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QUERVERWEIS AUF VERWANDTE PATENTANMELDUNGEN
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Diese Anmeldung beansprucht den Nutzen der Priorität der vorläufigen
US-Patentanmeldung Nr. 63/208,745 , eingereicht am 9. Juni 2021. Diese Anmeldung wird hierin in ihrer Gesamtheit durch Bezugnahme aufgenommen.
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TECHNISCHES GEBIET
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Die vorliegende Offenbarung bezieht sich allgemein auf Kraftstoffinjektoren zur Verwendung in Verbrennungsmotorsystemen.
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STAND DER TECHNIK
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Um Stickoxid- (NOx) und Treibhausgasemissionen zu reduzieren, sind Emissionsvorgaben in den letzten Jahren strenger geworden. Bei Motoren ist die Erhöhung der Effizienz ein Ansatz, um schädliche Emissionen zu reduzieren. Die hohe Betriebsrate von Motoren führt jedoch zu Subsystemen wie Kraftstoffinjektoren, die aufgrund der nicht ordnungsgemäßen Abdichtung Kraftstoff austreten lassen können, infolge davon, dass die Komponenten nach einem zyklischen Abschluss von Injektionsereignissen über einen längeren Zeitraum fehlausgerichtet sind. Der aus den Subsystemen austretende Kraftstoff kann zu einer verringerten Motoreffizienz führen.
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KURZDARSTELLUNG
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Eine Ausführungsform bezieht sich auf eine Kraftstoffinjektoranordnung, die ein Element und einen Sitz einschließt. Das Element weist eine erste Mitte entlang einer Längsachse auf. Das Element weist eine gekrümmte Oberfläche und eine flache Oberfläche auf. Die gekrümmte Oberfläche weist einen Krümmungsradius auf, der größer ist als eine Breite des Elements. Die flache Oberfläche ist der gekrümmten Oberfläche axial entgegengesetzt. Der Sitz weist eine zweite Mitte auf, die auf der Längsachse angeordnet ist. Der Sitz ist distal von der flachen Oberfläche positioniert, die einen Strömungsweg in einer offenen Position der Kraftstoffinjektoranordnung definiert, und in einer gegenüberliegenden Beziehung zu der flachen Oberfläche positioniert, sodass die zweite Mitte konzentrisch zu der ersten Mitte ist, sodass eine Dichtungsschnittstelle in einer geschlossenen Position der Kraftstoffinjektoranordnung gebildet wird.
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Eine andere Ausführungsform bezieht sich auf einen Sitz für eine Kraftstoffinjektoranordnung, der konfiguriert ist, um mit einem Dichtungselement zu interagieren. Der Sitz schließt einen Kraftstoffeinlass, einen erhöhten Umfang, der entlang des Kraftstoffeinlasses positioniert ist, und eine Vielzahl von erhöhten Merkmalen, die radial weg von dem erhöhten Umfang positioniert sind, ein. Jedes der Vielzahl von erhöhten Merkmalen schließt eine Vielzahl von erhöhten Pads ein, deren Breite in Umfangsrichtung relativ zu dem erhöhten Umfang zunimmt, wenn jede der Vielzahl von erhöhten Pads radial weg von dem erhöhten Umfang verläuft.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Die Details einer oder mehrerer Implementierungen werden in den begleitenden Zeichnungen und der nachstehenden Beschreibung dargelegt. Weitere Merkmale, Gesichtspunkte und Vorteile der Offenbarung werden anhand der Beschreibung, der Zeichnungen und der Ansprüche ersichtlich, für die gilt:
- 1 ist eine schematische Querschnittsansicht einer beispielhaften Kraftstoffinj ektoranordnung;
- 2 ist eine vergrößerte Ansicht der beispielhaften Kraftstoffinjektoranordnung von 1 aus dem Bereich A-A davon;
- 3 ist eine vergrößerte Ansicht der beispielhaften Kraftstoffinjektoranordnung von 2 aus dem Bereich B-B davon;
- 4 ist eine perspektivische Ansicht eines beispielhaften Sitzes zur Verwendung in der Kraftstoffinjektoranordnung von 1;
- 5 ist eine perspektivische Ansicht einer beispielhaften Scheibenführung zur Verwendung in der Kraftstoffinjektoranordnung von 1; und
- 6 ist ein schematisches Blockdiagramm einer beispielhaften Steuerung zur Verwendung in der Kraftstoffinjektoranordnung von 1.
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Es ist anzumerken, dass es sich bei den Figuren um schematische Darstellungen zu Zwecken der Veranschaulichung handelt. Die Figuren werden zum Zweck der Veranschaulichung einer oder mehrerer Implementierungen mit dem expliziten Verständnis bereitgestellt, dass die Figuren nicht dazu verwendet werden, den Schutzumfang oder die Bedeutung der Ansprüche zu beschränken.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
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Nachstehend folgen detailliertere Beschreibungen verschiedener Konzepte im Zusammenhang mit und Implementierungen von Verfahren, Einrichtungen und Systemen für einen Kraftstoffinjektor, der eine Fehlausrichtung kompensiert. Die verschiedenen, vorstehend vorgestellten und nachstehend ausführlich beschriebenen Verfahren, Einrichtungen und Systeme können auf verschiedene Weisen implementiert werden, da die beschriebenen Konzepte nicht auf eine bestimmte Art und Weise der Implementierung beschränkt sind. Beispiele für spezielle Implementierungen und Anwendungen werden hauptsächlich zu Zwecken der Veranschaulichung bereitgestellt.
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I. Übersicht
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Implementierungen hierin beziehen sich auf eine Kraftstoffinjektoranordnung, die einen Hochdruck-Kraftstoff in eine Brennkammer einer Motoranordnung für einen bestimmten Zeitraum einspritzt. Die Kraftstoffinjektoranordnung verhindert oder minimiert eine nicht ordnungsgemäße Abdichtung, die infolge davon auftreten kann, dass Komponenten nach dem zyklischen Abschluss von Injektionsereignissen über einen längeren Zeitraum fehlausgerichtet sind. Eine Form einer solchen Fehlausrichtung ist eine radiale Fehlausrichtung der Komponenten an einer Dichtungsschnittstelle der Kraftstoffinjektoranordnung. Die Komponenten an der Dichtungsschnittstelle können ein erstes Element einschließen, wobei ein solches kugelförmiges Element eine flache Oberfläche in der Nähe eines Sitzes aufweist. Während eines Injektionsereignisses stellt die Kraftstoffinjektoranordnung eine radiale Führung an das kugelförmige Element durch ein zweites Element bereit, das sich in einer gegenüberliegenden Beziehung zum Sitz befindet. Das zweite Element enthält und führt das kugelförmige Element. Dies kann dazu beitragen, dass das kugelförmige Element radial an dem Sitz an der Dichtungsschnittstelle ausgerichtet ist.
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Die Kraftstoffinjektoranordnung kann den Verschleiß an der Schnittstelle zwischen dem kugelförmigen Element und dem zweiten Element verhindern oder minimieren. Dieser Verschleiß kann auf Gleitbewegungen durch das kugelförmige Element zurückzuführen sein, während sich das kugelförmige Element dreht, um eine Winkelfehlausrichtung zu beheben, was zu unerwünschten axialen Hubänderungen der beweglichen Elemente der Kraftstoffinjektoranordnung führen kann. Die Verformung, die an der Schnittstelle zwischen dem ersten Element und dem zweiten Element auftreten kann, wird über einen großen Krümmungsradius des kugelförmigen Elements minimiert. Dies kann auch eine lokalisierte Beanspruchung zwischen den Oberflächen des kugelförmigen Elements verringern, die mit dem zweiten Element in Kontakt kommen (z. B., wenn das zweite Element distal zum Sitz ist). Es kann wünschenswert sein, die lokalisierte Belastung in diesem Bereich zu reduzieren, da sie zu einer plastischen Verformung aufgrund der hochvolumetrischen Natur (z. B. möglicherweise eine Milliarde Betriebszyklen überschreiten) der Kraftstoffinjektoranordnung führen kann. Diese plastische Verformung kann zu einer verringerten Leistung der Kraftstoffinjektoranordnung führen.
