DE112020001837T5 - Kraftstoffsystem mit absperrventilen zwischen kraftstoffinjektoren und gemeinsamer ablassleitung - Google Patents
Kraftstoffsystem mit absperrventilen zwischen kraftstoffinjektoren und gemeinsamer ablassleitung Download PDFInfo
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Abstract
Ein Kraftstoffsystem (20) beinhaltet eine Vielzahl von Kraftstoffinjektoren (32), die mit einer gemeinsamen Ablassleitung (38) verbunden sind, und eine Vielzahl von Absperrventilanordnungen (40), die jeweils fluidisch zwischen der gemeinsamen Ablassleitung (38) und einem der Vielzahl von Kraftstoffinjektoren (32) angeordnet sind. Jede Absperrventilanordnung (40) beinhaltet ein Ventilelement, das zwischen einer geschlossenen Position, um eine Einspritzsteuerventilanordnung (34) im Kraftstoffinjektor (32) von der gemeinsamen Ablassleitung (38) zu blockieren, und einer offenen Position beweglich ist, und einen Vorspanner (80), der das Absperrventilelement (56) in Richtung der geschlossenen Position vorspannt, sodass die Kraftstoffinjektoren (32) von Fluiddruckimpulsen isoliert sind, die durch die Betätigung der Düsenkontrolle erzeugt werden, um das Übersprechen zwischen den Kraftstoffinjektoren (32) zu begrenzen.
Description
- Technisches Gebiet
- Die vorliegende Offenbarung bezieht sich im Allgemeinen auf ein Kraftstoffsystem für einen Verbrennungsmotor und insbesondere auf das Positionieren einer Absperrventilanordnung zwischen jedem einer Vielzahl von Kraftstoffinjektoren in einem Kraftstoffsystem und einer gemeinsamen Ablassleitung.
- Stand der Technik
- Verbrennungsmotoren sind weithin bekannt und werden in zahlreichen Anwendungen eingesetzt, die von der elektrischen Energieerzeugung über die Bereitstellung von Drehmoment für den Antrieb von Maschinen bis hin zum Antrieb von Pumpen, Verdichtern und anderen Geräten reichen. In einigen Verbrennungsmotoren, wie beispielsweise Dieselmotoren mit Selbstzündung, ist das Teilsystem für die Kraftstoffzufuhr komplex und besteht aus vielen sich schnell bewegenden Teilen, hohen Flüssigkeitsdrücken und anderen rauen Bedingungen. Die Lebensdauer solcher Kraftstoffsysteme liegt in der Regel im Bereich von mehreren zehntausend Stunden. Bei einem typischen Kraftstoffsystem für einen Dieselmotor mit Selbstzündung sind mehrere Kraftstoffinjektoren jeweils einem von mehreren Zylindern zugeordnet und erstrecken sich in die einzelnen Zylinder hinein, um dosierte Mengen von druckbeaufschlagtem Kraftstoff direkt einzuspritzen. Einzelne Kraftstoffinjektoren können mit so genannten Einheitspumpen ausgestattet sein, deren Druckkolben zum Beispiel durch eine Motornocke oder Hydraulikflüssigkeit angetrieben wird. In anderen Systemen dient ein gemeinsamer Vorratsbehälter für unter Druck stehenden Kraftstoff, das so genannte Common Rail, als Vorratsbehälter zur Speicherung einer Kraftstoffmenge mit einem geeigneten Einspritzdruck.
- In beiden Systemen können einige der hydraulisch und elektrisch betätigten Komponenten empfindlich auf Flüssigkeitsdruckphänomene reagieren, die an anderer Stelle im System entstehen. Ein bekanntes Common-Rail-Kraftstoffsystem ist beispielsweise aus der US-Patentanmeldung Nr.
2011/0297125 - Kurzdarstellung der Erfindung
- In einem Aspekt umfasst ein Kraftstoffsystem eine Vielzahl von Kraftstoffinjektoren, wobei jede der Vielzahl von Kraftstoffinjektoren eine Einspritzsteuerventilanordnung und eine direktgesteuerte Düsenkontrolle umfasst und einen Hochdruck-Düsenversorgungsdurchgang und eine darin ausgebildete Kontrollsteuerkammer aufweist. Das Kraftstoffsystem umfasst ferner eine gemeinsame Ablassleitung, die mit jedem der Vielzahl von Kraftstoffinjektoren fluidmäßig verbunden ist, um abgelassenes Betätigungsfluid für jede der direktgesteuerten Düsenkontrollen aufzunehmen. Das Kraftstoffsystem beinhaltet ferner eine Vielzahl von Absperrventilanordnungen, die jeweils fluidisch zwischen der gemeinsamen Ablassleitung und einem der Vielzahl von Kraftstoffinjektoren angeordnet sind. Jede der Vielzahl von Absperrventilanordnungen beinhaltet ein Absperrventilelement, das zwischen einer geschlossenen Position, in der es die Einspritzsteuerventilanordnung in einem der Vielzahl von Kraftstoffinjektoren gegenüber der gemeinsamen Ablassleitung blockiert, und einer offenen Position beweglich ist, und eine Vorspannvorrichtung, die das Absperrventilelement in Richtung der geschlossenen Position vorspannt.
