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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Offenbarung bezieht sich allgemein auf eine Brennstoffeinspritzvorrichtungsdüse und insbesondere auf eine Düse, die zur schrägen Brennstoffeinspritzung verwendet wird.
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Hintergrund
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Verbrennungsmotoren, wie beispielsweise Dieselmotoren, Benzinmotoren und mit gasförmigem Brennstoff angetriebene Motoren verwenden Einspritzvorrichtungen, um Brennstoff mit hohem Druck in Brennkammern des Motors einzuleiten. Jede dieser Brennstoffeinspritzvorrichtungen verwendet eine Düse mit einer oder mehreren Zumessöffnungen, welche den unter Druck gesetzten Brennstoff von der Düse radial nach außen in die assoziierte Brennkammer leiten.
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Während der Einspritzung verwirbelt sich jedoch Luft, die in die Brennkammer eines Motors eintritt, entweder in einer Richtung im Uhrzeigersinn oder gegen den Uhrzeigersinn auf natürliche Weise. Das Sprühen von Brennstoff in einer Richtung radial nach außen von der Düse in Anwesenheit einer solchen Verwirbelung kann eine unvollständige Zerstäubung oder unsaubere Vermischung des Brennstoffs mit der Luft bewirken. Dies kann eine verringerte Leistung der Brennstoffeinspritzvorrichtung zur Folge haben, was sich durch verringerten Motorwirkungsgrad, vergrößerte Rußbildung und gesteigerten Brennstoffverbrauch zeigen kann.
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Das
US-Patent Nr. 7,082,921 B1 von Shimizu und andern („das ’921-Patent”) beschreibt eine Brennstoffeinspritzvorrichtung für einen Verbrennungsmotor, bei dem Brennstoff von einer einzigen Zumessöffnung der Brennstoffeinspritzvorrichtung in eine Brennkammer eingespritzt wird. Die Zumessöffnung ist in einem vorbestimmten Winkel bezüglich einer Mittelachse geneigt. Die Zumessöffnung hat auch eine Stufe bzw. einen Absatz, der eine Verwirbelung in dem Brennstoff hervorruft, der in die Brennkammer eingespritzt wird, um die Zerstäubung des Brennstoffes zu verbessern.
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Obwohl das
’921-Patent eine Brennstoffeinspritzvorrichtung offenbart, welche eine Verwirbelung bei der Brennstoffeinspritzung hervorruft, berücksichtigt die Brennstoffeinspritzvorrichtung nicht die Effekte des Verwirbelns von Luft, welche in die Brennkammer eintritt, und kann immer noch eine unvollständige Zerstäubung und unsaubere Vermischung des Brennstoffs mit der Luft verursachen.
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Die Düse der vorliegenden Offenbarung löst ein oder mehrere der oben dargelegten Probleme und/oder andere Probleme in der Technik.
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Zusammenfassung
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Gemäß einem Aspekt ist die vorliegende Offenbarung auf eine Düse für eine Brennstoffeinspritzvorrichtung gerichtet. Die Düse kann einen Körper mit einem Basisende, mit einem Spitzenende und einer mittigen Bohrung aufweisen, welche sich von dem Basisende zum Spitzenende erstreckt. Die Düse kann auch einen Hohlraum bzw. Sackraum aufweisen, der in der mittigen Bohrung am Spitzenende gelegen ist. Zusätzlich kann die Düse eine Zumessöffnung aufweisen, die innerhalb des Spitzenendes gelegen ist und in Verbindung mit dem Sackraum ist. Die Zumessöffnung kann in einem Azimut-Winkel bzw. Umfangswinkel relativ zu eine radialen Richtung der mittigen Bohrung geneigt sein.