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Die Kraftstoffinjektoranordnung kann Schäden verhindern oder reduzieren, die an zentralen Dichtungsabschnitten und an äußeren erhöhten Bereichen des Sitzes aufgrund von hohen Aufprallkräften auftreten können, indem eine Winkelfehlausrichtung kompensiert wird, die beim Beenden des Injektionsereignisses verursacht wird. Diese hohen Aufprallkräfte können aufgrund von Delaminierung und Verschleiß zu einem Beschichtungsverlust an den zentralen Dichtungsabschnitten und an den äußeren erhöhten Bereichen führen. Die Winkelfehlausrichtung, die zu einem kleinen Moment führen würde (z. B. einer durch die hohen Aufprallkräfte verursachten Wendewirkung, einer Hebelwirkung über die Länge des Hebelarms usw.) am kugelförmigen Element kann teilweise durch den großen Krümmungsradius des kugelförmigen Elements kompensiert werden. Die maximale Länge des Moments (z. B. der Hebelarm usw.) ist der Radius der flachen Oberfläche des kugelförmigen Elements. Dieser Radius ist durch die geometrischen Gehäusebeschränkungen des Injektors und des zweiten Elements definiert, in dem das kugelförmige Element enthalten ist.
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Die Kraftstoffinjektoranordnung nimmt gemäß verschiedenen Ausführungsformen auch die Abführung von kinetischer Energie der beweglichen Elemente innerhalb der Kraftstoffinjektoranordnung in Angriff. Dies kann eine Abnahme der Leistung für die Kraftstoffinjektoranordnung und die breite Variabilität in der Menge des eingespritzten Kraftstoffs in eng gekoppelten Mehrimpuls-Injektionsereignissen reduzieren. Zusätzlich kann die Kraftstoffanordnung Merkmale einschließen, um die Robustheit der äußeren erhöhten Bereiche des Sitzes an der Dichtungsschnittstelle zu verbessern, um die Haltbarkeit gegenüber harten Ablagerungen zu verbessern.
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Zusätzlich kann die Kraftstoffinjektoranordnung Merkmale einschließen, um einen Montageprozess während der anfänglichen Produktion, während der Wartung oder des Neuaufbaus, die durch die kleinen Größen von Elementen (wie z. B. des kugelförmigen Elements mit einer flachen Seite usw.) negativ beeinflusst werden können, zu verbessern. Das Anordnen und Ausrichten der kleinen Elemente relativ zu anderen Elementen (z. B. relativ zu einem Sitz usw.) kann schwierig und kostspielig sein.
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II. Übersicht über Kraftstoffinjektoranordnung
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1 ist eine schematische Querschnittsansicht einer beispielhaften Kraftstoffinjektoranordnung 100. Die Kraftstoffinjektoranordnung 100 enthält Hochdruck-Kraftstoff, der für einen bestimmten Zeitraum (z. B. ein Injektionsereignis) in eine Brennkammer einer Motoranordnung eingespritzt wird. Wie hierin ausführlicher erörtert, kann die Struktur der Kraftstoffinjektoranordnung 100 gemäß verschiedenen Ausführungsformen eine verbesserte Dichtungsleistung an Dichtungsschnittstellen für eine verbesserte Motoreffizienz fördern. Die Struktur der Kraftstoffinjektoranordnung 100 kann diese Vorteile durch Kompensieren der Winkel- und radialen Fehlausrichtung erreichen. Die Struktur der Kraftstoffinjektoranordnung 100 kann auch die Haltbarkeit dieser Dichtungsschnittstellen verbessern und die Größe der Verformung an den Dichtungsschnittstellenoberflächen während des Betriebs der Kraftstoffinjektoranordnung 100 reduzieren. Die Struktur der Kraftstoffinjektoranordnung 100 kann auch den Beschichtungsverlust infolge verringerter Delaminierung und/oder Verschleiß reduzieren. Die Kraftstoffinjektoranordnung 100 kann auch eine verbesserte Haltbarkeit und Robustheit an der Dichtungsschnittstelle von harten Ablagerungen aufweisen. Die Kraftstoffinjektoranordnung 100 kann auch eine einfache Montage ihrer Komponenten verbessern und kann die Mehrimpuls-Injektorleistung der Kraftstoffinjektoranordnung 100 verbessern.
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Die Kraftstoffinjektoranordnung 100 schließt einen Sitz 126 (z. B. Oberfläche, Bezugspunkt usw.) und eine Ankeranordnung 106 ein. Die Ankeranordnung 106 schließt ein Element in Form eines Dichtungselements, z. B. einer Scheibe 118 (z. B. ebene Komponente, Oberfläche, Abdeckung usw.), ein. Die Scheibe 118 weist entlang einer Längsachse l eine erste Mitte 119 auf. Der Sitz 126 weist eine zweite Mitte 127 auf, die auf der Längsachse l angeordnet ist.
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Die Kraftstoffinjektoranordnung 100 kann auch ein oberes Gehäuse 102 (z. B. Ummantelung, Körper usw.) und einen Stator 104 (z. B. statischen Rotor) einschließen. Der Stator 104 ist in dem oberen Gehäuse 102 nahe einer Innenoberfläche des oberen Gehäuses 102 (z. B. einem Innenumfang des oberen Gehäuses 102) positioniert. Der Stator 104 ist eine statische Komponente, die konfiguriert ist, um eine elektromagnetische Kraft bereitzustellen. Die Kraftstoffinjektoranordnung 100 ist elektronisch mit einer elektrischen Stromquelle gekoppelt. Die elektrische Stromquelle wird durch eine Steuerung (z. B. ein Motorsteuermodul (ECU)) gesteuert. Die Kraftstoffinjektoranordnung 100 stellt dem Stator 104 über die Steuerung elektrische Leistung bereit.
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Die Längsachse l erstreckt sich entlang einer Länge der Kraftstoffinjektoranordnung 100. Die Längsachse l ist entlang eines radialen Mittelpunkts der Kraftstoffinjektoranordnung 100 positioniert. Die Kraftstoffinjektoranordnung 100 definiert ferner eine radiale Achse r, die senkrecht zur Längsachse l ist, entlang der Länge der Längsachse l.
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Die Ankeranordnung 106 ist auf dem oberen Gehäuse 102 zentriert und erstreckt sich entlang der Längsachse l innerhalb des oberen Gehäuses 102. Die Ankeranordnung 106 ist konfiguriert, um sich entlang der Längsachse l zu verschieben, wenn sie der durch den Stator 104 erzeugten elektromagnetischen Kraft ausgesetzt ist.
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Die Ankeranordnung 106 schließt einen Ankerkolben 108 (z. B. Verlängerung, Stange usw.) ein. Der Ankerkolben 108 ist an einem ersten Ende der Ankeranordnung 106 positioniert. Der Ankerkolben 108 ist ferner in einer Bohrung, z. B. einer zentralen Bohrung, die durch den Stator 104 definiert und entlang der Längsachse l angeordnet ist, positioniert. Wenn sich die Ankeranordnung 106 entlang der Längsachse l verschiebt, verschiebt sich auch der Ankerkolben 108 entlang der Längsachse l und wird von der zentralen Bohrung des Stators 104 geführt. Innerhalb der zentralen Bohrung des Stators 104 ist der Ankerkolben 108 in der Lage, sich innerhalb der zentralen Bohrung radial zu verschieben und/oder zu neigen (z. B. einen Winkel relativ zu der radialen Achse r zu definieren), wenn sich die Ankeranordnung 106 in Ruheposition befindet oder während der Längsverschiebung. In einigen Ausführungsformen kann die Kraftstoffinjektoranordnung 100 den Stator 104, eine zentrale Bohrung oder die Komponenten der Ankeranordnung 106 möglicherweise nicht einschließen. In einigen Ausführungsformen kann die Kraftstoffinjektoranordnung 100 ein piezoelektrisches Element verwenden und kann keinen Stator, keine zentrale Bohrung oder keinen Anker einschließen.