- In einem anderen Aspekt beinhaltet ein Kraftstoffinjektor einen Injektorkörper mit einem Hochdruck-Düsenversorgungsdurchgang, einer Kontrollsteuerkammer und einem darin ausgebildeten Niederdruckauslass. Der Kraftstoffinjektor beinhaltet ferner eine direktgesteuerte Düsenkontrolle und eine Einspritzsteuerventilanordnung. Der Kraftstoffinjektor beinhaltet ferner eine Absperrventilanordnung mit einem Absperrventilelement, das zwischen einer geschlossenen Position, in der es die Einspritzsteuerventilanordnung in einem der Vielzahl von Kraftstoffinjektoren gegenüber der gemeinsamen Ablassleitung blockiert, und einer offenen Position beweglich ist, sowie eine Vorspannvorrichtung, die das Absperrventilelement in Richtung der geschlossenen Position vorspannt.
- In einem weiteren Aspekt beinhaltet eine Absperrventilanordnung für ein Kraftstoffsystem einen Ventilkörper, der in einem Kraftstoffinjektor positioniert werden kann, wobei in dem Ventilkörper ein Niederdruckauslass ausgebildet ist, einen Ablassweg, der zur Herstellung einer Fluidverbindung mit einer Kontrollsteuerkammer für eine Auslasskontrolle in dem Kraftstoffinjektor aufgebaut ist, und ein Ventilsitz, der fluidisch zwischen dem Ablassweg und dem Niederdruckauslass positioniert ist. Die Absperrventilanordnung beinhaltet ferner eine Einspritzsteuerventilanordnung mit einem Einspritzsteuerventilelement, das zwischen einer geschlossenen Steuerventilposition, in der der Ventilsitz blockiert ist, und einer offenen Steuerventilposition beweglich ist, sowie ein Absperrventilelement. Das Absperrventilelement ist fluidisch zwischen der Einspritzsteuerventilanordnung und dem Niederdruckauslass angeordnet und zwischen einer offenen Absperrventilposition und einer geschlossenen Absperrventilposition beweglich. Die Absperrventilanordnung beinhaltet ferner einen Vorspanner, der das Absperrventilelement in Richtung der geschlossenen Absperrventilposition vorspannt, sodass die Bewegung des Absperrventilelements von der geschlossenen Absperrventilposition in die offene Absperrventilposition in Reaktion auf einen Fluiddruckimpuls durch den Ventilsitz entgegen einer Vorspannkraft des Vorspanners erfolgt.
- Figurenliste
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1 ist eine schematische Ansicht eines Verbrennungsmotorsystems gemäß einer Ausführungsform; -
2 ist eine geschnittene schematische Seitenansicht eines Kraftstoffinjektors gemäß einer Ausführungsform; -
3 ist eine geschnittene schematische Seitenansicht durch einen Abschnitt des Kraftstoffinjektors aus2 ; -
4 ist eine geschnittene schematische Seitenansicht durch einen Abschnitt des Kraftstoffinjektors aus2 , der eine Absperrventilanordnung in einer ersten Ausgestaltung darstellt; -
5 ist eine geschnittene schematische Seitenansicht ähnlich wie in4 , die die Absperrventilanordnung in einer zweiten Ausgestaltung darstellt; und -
6 ist eine perspektivische Ansicht eines Absperrventilelements gemäß einer Ausführungsform. - Ausführliche Beschreibung
- Bezugnehmend auf
1 ist ein Verbrennungsmotorsystem10 gemäß einer Ausführungsform dargestellt, das einen Verbrennungsmotor11 mit einem Motorgehäuse12 , einem Zylinderblock14 und einem Motorkopf16 beinhaltet. Im Zylinderblock14 ist eine Vielzahl von Verbrennungszylindern18 ausgebildet, die eine beliebige Anzahl von Zylindern in beliebiger Anordnung beinhalten können, wie z. B. eine Reihenanordnung, eine V-Konfiguration oder eine andere. Eine Vielzahl von Kolben (nicht dargestellt) ist in jedem der Verbrennungszylinder18 angeordnet und zwischen einer Position im oberen Totpunkt und einer Position im unteren Totpunkt in einem üblichen Vier-Takt-Muster beweglich. Das Verbrennungsmotorsystem10 umfasst ferner ein Kraftstoffsystem20 , das aufgebaut ist, einen Kraftstoff zuzuführen und unter Druck zu setzen, um ihn in die Verbrennungszylinder18 zu leiten. In einer Implementierung beinhaltet der Kraftstoff Diesel-Destillat-Kraftstoff, der für die Kompressionszündung geeignet ist. Die vorliegende Offenbarung ist jedoch nicht dadurch beschränkt und andere geeignete Kraftstoffe wie Biodiesel, Mischungen usw. können verwendet werden. Eine andere Zündstrategie, wie etwa eine Funkenzündung oder möglicherweise eine Zündstrategie mit zwei Kraftstoffen, könnte verwendet werden. - Das Kraftstoffsystem