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Gemäß einem weiteren Aspekt ist die vorliegende Offenbarung auf ein Verfahren zur Einspritzung von Brennstoff in einen Motor mit einer Brennkammer gerichtet. Das Verfahren kann aufweisen, Brennstoff unter Druck zu setzen. Das Verfahren kann auch aufweisen, einen Fluss von unter Druck gesetztem Brennstoff durch eine mittige Bohrung eines Düsengliedes zu einem Hohlraum bzw. Sackraum zu leiten. Zusätzlich kann das Verfahren aufweisen, den Brennstoff durch eine Zumessöffnung zur Brennkammer in einer Richtung zu leiten, die in einem Azimut-Winkel bzw. Umfangswinkel relativ zu eine radialen Richtung der mittigen Bohrung geneigt ist.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1 ist eine schematische und diagrammartige Darstellung einer beispielhaften offenbarten Maschine;
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2 ist eine Querschnittsdarstellung einer beispielhaften offenbarten Brennstoffeinspritzvorrichtung der Maschine der 1;
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3A ist eine Veranschaulichung einer beispielhaften offenbarten Düse für eine Brennstoffeinspritzvorrichtung der 2; und
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3B ist eine Querschnittsdarstellung von Zumessöffnungen einer beispielhaften offenbarten Düse der 3A.
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Detaillierte Beschreibung
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1 veranschaulicht eine Maschine 5 mit einem Motor 10 und einem Brennstoffsystem 12. Die Maschine 5 kann eine feste oder eine mobile Maschine sein, welche eine Art eines Betriebs ausführt, der mit einem Industriezweig assoziiert ist, wie beispielsweise Schienenverkehr, Seefahrt, Bergbau, Bau, Ackerbau, Leistungserzeugung oder mit einem anderen in der Technik bekannten Industriezweig. Beispielsweise kann die Maschine 5 eine Lokomotive, ein Seefahrzeug, eine Erdbewegungsmaschine, ein Generatorsatz, eine Pumpe oder eine andere einen geeigneten Betrieb ausführende Maschine verkörpern.
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In einer beispielhaften Ausführungsform der Maschine 5 kann der Motor 10 ein Zwei-Takt-Dieselmotor sein. Der Fachmann wird jedoch erkennen, dass der Motor 5 irgendeine Bauart eines Verbrennungsmotors sein kann, wie beispielsweise ein Vier-Takt-Dieselmotor, ein Benzinmotor oder ein mit gasförmigem Brennstoff angetriebener Motor. Der Motor 10 kann einen Motorblock 14 aufweisen, der zumindest teilweise eine Vielzahl von Zylindern 16 definiert, einen Kolben 18, der innerhalb jedes Zylinders 16 verschiebbar angeordnet ist, und einen Zylinderkopf 20, der mit jedem Zylinder 16 assoziiert ist. Der Zylinder 16, der Kolben 18 und der Zylinderkopf 20 können eine Brennkammer 22 bilden. In dem in 1 veranschaulichten Ausführungsbeispiel weist der Motor 10 sechs Brennkammern 22 auf. Es wird jedoch in Betracht gezogen, dass der Motor 10 eine größere oder eine geringere Anzahl von Brennkammern 22 aufweisen kann. Darüber hinaus können Brennkammern 22 in einer „Reihenkonfiguration”, in einer „V-Konfiguration” oder in irgendeiner anderen geeigneten Konfiguration angeordnet sein.
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Wie ebenfalls in 1 gezeigt, kann der Motor 10 eine Kurbelwelle 24 aufweisen, die drehbar innerhalb des Motorblocks 14 angeordnet ist. Eine Verbindungsstange bzw. Pleuelstange 26 kann jeden Kolben 18 mit der Kurbelwelle 24 verbinden, so dass eine Gleitbewegung des Kolbens 18 innerhalb jedes jeweiligen Zylinders 16 eine Drehung der Kurbelwelle 24 zur Folge hat. In ähnlicher Weise kann eine Drehung der Kurbelwelle 24 eine Gleitbewegung des Kolbens 18 zur Folge haben.
