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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Offenbarung betrifft allgemein ein Flüssigkraftstoffeinspritzventil für ein Kraftstoffsystem in einem Verbrennungsmotor und bezieht sich insbesondere auf ein Flüssigkraftstoffeinspritzventil mit Doppelauslasssperrventilen und Kraftstoffauslässen, die von einem gemeinsamen Düsenversorgungshohlraum versorgt werden.
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Stand der Technik
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Moderne Verbrennungsmotoren, die für den Betrieb mit mehr als einer Kraftstoffart ausgelegt sind, sind von zunehmendem kommerziellem Interesse. Im Zusammenhang mit Selbstzündungsmotoren können sogenannte Zweistoffmotoren eine Zufuhr von flüssigem Kraftstoff wie Dieseldestillatkraftstoff sowie von kryogen oder auf andere Weise gelagertem gasförmigem Kraftstoff umfassen. Gasförmige Kraftstoffe können Vorteile wie geringere Emissionen bestimmter Typen und in vielen Fällen niedrigere Kosten bieten. Dieselkraftstoff ist zumindest in bestimmten Anwendungen tendenziell mit einer höheren Leistung verbunden. Es sind Konstruktionen bekannt, bei denen ein Bediener oder ein Motorsteuergerät zwischen einem Modus nur für Diesel und einem Modus nur für gasförmigen Kraftstoff oder einem Mischmodus wechseln kann.
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In einigen Fällen kann es vorteilhaft sein, eine relativ kleine Menge oder Pilotmenge Dieselkraftstoff zu verwenden, um eine größere Hauptladung gasförmigen Kraftstoffs zu zünden. Es ist typisch für solche Zweistoffmotoren, ein Flüssigkraftstoffeinspritzventil direkt im Verbrennungszylinder zu verwenden, das zum Einspritzen einer Pilotmenge Dieselkraftstoff betrieben wird, wenn der Motor überwiegend mit gasförmigem Kraftstoff betrieben werden soll, und zum Einspritzen einer größeren Haupteinspritzung von flüssigem Kraftstoff betrieben wird, wenn der Motor im Modus nur für Diesel betrieben werden soll. Obwohl sich solche Systeme als vielversprechend erwiesen haben, kann es zu Steuerungsproblemen kommen, wenn versucht wird, das Kraftstoffeinspritzventil so zu betreiben, dass manchmal relativ kleine Piloteinspritzungen und zu anderen Zeiten weitaus größere Haupteinspritzungen eingespritzt werden. Das
US-Patent Nr. 9,638,118 von Schaller et al. ist auf ein System und ein Verfahren zum Zuführen von Erdgas zu einem Zweistoffmotor gerichtet und veranschaulicht eine bekannte Konstruktion.
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Zusammenfassung der Erfindung
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In einem Aspekt umfasst ein Flüssigkraftstoffeinspritzventil für einen Verbrennungsmotor Folgendes: einen Injektorkörper, der einen Hochdruckeinlassdurchgang, einen ersten Satz von Düsenauslässen, einen zweiten Satz von Düsenauslässen, eine erste Steuerkammer und eine zweite Steuerkammer definiert, die jeweils in Fluidverbindung mit dem Hochdruckeinlassdurchgang stehen, und einen Niederdruckraum. Das Flüssigkraftstoffeinspritzventil umfasst ferner ein erstes Auslasssperrventil mit einer schließenden Hydraulikfläche, die einem Fluiddruck der ersten Steuerkammer ausgesetzt ist und zwischen einer geschlossenen Position, die den ersten Satz von Düsenauslässen blockiert, und einer offenen Position beweglich ist. Das Flüssigkraftstoffeinspritzventil umfasst ferner ein zweites Auslasssperrventil mit einer schließenden Hydraulikfläche, die einem Fluiddruck der zweiten Steuerkammer ausgesetzt ist und zwischen einer geschlossenen Position, die den zweiten Satz von Düsenauslässen blockiert, und einer offenen Position beweglich ist. Das Flüssigkraftstoffeinspritzventil umfasst weiterhin ein erstes Zweiwege-Einspritzsteuerventil, das fluidisch zwischen der ersten Steuerkammer und dem Niederdruckraum angeordnet ist, und ein zweites Zweiwege-Einspritzsteuerventil, das fluidisch zwischen der zweiten Steuerkammer und dem Niederdruckraum angeordnet ist. Der Einspritzventilkörper definiert ferner einen ersten Satz von Öffnungen, die in einem A-F-Z-Muster zwischen dem Hochdruckeinlassdurchgang, dem Niederdruckraum und der ersten Steuerkammer angeordnet sind, und einen zweiten Satz von Öffnungen, die in einem A-F-Z-Muster zwischen dem Hochdruckeinlassdurchgang, dem Niederdruckraum und der zweiten Steuerkammer angeordnet sind. Der Einspritzventilkörper definiert ferner einen gemeinsamen Düsenversorgungshohlraum in Fluidverbindung mit dem Hochdruckeinlassdurchgang und der erste Satz von Düsenauslässen und der zweite Satz von Düsenauslässen stehen in Fluidverbindung mit dem gemeinsamen Düsenversorgungshohlraum an der offenen Position jeweils des ersten Auslasssperrventils und des zweiten Auslasssperrventils.