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Die Kraftstoffinjektoranordnung 100 schließt ferner ein primäres Vorspannelement 110 ein, beispielsweise in einer Form einer Schraubenfeder. Das primäre Vorspannelement 110 ist innerhalb der zentralen Bohrung des Stators 104 und an einem ersten Ende des Ankerkolbens 108 positioniert. Das primäre Vorspannelement 110 legt eine Vorspannkraft an den Ankerkolben 108 an, wodurch die Ankeranordnung 106 in eine normalerweise geschlossene Position vorgespannt wird. In der geschlossenen Position spritzt die Kraftstoffinjektoranordnung 100 keinen Hochdruck-Kraftstoff ein. Wenn der Stator 104 eine elektromagnetische Kraft erzeugt, wird die Ankeranordnung 106 magnetisch an den Stator 104 angezogen. Wenn die von dem Stator 104 bereitgestellte elektromagnetische Kraft die durch das primäre Vorspannelement 110 bereitgestellte Vorspannkraft überschreitet, wird die Ankeranordnung 106 angehoben (z. B. in Längsrichtung verschoben), was zu einer offenen Position führt. In der offenen Position spritzt die Kraftstoffinjektoranordnung 100 Hochdruck-Kraftstoff in eine Brennkammer zum Einleiten eines Injektionsereignisses ein.
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Nachdem eine gewünschte Menge an Hochdruck-Kraftstoff in die Brennkammer eingespritzt ist, kehrt die Kraftstoffinjektoranordnung 100 in einen geschlossenen Zustand zurück. Um in den geschlossenen Zustand zurückzukehren, stoppt die Kraftstoffinjektoranordnung 100 dem Stator 104 Leistung bereitzustellen, was bewirkt, dass der Stator 104 die elektromagnetische Kraft nicht mehr erzeugt. Dies bewirkt, dass die Vorspannkraft durch das primäre Vorspannelement 110 auf der Ankeranordnung 106 die elektromagnetische Kraft auf die Ankeranordnung 106 überschreitet. Diese Nettokräfte führen dazu, dass die Ankeranordnung 106 in die geschlossene Position zurückkehrt.
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Die Kraftstoffinjektoranordnung 100 schließt ferner einen Kraftstoffhohlraum 112 (z. B. Umhüllung, Raum) ein. Der Kraftstoffhohlraum 112 ist fluidisch mit einem Niederdruck-Ablasskreislauf (nicht gezeigt) gekoppelt, zu dem der Kraftstoff im geöffneten Zustand durch die Ankeranordnung 106 strömt. Die Kraftstoffinjektoranordnung 100 ist konfiguriert, um Hochdruck-Kraftstoff zu speichern, der von der Kraftstoffinjektoranordnung 100 eingespritzt werden soll. Wie hierin ausführlicher erörtert, nimmt der Kraftstoffhohlraum 112, wenn sich die Kraftstoffinjektoranordnung 100 im geöffneten Zustand befindet, einen Hochdruck-Kraftstoff von einem Kraftstoffeinlass 132 über einen Strömungskanal 130 auf.
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Die Ankeranordnung 106 schließt ferner einen Anker 114 ein. Der Anker 114 umfasst ein magnetisches Material (z. B. Eisen, Stahl, Kobalt usw.), sodass, wenn der Stator 104 die elektromagnetische Kraft bereitstellt, die elektromagnetische Kraft direkt an den Anker 114 angelegt wird. Dies bewirkt, dass der Anker 114 magnetisch an den Stator 104 angezogen wird, was zur Längsverschiebung der Ankeranordnung in Richtung des Stators 104 führt. Der Anker 114 definiert eine zentrale Öffnung, durch welche sich der Ankerkolben 108 hindurch erstreckt.
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Die Ankeranordnung 106 schließt ferner eine Kappe 116 (z. B. eine Abdeckung, einen Deckel, einen Verschluss usw.) ein. Die Kappe 116 ist mit einem zweiten Ende des Ankerkolbens 108 gekoppelt. Die Kappe 116 definiert ein erstes Profil. In beispielhaften Ausführungsformen schließt das erste Profil der Kappe 116 ein konvexes Profil (z. B. eine Höckeroberfläche usw.) ein.
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Die Scheibe 118 definiert ein zweites Profil. In beispielhaften Ausführungsformen schließt das zweite Profil der Scheibe 118 ein konkaves Profil (z. B. vertiefte Oberfläche, versenkte Oberfläche usw.) ein, das sich in einer gegenüberliegenden Beziehung zu dem konvexen Profil des ersten Profils der Kappe 116 befindet (z. B. daran anliegt, damit in Kontakt steht usw.). In einigen Ausführungsformen ist die Scheibe 118 mit der Kappe 116 gekoppelt. Der Radius des konvexen Profils des ersten Profils der Kappe 116 kann geringfügig kleiner sein als der kugelförmige Radius des konkaven Profils des zweiten Profils der Scheibe 118. Dementsprechend kann die radiale Position der Kappe 116 durch die Scheibe 118 gesteuert werden. Dies kann vorteilhaft sein, da es die Verformung verringern kann, die durch Gleitverschleiß (z. B. Tangentialspannungen im Laufe der Zeit) verursacht wird, indem der Kappe 116 und der Scheibe 118 eine rollende Lockerheit (z. B. freie radiale Verschiebung) bereitgestellt wird. Dies mildert auch den Beschichtungsverlust auf der Scheibe 118 und der Kappe 116 sowie den verbleibenden Komponenten der Kraftstoffinjektoranordnung 100. Außerdem kann diese Konfiguration die Haltbarkeit der Kraftstoffinjektoranordnung 100 verbessern, indem die Kontaktspannungsgrößen zwischen der Scheibe 118 und der Kappe 116 reduziert werden, was wiederum die Kontaktspannungsgrößen entlang der gesamten Kraftstoffinjektoranordnung 100 verringern kann.
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In beispielhaften Ausführungsformen definiert die Schnittstelle zwischen der Kappe 116 und der Scheibe 118 komplementäre kugelförmige Profile, die so zusammenwirken, dass das erste Profil der Kappe 116 das zweite Profil der Scheibe 118 aufnimmt und das zweite Profil der Scheibe 118 das erste Profil der Kappe 116 aufnimmt, wenn das erste Profil der Kappe 116 das zweite Profil der Scheibe 118 aufnimmt. Zum Beispiel kann das erste Profil der Kappe 116 ein konkaves Profil einschließen und das zweite Profil der Scheibe 118 kann ein konvexes Profil einschließen. Aufgrund der komplementären kugelförmigen Profile der Kappe 116 und der Scheibe 118 (z. B. des ersten Profils der Kappe 116 und des zweiten Profils der Scheibe 118) verhindert (z. B. behindert, erschwert, verlangsamt usw.) eine radiale Fehlausrichtung der Kappe 116 (z. B. die Kappe 116 ist nicht an der Längsachse l zentriert) die Längsverschiebung an der Schnittstelle zwischen der Kappe 116 und der Scheibe 118 nicht. Das erste Profil der Kappe 116 ermöglicht der Scheibe 118, von dem zweiten Profil der Scheibe 118 abzurollen (z. B. sich in einer radialen Richtung relativ dazu zu verschieben), um eine Winkelfehlausrichtung (z. B., um einen Winkel relativ zu der radialen Achse r, eine Verschiebung in einem Winkel zu definieren) der Scheibe 118 zu kompensieren, wenn die Ankeranordnung 106 in Längsrichtung verschoben wird.
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Wie nachstehend ausführlicher erörtert, ist die Scheibe 118 konfiguriert, um zu verhindern, dass der Hochdruck-Kraftstoff von dem Strömungskanal 130 zu dem Kraftstoffhohlraum 112 strömt, wenn sich die Kraftstoffinjektoranordnung 100 in der geschlossenen Position befindet. Wenn die Ankeranordnung 106 in Längsrichtung in Richtung des Stators 104 verschoben wird, wird die Vorspannkraft, die zum Abdichten des Hochdruckfluids an der Schnittstelle zwischen der Scheibe 118 und einem Sitz wirkt, entfernt. Der Hochdruck-Kraftstoff im Strömungskanal 130 wirkt, um zu bewirken, dass sich die Scheibe 118 und die Kappe 116 mit der Ankeranordnung 106 und dem Ankerkolben 108 verschieben. Dies führt dazu, dass die Scheibe 118 den Hochdruck-Kraftstoff nicht mehr abdichtet und einen Strömungsweg für den Hochdruck-Kraftstoff definiert, um zwischen dem Strömungskanal 130 und dem Kraftstoffhohlraum 112 zu strömen.