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Das Brennstoffsystem 12 kann Komponenten aufweisen, die zusammenarbeiten, um Einspritzungen von unter Druck gesetztem Brennstoff in jede Brennkammer 22 zu liefern. Insbesondere kann das Brennstoffsystem 12 einen Tank 28 aufweisen, der konfiguriert ist, um eine Brennstoffversorgung bzw. einen Brennstoffvorrat zu enthalten, und eine Brennstoffpumpvorrichtung 36, die konfiguriert ist, um Brennstoff von der Brennstoffversorgungsleitung 40 aufzunehmen. Die Brennstoffpumpvorrichtung 36 kann den Brennstoff unter Druck setzen und den unter Druck gesetzten Brennstoff über die Versorgungsleitung 42 zu einer Vielzahl von Brennstoffeinspritzvorrichtungen 32 über eine Common-Rail bzw. gemeinsame Druckleitung 34 leiten. Es wird in Betracht gezogen, dass zusätzliche oder andere Komponenten in dem Brennstoffsystem 12 vorgesehen sein könnten, falls erwünscht, wie beispielsweise zusätzliche Brennstoffpumpvorrichtungen, Hochdruck- und Niederdruckquellen, Schmutzfilter, Wasserseparatoren, Nachfüllventile, Entlastungsventile, Prioritätsventile und Energiewiedergewinnungsvorrichtungen.
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Die Pumpvorrichtung 36 kann betriebsmäßig mit dem Motor 10 verbunden sein und von der Kurbelwelle 24 angetrieben werden. Darüber hinaus kann die Pumpvorrichtung 36 mit der Kurbelwelle 24 in irgendeiner Weise verbunden sein, die dem Fachmann leicht offensichtlich ist, wobei eine Drehung der Kurbelwelle 24 eine entsprechende Drehung einer Pumpenantriebswelle zur Folge haben wird. Beispielsweise ist die Pumpenantriebswelle 46 der Pumpvorrichtung 36 in 1 derart gezeigt, dass sie mit der Kurbelwelle 24 durch eine Zahnradanordnung 48 verbunden ist. Es wird jedoch in Betracht gezogen, dass die Pumpvorrichtung 36 alternativ elektrisch, hydraulisch, pneumatisch oder in irgendeiner anderen geeigneten Weise angetrieben werden kann.
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Die Brennstoffeinspritzvorrichtungen 32 können innerhalb der Zylinderköpfe 20 angeordnet sein und strömungsmittelmäßig mit der Common-Rail 34 durch eine Vielzahl von Verteilungsleitungen 50 verbunden sein. Jede Brennstoffeinspritzvorrichtung 32 kann betreibbar sein, um eine Menge an unter Druck gesetztem Brennstoff in eine assoziierte Brennkammer 22 zu vorbestimmten Zeitpunkten, mit vorbestimmen Brennstoffdrücken und vorbestimmten Brennstoffflussraten einzuspritzen. Die Zeitsteuerung der Brennstoffeinspritzung in die Brennkammer 22 kann mit der Bewegung des Kolbens 18 synchronisiert sein. Beispielsweise kann Brennstoff eingespritzt werden, wenn sich der Kolben 18 einer oberen Totpunktposition während eines Verdichtungshubes nähert, um eine verdichtungsgezündete Verbrennung des eingespritzten Brennstoffs zu gestatten. Alternativ kann Brennstoff für einen HCCI-Betrieb (HCCI = homgeneous charge compression ignition = Verdichtungszündung mit homogener Ladung) eingespritzt werden, wenn der Kolben 18 den Verdichtungshub beginnt und sich zu einer oberen Totpunktposition bewegt. Brennstoff kann auch für eine späte Nacheinspritzung eingespritzt werden, wenn sich der Kolben 18 von einer oberen Totpunktposition zu einer unteren Totpunktposition während eines Expansions- bzw. Leistungshubes bewegt, um eine reduzierende Atmosphäre für eine Nachbehandlungsregeneration zu erzeugen.