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In einem anderen Aspekt umfasst ein Kraftstoffsystem für einen Verbrennungsmotor Folgendes: eine unter Druck stehende Flüssigkraftstoffversorgung und mehrere Flüssigkraftstoffeinspritzventile, die jeweils einen Hochdruckeinlassdurchgang definieren, einen ersten Satz von Düsenauslässen, einen zweiten Satz von Düsenauslässen, eine erste Steuerkammer und eine zweite Steuerkammer jeweils in Fluidverbindung mit dem Hochdruckeinlassdurchgang und einen Niederdruckraum. Die mehreren Flüssigkraftstoffeinspritzventile umfassen jeweils ein erstes Auslasssperrventil mit einer schließenden Hydraulikfläche, die einem Flüssigkeitsdruck der ersten Steuerkammer ausgesetzt ist, und das zweite Auslasssperrventil mit einer schließenden Hydraulikfläche, die einem Flüssigkeitsdruck der zweiten Steuerkammer ausgesetzt ist. Die mehreren Flüssigkraftstoffeinspritzventile umfassen jeweils ein erstes Einspritzsteuerventil, das fluidisch zwischen der ersten Steuerkammer und dem Niederdruckraum angeordnet ist, und ein zweites Einspritzsteuerventil, das fluidisch zwischen der zweiten Steuerkammer und dem Niederdruckraum angeordnet ist. Die mehreren Flüssigkraftstoffeinspritzventile definieren jeweils einen ersten Satz von Öffnungen, die in einem A-F-Z-Muster zwischen dem Hochdruckeinlassdurchgang, dem Niederdruckraum und der ersten Steuerkammer angeordnet sind, und einen zweiten Satz von Öffnungen, die in einem A-F-Z-Muster zwischen dem Hochdruckeinlassdurchgang, dem Niederdruckraum und dem zweiten Verbinderkanal angeordnet sind. Die mehreren Flüssigkraftstoffeinspritzventile definieren jeweils einen gemeinsamen Düsenversorgungshohlraum in Fluidverbindung mit dem Hochdruckeinlassdurchgang. Das erste Auslasssperrventil und das zweite Auslasssperrventil sind jeweils zwischen einer offenen Position, in der der entsprechende erste Satz von Düsenauslässen und der zweite Satz von Düsenauslässen in Fluidverbindung mit dem gemeinsamen Düsenversorgungshohlraum stehen, und einer geschlossenen Position beweglich.
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In einem weiteren Aspekt umfasst eine Öffnungsplatte für einen Stapel in einem Flüssigkraftstoffeinspritzventil in einem Kraftstoffsystem einen einteiligen Öffnungsplattenkörper, der eine Mittelachse definiert, die sich zwischen einer oberen Plattenkörperseite und einer unteren Plattenkörperseite erstreckt, und eine äußere Umfangskante, die sich in Umfangsrichtung um die Mittelachse erstreckt. Der Öffnungsplattenkörper weist ferner mehrere erhabene Dichtflächen auf, die auf der Oberseite gebildet sind, um Dichtungen mit einem benachbarten Stapelstück im Stapel zu bilden, und eine vertiefte Fläche, die axial innerhalb der erhabenen Dichtflächen angeordnet ist. Der Öffnungsplattenkörper weist ferner einen ersten Einlassdurchgang und einen zweiten Einlassdurchgang auf, der sich zwischen der oberen Plattenkörperseite und der unteren Plattenkörperseite erstreckt, um Hochdruckkraftstoff zu einer ersten Steuerkammer für ein erstes Auslasssperrventil bzw. einer zweiten Steuerkammer für ein zweites Auslasssperrventil zuzuführen. Der Öffnungsplattenkörper weist ferner einen ersten Auslassdurchgang und einen zweiten Auslassdurchgang auf, die sich zwischen der unteren Plattenkörperseite und der oberen Plattenkörperseite erstrecken, um die erste und die zweite Steuerkammer mit einem Niederdruckraum zu verbinden. Ein erster Satz von Öffnungen befindet sich in dem Öffnungsplattenkörper und umfasst eine erste A-Öffnung, die in dem ersten Auslassdurchgang gebildet ist, eine erste Z-Öffnung, die in dem ersten Einlassdurchgang gebildet ist, und eine erste F-Öffnung. Ein zweiter Satz von Öffnungen befindet sich in dem Öffnungsplattenkörper und umfasst eine zweite A-Öffnung, die in dem zweiten Auslassdurchgang gebildet ist, eine zweite Z-Öffnung, die in dem zweiten Einlassdurchgang gebildet ist, und eine zweite F-Öffnung. Die erste und die zweite F-Öffnung verbinden den ersten und den zweiten Auslassdurchgang fluidisch mit der Seite des unteren Plattenkörpers, um einen Düsenversorgungshohlraum in einem Flüssigkraftstoffeinspritzventil mit der ersten und der zweiten Steuerkammer fluidisch zu verbinden.
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Figurenliste
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- 1 ist eine teilweise geschnittene schematische Seitenansicht eines Verbrennungsmotorsystems gemäß einer Ausführungsform;
- 2 ist eine geschnittene Seitenansicht eines Kraftstoffeinspritzventils, der zur Verwendung in dem Verbrennungsmotorsystem von 1 geeignet ist;
- 3 ist eine Schnittansicht durch eine Öffnungsplatte entlang der Linie 3-3 von 4 gemäß einer Ausführungsform;
- 4 ist eine perspektivische Ansicht einer Öffnungsplatte gemäß einer Ausführungsform;
- 5 ist eine Schnittansicht entlang der Linie 5-5 von 4; und
- 6 ist eine Schnittansicht entlang der Linie 6-6 von 4.