20 beinhaltet einen Kraftstoffvorrat oder Kraftstofftank22 und eine Einrichtung zur Förderung von Kraftstoff aus dem Kraftstofftank22 zu den Verbrennungszylindern18 , einschließlich einer Niederdruck-Transferpumpe24 , einer Hochdruckpumpe26 und eines Common Rail28 , der so aufgebaut ist, dass er druckbeaufschlagten Kraftstoff von der Hochdruckpumpe26 erhält und den druckbeaufschlagten Kraftstoff zur Abgabe an eine Vielzahl von Kraftstoffinjektoren32 über eine Vielzahl von Kraftstoffversorgungsleitungen44 speichert. Die Kraftstoffversorgungsleitungen44 können zumindest teilweise im Motorkopf16 ausgebildet und mit jedem der Kraftstoffinjektoren32 über so genannte Pinolenverbinder oder dergleichen oder über jede andere geeignete Strategie verbunden sein. Bei dem Kraftstoffsystem20 handelt es sich in einer praktischen Implementierung um ein Common-Rail-Kraftstoffsystem. Die vorliegende Offenbarung ist dadurch jedoch nicht eingeschränkt und könnte alternativ eine Vielzahl von Pumpeneinheiten beinhalten, die von einer Motornocke oder über einen hydraulischen Aktor angetrieben werden und jedem der Kraftstoffinjektoren32 zugeordnet oder Teil davon sind. Weitere mögliche Konfigurationen beinhalten eine Anzahl von Pumpen, die kleiner ist als die Anzahl der Kraftstoffinjektoren, wobei jede einzelne Pumpe dazu dient, den Kraftstoff für mehr als einen Kraftstoffinjektor unter Druck zu setzen und den druckbeaufschlagten Kraftstoff in einem gemeinsamen Kraftstoffdruckspeicher zu speichern. Jeder der Kraftstoffinjektoren32 beinhaltet eine Einspritzsteuerventilanordnung34 und eine direktgesteuerte Düsenkontrolle36 . Die Einspritzsteuerventilanordnung34 wird elektrisch betrieben und die direktgesteuerte Düsenkontrolle wird hydraulisch betrieben. Eine elektronische Steuereinheit30 kann in Steuerverbindung mit jeder Einspritzsteuerventilanordnung34 sein, die jedem Kraftstoffinjektor32 zugeordnet ist. - Das Kraftstoffsystem
20 beinhaltet auch eine gemeinsame Ablassleitung38 , die mit jedem der Kraftstoffinjektoren32 verbunden ist, um die abfließende Betätigungsflüssigkeit für jede direktgesteuerte Düsenkontrolle36 aufzunehmen. Zwischen jedem Kraftstoffinjektor32 und der gemeinsamen Ablassleitung38 kann eine Ablassleitung42 verlaufen, die beispielsweise im Motorkopf16 ausgebildet sein kann. Zwischen dem Verbrennungsmotor11 und dem Kraftstofftank22 ist in der gemeinsamen Ablassleitung38 ein Rückschlagventil54 angeordnet, um einen Rückfluss von Flüssigkeit oder Gas aus dem Kraftstofftank22 zu verhindern. Die Kraftstoffinjektoren32 können im Verbrennungsmotorsystem10 gegeneinander austauschbar sein. Wenn hierin Merkmale oder Funktionen eines der Kraftstoffinjektoren32 oder Merkmale oder Funktionen eines untergeordneten Teils eines der Kraftstoffinjektoren32 erläutert werden, bezieht sich dies in Analogie auf jeden anderen Kraftstoffinjektor32 oder dessen untergeordnete Teile. Das Kraftstoffsystem20 beinhaltet ferner eine Vielzahl von Absperrventilanordnungen40 , die jeweils fluidisch zwischen der gemeinsamen Ablassleitung38 und einem der Kraftstoffinjektoren32 angeordnet sind. Jede der mehreren Absperrventilanordnungen40 ist zur Erzeugung eines Gegendrucks in stromaufwärtiger Richtung in Richtung der Steuerventilanordnung34 in dem zugeordneten Kraftstoffinjektor32 ausgelegt, um Fluiddruckimpulse zu dämpfen oder zu eliminieren, die in Reaktion auf die Betätigung der entsprechenden direktgesteuerten Düsenkontrolle36 erzeugt werden, und um eingehende Fluiddruckimpulse von anderen Kraftstoffinjektoren zu blockieren und dadurch das Übersprechen zwischen oder unter den Kraftstoffinjektoren32 im Kraftstoffsystem20 zu begrenzen, wie hierin weiter ausgeführt wird. Die Fluidverbindung zwischen den Kraftstoffinjektoren32 vor der gemeinsamen Ablassleitung38 kann abgesehen von Absperrventilanordnungen40 ungehindert sein. - Mit weiterem Bezug auf
2 sind weitere Merkmale des Kraftstoffinjektors32 dargestellt, einschließlich eines Injektorkörpers46 . Der Injektorkörper46 hat einen Hochdruck-Düsenversorgungsdurchgang62 , eine Kontrollsteuerkammer66 und einen darin ausgebildeten Niederdruckauslass69 . Die Einspritzsteuerventilanordnung34 wird elektrisch betätigt, und die direktgesteuerte Düsenkontrolle36 wird, wie oben erwähnt, hydraulisch betätigt. Die Einspritzsteuerventilanordnung34 beinhaltet einen elektrischen Aktor, wie z. B. ein Solenoid70 , der mit der elektronischen Steuereinheit30 in einer allgemein üblichen Weise gekoppelt ist. Der Injektorkörper46 verfügt zudem über einen Hochdruckeinlass60 und eine Vielzahl von darin ausgebildeten Sprühöffnungen oder Düsenauslässen68 . Die direktgesteuerte