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2 veranschaulicht eine Querschnittsansicht einer Brennstoffeinspritzvorrichtung 32, die in Verbindung mit dem in 1 gezeigten Motor 10 verwendet werden kann. Insbesondere kann jede Brennstoffeinspritzvorrichtung 32 einen Einspritzvorrichtungskörper 52 aufweisen, der eine Führung 54, ein Düsenglied 56 und ein Nadelventilglied 58 aufnimmt. Es wird in Betracht gezogen, dass jede Brennstoffeinspritzvorrichtung 32 zusätzliche oder andere Komponenten aufweisen kann als jene, die in 2 veranschaulicht sind, falls erwünscht, wie beispielsweise Elektromagnetbetätigungsvorrichtungen und zusätzliche Ventilelemente. Es wird weiter in Betracht gezogen, dass die Brennstoffeinspritzvorrichtungen 32 alternativ andere Arten von Brennstoffeinspritzvorrichtungen verkörpern können, beispielsweise mechanisch betätigte, elektronisch gesteuerte Einspritzvorrichtungen, digital gesteuerte Brennstoffventile oder irgendeine andere Bauart von Brennstoffeinspritzvorrichtung, die in der Technik bekannt ist.
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Der Einspritzvorrichtungskörper 52 kann ein zylindrisches Glied sein, welches zur Montage innerhalb des Zylinderkopfes 20 konfiguriert ist. Der Einspritzvorrichtungskörper 52 kann eine mittige Bohrung 60 zur Aufnahme der Führung 54 und ein Düsenglied 56 haben, und eine Öffnung 62, durch welche ein Spitzenende 64 des Düsengliedes 56 vorstehen kann. Ein Dichtungsglied, wie beispielsweise ein (nicht gezeigter) O-Ring, kann zwischen der Führung 54 und dem Düsenglied 56 angeordnet sein, um eine Brennstoffleckage aus der Brennstoffeinspritzvorrichtung 32 zu begrenzen.
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Die Führung 54 kann auch ein zylindrisches Glied sein, welches eine mittige Bohrung 68 hat, die konfiguriert ist, um das Nadelventilglied 58 aufzunehmen, und eine Steuerkammer 70. Die mittige Bohrung 68 kann als eine Druckkammer wirken, welche unter Druck gesetzten Brennstoff enthält, der von einem Brennstoffversorgungsdurchlassweg 71 geliefert wird. Während der Einspritzung kann der unter Druck gesetzte Brennstoff von der Verteilungsleitung 50 durch den Brennstoffversorgungsdurchlassweg 71 und die mittige Bohrung 68 zum Düsenglied 56 fließen.
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Unter Druck gesetzter Brennstoff kann selektiv aus der Steuerkammer 70 abgelassen werden oder zu dieser geliefert werden, um zu bewirken, dass das Nadelventilelement 58 sich bewegt. Insbesondere kann ein Steuerdurchlassweg 73 strömungsmittelmäßig die Steuerkammer 70 mit dem Brennstofftank 28 verbinden, um die Steuerkammer 70 abzulassen oder zu füllen. Die Steuerkammer 70 kann auch mit unter Druck gesetztem Strömungsmittel über einen Lieferdurchlassweg 75 und einen Anschluss 74 beliefert werden, der axial mit dem Nadelventilglied 58 ausgerichtet ist und in Verbindung mit dem Brennstofflieferdurchlassweg 71 ist. Ein Durchmesser des Anschlusses 74 kann geringer sein als ein Durchmesser des Steuerdurchlasswegs 73 und des Lieferdurchlasswegs 75, um einen Druckabfall innerhalb der Steuerkammer 70 zu gestatten, wenn unter Druck gesetzter Brennstoff aus dem Steuerdurchlassweg 73 abfließt. Wenn die Steuerkammer 70 mit Brennstoff gefüllt wird, kann sich das Nadelventilelement 58 nach unten bewegen. Wenn der Brennstoff aus der Steuerkammer 70 abläuft, kann sich das Nadelventilelement 58 nach oben bewegen.