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Ausführliche Beschreibung
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Bezugnehmend auf 1 ist ein Verbrennungsmotorsystem 8 (nachstehend „Motorsystem 8“) gemäß einer Ausführungsform gezeigt. Das Motorsystem 8 kann ein Zweistoffmotorsystem umfassen, das so aufgebaut ist, dass es mit zwei verschiedenen Kraftstoffen betrieben wird, typischerweise einem flüssigen Kraftstoff und einem gasförmigen Kraftstoff. In einer Implementierung kann der flüssige Kraftstoff Dieseldestillatkraftstoff und der gasförmige Kraftstoff Erdgas, Methan oder andere Kohlenwasserstoffkraftstoffe oder - mischungen umfassen, die bei Standardtemperatur und -druck gasförmig sind. Das Motorsystem 8 umfasst einen Verbrennungsmotor 10 mit einem Gehäuse 12 mit mehreren darin gebildeten Verbrennungszylindern 14. Die Zylinder 14 können eine beliebige Anzahl und eine beliebige geeignete Anordnung aufweisen, beispielsweise eine Reihenanordnung, eine V-Konfiguration oder noch eine andere Anordnung. Ein Kolben 16 ist in jedem der Verbrennungszylinder 14 beweglich, um eine Kurbelwelle 18 auf allgemein herkömmliche Weise zu drehen. Das Motorsystem 8 kann ferner eine Ansaugleitung 26 umfassen, die so aufgebaut ist, dass sie Luft zur Verbrennung über einen Turbolader 20 mit einem Kompressor 22 und einer Turbine 24 zu den Verbrennungszylindern 14 führt. Ein Nachkühler 28 ist stromabwärts des Kompressors 22 angeordnet und fördert gekühlte und komprimierte Luft zu einem Ansaugkrümmer 30. Mehrere Ansaugkanäle 32 erstreckt sich zwischen dem Ansaugkrümmer 30 und jedem der Verbrennungszylinder 14, wiederum auf allgemein übliche Weise.
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Das Motorsystem 8 umfasst ferner ein Kraftstoffsystem 34 mit einem Teilsystem 36 für gasförmigen Kraftstoff und einem Flüssigkraftstoff-Teilsystem 44. Das Teilsystem 36 für gasförmigen Kraftstoff umfasst eine Kraftstoffzufuhr 38, die einen gasförmigen Kraftstoff in einem kryogen gespeicherten flüssigen Zustand über eine Pumpe 39 der Verdampfungs- und Druckbeaufschlagungsvorrichtung 40 zuführen kann. Die Vorrichtung 40 kann Folgendes umfassen: einen Verdampfer, der so strukturiert ist, dass er den gasförmigen Kraftstoff von einem flüssigen in einen gasförmigen Zustand überführt, eine Druckpumpe, die so strukturiert ist, dass der gasförmige Kraftstoff zur Abgabe an den Motor 10 unter Druck gesetzt wird, und verschiedene andere bekannte Überwachungs- und Regelungskomponenten. In der dargestellten Ausführungsform ist ein Einlassventil 42 für gasförmigen Kraftstoff mit jedem Ansaugkanal 32 gekoppelt. In anderen Ausführungsformen könnten ein oder mehrere Einlassventile für gasförmigen Kraftstoff gasförmigen Kraftstoff in den Ansaugkrümmer 30 oder anderswo stromaufwärts des Ansaugkrümmers 30, beispielsweise stromaufwärts des Kompressors 22, befördern. In noch anderen Ausführungsformen könnte ein Einlassventil für gasförmigen Kraftstoff in der Art eines Einspritzventils für gasförmigen Kraftstoff angeordnet sein, um gasförmigen Kraftstoff direkt in jeden der Verbrennungszylinder 14 einzuspritzen.
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Das Flüssigkraftstoff-Teilsystem 44 umfasst eine Flüssigkraftstoffversorgung 46 wie einen Kraftstofftank und kann mindestens eine Pumpe umfassen, die so strukturiert ist, dass sie den Flüssigkraftstoff zum Motor 10 befördert. In der dargestellten Ausführungsform nimmt eine Niederdruck-Transferpumpe 48 Kraftstoff von der Zufuhr 46 auf und überführt den Kraftstoff zu einer Hochdruckpumpe 50, die einen unter Druck stehenden Kraftstoffbehälter 52 wie eine Common Rail speist. Es versteht sich, dass ein einzelner monolithischer Druckkraftstoffbehälter sowie mehrere separate Druckspeicher oder noch eine andere Strategie wie mehrere Einheitspumpen verwendet werden könnten. Eine elektronische Steuereinheit 54 kann mit jedem Einlassventil für gasförmigen Kraftstoff 42 sowie mehreren Flüssigkraftstoffeinspritzventilen 56 des Flüssigkraftstoff-Teilsystems 44 gekoppelt sein. Die Einspritzdüsen 56 für flüssigen Kraftstoff können jeweils mit dem Motorgehäuse 12 gekoppelt und so angeordnet sein, dass sie sich zumindest teilweise in jeden der Verbrennungszylinder 14 erstrecken. Jedes Flüssigkraftstoffeinspritzventil 56 kann Doppelauslasssperrventile umfassen, wie hierin weiter erörtert, die so strukturiert sind, dass Flüssigkraftstoff in unterschiedlichen Mengen und mit unterschiedlichen Sprühwinkeln, zum Beispiel und für verschiedene Zwecke, einschließlich der Erzeugung einer Pilotladung zum Zünden einer Hauptladung von gasförmigem Kraftstoff sowie der Einspritzung einer Hauptladung von flüssigem Kraftstoff eingespritzt wird. Fachleute werden die mögliche Anwendung der Flüssigkraftstoffeinspritzventile mit Doppelauslasssperrventil auf den sogenannten Modus nur für Diesel, den Mischmodus oder den gemischten Modus und noch andere Betriebsstrategien zu schätzen wissen. Wie aus der folgenden Beschreibung weiter ersichtlich wird, wird in Betracht gezogen, dass eine getrennte Steuerung und ein getrenntes Design der Doppelauslasssperrventile eine Optimierung für ihre unterschiedlichen Verwendungszwecke ermöglichen.