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Die Kraftstoffinjektoranordnung 100 schließt ferner eine Elementführung, z. B. eine Scheibenführung 120, ein. Die Scheibenführung 120 stellt einen Verfahrweg für die Scheibe 118 bereit, wenn die Scheibe 118 in Längsrichtung verschoben wird. Die Scheibenführung 120 ist konfiguriert, um das Radialspiel für die Scheibe 118 zu begrenzen, um eine radiale Verschiebung und/oder den Winkel der Scheibe 118 relativ zur radialen Achse r abzuschwächen. Durch Abschwächen der radialen Verschiebung und/oder des Winkels der Scheibe 118 relativ zur radialen Achse r kann die Kraftstoffinjektoranordnung 100 jegliche Fehlausrichtung der Ankeranordnung 106 kompensieren. Dies kann vorteilhaft sein, da es die Dichtungsleistung durch die Scheibe 118 verbessern kann. Das Radialspiel ist ferner konfiguriert, um genügend Radialspiel für die Scheibe 118 bereitzustellen, um sich in Längsrichtung reibungslos durch die Scheibenführung 120 zu verschieben.
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Die Kraftstoffinjektoranordnung 100 schließt ferner ein unteres Gehäuse 124 (z. B. Ummantelung, Körper usw.) ein. Das untere Gehäuse 124 ist mit dem oberen Gehäuse 102 gekoppelt und ein Abschnitt des oberen Gehäuses 102 erstreckt sich durch eine zentrale Bohrung des unteren Gehäuses 124. In einigen Ausführungsformen ist das untere Gehäuse 124 in das Gehäuse 102 integriert.
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Der Sitz 126 befindet sich in dem unteren Gehäuse 124 und ist in einer zentralen Bohrung positioniert, die durch das obere Gehäuse 102 und das untere Gehäuse 124 definiert ist. Der Sitz 126 befindet sich in einer gegenüberliegenden Beziehung zu der Scheibe 118, um die Dichtungsschnittstelle für den Hochdruck-Kraftstoff in der geschlossenen Position zu erzeugen (z. B. zu bilden usw.). Beim Übergang in die offene Position hebt sich die Ankeranordnung 106 von dem Sitz 126 ab. Der Sitz 126 definiert die zweite Mitte 127, die konzentrisch zu der ersten Mitte 119 der Scheibe 118 ist, wenn der Sitz 126 ausgerichtet ist und sich in einer gegenüberliegenden Beziehung zu der Scheibe 118 (z. B. in der geschlossenen Position) befindet. Die erste Mitte 119 und die zweite Mitte 127 befinden sich entlang der Längsachse l (z. B. sind entlang dieser angeordnet).
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Wenn sich eine Oberfläche der Scheibe 118 in einer gegenüberliegenden Beziehung zum Sitz 126 befindet, kann die Oberfläche einen positiven, einen neutralen oder einen negativen Krümmungsradius relativ zu dem Sitz 126 aufweisen. In einigen Ausführungsformen kann eine Oberfläche des Sitzes 126, die der Scheibe 118 entgegengesetzt ist, ein flaches Profil definieren. In anderen Ausführungsformen kann die Oberfläche des Sitzes 126, die der Scheibe 118 entgegengesetzt ist, ein verjüngtes Profil definieren, sodass, wenn der radiale Abstand des Sitzes 126 zunimmt (entlang einer Mittellinie des Sitzes 126), der Längsabstand zwischen der Oberfläche und dem entgegengesetzten Abstand der Scheibe 118 zunimmt.
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Ein Absolutwert des Krümmungsradius für die Oberfläche der Scheibe 118 kann größer sein als ein Wert des radialen Durchmessers (z. B. Breite) der Scheibe 118.
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Die Scheibenführung 120 wirkt mit der Scheibe 118 und der Kappe 116 zusammen, um sowohl radiale als auch Winkelfehlausrichtungen an der Dichtungsschnittstelle zu kompensieren. Die radiale Fehlausrichtung wird durch die radiale Führung der Scheibe 118 durch die Scheibenführung 120 kompensiert. Die Scheibenführung 120 ist mit dem Sitz 126 derart gekoppelt, dass der Sitz 126 als ein Bezugspunkt (z. B. Nullpunkt, Auflagepunkt usw.) für die Scheibenführung 120 wirkt.
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Die Geometrie der Schnittstelle zwischen der Kappe 116 und der Scheibe 118 (z. B. dem ersten Profil der Kappe 116 und dem zweiten Profil der Scheibe 118) kompensiert eine Fehlausrichtung, indem sie der Oberfläche des Ankerkolbens 108 an der Schnittstelle des Ankerkolbens 108 und der Kappe 116 und der Oberfläche eines Sitzes 126 an der Schnittstelle zwischen der Scheibe 118 und dem Sitz 126 ermöglicht, nicht parallel zu sein und dennoch die gewünschte Dichtung zu bewirken. Der Ankerkolben 108 definiert eine dritte Mitte 109. Die radiale Verschiebung ermöglicht die Abdichtung eines unter Druck stehenden Kraftstoffs aus dem Niederdruck-Ablasskreislauf in der geschlossenen Position über die Schnittstelle zwischen der Kappe 116 und der Scheibe 118, wenn die Mittellinie des Ankerkolbens 108 (z. B. die dritte Mitte 109) und der Sitz 126 (z. B. die zweite Mitte 127) nicht koaxial (z. B. nicht konzentrisch) sind. Eine ineffektive Abführung von kinetischer Energie von beweglichen Elementen in einer Kraftstoffinjektoranordnung kann zu schlechten eng gekoppelten Mehrimpuls-Injektionsereignissen und einer radialen und Winkelfehlausrichtung führen. Die Konfiguration der Kappe 116 und der Scheibe 118 ermöglichen der Scheibe 118, die Dichtungsschnittstelle mit dem Sitz 126 zu bilden, während sowohl radiale als auch Winkelfehlausrichtung relativ zu der Dichtungsoberfläche des Sitzes 126 kompensiert werden. Zusätzlich wirkt die Konfiguration der Kappe 116 und der Scheibe 118, um kinetische Energie zwischen den Oberflächen der Kappe und den anderen beweglichen Elementen in der Kraftstoffinjektoranordnung 100 abzuleiten, die auch eine radiale und Winkelausrichtung relativ zu der Dichtungsoberfläche des Sitzes 126 aufweisen.
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Aufgrund der Längsverschiebung der Komponenten der Kraftstoffinjektoranordnung 100 während des Injektionsereignisses kann die Ankeranordnung 106 nicht radial ausgerichtet sein (z. B. nicht konzentrisch auf der Längsachse l ausgerichtet sein), wenn die Ankeranordnung 106 in die geschlossene Position zurückkehrt. Dies kann auch bewirken, dass die Ankeranordnung 106 eine Winkelfehlausrichtung erfährt (z. B., um einen Winkel relativ zu der radialen Achse r zu definieren). In einer Konfiguration der Kraftstoffinjektoranordnung ohne die Kappe 116, die Scheibe 118 und die Scheibenführung 120 würde eine Fehlausrichtung der Ankeranordnung 106 bewirken, dass Hochdruck-Kraftstoff an dem Sitz 126 austritt. Wie vorstehend ausführlicher erörtert, kompensieren die Kappe 116, die Scheibe 118 und die Scheibenführung 120 die radiale und Winkelfehlausrichtung, was zu verbesserten Dichtungsfähigkeiten durch die Kraftstoffinjektoranordnung 100 führen kann.