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Wie in 3A veranschaulicht, kann das Düsenglied 56 ein zylindrisches Glied sein, welches eine Sacklochbohrung 76 hat, die konfiguriert ist, um das Nadelventilelement 58 aufzunehmen. Das Düsenglied 56 kann eine Sitzfläche 78 aufweisen, die am Spitzenende 64 des Düsengliedes 56 gelegen ist. Das Spitzenende 64 des Düsengliedes 56 kann einen Hohlraum bzw. Sackraum 66 aufweisen. Eine oder mehrere Zumessöffnungen 80 können in Verbindung mit dem Sackraum 66 innerhalb einer Wand des Spitzenendes 64 angeordnet sein. Jede der Zumessöffnungen 80 kann unter Druck gesetzten Brennstoff aus dem Sackraum 66 durch die Zumessöffnungen 80 leiten, um diesen in eine assoziierte Brennkammer 22 des Motors 10 zu sprühen.
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Die Zumessöffnungen 80 können in einem Zenithwinkel ϕ bezüglich der mittigen Bohrung 76 geneigt sein. Der Zenithwinkel ϕ ist der Winkel, der durch eine Mittelachse einer Zumessöffnung 80 bezüglich einer Mittelachse der mittigen Bohrung 56 gebildet wird. Beispielsweise zeigt der Winkel ϕ in 3A den Zenithwinkel für eine Zumessöffnung 80. Die Größe des Zenithwinkels ϕ kann beispielsweise so ausgewählt werden, dass sichergestellt wird, dass die Brennstoffeinspritzung aus den Zumessöffnungen 80 einen Teil oder alle Teile des Kolbens 18 benetzt. Der Zenithwinkel ϕ kann auch basierend auf anderen Konstruktionsüberlegungen ausgewählt werden, die dem Fachmann leicht offensichtlich sind, beispielsweise zur Verbesserung der Vermischung von Brennstoff und Luft in der Brennkammer 22. Die Zumessöffnungen 80 können zylindrisch oder konisch geformt sein. Der Fachmann wird jedoch erkennen, dass die Zumessöffnungen 80 irgendeine andere Art einer geeigneten Form haben können. Die Form, Größe und Anzahl der Zumessöffnungen 80 kann so ausgewählt werden, dass sichergestellt wird, dass ausreichend Brennstoff in die Brennkammer 22 eingespritzt werden kann, und um sicherzustellen, dass der eingespritzte Brennstoff ordnungsgemäß zerstäubt und mit der Luft in der Brennkammer 22 vermischt wird. In einer beispielhaften Ausführungsform kann ein Durchmesser einer Zumessöffnung 80 ungefähr 0,3 bis 0,45 mm sein.
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Wie in 3B veranschaulicht, können eine oder mehrere der Zumessöffnungen 80 in einem Azimut-Winkel bzw. Umfangswinkel θ bezüglich einer radialen Richtung der mittigen Bohrung 76 geneigt sein. Der Azimut-Winkel θ ist der Winkel, der durch eine Mittelachse einer Zumessöffnung 80 bezüglich einer radialen Richtung der mittigen Bohrung 76 gebildet wird, welche die Mittelachse der Zumessöffnung 80 so schneidet, wie in einer Ebene senkrecht zur mittigen Bohrung gemessen. Beispielsweise zeigt der Winkel θ in 3B die Azimut-Winkel für eine Zumessöffnung 80. Die Größe des Azimut-Winkels θ kann so ausgewählt werden, dass Brennstoff, der aus einer Zumessöffnung 80 gesprüht wird, nicht mit Brennstoff in Gegenwirkung tritt, der aus einer benachbarten Zumessöffnung 80 gesprüht wird. Weiterhin kann die Größe des Azimut-Winkels θ so ausgewählt werden, dass sichergestellt ist, dass Brennstoff nicht die Wände der Brennkammer 22 benetzt. Das Benetzen der Brennkammerwände mit Brennstoff ist nicht wünschenswert, da dies eine Rußbildung während der Verbrennung begünstigen kann. Somit kann