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Unter weiterer Bezugnahme auf 2 ist eine Schnittansicht durch ein Flüssigkraftstoffeinspritzventil 56 eines Typs gezeigt, der zur Verwendung in dem Motorsystem 8 geeignet ist. Das Kraftstoffeinspritzventil 56 umfasst einen Einspritzventilkörper 58, der einen Hochdruckeinlassdurchgang 60 definiert, der mit einem Hochdruckeinlass 62 verbunden ist. Der Einlass 62 kann in einer Ausführungsform beispielsweise über einen sogenannten Federkielverbinder fluidisch mit dem Reservoir bzw. der Common Rail 52 verbunden sein. Der Einspritzventilkörper 58 definiert ferner einen ersten Satz von Düsenauslässen 64, einen zweiten Satz von Düsenauslässen 66, eine erste Steuerkammer 68 und eine zweite Steuerkammer 70, die jeweils fluidisch mit dem Hochdruckeinlassdurchgang 60 verbunden sind. Der Einspritzventilkörper 58 definiert darüber hinaus einen Niederdruckraum 72, der ein Niederdruckauslass oder -ablass oder mehrere Niederdruckauslässe oder -ablässe innerhalb des Einspritzventilkörpers 58 oder des Raums außerhalb des Einspritzventilkörpers 58 sein kann. Das Kraftstoffeinspritzventil 56 umfasst ferner ein erstes Auslasssperrventil 74, das eine schließende Hydraulikfläche 76 aufweist, die einem Fluiddruck der ersten Steuerkammer 68 ausgesetzt ist und zwischen einer geschlossenen Position, die den ersten Satz von Düsenauslässen 64 blockiert, und einer offenen Position beweglich ist. Das Kraftstoffeinspritzventil 56 umfasst darüber hinaus ein zweites Auslasssperrventil 78, das eine schließende Hydraulikfläche 80 aufweist, die einem Fluiddruck der zweiten Steuerkammer 70 ausgesetzt ist und zwischen einer geschlossenen Position, die den zweiten Satz von Düsenauslässen 66 blockiert, und einer offenen Position beweglich ist. In der dargestellten Ausführungsform sind das erste Auslasssperrventil 74 und das zweite Auslasssperrventil 78 nebeneinander angeordnet, und der erste Satz von Düsenauslässen 64 hat mindestens einen Sprühwinkel, eine Auslassgröße, oder eine Auslassnummer, die sich von einem Sprühwinkel, einer Auslassgröße oder einer Auslassnummer des zweiten Satzes von Düsenauslässen 66 unterscheidet. Der erste Satz von Düsenauslässen 64 kann einen Sprühwinkel 114 definieren, und der zweite Satz von Düsenauslässen 66 kann einen zweiten Sprühwinkel 116 definieren. In einer Implementierung kann der Sprühwinkel 114 größer als der Sprühwinkel 116 sein. Der Sprühwinkel 114 kann ungefähr 140 ° betragen, und der Sprühwinkel 116 kann ungefähr 125 ° betragen. Der Sprühwinkel 114 und der Sprühwinkel 116 können jeweils in einem Bereich von etwa 125 ° bis etwa 145 ° liegen.
