bedingungen erzeugt werden können, in dem die Strömungsmitteltemperatur
erhöht wird. Dies kann den Iterationsprozess beim Finden
einer geeigneten Konstruktionsalternative beschleunigen. Die neuen
Ventilglieder würden dann gemäß einem
Kavitationserosionskriterium sortiert werden. Beispielsweise können
einige der neuen Ventilglieder kein Anzeichen von Kavitationserosion
zeigen, einige können einen Anflug zeigen, wie beispielsweise
etwas begrenzte Kavitationserosion, und andere können sogar
eine schlimmere Kavitationserosion zeigen als die nicht modifizierten
Ventilglieder mit der vorherigen Konstruktion. Die Verwendung dieser
Technik sollte in einer oder zwei oder mehr Iterationen, wie nötig,
gestatten, eine zusätzliche Ringform, eine Lage und ein
Volumen zu erhalten, die in ausreichender Weise das Problem der
Kavitationserosion verringern, so dass man erwarten kann, dass das
Ventilglied eine Leistungslebensdauer in der Größenordnung zeigt,
die von anderen Komponenten der Brennstoffeinspritzvorrichtung erwartet
wird. Anders gesagt, eine Brennstoffeinspritzvorrichtung mit einem
modifizierten oder neuen Ventilglied mit einem hinzugefügten
Ring könnte erwartungsgemäß eine verlängerte
Lebensdauer im Vergleich zu einer früheren Version haben,
was bedeuten könnte, dass während eines erneuten
Herstellungsprozesses bzw. Nachrüstungsprozesses das Ventil
nicht ersetzt werden müsste, wenn andere Teile der Brennstoffeinspritzvorrichtung
ersetzt werden müssten.
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Indem
speziellen Fall, wo bei einem schon existierenden Ring die Kavitationserosion
auftritt oder die Möglichkeit hat, aufzutreten, lehrt die
vorliegende Offenbarung, dass der zusätzliche kleine Ring 45 hinzugefügt
werden kann, so dass er sich in den großen Ring 44 öffnet,
um einen Verbundring 26 zur Folge zu haben, der im Wesentlichen
die Wahrscheinlichkeit von Kavitationserosion verringert oder eliminiert.
Während die offenbarte Kavitationsreduktionsstrategie nicht
zum Eliminieren von Kavitationsblasen führen kann, kann
die Strategie eine Veränderung von Flussmustern in der
beeinflussten Region zur Folge haben, was zur Folge hat, dass Kavitationsblasen
an einer Stelle zusammenbrechen, wo etwas Erosion eher akzeptabel
ist, oder dass sie an einer Stelle zusammenbrechen, die keine Kavitationserosion
erzeugt oder weniger wahrscheinlich Kavitationserosion erzeugt.
Im Fall der vorliegenden Offenbarung kann ein U-förmiger
kleiner Ring 45 mit halbkreisförmigem Querschnitt
an einer Stelle hinzugefügt werden, die einem möglichen
Kavitationserosionsmuster 111 entspricht, und zwar an einer
Stelle versetzt von der Mitte des großen Rings 44.
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Es
sei bemerkt, dass die obige Beschreibung nur zu Veranschaulichungszwecken
vorgesehen ist und nicht den Umfang der vorliegenden Erfindung in irgendeiner
Weise einschränken soll. Somit wird der Fachmann erkennen,
dass andere Aspekte der Erfindung aus einem Studium der Zeichnungen,
der Offenbarung und der beigefügten Ansprüche
gewonnen werden können.
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Zusammenfassung
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STRATEGIE ZUR VERRINGERUNG VON KAVITATIONSEROSION
FÜR EIN VENTILGLIED UND BRENNSTOFFEINSPRITZVORRICHTUNG,
DIE DIESE VERWENDET
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Eine
mechanisch betätigte, elektronisch gesteuerte Einspritzeinheit
weist ein elektronisch gesteuertes Überlaufventil auf,
um präzise die Zeitsteuerung des Unter-Druck-Setzens von
Brennstoff innerhalb einer Brennstoffdruckkammer zu steuern. Kavitationsblasen
können im Bereich des Ventilsitzes erzeugt werden, wenn
das Überlaufventilglied geschlossen wird, um den Brennstoffdruck
in der Brennstoffeinspritzvorrichtung anzuheben. Diese Kavitation
kann eine Erosion an dem Überlaufventilglied und dem umgebenden
Einspritzvorrichtungskörper bewirken. Um einem Kavitationsschaden
entgegenzuwirken, können die Ventilglieder modifiziert
werden, so dass sie einen Verbundring aufweisen, der einen kleinen
Ring aufweist, welcher einem identifizierten Kavitationsschadensmuster
entspricht. Obwohl die Erzeugung von Kavitationsblasen nach einer
solchen Strategie andauern kann, können Kavitationserosion
und die assoziierte Freisetzung von Metallpartikeln in dem Brennstoffsystem
durch die vorsorgliche Strategie zur Verringerung von Kavitation
verringert werden und eventuell eliminiert werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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