das Schrägstellen der Zumessöffnung anstelle des radialen Heraussprühens des Brennstoffes die Distanz vergrößern, über die der Brennstoffstrahl laufen muss, bevor er eine Wand der Brennkammer 22 erreicht, wodurch die Wahrscheinlichkeit verringert wird, die Wände der Brennkammer 22 zu benetzen. Es wird in Betracht gezogen, dass jede der Zumessöffnungen 80 mit den gleichen oder mit unterschiedlichen Azimut-Winkeln bezüglich der radialen Richtungen der mittigen Bohrung 76 geneigt sein kann. Beispielsweise veranschaulicht 3B zwei Zumessöffnungen 80, wobei eine mit einem Azimut-Winkel θ geneigt ist und die andere in einem anderen Azimut-Winkel β. In einigen Ausführungsbeispielen können die Größen der Azimut-Winkel θ und β gleich sein. Wie in 3B veranschaulicht, sind die Zumessöffnungen 80 in positiven Azimut-Winkels θ oder β relativ zu den Radialrichtungen der mittigen Bohrung 76 geneigt. Es wird in Betracht gezogen, dass die Zumessöffnungen 80 in negativen Azimut-Winkeln θ oder β relativ zu den Radialrichtungen der mittigen Bohrung 76 geneigt sein können. In einer beispielhaften Ausführungsform können die Azimut-Winkel θ und β im Bereich von 0 bis 6 Grad liegen.
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Das Nadelventilelement 58 kann ein langgestrecktes zylindrisches Glied sein, welches verschiebbar in der Gehäuseführung 54 und dem Düsenglied 56 angeordnet ist. Das Nadelventilelement 58 kann axial bewegbar sein, und zwar zwischen einer ersten Position, in der eine Dichtungsfläche 81, die an einem Spitzenende 82 des Nadelventilelementes 58 gelegen ist, mit der Sitzfläche 78 in Eingriff steht, um einen Brennstofffluss zum Sackraum 66 und den Zumessöffnungen 80 zu blockieren, und einer zweiten Position, in der Brennstoff in den Sackraum 66 fließt und durch die Zumessöffnungen 80 in die Brennkammer 22 geleitet werden kann.
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Das Nadelventilelement 58 kann normalerweise zur ersten Position vorgespannt sein. Insbesondere kann, wie in 2 zu sehen, jede Brennstoffeinspritzvorrichtung 32 eine Feder 90 aufweisen, die zwischen einem Anschlag 92 der Führung 54 und einer Sitzfläche 94 des Nadelventilelementes 58 angeordnet ist, um axial das Spitzenende 82 zu der Zumessöffnungsblockierungsposition hin vorzuspannen. Ein erster Abstandshalter 96 kann zwischen der Feder 90 und dem Anschlag 92 angeordnet sein, und ein zweiter Abstandshalter 98 kann zwischen der Feder 90 und der Sitzfläche 94 angeordnet sein, um die Abnutzung der Komponenten innerhalb der Brennstoffeinspritzvorrichtung 32 zu verringern.
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Das Nadelventilelement 58 kann mehrere hydraulische Antriebsflächen haben. Insbesondere kann das Nadelventilelement 58 eine Hydraulikfläche 100 haben, die tendenziell das Nadelventilelement 58 zur ersten Position hin treibt, wenn darauf unter Druck gesetzter Brennstoff innerhalb der Steuerkammer 70 wirkt, und eine Hydraulikfläche 104, die tendenziell der Vorspannung der Feder 90 entgegen wirkt und das Nadelventilelement 58 in der entgegengesetzten Richtung zur zweiten Position hin treibt. Wenn es zur zweiten Position hin vorgespannt ist, kann das Nadelventilelement 58 so konfiguriert sein, dass es den Fluss von Brennstoff durch den Lieferdurchlass 76 im Wesentlichen einschränkt oder sogar blockiert.