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Der Kraftstoffeinspritzventil 56 umfasst ferner ein erstes elektrisch betätigtes Einspritzsteuerventil 82 in einer ersten Steuerventilanordnung 81. Das Einspritzsteuerventil 82 kann ein erstes Zweiwege-Einspritzsteuerventil sein und ist fluidisch zwischen der ersten Steuerkammer 68 und dem Niederdruckraum 72 angeordnet. Ein Steuerdurchgang 83 erstreckt sich zwischen der Steuerventilanordnung 81 und der ersten Steuerkammer 68. Das Steuerventil 82 ist beweglich zwischen einer geschlossenen Position, die die Fluidverbindung zwischen dem Steuerdurchgang 83 und dem Niederdruckraum 72 blockiert, und einer offenen Position, in der der Steuerdurchgang 83 mit dem Niederdruckraum 72 fluidisch verbunden ist. Das Steuerventil 82 ist somit so aufgebaut, dass insgesamt zwei Durchgänge verbunden oder getrennt werden. Das Kraftstoffeinspritzventil 56 umfasst darüber hinaus ein zweites elektrisch betätigtes Einspritzsteuerventil 85 in einer Steuerventilanordnung 84. Das Einspritzsteuerventil 85 kann ein zweites Zweiwege-Einspritzsteuerventil sein und ist fluidisch zwischen der zweiten Steuerkammer 70 und dem Niederdruckraum 72 angeordnet. Ein Steuerdurchgang 87 erstreckt sich zwischen der zweiten Steuerkammer 70 und der Steuerventilanordnung 84. Die Steuerventilanordnung 84 kann analog zur Steuerventilanordnung 81 funktionieren. In der dargestellten Ausführungsform ist jede Steuerventilanordnung 81 und Steuerventilanordnung 84 eine magnetgesteuerte Steuerventilanordnung, die so strukturiert ist, dass sie zwischen einem entregten Zustand, in dem sich die jeweiligen Steuerventile 82 und 85 in ihren geschlossenen Positionen befinden, und einem erregten Zustand, in dem sich die Steuerventile 82 und 85 entgegen einer Federvorspannkraft in eine offene Position bewegen, variiert. Bestimmte Komponenten werden von der Steuerventilanordnung 81 und der Steuerventilanordnung 84 gemeinsam genutzt, jedoch ist die vorliegende Offenbarung dadurch nicht beschränkt. Aus 2 ist darüber hinaus ersichtlich, dass sich der Steuerdurchgang 83 und der Steuerdurchgang 87 durch eine Anzahl von Komponenten des Einspritzventilkörpers 58 erstrecken und in der dargestellten Ansicht außerhalb der Ebene liegen können. Das Einspritzsteuerventil 82 und das Einspritzsteuerventil 85 können einen Kugelhahn oder ein halbrundes, halbkugelförmiges Ventil umfassen, das so strukturiert ist, dass es sich in einen flachen Ventilsitz hinein und aus diesem heraus bewegt, jedoch ist die vorliegende Offenbarung dadurch nicht beschränkt. Fachleute sind mit der Konstruktionstechnik vertraut, bei der ein Durchfluss zum Niederdruckraum 72 zwischen oder unter den verschiedenen Komponenten im Einspritzventilkörper 58 zwischen den Einspritzsteuerventilanordnungen 81 und 84 und dem Niederdruckraum 72 vorgesehen ist, wenn die Einspritzsteuerventile 82 und 85 geöffnet sind.
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Der Einspritzventilkörper 58 umfasst ferner ein Gehäuse 92 und einen Stapel 94, der innerhalb des Gehäuses 92 angeordnet ist. Der Einspritzventilkörper 58 definiert darüber hinaus einen gemeinsamen Düsenversorgungshohlraum 90 in Fluidverbindung mit dem Hochdruckeinlassdurchgang 60. Der gemeinsame Düsenversorgungshohlraum 90 kann als Teil des Hochdruckeinlassdurchgangs 60 verstanden werden, der sich wiederum vom Hochdruckeinlass 62 zu jedem der Düsenauslässe 64 und Düsenauslässe 66 erstreckt. Der erste Satz von Düsenauslässen 64 und der zweite Satz von Düsenauslässen 66 sind an der offenen Position des ersten Auslasssperrventils 74 bzw. des zweiten Auslasssperrventils 78 fluidisch mit dem gemeinsamen Düsenversorgungshohlraum 90 verbunden. Der gemeinsame Düsenversorgungshohlraum 90 kann innerhalb des Stapels 94 gebildet sein und das erste Auslasssperrventil 74 und das zweite Auslasssperrventil 78 erstreckt sich durch den gemeinsamen Düsenversorgungshohlraum 90. Der Stapel 94 umfasst darüber hinaus ein Spitzenstück 95, das innerhalb des Gehäuses 92 angeordnet ist und einen ersten Satz von Düsenauslässen 64 und einen zweiten Satz von Düsenauslässen 66 aufweist, die darin gebildet sind. Ein Abstandshalter 96, der eine zylindrische Form aufweisen kann, ist so angeordnet, dass er an dem Spitzenstück 95 anliegt, und umfasst eine Wand 99, die sich in Umfangsrichtung um das erste Auslasssperrventil 74 und das zweite Auslasssperrventil 78 erstreckt, um einen gemeinsamen Düsenversorgungshohlraum 90 zu bilden. Ein weiteres Stapelstück 98 ist zumindest teilweise innerhalb des Gehäuses 92 angeordnet und eine Öffnungsplatte 100 ist zwischen dem Stapelstück 98 und dem Abstandshalter 96 angeordnet. Das erste Auslasssperrventil 74 und das zweite Auslasssperrventil 78 kann das Öffnen von Hydraulikflächen (nicht nummeriert) umfassen, die einem Fluiddruck des gemeinsamen Düsenversorgungshohlraums 90 ausgesetzt sind. Das erste Auslasssperrventil 74 und das zweite Auslasssperrventil 78 wird ferner auf eine allgemein bekannte Weise durch Federvorspannung vorgespannt.