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Die Kraftstoffinjektoranordnung 100 schließt ferner ein Vorspannelement, z. B. ein Nachlaufvorspannelement 128 (z. B. eine Schraubenfeder, die als Ausgleichsfeder dient usw.) ein. Das Nachlaufvorspannelement 128 ist um den Anker 114 herum positioniert. Wie hierin ausführlicher erörtert, wirkt das Nachlaufvorspannelement 128, um den Anker 114 vorzuspannen, um einen axialen Kontakt gegen eine Oberfläche des Ankerkolbens 108 herzustellen. Zusätzlich kompensiert das Nachlaufvorspannelement 128 den Nachlauf des Ankers 114, wenn die Ankeranordnung 106 in Längsrichtung in Richtung des Sitzes 126 verschoben wird.
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Der Sitz 126 schließt ferner den Strömungskanal 130 (z. B. Injektionsbohrung usw.) ein. Der Strömungskanal 130 erstreckt sich entlang des Sitzes 126 parallel zur Längsachse l. In der geschlossenen Position befindet sich der Strömungskanal 130 in einer gegenüberliegenden Beziehung zu der Scheibe 118. Der Strömungskanal 130 enthält Hochdruck-Kraftstoff eines Kraftstoffkreislaufs. Wenn die Kraftstoffinjektoranordnung 100 in die offene Position übergeht, fließt Hochdruck-Kraftstoff aus dem Strömungskanal 130 in den Kraftstoffhohlraum 112, da sich der Kraftstoffhohlraum 112 bei einem Ablassdruck (z. B. einem niedrigeren Druck usw.) befindet. Dieser Druckabfall führt zu dem Strömungskanal 130, um das Injektionsereignis einzuleiten. Der Kraftstoffhohlraum 112 ist fluidisch mit einem Niederdruck-Kraftstoff-Ablasskreislauf gekoppelt. Der Kraftstoffhohlraum 112 ist konfiguriert, um den Kraftstoff, der aus dem Hochdruckbereich strömt, durch den Strömungskanal 130 über einen Strömungsweg durch den Sitz 126 und die Scheibe 118 aufzunehmen. Der Strömungsweg durch den Sitz 126 und die Scheibe 118 ist während der offenen Position der Kraftstoffinjektoranordnung 100 nicht abgedichtet (z. B. freiliegend, sichtbar usw.). Der Strömungskanal 130 kann ein gerader Durchgang, ein winkelförmiger Durchgang oder ein anderer ähnlicher Durchgang sein.
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Die Kraftstoffinjektoranordnung 100 schließt ferner den Kraftstoffeinlass 132 (z. B. Aufnahme usw.) ein. Der Kraftstoffeinlass 132 ist fluidisch mit dem Strömungskanal 130 gekoppelt und ist konfiguriert, um dem Strömungskanal 130 Hochdruck-Kraftstoff bereitzustellen.
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Die Kraftstoffinjektoranordnung 100 schließt ferner eine Steuerkammer 134 (z. B. Steuerhohlraum usw.) ein. Die Steuerkammer 134 ist fluidisch mit dem Kraftstoffeinlass 132 gekoppelt. Wenn die durch den Sitz 126 und die Scheibe 118 erzeugte Dichtungsschnittstelle unterbrochen ist (z. B. die Kraftstoffinjektoranordnung 100 in die offene Position übergeht), fällt der Druck in der Steuerkammer 134, da Kraftstoff an der nun offenen Dichtungsschnittstelle vorbei strömt. Wenn die durch den Sitz 126 und die Scheibe 118 erzeugte Dichtungsschnittstelle wieder abgedichtet ist (z. B. die Kraftstoffinjektoranordnung 100 zurück in die geschlossene Position übergeht), beginnt der Druck in der Steuerkammer 134 zu steigen. Die Steuerkammer 134 ist durch eine Einlassöffnung mit einem Hochdruckinjektor und Hochdrucksystemvolumina (nicht gezeigt) fluidisch gekoppelt.
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Die Kraftstoffinjektoranordnung 100 schließt ferner einen unteren Kolben 136 (z. B. Kolbenstange usw.) ein. Der untere Kolben 136 ist mit der Steuerkammer 134 und mit der Brennkammer gekoppelt. Der untere Kolben 136 hält die Kraftstoffinjektoranordnung 100 in der geschlossenen Position (z. B. einem Nicht-Injektionszustand usw.). Das Absinken des Drucks der Steuerkammer 134 kann die Größe der Druckkräfte verringern, die auf den unteren Kolben wirken. Wenn der untere Kolben 136 geöffnet ist, geht die Kraftstoffinjektoranordnung 100 in die offene Position (z. B. einen Injektionszustand usw.) über. Der Hochdruck-Kraftstoff aus der Steuerkammer 134 wird der Brennkammer bereitgestellt. Dies initiiert das durch die Kraftstoffinjektoranordnung 100 verursachte Injektionsereignis, das den Hochdruck-Kraftstoff in die Brennkammer einspritzt.
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Ein Injektionsereignis wird eingeleitet, wenn die auf den unteren Kolben 136 wirkenden Nettokräfte, die zuvor zum Abdichten des Hochdruck-Kraftstoffs in der Kraftstoffinjektoranordnung 100 von in die Brennkammer zu strömen wirkten, abfällt, um den Durchfluss an der zuvor geschlossenen Schnittstelle vorbei zu ermöglichen. Ein Injektionsereignis wird beendet, indem der Stator 104 deaktiviert wird. Die elektromagnetische Kraft auf den Anker 114 wird reduziert und die Kraft von dem primären Vorspannelement 110 wirkt, um die Schnittstelle zwischen der Scheibe 118 und dem Sitz 126 zu schließen. Der Druck in der Steuerkammer 134 nimmt zu, was bewirkt, dass der untere Kolben 136 gegen die Düsendichtungsoberfläche geschlossen wird (nicht gezeigt). Dies verhindert, dass die Steuerkammer 134 den Hochdruck-Kraftstoff bereitstellt, und beendet das Injektionsereignis an die Brennkammer.
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2 ist eine vergrößerte Ansicht der beispielhaften Kraftstoffinjektoranordnung 100 von 1 aus dem Bereich A-A davon, die einen Nachlaufspalt 202 zwischen dem Anker 114 und der Kappe 116 veranschaulicht. Nach dem Abgeben der gewünschten Menge an Hochdruck-Kraftstoff in der offenen Position kehrt die Kraftstoffinjektoranordnung 100 in die geschlossene Position zurück. Beim Übergang in die geschlossene Position ist der Anker 114 in der Lage, sich in Längsrichtung in Richtung einer zweiten Oberfläche, z. B. einer oberen Oberfläche der Kappe 116, zu bewegen. Wenn sich der Anker 114 der oberen Oberfläche der Kappe 116 nähert, nimmt der Druck des Kraftstoffs zwischen dem Anker 114 und der oberen Oberfläche der Kappe 116 infolge von Quetschfilmkräften zu. Diese Erhöhung des Drucks verlangsamt die Geschwindigkeit des Ankers 114 in Verbindung mit anderen Kräften in der Kraftstoffinjektoranordnung 100 (z. B. Kräfte, die durch das Nachlaufvorspannelement 128 bereitgestellt werden, elektromagnetische Restkräfte, die auf den Anker 114 wirken, und Druckkräften, die auf den Anker 114 wirken usw.). Der axiale Abstand zwischen einer nahen Oberfläche des Ankers 114 (z. B. einer Endoberfläche des Ankers 114) und einer nahen Oberfläche der Kappe 116 (z. B. der oberen Oberfläche der Kappe 116) definiert den Nachlaufspalt 202. Die nahe Oberfläche des Ankers 114 ist der nahen Oberfläche der Kappe 116 axial entgegengesetzt. Das Nachlaufvorspannelement 128 legt eine Vorspannkraft an den Anker 114 an, und die erste Mitte 119 und die dritte Mitte 109 werden innerhalb des Nachlaufspalts 202 konzentrisch. Diese Konfiguration kann die Nettokräfte und Spannungen auf der Ankeranordnung 106, der Kappe 116, der Scheibe 118 und dem Sitz 126 reduzieren, indem die bewegliche Masse und Steifigkeit der Ankeranordnung 106 wirksam reduziert werden. Dies kann für die Mehrimpulsleistung der Kraftstoffinjektoranordnung 100 durch Abführen kinetischer Energie von der Ankeranordnung 106 vorteilhaft sein, wodurch der Anker 114 nach jeder Hochdruck-Kraftstoffinjektion in die Brennkammer konsistent in die gleiche Position zurückkehrt. Die Kappe 116 ist so konfiguriert, dass sie sich dreht, um die Verschiebung der nahen Oberfläche des Ankers 114 in einem Winkel relativ zur nahen Oberfläche der Kappe 116 zu kompensieren.