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Industrielle Anwendbarkeit
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Die Brennstoffeinspritzvorrichtung der vorliegenden Offenbarung findet weithin Anwendung in einer Vielzahl von Motorbauarten, welche beispielsweise Dieselmotoren, Benzinmotoren und mit gasförmigem Brennstoff angetriebene Motoren aufweisen. Die offenbarte Brennstoffeinspritzvorrichtung kann in jeglichem Motor eingesetzt werden, der ein unter Druck stehendes Brennstoffsystem verwendet, wobei es vorteilhaft sein kann, den Winkel schräg zu stellen, in dem Brennstoff in eine Brennkammer eingespritzt wird. Der Betrieb der Brennstoffeinspritzvorrichtung 32 wird nun erklärt.
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Das Nadelventilelement 58 kann durch eine Unausgeglichenheit der Kraft bewegt werden, welche durch den Strömungsmitteldruck erzeugt wird. Wenn beispielsweise das Nadelventilelement 58 auf der Sitzfläche 78 in der ersten Position oder Flussblockierungsposition aufsitzt, kann unter Druck gesetzter Brennstoff von den Brennstoffliefer- und -steuerdurchlasswegen 75 und 73 in die Steuerkammer 70 fließen, um auf die Hydraulikfläche 100 zu wirken. Gleichzeitig kann unter Druck gesetzter Brennstoff vom Brennstofflieferdurchlass 71 in die mittige Bohrung 68 zur Vorbereitung einer Einspritzung fließen. Die Kraft der Feder 90 kombiniert mit der Hydraulikkraft, die an der Hydraulikfläche 100 erzeugt wird, kann größer sein als eine entgegenwirkende Kraft, die an der Hydraulikfläche 104 erzeugt wird, wodurch bewirkt wird, dass das Nadelventilelement 58 in der ersten Position bleibt und ein Brennstofffluss zum Sackraum 66 und durch die Zumessöffnungen 80 blockiert wird. Um zu gestatten, dass Brennstoff in den Sackraum 66 fließt, kann unter Druck gesetzter Brennstoff aus der Steuerkammer 70 und von der Hydraulikfläche 100 abgelassen werden. Diese Verringerung des Druckes, der auf die Hydraulikfläche 100 wirkt, kann gestatten, dass die entgegenwirkende Kraft, welche über die Hydraulikfläche 104 wirkt, die Vorspannkraft der Feder 90 überwindet, wodurch die Dichtungsfläche 81 des Nadelventilelementes 58 weg von der Sitzfläche 78 bewegt wird.
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Die offenbarte Brennstoffeinspritzvorrichtung kann eine Zerstäubung und Mischung von Brennstoff mit Luft als eine Folge einer schräggestellten bzw. geneigten Brennstoffeinspritzung in die Brennkammer verbessern. Die Auswahl des Azimut-Winkels wird nun beschrieben. Luft, welche in die Brennkammer 22 durch einen Lufteinlasshub des Kolbens 18 eintritt, kann eine Verwirbelungskomponente in der Luftgeschwindigkeit aufweisen. Beispielsweise kann die Luft entweder im Uhrzeigersinn oder gegen den Uhrzeigersinn in der Brennkammer 22 wirbeln. Das Einleiten einer Einspritzung von Brennstoff in der Richtung der Verwirbelung oder gegen die Richtung der Verwirbelung kann die Zerstäubung des Brennstoffes verbessern und die Vermischung von Brennstoff mit Luft begünstigen. Eine verbesserte Zerstäubung und Vermischung des Brennstoffes mit der Luft kann die Effizienz der Verbrennung in der Brennkammer 22 vergrößern und kann auch den Brennstoffverbrauch verbessern und die Rußbildung verringern.