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Der Einspritzventilkörper 58 definiert ferner einen ersten Satz von Öffnungen 86, der in einem A-F-Z-Muster zwischen dem Hochdruckeinlassdurchgang 60, dem Niederdruckraum 72 und der zweiten Steuerkammer 68 angeordnet ist. Eine A-Öffnung befindet sich fluidisch zwischen einer Sperrventil-Steuerkammer und einem Niederdruckauslass, während sich eine Z-Öffnung fluidisch zwischen dem ankommenden Hochdruck und einer Sperrventil-Steuerkammer befindet, und eine F-Öffnung verbindet eine Hochdruckversorgung für die Z-Öffnung fluidisch mit einem Auslass der A-Öffnung. Ein zweiter Satz von Öffnungen 88 ist in einem A-F-Z-Muster zwischen dem Hochdruckeinlassdurchgang 60, dem Niederdruckraum 72 und der zweiten Steuerkammer 70 angeordnet. Unter Bezugnahme auf 3 und 4 sind darüber hinaus zusätzliche Details der Öffnungsplatte 100 gezeigt. Die Öffnungsplatte 100 umfasst einen einteiligen Öffnungsplattenkörper 120, der eine Mittelachse 122 definiert, die sich zwischen einer oberen Plattenkörperseite 124 und einer unteren Plattenkörperseite 126 erstreckt. Der Öffnungsplattenkörper 120 umfasst darüber hinaus eine äußere Umfangskante 128, die sich in Umfangsrichtung um die Mittelachse 122 erstreckt. In der dargestellten Ausführungsform umfasst die äußere Umfangskante 128 ein erstes lineares Segment 130, ein erstes bogenförmiges Segment 132, ein zweites lineares Segment 134 und ein zweites bogenförmiges Segment 136. Das erste und das zweite bogenförmige Segment 132 und 136 sind abwechselnd mit dem ersten und dem zweiten linearen Segment 130 und 134 angeordnet. Der Öffnungsplattenkörper 120 weist darüber hinaus mehrere erhabene Dichtflächen auf, einschließlich einer ersten erhabenen Dichtfläche 138, einer zweiten erhabenen Dichtfläche 140 und einer dritten erhabenen Dichtfläche 142. Aus 4 ist ersichtlich, dass die Dichtfläche 138 und die Dichtfläche 142 neben dem ersten bogenförmigen Segment 132 bzw. dem zweiten linearen Segment 134 angeordnet sind. Der Öffnungsplattenkörper 120 umfasst darüber hinaus eine vertiefte Oberfläche 144, die axial nach innen zu den erhöhten Dichtflächen 138, 140 und 142 angeordnet ist. Der Öffnungsplattenkörper 120 weist ferner einen ersten Einlassdurchgang 146 und einen zweiten Einlassdurchgang 148 auf, der sich zwischen der oberen Plattenkörperseite 124 und der unteren Plattenkörperseite 126 erstreckt, um Hochdruckkraftstoff zur ersten Steuerkammer 68 für das erste Auslasssperrventil 74 bzw. zur zweiten Steuerkammer 70 für das zweite Auslasssperrventil 78 zuzuführen.
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Der Öffnungsplattenkörper 120 umfasst darüber hinaus einen ersten Auslassdurchgang 150 und einen zweiten Auslassdurchgang 152, die sich zwischen der unteren Plattenkörperseite 126 und der oberen Plattenkörperseite 124 erstrecken, um die erste und die zweite Steuerkammer 68 und 70 mit dem Niederdruckraum 72 zu verbinden. Der erste Satz von Öffnungen 86 in dem Öffnungsplattenkörper 120 ist ebenfalls in 3 gezeigt und umfasst eine erste A-Öffnung 154, die in dem ersten Auslassdurchgang 150 gebildet ist, eine erste Z-Öffnung 156, die in einem ersten Einlassdurchgang 146 gebildet ist, und eine erste F- Öffnung 158. Die F-Öffnung 158 liegt in 3 außerhalb der Ebene, wird jedoch an anderer Stelle im Folgenden beschrieben und veranschaulicht. Der zweite Satz von Öffnungen 88 in dem Öffnungsplattenkörper 120 ist ebenfalls in 3 gezeigt und umfasst eine zweite A-Öffnung 160, die in dem zweiten Auslassdurchgang 152 gebildet ist, eine zweite Z-Öffnung 162, die in einem zweiten Einlassdurchgang 148 gebildet ist, und eine zweite F- Öffnung 164. Die erste und die zweite F-Öffnung 158 und 164 verbinden den ersten und den zweiten Auslassdurchgang 150 und 152 fluidisch mit der unteren Plattenkörperseite 126, um den gemeinsamen Düsenversorgungshohlraum 90 im Kraftstoffeinspritzventil 56 mit der ersten und zweiten Steuerkammer 68 und 70 fluidisch zu verbinden. Die Bereitstellung der F-Öffnungen 158 und 164 hilft beim Nachfüllen der Steuerkammern 68 und 70 am Ende der Kraftstoffeinspritzung, wie hier weiter erläutert. Es versteht sich, dass die F-Öffnungen 158 und 164 durch eine andere Architektur mit dem Hochdruckeinlassdurchgang 60 verbunden sein könnten. Mit anderen Worten verbinden sich die F-Öffnungen 158 und 164 in einer praktischen Implementierungsstrategie mit dem gemeinsamen Düsenversorgungshohlraum 90, sie könnten jedoch anders konfiguriert werden, ohne vom Umfang der vorliegenden Offenbarung abzuweichen. Die verschiedenen hierin beschriebenen Öffnungen könnten in anderen Ausführungsformen darüber hinaus in anderen Komponenten des Stapels 94 als der Öffnungsplatte 100 angeordnet sein.