Düsenkontrolle36 ist zwischen einer geschlossenen Kontrollposition, in der die Düsenauslässe68 von dem Hochdruck-Düsenversorgungsdurchgang62 blockiert sind, und einer offenen Kontrollposition beweglich. Der Hochdruck-Düsenversorgungsdurchgang62 ist vom Hochdruckeinlass60 bis zu den Düsenauslässen68 in der offenen Position ungehindert. Eine Einheitspumpen- oder Überlaufventilkonfiguration in einem Kraftstoffinjektor würde wahrscheinlich nicht so verstanden werden, dass ein Hochdruck-Düsenversorgungsdurchgang von einem Hochdruckeinlass zu einer Vielzahl von Düsenauslässen in dieser allgemeinen Weise ungehindert ist. - In der veranschaulichten Ausführungsform definiert eine Lochscheibe
58 oder möglicherweise eine Vielzahl von Lochscheiben allgemein bekannter Bauart die Kontrollsteuerkammer66 . Die Förderung des unter hohem Druck stehenden Kraftstoffs durch eine oder mehrere Lochscheiben58 und andere interne Komponenten des Injektorkörpers46 sowie das Vorsehen von Niederdruckanschlüssen wird im Allgemeinen durch bekannte Konfigurationen von Kraftstoffinjektor-Komponenten ausgeführt. Allgemein ausgedrückt, wird durch das Öffnen der Einspritzsteuerventilanordnung34 der hydraulische Schließdruck auf das hintere Ende der direktgesteuerten Düsenkontrolle36 entlastet, sodass die direktgesteuerte Düsenkontrolle36 von ihrer geschlossenen Position in ihre offene Position angehoben werden kann und das Sprühen von druckbeaufschlagtem Kraftstoff aus den Düsenauslässen68 eingeleitet wird. Die Betätigung der Einspritzsteuerventilanordnung34 in geschlossenem Zustand ermöglicht die Rückführung des hydraulischen Schließdrucks auf das hintere Ende der direktgesteuerten Düsenkontrolle36 , um das Sprühen von Kraftstoff zu beenden. Der Injektorkörper46 beinhaltet auch ein Düsenstück48 mit darin ausgebildeten Sprühöffnungen68 , ein Gehäuse50 und einen Ventilkörper52 . Der Ventilkörper52 ist Teil des Injektorkörpers46 und kann auch als Teil der Absperrventilanordnung40 verstanden werden. - Der Ventilkörper
52 kann einen darin ausgebildeten Niederdruckauslass69 haben. Mit Bezug auf3 ist in dem Ventilkörper52 auch ein Ventilsitz75 ausgebildet. Der Ventilsitz75 ist fluidisch zwischen der Kontrollsteuerkammer66 und dem Niederdruckauslass69 angeordnet. Die Einspritzsteuerventilanordnung34 beinhaltet ein Steuerventilelement72 , das zwischen einer geschlossenen Steuerventilposition, in der der Ventilsitz75 blockiert ist, und einer offenen Steuerventilposition beweglich ist. In der veranschaulichten Ausführungsform ist der Niederdruckauslass69 ein erster Auslass zur gemeinsamen Ablassleitung38 , und im Ventilkörper52 ist ein zweiter Auslass169 zur gemeinsamen Ablassleitung38 ausgebildet. Die Absperrventilanordnung40 beinhaltet ferner ein Absperrventilelement56 , das fluidisch zwischen dem Ventilsitz75 und dem Niederdruckauslass69 angeordnet ist. Das Absperrventilelement56 ist zwischen einer, die Einspritzsteuerventilanordnung34 in der entsprechenden Anordnung der Kraftstoffinjektoren32 von der gemeinsamen Ablassleitung38 blockierenden, geschlossenen Absperrventilposition und einer offenen Absperrventilposition beweglich. Die Absperrventilanordnung40 kann ferner ein zweites Absperrventilelement156 , das zwischen einer geschlossenen Absperrventilposition, die die Einspritzsteuerventilanordnung34 in dem entsprechenden Kraftstoffinjektor32 von der gemeinsamen Ablassleitung38 blockiert, und einer offenen Absperrventilposition beweglich ist, beinhalten. Das zweite Absperrventilelement156 ist fluidisch zwischen dem Ventilsitz75 und dem zweiten Niederdruckauslass169 angeordnet. Die Einspritzsteuerventilanordnung34 kann auch eine weitere Lochscheibe78 beinhalten, in der der Ventilsitz75 ausgebildet ist. Im Ventilkörper52 ist ein Niederdruck-Ablassweg64 ausgebildet, der mit der Kontrollsteuerkammer66 verbunden ist und sich zwischen der Kontrollsteuerkammer66 und der Einspritzsteuerventilanordnung34 erstreckt und insbesondere mit dem Ventilsitz75 verbunden ist. Wenn die Einspritzsteuerventilanordnung34 betätigt wird, beispielsweise durch Aktivieren oder Deaktivieren des elektrischen Aktors70 zur Bewegung des Einspritzsteuerventilelements72 , um den Ventilsitz75 zu öffnen, wird der Unterdruck über den Ventilsitz75 an den Ablassweg64 und die Kontrollsteuerkammer66 weitergeleitet. Wenn das Einspritzsteuerventil72 zur Blockierung des Ventilsitzes75 zurückkehrt, wird der Hochdruck wiederhergestellt. - Es wurde beobachtet, dass das Öffnen des Ventilsitzes