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Der Winkelfehlausrichtungs-Schnittstellenmechanismus zwischen der Scheibe 118 und der Kappe 116 ermöglicht, die nahe Oberfläche der Kappe 116 auf eine parallele Beziehung zu der nahen Oberfläche des Ankers 114 genau über den Nachlaufspalt 202 einzustellen. Der radiale Fehlausrichtungs-Schnittstellenmechanismus zwischen sowohl der Scheibe 118 als auch der Kappe 116 und der Scheibe 118 und der Scheibenführung 120 wirkt, um die radiale Bewegung der Kappe 116 relativ zu der Oberfläche des Ankers 114 unmittelbar über den Nachlaufspalt 202 zu beschränken.
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3 ist eine vergrößerte Ansicht der beispielhaften Kraftstoffinjektoranordnung 100 von 2 aus dem Bereich B-B davon, die ein Sitzprofil 302 (z. B. Umriss, Merkmal usw.) veranschaulicht. Das Sitzprofil 302 ist auf der Fläche des Sitzes 126 integriert (z. B. eingebettet, gestanzt, befestigt usw.), an der die Dichtungsschnittstelle (z. B. zwischen dem Sitz 126 und der Scheibe 118) hergestellt ist. Wie nachstehend unter Bezugnahme auf 4 erörtert, schließt das Sitzprofil 302 erhöhte Merkmale ein, wie eine Verjüngung und/oder eine konvexe Oberfläche, die radial zu einem Einlass des Strömungskanals 130 positioniert ist.
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3 veranschaulicht ferner eine erste Oberfläche 304 und eine zweite Oberfläche 306 der Scheibe 118. Die Scheibe 118 schließt auch eine Breite W (z. B. Durchmesser) der Scheibe 118 ein. Die erste Oberfläche 304 der Scheibe 118 ist der zweiten Oberfläche 306 der Scheibe 118 axial entgegengesetzt. Die erste Oberfläche 304 der Scheibe 118 ist eine gekrümmte Oberfläche, die einen Krümmungsradius 308 definiert. Der Krümmungsradius 308 ist im Vergleich zu dem Wert der Breite W relativ groß, so dass der Absolutwert des Krümmungsradius für die erste Oberfläche 304 der Scheibe 118 größer sein kann als der Wert der Breite W (z. B. radialer Durchmesser) der Scheibe 118. Die erste Oberfläche 304 der Scheibe 118 liegt in der Nähe der Kappe 116 und kann sich mit einer ersten Oberfläche, z. B. einer unteren Oberfläche der Kappe 116, in einer gegenüberliegenden Beziehung befinden, wobei die untere Oberfläche der Kappe 116 der oberen Oberfläche der Kappe 116 axial entgegengesetzt ist. In der geschlossenen Position nimmt die untere Oberfläche der Kappe 116 die erste Oberfläche 304 der Scheibe 118 auf und die erste Oberfläche 304 der Scheibe 118 nimmt die untere Oberfläche der Kappe 116 auf. Der relativ große Krümmungsradius 308 kann vorteilhaft sein, da er die Haltbarkeit der Schnittstelle zwischen der Kappe 116 und der Scheibe 118 (z. B. einer erhöhten Schnittstelle) verbessern kann, indem die Beschädigung und Verformung an der Schnittstelle reduziert wird. Dies kann vorteilhaft sein, da es eine Hubverschiebung der beweglichen Elemente relativ zu der Dichtungsoberfläche des Sitzes 126 entlang der Längsachse l minimiert (z. B. verringert, abschwächt usw.). Diese Konfiguration hat auch den Vorteil, dass der Verschleiß an der Schnittstelle zwischen der Kappe 116 und der Scheibe 118 dadurch verringert wird, dass die Kappe 116 relativ zur Scheibe 118 rollt, anstatt während der Winkelfehlausrichtungskompensation zu gleiten. Die zweite Oberfläche 306 der Scheibe 118 ist eine flache Oberfläche (weist z. B. ein im Allgemeinen flaches Profil auf). In der geschlossenen Position befindet sich die zweite Oberfläche 306 der Scheibe 118 in einer gegenüberliegenden Beziehung zu einer Oberfläche des Sitzes 126. In der offenen Position ist der Sitz 126 distal von der zweiten Oberfläche 306 der Scheibe 118 positioniert, wodurch der Strömungsweg zwischen der Scheibe 118 und dem Sitz 126 definiert wird.
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4 ist eine perspektivische Ansicht eines Sitzes 400 (wie des Sitzes 126) für eine Kraftstoffinjektoranordnung (wie z. B. die Kraftstoffinjektoranordnung 100), wobei ausgewählte Komponenten weggelassen sind. Der Sitz 400 schließt ein Sitzprofil 402 (wie das Sitzprofil 302) ein. Das Sitzprofil 402 schließt einen Einlass oder einen Kraftstoffeinlass, z. B. einen zentralen Einlass 404 (z. B. Öffnung, Apertur usw.) ein. Der zentrale Einlass 404 ist fluidisch mit einer Injektionsbohrung (wie dem Strömungskanal 130) gekoppelt und ist konfiguriert, um Kraftstoff in der offenen Position aufzunehmen. Das Sitzprofil 402 kann beschichtet sein, um seine Haltbarkeit zu verbessern.
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Das Sitzprofil 402 schließt ferner einen erhöhten Umfang 406 (z. B. Rand, Umfang usw.) ein. Der erhöhte Umfang 406 ist eine erhöhte Oberfläche relativ zu dem zentralen Einlass 404 und umschließt den zentralen Einlass 404. Der erhöhte Umfang 406 erhöht den Kontaktdruck zwischen einer Scheibe (wie Scheibe 118) und dem Sitz 400. Dieser Kontaktdruck kann die Dichtungsfähigkeiten und die Spitzendruckkapazität der Dichtungsschnittstelle verbessern. In verschiedenen Ausführungsformen kann die Oberfläche des erhöhten Umfangs 406 flach oder möglicherweise von einer derartigen Geometrie sein, dass der Kontaktdruck an den radial inneren Oberflächenbereichen des erhöhten Umfangs 406 größer ist als an den radial weiter außen liegenden Oberflächen, um eine verbesserte Dichtungsleistung zu fördern.
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Das Sitzprofil 402 schließt ferner eine Vielzahl von erhöhten Merkmalen 408 (z. B. Vorsprünge, Stufen, Erhebungen usw.) ein. Die Vielzahl von erhöhten Merkmalen 408 ist radial zu dem erhöhten Umfang 406 positioniert und erstreckt sich bis zu einem Außenumfang des Sitzprofils 402. Der erhöhte Umfang 406 definiert eine erste Höhe und die Vielzahl von erhöhten Merkmalen 408 definiert eine zweite Höhe. In einigen Ausführungsformen ist die erste Höhe länger als die zweite Höhe. In anderen Ausführungsformen ist die zweite Höhe länger als die erste Höhe. Die Vielzahl von erhöhten Merkmalen 408 ist konfiguriert, um mit einer Scheibe (z. B. wie der Scheibe 118 von 1) zu interagieren. Diese Konfiguration führt dazu, dass die Vielzahl von erhöhten Merkmalen 408 eine Winkelfehlausrichtung der Scheibe 118 (z. B. Verschiebung der Scheibe 118 in einem Winkel) während der axialen Verschiebung einer Ankeranordnung (z. B. der Ankeranordnung 106) in Richtung des Sitzes 400 kompensiert, und stellt dem erhöhten Umfang 406 Schutz bereit. Die Vielzahl von erhöhten Merkmalen 408 definiert eine Vielzahl von theoretischen Linien α, die jedes der Vielzahl von erhöhten Merkmalen 408 verbindet. Die Vielzahl von theoretischen Linien α ist radial außerhalb des erhöhten Umfangs 406 positioniert. Aufgrund dieses erhöhten radialen Abstands können der erhöhte Umfang 406 und die Vielzahl von erhöhten Merkmalen 408 während der Winkelfehlausrichtung der Scheibe 118 eine verbesserte Haltbarkeit aufweisen. Der erhöhte radiale Abstand führt auch zu einer Verringerung des Beschichtungsverlusts auf dem Sitzprofil 402 aufgrund von Delaminierung und Verschleiß.