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Aus 4 ist darüber hinaus ersichtlich, dass ein erster Verbinderkanal 166 in der oberen Plattenkörperseite 124 gebildet ist und den ersten Einlassdurchgang 146 mit dem zweiten Einlassdurchgang 148 fluidisch verbindet. Der erste Verbinderkanal 166 kann eine C-förmige Konfiguration aufweisen, obwohl die vorliegende Offenbarung dadurch nicht beschränkt ist. Ein zweiter Verbinderkanal 168 ist in der oberen Plattenkörperseite 124 gebildet und verbindet den ersten Auslassdurchgang 150 fluidisch mit der ersten F-Öffnung 158. Ein dritter Verbinderkanal 170 ist in der oberen Plattenkörperseite 124 gebildet und verbindet den ersten Auslassdurchgang 150 fluidisch mit der zweiten F-Öffnung 164. Der zweite Verbinderkanal 168 und der dritte Verbinderkanal 170 können eine lineare Form aufweisen. Es kann darüber hinaus angemerkt werden, dass der erste, zweite und dritte Verbinderkanal 166, 168 und 170 in einer erhabenen Dichtfläche 140 gebildet ist. Die axiale Tiefe zwischen den erhöhten Dichtflächen 138, 140 und 142 und der vertieften Oberfläche 144 kann einen Raum bereitstellen, der mit hohem Druck verbunden ist, wenn das Kraftstoffeinspritzventil 56 für den Einsatz zusammengebaut wird. Der erste und zweite Einlassdurchgang 146 und 148 sowie der erste und zweite Auslassdurchgang 150 und 152 können abwechselnd zwischen dem ersten und dem zweiten linearen Segment 130 und 134 der äußeren Umfangskante 128 angeordnet sein.
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Unter Bezugnahme auf 5 und 6 sind Schnittansichten gezeigt, die entlang der Linien 5-5 und 6-6 von 4 genommen sind. Es wird darüber hinaus angemerkt, dass die Schnittansicht in 3 einen Gegenstand der Öffnungsplatte 100 umfasst, der entlang der Linie 3-3 von 4 Figur genommen ist. Aus 5 und 6 ist ersichtlich, dass sich die F-Öffnungen 158 und 164 jeweils in einem Winkel von den entsprechenden Verbinderkanälen 168 und 170 relativ zur Mittelachse 122 erstrecken. Es sei daran erinnert, dass die F-Öffnungen 158 und 164 Fluidverbindungen zwischen den Auslassdurchgängen 150 und 152 und dem gemeinsamen Düsenversorgungshohlraum 90 bereitstellen. Ein erster Fluiddurchgang 163 erstreckt sich zwischen der oberen Plattenkörperseite 124 und der unteren Plattenkörperseite 126, und ein zweiter Fluiddurchgang 152 erstreckt sich darüber hinaus zwischen der oberen Plattenkörperseite 124 und der unteren Plattenkörperseite 126. Der erste Fluiddurchgang 163 umfasst die erste F-Öffnung 158 und öffnet sich an der unteren Plattenkörperseite 126, während der zweite Fluiddurchgang 152 die zweite F-Öffnung 160 umfasst und sich an der unteren Plattenkörperseite 126 öffnet. Aus 35 ist darüber hinaus ersichtlich, dass die erste und zweite A-Öffnung 154 und 160 sowie die erste und zweite Z-Öffnung 156 und 162 neben der unteren Plattenkörperseite 126 gebildet sind. Die erste und zweite F-Öffnung 156 und 158 kann neben der oberen Plattenkörperseite 124 gebildet sein. Die Größen der einzelnen A-, F- und Z-Öffnungen können in einer Größenordnung voneinander liegen.
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Zurück zu 2 wird daran erinnert, dass sich das erste Auslasssperrventil 74 und das zweite Auslasssperrventil 78 durch das Spitzenstück 95 erstreckt. Das Spitzenstück 95 weist darin eine erste Führungsbohrung 102 auf, die das erste Auslasssperrventil 74 erhält und einen ersten Düsenversorgungsdurchgang 104 mit der ersten Auslasssperrventil 74 bildet. Das Spitzenstück 95 weist darüber hinaus eine zweite Führungsbohrung 106 auf, die das zweite Auslasssperrventil 78 erhält und einen zweiten Düsenversorgungsdurchgang 108 mit der zweiten Auslasssperrventil 78 bildet. Eine erste M-Öffnung 110 ist innerhalb des Spitzenstücks 95 gebildet, um den Durchfluss durch den ersten Düsenversorgungsdurchgang 104 zu begrenzen. Eine zweite M-Öffnung 112 ist innerhalb des Spitzenstücks 95 gebildet, um den Durchfluss durch den zweiten Düsenversorgungsdurchgang 108 zu begrenzen.