75 , um das Anheben der direktgesteuerten Düsenkontrolle36 zu ermöglichen, einen Fluiddruckimpuls durch den Ventilsitz75 erzeugen kann. In früheren Systemen, bei denen die Niederdruckauslässe der einzelnen Kraftstoffinjektoren über eine gemeinsame Ablassleitung ungehindert miteinander kommunizieren konnten, wurde beobachtet, dass diese Fluiddruckimpulse möglicherweise ein problematisches Übersprechen verursachen, etwa durch das Öffnen eines Einspritzsteuerventils in einem Kraftstoffinjektor in Reaktion auf einen oder mehrere Fluiddruckimpulse, die von einem oder mehreren anderen Kraftstoffinjektoren erzeugt wurden. Wie aus der folgenden Beschreibung weiter ersichtlich wird, ist die Absperrventilanordnung40 so aufgebaut, dass sie ein solches Übersprechen oder andere Phänomene, die zu einer Leistungsverschlechterung in einem Kraftstoffsystem führen, reduziert oder eliminiert. - Es sei daran erinnert, dass jede der Vielzahl von Absperrventilanordnungen
40 im Kraftstoffsystem20 ein Absperrventilelement56 enthält, das zwischen einer geschlossenen Absperrventilposition, die die entsprechende Einspritzsteuerventilanordnung34 von der gemeinsamen Ablassleitung38 blockiert, und einer offenen Absperrventilposition beweglich ist. Die Absperrventilanordnung40 beinhaltet ferner einen Vorspanner80 , der das Absperrventilelement56 in Richtung der geschlossenen Position vorspannt. Das Absperrventilelement156 kann in ähnlicher Weise einem Vorspanner (nicht nummeriert) zugeordnet sein und ist ansonsten im Wesentlichen identisch mit dem Absperrventilelement56 und den zugehörigen Komponenten aufgebaut. Mit Bezugnahme auf4 sind weitere Merkmale der Absperrventilanordnung40 ausführlich dargestellt. Der Ventilkörper52 weist ferner eine darin ausgebildete Bohrung74 auf, die sich zwischen dem Ventilsitz75 und dem Niederdruckauslass69 erstreckt, sowie eine Senkbohrung76 , die mit der Bohrung74 verbunden ist und das Absperrventilelement56 darin aufnimmt. In der veranschaulichten Ausführungsform beinhaltet der Vorspanner80 eine Vorspannfeder, und der Kraftstoffinjektor32 und die Absperrventilanordnung40 beinhalten ferner einen Sprengring82 im Ventilkörper52 . Der Sprengring82 wird in eine in der Bohrung74 ausgebildete Nut84 eingesetzt, sodass der Vorspanner80 zwischen dem Absperrventilelement56 und dem Sprengring82 eingeklemmt wird. Bezugnehmend auch auf5 und6 beinhaltet das Absperrventilelement56 einen Schaft92 und einen Ventilkopf94 . Der Schaft92 ist sowohl in der geschlossenen als auch in der offenen Position des Absperrventilelements56 in der Senkbohrung76 angeordnet. Es ist auch zu beachten, dass das Absperrventilelement56 einen Auslassdurchgang95 hat, der im Schaft92 ausgebildet ist.4 stellt das Absperrventilelement56 in der geschlossenen Absperrventilposition dar, während5 das Absperrventilelement56 in der offenen Absperrventilposition darstellt. Der Auslassdurchgang95 ist mit dem Niederdruckauslass69 in der offenen Absperrventilposition fluidisch verbunden. - Wie in
6 dargestellt, definiert das Absperrventilelement56 eine Längsachse100 , die sich zwischen einer ersten axialen Endfläche97 , die am Ventilkopf94 ausgebildet ist, und einer zweiten axialen Endfläche99 , die am Schaft92 ausgebildet ist, erstreckt. Die Absperrventilanordnung40 kann so ausgelegt sein, dass die erste axiale Endfläche97 den Vorspanner80 berührt. Eine stromabwärtige Seite des Ventilkopfs94 ist auf den Niederdruckauslass69 ausgerichtet, eine stromaufwärtige Seite auf die Einspritzsteuerventilanordnung34 . Der Vorspanner80 kann ferner eine Unterkopffläche101 beinhalten. Befindet sich das Absperrventilelement56 in der geschlossenen Position, ist der Auslassdurchgang95 für die Fluidverbindung mit der Bohrung74 blockiert. Die Unterkopffläche101 kann eine Wandfläche91 berühren, um eine Fluidabdichtung oder eine wesentliche Fluidabdichtung vorzusehen. Die zweite axiale Endfläche99 kann sich einer anderen Wandfläche90 an einem Ende der Senkbohrung76 annähern, oder in einigen Fällen, je nach Konstruktion, diese berühren. Ebenfalls in6 dargestellt sind ein Einlass-96 zu einem Auslassdurchgang95 und eine Vielzahl von Auslässen98 , die jeweils im Schaft92 ausgebildet sind. Somit ist zu beachten, dass sich in der in4 dargestellten Konfiguration die Auslässe98 innerhalb der Senkbohrung76 befinden. Wenn sich das Absperrventilelement56 in eine offene Position bewegt, wobei sich der Schaft92 immer noch innerhalb der Senkbohrung76 befindet, wird eine Fluidverbindung zwischen den Auslässen98 und der Bohrung74 und damit dem Niederdruckauslass69 hergestellt. - Gewerbliche Anwendbarkeit