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Jedes der Vielzahl von erhöhten Merkmalen 408 schließt eine Vielzahl von erhöhten Abschnitten ein, z. B. eine Vielzahl von erhöhten Pads 410 (z. B. Unterabschnitte usw.). Die Vielzahl von erhöhten Pads 410 ist so angeordnet, dass je nach der besonderen Ausführungsform jedes Pad relativ zu dem vorherigen Pad angehoben, abgesenkt oder neutral ist, da sich die Vielzahl von erhöhten Pads 410 radial von dem zentralen Einlass 404 weg erstreckt (z. B. jedes Pad höher vorsteht, kürzer ist bzw. sie die gleiche Höhe entlang der Länge jedes der Vielzahl von erhöhten Merkmalen 408 aufweisen). In beispielhaften Ausführungsformen ist die Vielzahl von erhöhten Pads 410 ferner so angeordnet, dass sie sich in einer Querachse in der Breite vergrößern, wenn sich die Vielzahl von erhöhten Pads 410 radial von dem zentralen Einlass 404 weg erstrecken. Die Oberflächen der erhöhten Merkmale 408 können zusammen mit der oberen Oberfläche des erhöhten Umfangs 406 eben sein oder können geringfügig vertieft sein, um eine verbesserte Dichtungsleistung zu fördern. Die oberen Oberflächen der Vielzahl von erhöhten Pads 410 können flach oder verjüngt sein (z. B. wie vorstehend ausführlicher beschrieben). Diese Konfiguration minimiert die Größe des potenziellen Lagerbereichs relativ zu und gegenüber der Scheibe 118, um zu verhindern, dass eine Negativität die Dichtungsleistung beeinflusst. Mit anderen Worten kann, um eine verbesserte Dichtungsleistung zu fördern, auch der Oberflächenbereich der oberen Oberflächen der erhöhten Merkmale 408 minimiert werden. In beispielhaften Ausführungsformen schließt die Vielzahl von erhöhten Pads 410 drei erhöhte Pads ein.
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Wenn eine Scheibe mit Winkelfehlausrichtung relativ zu dem Sitz 400 beginnt, sich in Längsrichtung in Richtung des Sitzes 400 zu verschieben, wird die Scheibe zuerst mit einem der Vielzahl von erhöhten Pads 410 in Kontakt kommen. Die Scheibe beginnt dann zu dem Sitz 400 zu rollen (z. B. beginnt, sich parallel auszurichten), bevor sie auf dem Sitz 400 aufliegt. Durch Rollen nimmt die Aufprallkraft durch die Scheibe ab. Wenn sich die Scheibe auch mit einer Kappe mit einer kugelförmigen Oberfläche (z. B. Kappe 116) in einer gegenüberliegenden Beziehung befindet, kann die Scheibe mit weniger Aufwand rollen, wenn sie von der kugelförmigen Oberfläche gedrückt wird. Dieser anfängliche Kontakt mit der Vielzahl von erhöhten Pads 410 kann die Haltbarkeit der Dichtungsoberflächen des erhöhten Umfangs 406 verbessern.
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Jedes der Vielzahl von erhöhten Merkmalen 408 definiert eine innere abgewinkelte Oberfläche 412 (z. B. die Kontaktfläche usw.). Die innere abgewinkelte Oberfläche 412 ist relativ zur Längsachse l abgewinkelt und am weitesten radial innen von der Vielzahl von erhöhten Merkmalen 408 (z. B. dem erhöhten Umfang 406 am nächsten gelegen) positioniert. Manchmal kann der Hochdruck-Kraftstoff harte Ablagerungen enthalten (z. B. Detritus, teilchenförmige Materialien usw.). Aufgrund des hohen Drucks des Kraftstoffs weisen harte Ablagerungen im Kraftstoff eine hohe Geschwindigkeit auf.
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Wenn die harten Ablagerungen den Strömungsweg des Hochdruck-Kraftstoffs an einer Schnittstelle verlassen, können sie erosive Schäden verursachen. Die innere abgewinkelte Oberfläche 412 ist so konfiguriert, dass, wenn Ablagerungen die Schnittstelle zwischen dem Sitz 400 und der Scheibe verlassen würden, sie zuerst mit der inneren abgewinkelten Oberfläche 412 in Kontakt kommen würde. Der Winkel der inneren abgewinkelten Oberfläche 412 ändert den Einfallswinkel des Aufpralls der harten Ablagerungen, wodurch die Erosionsmenge auf den Sitz 400 reduziert wird.
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In einigen Ausführungsformen nimmt die Breite der erhöhten Pads 410 in einer Richtung C, die relativ zu dem erhöhten Umfang 406 in Umfangsrichtung verläuft, zu, wenn man sich dem Außenumfang weg von dem zentralen Einlass 404 nähert, d. h., die erhöhten Pads 410, die am weitesten von dem zentralen Einlass 404 entfernt sind, sind relativ zu den erhöhten Pads 410, die dem zentralen Einlass 404 am nächsten liegen, breiter. Diese Konfiguration definiert eine Keilform. In einigen Ausführungsformen nimmt die Breite der erhöhten Pads 410 in einer Richtung tangential zu dem Umfang relativ zu dem erhöhten Umfang 406 zu. Die Vielzahl von erhöhten Pads 410, die dem zentralen Einlass 404 am nächsten liegen, erzeugt eine Abschirmung gegen die harten Ablagerungen, die die Vielzahl von erhöhten Pads 410 schützt, die am weitesten von dem zentralen Einlass 404 entfernt sind. Dies kann vorteilhaft sein, da die Vielzahl von erhöhten Pads 410, die am weitesten von dem zentralen Einlass 404 entfernt sind, wahrscheinlicher während der Verschiebung der Scheibe mit falsch ausgerichteten Scheiben in Kontakt kommen. Dies kann vorteilhaft sein, da sie die Haltbarkeit und Robustheit des Sitzes 400 gegen harte Ablagerungen erhöhen kann.
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5 ist eine perspektivische Ansicht einer Scheibenführung 120 zur Verwendung in der Kraftstoffinjektoranordnung 100 von 1. Wie vorstehend ausführlicher erörtert, verschieben sich während eines Injektionsereignisses für die Kraftstoffinjektoranordnung 100 verschiedene Komponenten, einschließlich der Scheibe 118, in Längsrichtung. Die Scheibenführung 120 stellt während dieser Verschiebung eine radiale Führung für die Scheibe 118 bereit. Die Scheibenführung 120 ist dazu ausgelegt, der Scheibe 118 Radialspiel bereitzustellen, während sie auch ermöglicht, dass die Scheibe 118 Hochdruck-Kraftstoff abdichtet. Dieses Radialspiel ermöglicht es, dass die Scheibe 118 eine radiale und/oder Winkelfehlausrichtung der anderen Komponenten in der Kraftstoffinjektoranordnung 100 kompensiert. Die Kompensation der radialen und/oder Winkelfehlausrichtung kann zu einer verbesserten Dichtungsleistung an einer Dichtungsschnittstelle für den Hochdruck-Kraftstoff zwischen dem Sitz 126 und der Scheibe 118 führen.