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Gewerbliche Anwendbarkeit
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Unter allgemeiner Bezugnahme auf die Zeichnungen wird daran erinnert, dass das Motorsystem 8 in mehreren verschiedenen Modi betrieben werden kann. Während eines Modus nur für Diesel kann das zweite Auslasssperrventil 78 über die Einspritzsteuerventilanordnung 84 zum Öffnen und Schließen betrieben werden, um eine Hauptladung Dieselkraftstoff in einem Motorzyklus einzuspritzen. Es werden darüber hinaus Ausführungsformen in Betracht gezogen, bei denen sowohl das zweite Auslasssperrventil 78 als auch das erste Auslasssperrventil 74 über die Steuerventilanordnung 84 bzw. die Steuerventilanordnung 81 betätigt werden, um bei der Einspritzung einer Hauptladung Dieselkraftstoff mitzuwirken, aufeinanderfolgende Einspritzungen innerhalb desselben Motorzyklus bereitzustellen, z. B. Piloteinspritzungen, Voreinspritzungen oder Nacheinspritzungen, oder andere Variationen durchzuführen. In einem typischen Modus nur für Diesel kann die Einspritzsteuerventilanordnung 84 erregt werden, um das Einspritzsteuerventil 85 von seinem Sitz anzuheben, um einen Druckabfall in der zweiten Steuerkammer 70 zu verursachen, was wiederum ermöglicht, dass Druck zum Öffnen der Hydraulikflächen des zweiten Auslasssperrventils 78 im gemeinsamen Düsenversorgungshohlraum 90 wirkt, um das zweite Auslasssperrventil 78 anzuheben und den zweiten Satz von Düsenauslässen 66 zu öffnen. Wenn die Einspritzung beendet werden soll oder kurz bevor die Einspritzung beendet werden soll, wird die Einspritzsteuerventilanordnung 84 abgeschaltet, um das Einspritzsteuerventil 85 zu schließen und einen Druckanstieg in der zweiten Steuerkammer 70 zu ermöglichen und auf das Schließen der Hydraulikfläche 80 einwirken, um das Schließen des zweiten Auslasssperrventils 78 zu bewirken. Der Kolben 16 bewegt sich in einem herkömmlichen Vierphasenzyklus, um das Gemisch aus Luft und Dieselkraftstoff aufzunehmen, zu komprimieren, zu verbrennen und auszustoßen.
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Der Betrieb in einem gemischten oder Mischmodus, in dem flüssiger Kraftstoff für die Zündung des Piloten verwendet wird, erfolgt im Allgemeinen analog, wobei die Einspritzsteuerventilanordnung 81 erregt und entregt wird, um den Druck in der Steuerkammer 68 zu variieren und das erste Auslasssperrventil 74 zwischen seiner offenen und geschlossenen Position einzustellen. Anstelle einer Hauptladung des Einspritzens von Flüssigkraftstoff-Kompressionszündungen wird in einem Doppelkraftstoffmodus die relativ kleine Pilotladung durch Kompressionszündung gezündet, woraufhin die Verbrennungsflamme der Pilotladung die Hauptladung des in den entsprechenden Verbrennungszylinder 14 gelieferten gasförmigen Kraftstoffs entzünden kann. Wie oben erwähnt, kann die Verwendung von Doppelauslasssperrventilen die Trennung des Designs jedes Auslasssperrventils für verschiedene Zwecke ermöglichen, nämlich die Einspritzung einer Hauptladung gegenüber der Einspritzung einer Pilotladung. Es wird darüber hinaus daran erinnert, dass bestimmte Parameter der Einspritzung und/oder des Designs der jeweiligen Auslasssperrventile unterschiedlich sein können, um unterschiedliche Einspritzmengen und unterschiedliche Einspritzungseigenschaften zu erhalten. Eine Pilotladung kann in einem relativ flacheren Winkel injiziert werden, während eine Hauptladung in einem etwas tieferen Winkel injiziert werden kann, wie hierin diskutiert. Es wird darüber hinaus daran erinnert, dass die Öffnungssätze 86 und 88 die Art der Kraftstoffeinspritzung beeinflussen und zu verschiedenen Zwecken dimensioniert werden können. F-Öffnungen können verwendet werden, um den Druckabfall in den Steuerkammern zu verlangsamen, wenn sie mit niedrigem Druck verbunden sind, und können den Druckaufbau am Ende der Einspritzung beschleunigen. Infolgedessen können die F-Öffnungen dazu beitragen, eine relativ quadratische Ratenform bis zum Ende der Einspritzung zu erhalten, oder sie können zugeschnitten werden, um eine andere Ratenform zu erhalten. Z-Öffnungen können analog dazu beitragen, beispielsweise ein relativ quadratisches Ende der Einspritzungsform zu erhalten. Das Variieren einer Größe einer Z-Öffnung im vorliegenden Kontext hat tendenziell einen relativ größeren Einfluss auf die Eigenschaften am Ende der Einspritzung als das Variieren der Größe einer F-Öffnung. Die M-Öffnungen sind kontrollierte Abstände um die Auslasssperrventile, die den Beginn der Einspritzung verzögern. Die A-Öffnungen neigen darüber hinaus dazu, den Beginn der Einspritzung zu beeinflussen, wodurch das Ausbreiten des Drucks aus der zugehörigen Steuerkammer unterstützt wird.
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Die vorliegende Beschreibung dient nur zur Veranschaulichung und sollte nicht so ausgelegt werden, dass sie die Breite der vorliegenden Offenbarung in irgendeiner Weise einschränkt. Somit werden Fachleute erkennen, dass verschiedene Modifikationen an den gegenwärtig offenbarten Ausführungsformen vorgenommen werden können, ohne vom vollen und angemessenen Umfang und Geist der vorliegenden Offenbarung abzuweichen. Andere Aspekte, Merkmale und Vorteile werden bei der Prüfung der beigefügten Zeichnungen und der beigefügten Ansprüche ersichtlich. Wie hier verwendet, sollen die Artikel „ein“ und „eine“ einen oder mehrere Artikel umfassen und können austauschbar mit „einem oder mehreren“ verwendet werden. Wenn nur ein Element vorgesehen ist, wird der Begriff „eines“ oder eine ähnliche Sprache verwendet. Wie hierin verwendet, sollen die Begriffe „hat“, „haben“, „habend“ oder dergleichen offene Begriffe sein. Ferner soll der Ausdruck „basierend auf‟ zumindest teilweise basierend auf bedeuten, sofern nicht ausdrücklich anders angegeben.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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