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Ob der Brennstoff in der Richtung der Verwirbelung oder gegen die Richtung der Verwirbelung eingespritzt werden soll, kann zumindest teilweise durch den Druck bestimmt sein, mit dem der Brennstoff in die Brennkammer 22 eingespritzt wird. Brennstoff, der durch die Zumessöffnungen 80 mit vergleichsweise höheren Brennstoffeinspritzdrücken eingesprüht wird, kann über größere Distanzen in die Brennkammer 22 eindringen und kann wahrscheinlicher die Wände der Brennkammer 22 benetzen. Bei relativ hohen Einspritzdrücken kann es vorteilhaft sein, Brennstoff aus den Zumessöffnungen 80 in der Richtung einer Luftverwirbelung einzuspritzen, um dabei zu helfen, zu verhindern, dass Brennstoff die Wände der Brennkammer 22 benetzt. Das Verhindern, dass Brennstoff die Wände der Brennkammer 22 benetzt, kann dabei helfen, die Bildung von Ruß während der Verbrennung des Brennstoffes zu verringern. Wenn somit beispielsweise die Luft in der Brennkammer 22 eine Verwirbelung in der Richtung gegen den Uhrzeigersinn hat, entsprechend einer Verwirbelungszahl von 3,1, und wenn der Brennstoffeinspritzdruck größer als ungefähr 110 MPa ist, kann es vorteilhaft sein, eine Brennstoffeinspritzvorrichtung auszuwählen, bei der die Azimut-Winkel θ und β der Zumessöffnungen 80 positiv sind.
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Brennstoff, der mit geringeren Einspritzdrücken eingespritzt wird, kann dagegen einer unvollständigen Zerstäubung ausgesetzt sein und kann sich möglicherweise nicht gut mit Luft in der Brennkammer 22 vermischen. Das Einspritzen von Brennstoff gegen die Richtung einer Verwirbelung bei geringeren Einspritzdrücken kann gestatten, dass der Brennstoffstrahl mit einer größeren Luftoberfläche in Wechselwirkung tritt, was die Zerstäubung des Brennstoffes verbessern kann und auch eine bessere Vermischung des Brennstoffes mit der Luft zur Folge haben kann. Wenn somit beispielsweise Luft, welche in die Brennkammer 22 eintritt, eine Verwirbelung gegen den Uhrzeigersinn entsprechend einer Verwirbelungszahl von 3,1 hat, und wenn der Brennstoffeinspritzdruck kleiner oder gleich ungefähr 110 MPa ist, kann es vorteilhaft sein, eine Brennstoffeinspritzvorrichtung auszuwählen, bei der die Azimut-Winkel θ und β der Zumessöffnungen 80 negativ sind. Es wird in Betracht gezogen, dass der Brennstoff ungeachtet des Brennstoffeinspritzdruckes in der Richtung der Verwirbelung oder gegen die Richtung der Verwirbelung eingespritzt werden kann. Größere Verbesserungen der Brennstoffausnutzung bzw. -effizienz und größere Verringerungen der Rußbildung können erreicht werden durch Einspritzen von Brennstoff in der Richtung der Verwirbelung bei höheren Einspritzdrücken und gegen die Richtung der Verwirbelung bei geringeren Einspritzdrücken.
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Es wird dem Fachmann klar sein, dass verschiedene Modifikationen und Variationen an der offenbarten Brennstoffeinspritzvorrichtungsdüse vorgenommen werden können, ohne vom Umfang der Offenbarung abzuweichen. Andere Ausführungsformen der Brennstoffeinspritzvorrichtungsdüse werden dem Fachmann aus einer Betrachtung der Beschreibung und einer praktischen Ausführung der hier offenbarten Brennstoffeinspritzvorrichtungsdüse offensichtlich werden. Es ist beabsichtigt, dass die Beschreibung und die Beispiele nur als beispielhaft angesehen werden, wobei ein wahrer Umfang der Offenbarung durch die folgenden Ansprüche und ihre äquivalenten Ausführungen gezeigt wird.