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Die Scheibenführung 120 schließt einen Schlitz 502 (z. B. Raum, Öffnung usw.) ein. Der Schlitz 502 ermöglicht der Scheibenführung 120, während der Montage einfach und ohne die Erfordernis enger Toleranzkomponenten (wie z. B. der Scheibe 118, der Scheibenführung 120, des Sitzes 126 usw.) auf dem Sitz 126 installiert zu werden. Dies kann vorteilhaft sein, da es die Steifigkeit von Komponenten reduzieren kann, die während des Montageprozesses verursacht wird.
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6 ist ein Blockdiagramm einer beispielhaften Steuerung 600 zur Verwendung in einer Kraftstoffinjektoranordnung (wie der Kraftstoffinjektoranordnung 100). Die Steuerung 600 kann in eine Motorsteuereinheit (ECU) für einen Motor integriert sein, der die Kraftstoffinjektoranordnung verwendet. In einigen Ausführungsformen ist die Steuerung 600 ein separates System für die ECU. Die Kraftstoffinjektoranordnung ist elektrisch oder kommunikativ mit der Steuerung 600 gekoppelt. Die Steuerung 600 kann konfiguriert sein, um ein elektronisches Signal an die Kraftstoffinjektoranordnung bereitzustellen, um zu steuern, wann ein Injektionsereignis einzuleiten oder zu stoppen ist. In diesen Ausführungsformen stellt die Steuerung 600 ein Steuersignal 602 an die Kraftstoffinjektoranordnung bereit, um das Injektionsereignis in einer Brennkammer zu starten oder zu stoppen.
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Die Steuerung 600 schließt ebenfalls eine Verarbeitungsschaltung 604 ein. Die Verarbeitungsschaltung 604 schließt einen Prozessor 606 und einen Speicher 608 ein. Der Prozessor 606 kann einen Mikroprozessor, eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (Application-Specific Integrated Circuit, ASIC), ein feldprogrammierbares Gate-Array (FPGA) usw. oder Kombinationen davon einschließen. Der Speicher 608 kann eine elektronische, optische, magnetische oder jede andere Speicher- oder Übertragungsvorrichtung einschließen, die in der Lage ist, einem Prozessor, einer ASIC, einem FPGA usw. Programmanweisungen bereitzustellen, ist aber nicht darauf beschränkt. Dieser Speicher 608 kann einen Speicherchip, einen elektrisch löschbaren programmierbaren Nur-Lese-Speicher (Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory, EEPROM), einen löschbaren programmierbaren Nur-Lese-Speicher (Erasable Programmable Read Only Memory, EPROM), einen Flash-Speicher oder einen anderen geeigneten Speicher einschließen, aus dem die Steuerung 600 Anweisungen ablesen kann. Die Anweisungen können einen Code aus einer beliebigen geeigneten Programmiersprache einschließen. Der Speicher 608 kann verschiedene Module einschließen, die Anweisungen einschließen, die konfiguriert sind, um von dem Prozessor 606 implementiert zu werden.
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Der Speicher 608 schließt ein Kraftstoffinjektormodul 610 (z. B. Schaltung) ein. Das Kraftstoffinjektormodul 610 ist konfiguriert, um Wechselwirkungen zwischen der Steuerung 600 und der Kraftstoffinjektoranordnung zu ermöglichen. Das Kraftstoffinjektormodul 610 stellt das Steuersignal 602 an die Kraftstoffinjektoranordnung basierend auf den Betankungsanforderungen des Motors bereit.
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III. Übersicht über beispielhafte Ausführungsformen
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Obwohl diese Patentschrift viele spezifische Implementierungsdetails enthält, sollten diese nicht als Einschränkungen des Umfangs dessen aufgefasst werden, was beansprucht sein kann, sondern vielmehr als Beschreibungen von Merkmalen, die für bestimmte Implementierungen spezifisch sind. Bestimmte, in dieser Patentschrift im Kontext separater Ausführungen beschriebene Merkmale können auch in Kombination in einer einzigen Ausführung umgesetzt werden. Im Gegensatz dazu können verschiedene, im Kontext einer einzigen Ausführung beschriebene Merkmale auch in mehreren Ausführungen separat oder in einer beliebigen, geeigneten Unterkombination umgesetzt werden. Zudem können, obwohl Merkmale möglicherweise so beschrieben sind, dass sie in bestimmten Kombinationen wirken und auch anfänglich als solche beansprucht sind, ein oder mehrere Merkmale aus einer beanspruchten Kombination in manchen Fällen aus der Kombination ausgesondert werden, und die beanspruchte Kombination kann auf eine Unterkombination oder Variation einer Unterkombination gerichtet sein.
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Wie hierin verwendet, sollen der Begriff „im Allgemeinen“ und ähnliche Begriffe eine weitreichende Bedeutung haben im Einklang mit der gebräuchlichen und akzeptierten Verwendung durch den Fachmann auf dem Gebiet, auf das sich der Gegenstand dieser Offenbarung bezieht. Es ist für den Fachmann, der diese Offenbarung liest, offensichtlich, dass diese Begriffe eine Beschreibung bestimmter beschriebener und beanspruchter Merkmale zulassen sollen, ohne den Schutzumfang dieser Merkmale auf die bereitgestellten, genauen numerischen Bereiche einzuschränken. Demgemäß sollen diese Begriffe so ausgelegt werden, dass sie angeben, dass unwesentliche oder unbedeutende Modifikationen oder Abänderungen an dem beschriebenen und beanspruchten Gegenstand als innerhalb des Schutzumfangs der Offenbarung, wie in den beiliegenden Ansprüchen aufgeführt, liegend betrachtet werden.
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Die Begriffe „gekoppelt“ und dergleichen, wie hierin verwendet, bedeuten das direkte oder indirekte Verbinden zweier Komponenten miteinander. Dieses Verbinden kann stationär (z. B. permanent) oder beweglich (z. B. abnehmbar oder lösbar) geschehen. Ein solches Verbinden kann erreicht werden, indem die zwei Komponenten oder die zwei Komponenten und alle zusätzlichen Zwischenkomponenten einstückig als ein einheitlicher Körper miteinander ausgebildet werden, wobei die beiden Komponenten oder die beiden Komponenten und alle zusätzliche Zwischenkomponenten aneinander befestigt sind.
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Es ist wichtig, zu beachten, dass der Aufbau und die Anordnung der in den vielfältigen beispielhaften Implementierungen gezeigten verschiedenen Systemen lediglich veranschaulichender und nicht einschränkender Art sind. Es wird gewünscht, dass sämtliche Änderungen und Modifikationen, die innerhalb des Geistes bzw. Schutzumfangs der beschriebenen Implementierungen fallen, geschützt sind. Es versteht sich, dass einige Merkmale nicht zwingend sind, und dass Implementierungen, denen die verschiedenen Merkmale fehlen, als innerhalb des Schutzumfangs der Offenbarung liegend betrachtet werden können, wobei der Schutzumfang durch die folgenden Ansprüche definiert wird. Wenn die Formulierung „ein Abschnitt/Anteil/Teil“ verwendet wird, kann das Element einen Abschnitt/Anteil/Teil und/oder das gesamte Element einschließen, sofern nicht spezifisch anders angegeben.
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Auch wird der Begriff „oder“, im Kontext einer Liste von Elementen, in seinem einschließenden Sinn (und nicht in seinem ausschließenden Sinn) verwendet, sodass, wenn er verwendet wird, um eine Liste von Elementen zu verbinden, der Begriff „oder“ ein, einige oder alle Elemente in der Liste bedeutet. Verbindende Sprache wie der Begriff „mindestens einer von X, Y, und Z,“ sofern nicht speziell anders angegeben, versteht sich auch im Kontext, um im Allgemeinen auszudrücken, dass ein Gegenstand, Begriff, usw. entweder X, Y, Z, X und Y, X und Z, Y und Z oder X, Y, und Z (d. h. eine beliebige Kombination von X, Y und Z) sein kann. Daher beabsichtigt diese verbindende Sprache im Allgemeinen nicht, zu interpretieren, dass bestimmte Ausführungsformen mindestens eines der X, mindestens eines der Y und mindestens eines der Z erfordern, sofern nicht anderweitig angegeben.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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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.
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Zitierte Patentliteratur
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