- Wie hierin beschrieben, kann die Absperrventilanordnung
40 normalerweise geschlossen sein, um die Fluidverbindung zwischen dem zugeordneten Kraftstoffinjektor32 , insbesondere der Einspritzsteuerventilanordnung34 , und der gemeinsamen Ablassleitung38 und anderen Kraftstoffeinspritzungen zu blockieren und dadurch zu verhindern, dass Fluiddruckimpulse zwischen den Kraftstoffinjektoren32 übertragen werden und dazu führen, dass die Einspritzsteuerventilanordnung34 aufspringt oder andere Probleme verursacht, die möglicherweise zu einer Leistungsverschlechterung führen oder Änderungen der Steuerungsmethodik oder eine elektronische Abstimmung erfordern. In einer Implementierung kann es wünschenswert sein, dass die Absperrventilanordnung40 einen Gegendruck von etwa 550 Kilopascal (kPa) erzeugt, obwohl je nach Auslegung des Kraftstoffsystems ein anderer Gegendruck gewünscht sein könnte. - Wie aus einem Vergleich von
4 mit5 hervorgeht, kann sich das Absperrventilelement56 in Reaktion auf einen Fluiddruckimpuls, der durch das Öffnen der Einspritzsteuerventilanordnung34 und das Anheben der Düsenauslasskontrolle36 erzeugt wird, von seiner geschlossenen Position in eine offene Position bewegen, sodass der Fluiddruckimpuls und das Betätigungsfluid in die gemeinsame Ablassleitung38 abgeleitet werden können, wobei jedoch eingehende Fluiddruckimpulse oder andere Fluiddruckausschläge verhindert werden. Der Vorspanner80 kann mit einer Vielzahl von aktiven Spulen86 ausgelegt sein, die sich zwischen inaktiven Endspulen88 , die den Ventilkopf94 und den Sprengring82 berühren, erstrecken. In einem ersten komprimierten Zustand, wie er beispielsweise in4 dargestellt ist, sind die aktiven Spulen86 geringfügig voneinander getrennt. In einem zweiten komprimierten Zustand, wie er etwa in5 dargestellt ist, können die aktiven Spulen86 einander berühren, wenn der Vorspanner80 in seiner offenen Position nach unten austritt. Bei anderen Ausführungsformen könnte eine Schraubenfeder oder dergleichen, die in einem gespannten Zustand gehalten wird, oder eine andere Vorspannstrategie verwendet werden. Wenn der Fluiddruckimpuls vorüber ist und das Betätigungsfluid aus der Absperrventilanordnung40 in Richtung der gemeinsamen Ablassleitung38 abgeflossen ist, kann das Absperrventilelement56 von seiner offenen Absperrventilposition in seine geschlossene Absperrventilanordnung zurückkehren und so die Fluidabdichtung oder im Wesentlichen die Fluidabdichtung zwischen der Einspritzsteuerventilanordnung34 und dem Niederdruckauslass69 wiederherstellen. Es ist denkbar, dass das Absperrventilelement56 und das Absperrventilelement156 parallel zueinander funktionieren und im Wesentlichen die gleiche Konstruktion und Funktionalität aufweisen. In anderen Fällen können zwei verschiedene Absperrventilelemente mit leicht unterschiedlicher Funktionalität verwendet werden. Während in einer praktischen Implementierung der Strategie die Absperrventilanordnung40 im Kraftstoffinjektor32 untergebracht ist, kann das Kraftstoffsystem20 in anderen Fällen so ausgelegt werden, dass die Absperrventilanordnung40 außerhalb des Injektorkörpers46 und fluidisch zwischen dem Kraftstoffinjektor32 und der gemeinsamen Ablassleitung28 angeordnet ist. - Die vorliegende Beschreibung dient lediglich zur Veranschaulichung und sollte nicht derart ausgelegt werden, dass sie den Umfang der vorliegenden Offenbarung in irgendeiner Weise einschränkt. Fachleute auf dem Gebiet werden es daher begrüßen, dass verschiedene Modifikationen an den hierin offenbarten Ausführungsformen erfolgen könnten, ohne von dem beabsichtigten und angemessenen Sinn und Umfang der vorliegenden Offenbarung abzuweichen. Andere Aspekte, Merkmale und Vorteile werden bei einer Prüfung der beigefügten Zeichnungen und angefügten Ansprüche deutlich werden. In der hierin verwendeten Form sollen die Artikel „ein/eine/einer/eines“ ein oder mehrere Elemente beinhalten und können mit „ein oder mehr“ austauschbar verwendet werden. Wenn nur ein Gegenstand beabsichtigt ist, wird der Begriff „ein“ oder eine ähnliche Sprache verwendet. Auch die Begriffe „aufweist“, „aufweisen“, „umfassend“ oder dergleichen sind als offene Begriffe gedacht. Des Weiteren soll der Ausdruck „basierend auf“ „mindestens teilweise basierend auf“ bedeuten, es sei denn, es ist ausdrücklich etwas anderes angegeben.
- ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
- Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
- Zitierte Patentliteratur
-
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Claims (10)
- Kraftstoffsystem (20), umfassend: eine Vielzahl von Kraftstoffinjektoren (32), wobei jeder der Vielzahl von Kraftstoffinjektoren (32) eine Einspritzsteuerventilanordnung (34) und eine direktgesteuerte Düsenkontrolle (36) beinhaltet und einen Hochdruck-Düsenversorgungsdurchgang (62) und eine darin ausgebildete Kontrollsteuerkammer (66) aufweist; eine gemeinsame Ablassleitung (38), die mit jedem der Vielzahl von Kraftstoffinjektoren (32) fluidisch verbunden ist, um abfließende Betätigungsflüssigkeit für jede der direktgesteuerten Düsenkontrollen (36) aufzunehmen; eine Vielzahl von Absperrventilanordnungen (40), die jeweils in Fluidverbindung zwischen der gemeinsamen Ablassleitung (38) und einem der Vielzahl von Kraftstoffinjektoren (32) angeordnet sind; und wobei jede der Vielzahl von Absperrventilanordnungen (40) ein Absperrventilelement (56) enthält, das zwischen einer geschlossenen Position, in der es die Einspritzsteuerventilanordnung (34) in einem der Vielzahl von Kraftstoffinjektoren (32) gegenüber der gemeinsamen Ablassleitung (38) blockiert, und einer offenen Position beweglich ist, und einen Vorspanner (80), der das Absperrventilelement (56) in Richtung der geschlossenen Position vorspannt.
- Kraftstoffsystem (20) nach
Anspruch 1 , wobei jede der Vielzahl von Absperrventilanordnungen (40) in einem der Vielzahl von Kraftstoffinjektoren (32) angeordnet ist; jede der Vielzahl von Absperrventilanordnungen (40) ein zweites Absperrventilelement (156) beinhaltet, das zwischen einer geschlossenen Position, in der es die Einspritzsteuerventilanordnung (34) in einem der Vielzahl von Kraftstoffinjektoren (32) gegenüber der gemeinsamen Ablassleitung (38) blockiert, und einer offenen Position beweglich ist, und einen zweiten Vorspanner (80), der das zweite Absperrventilelement (156) in Richtung der geschlossenen Position vorspannt; jede der Vielzahl von Absperrventilanordnungen (40) ferner einen Sprengring (82) innerhalb des entsprechenden der Vielzahl von Kraftstoffinjektoren (32) beinhaltet, und der Vorspanner (80) eine Vorspannfeder beinhaltet, die zwischen dem Sprengring (82) und dem Absperrventilelement (56) unter Kompression gehalten wird. - Kraftstoffsystem (20) nach
Anspruch 2 , wobei das Absperrventilelement (56) einen Schaft, einen an dem Schaft befestigten Kopf und einen Auslassdurchgang (95) beinhaltet, der sich durch den Schaft erstreckt und in der offenen Position des Absperrventilelements (56) in Fluidverbindung mit der gemeinsamen Ablassleitung (38) steht; und jeder der Vielzahl von Kraftstoffinjektoren (32) einen Hochdruckeinlass (60) beinhaltet, und ferner eine gemeinsame Common Rail (28) in Fluidverbindung mit dem Hochdruckeinlass (60) jedes der Vielzahl von Kraftstoffinjektoren (32) umfasst. - Kraftstoffeinspritzdüse (32), umfassend: einen Injektorkörper (46) mit einem Hochdruck-Düsenversorgungsdurchgang (62), einer Kontrollsteuerkammer (66) und einem darin ausgebildeten Niederdruckauslass (69); eine direktgesteuerte Düsenkontrolle (36); eine Einspritzsteuerventilanordnung (34); und eine Absperrventilanordnung (40), einschließlich eines Absperrventilelements (56), das zwischen einer geschlossenen Position, in der es die Einspritzsteuerventilanordnung (34) in dem einen der Vielzahl von Kraftstoffinjektoren (32) gegenüber der gemeinsamen Ablassleitung (38) blockiert, und einer offenen Position beweglich ist, und einen Vorspanner (80), der das Absperrventilelement (56) in Richtung der geschlossenen Position vorspannt.
- Kraftstoffinjektor (32) nach
Anspruch 4 , wobei: die Absperrventilanordnung (40) einen Ventilkörper (52) beinhaltet, der einen Teil des Injektorkörpers (46) ausbildet und in dem der Niederdruckauslass (69) und ein Ventilsitz (75) ausgebildet sind, und wobei das Absperrventilelement (56) fluidisch zwischen dem Ventilsitz (75) und dem Niederdruckauslass (69) positioniert ist; und der Ventilkörper (52) eine darin ausgebildete Bohrung (74) aufweist, die sich zwischen dem Ventilsitz (75) und dem Niederdruckauslass (69) erstreckt, und eine Senkbohrung (76), die mit der Bohrung (74) verbunden ist und das Absperrventilelement (56) darin aufnimmt. - Kraftstoffeinspritzdüse (32) nach
Anspruch 5 , wobei: das Absperrventilelement (56) einen Schaft und einen Ventilkopf (94) beinhaltet und der Schaft sowohl in der geschlossenen Position als auch in der offenen Position in der Senkbohrung (76) angeordnet ist; das Absperrventilelement (56) einen in dem Schaft ausgebildeten Auslassdurchgang (95) aufweist und der Auslassdurchgang (95) in der offenen Position des Absperrventilelements (56) mit dem Niederdruckauslass (69) in Fluidverbindung steht; der Ventilkopf (94) eine stromabwärtige Seite, die auf den Niederdruckauslass (69) ausgerichtet ist, und eine stromaufwärtige Seite beinhaltet, und wobei der Vorspanner (80) eine Vorspannfeder beinhaltet, die in Kontakt mit der stromabwärtigen Seite des Ventilkopfes (94) steht; und der Kraftstoffinjektor (32) ferner einen Sprengring (82) innerhalb des Ventilkörpers (52) umfasst, und die Vorspannfeder zwischen dem Absperrventilelement (56) und dem Sprengring (82) eingespannt ist. - Kraftstoffinjektor (32) nach
Anspruch 4 oder5 , wobei: in dem Ventilkörper (52) ein zweiter Niederdruckauslass (169) ausgebildet ist und die Absperrventilanordnung (40) ein zweites Absperrventilelement (156) beinhaltet, das fluidisch zwischen dem Ventilsitz (75) und dem zweiten Niederdruckauslass (169) angeordnet ist; und der Injektorkörper (46) einen Hochdruckeinlass (60) und eine Vielzahl von darin ausgebildeten Düsenauslässen (98) aufweist, und wobei die direktgesteuerte Düsenkontrolle (36) zwischen einer geschlossenen Kontrollposition, in der die Vielzahl von Düsenauslässen (98) von dem Hochdruck-Düsenversorgungsdurchgang (62) blockiert ist, und einer offenen Kontrollposition beweglich ist, und der Hochdruck-Düsenversorgungsdurchgang (62) in der offenen Kontrollposition von dem Hochdruckeinlass (60) zu der Vielzahl von Düsenauslässen (98) unbehindert ist. - Kraftstoffinjektor (32) nach einem der
Ansprüche 4 -7 , wobei das Absperrventilelement (56) in Reaktion auf einen Fluiddruckimpuls durch den Ventilsitz (75) entgegen einer Vorspannkraft des Vorspanners (80) von der geschlossenen Position in die offene Position bewegt werden kann. - Absperrventilanordnung (40) für ein Kraftstoffsystem (20), umfassend: einen Ventilkörper (52), der in einem Kraftstoffinjektor (32) positionierbar ist, wobei in dem Ventilkörper (52) ein Niederdruckauslass (69) ausgebildet ist, einen Ablassweg (64), der so aufgebaut ist, dass er eine Fluidverbindung mit einer Kontrollsteuerkammer (66) für eine Auslasskontrolle in dem Kraftstoffinjektor (32) herstellt, und einen Ventilsitz (75), der in Fluidverbindung zwischen dem Ablassweg (64) und dem Niederdruckauslass (69) angeordnet ist; eine Einspritzsteuerventilanordnung (34), die ein Einspritzsteuerventil (72)-Element beinhaltet, das zwischen einer geschlossenen Steuerventilposition, in der der Ventilsitz (75) blockiert ist, und einer offenen Steuerventilposition beweglich ist; ein Absperrventilelement (56), das fluidisch zwischen der Einspritzsteuerventilanordnung (34) und dem Niederdruckauslass (69) angeordnet und zwischen einer offenen Absperrventilposition und einer geschlossenen Absperrventilposition beweglich ist; und einen Vorspanner (80), der das Absperrventilelement (56) in Richtung der geschlossenen Absperrventilposition vorspannt, sodass die Bewegung des Absperrventilelements (56) von der geschlossenen Absperrventilposition in die offene Absperrventilposition in Reaktion auf einen Fluiddruckimpuls durch den Ventilsitz (75) entgegen einer Vorspannkraft des Vorspanners (80) erfolgt.
- Absperrventilanordnung (40) nach
Anspruch 9 , wobei: der Ventilkörper (52) eine darin ausgebildete Bohrung (74) aufweist, die sich zwischen dem Ventilsitz (75) und dem Niederdruckauslass (69) erstreckt, und eine mit der Bohrung (74) verbundene Senkbohrung (76), die das Absperrventilelement (56) darin aufnimmt; das Absperrventilelement (56) einen Schaft und einen Ventilkopf (94) beinhaltet und der Schaft sowohl in der geschlossenen Position als auch in der offenen Position in der Senkbohrung (76) angeordnet ist; der Ventilkörper (52) einen darin ausgebildeten zweiten Niederdruckauslass (169) aufweist und der Ventilsitz (75) fluidisch zwischen dem Ablassweg (64) und dem zweiten Niederdruckauslass (69) angeordnet ist; und die Absperrventilanordnung (40) ein zweites Absperrventilelement (156) beinhaltet, das fluidisch zwischen dem Ventilsitz (75) und dem zweiten Niederdruckauslass (169) angeordnet ist.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R082 | Change of representative |
Representative=s name: DF-MP DOERRIES FRANK-MOLNIA & POHLMAN PATENTAN, DE |