DE19854442A1

DE19854442A1 - Leerlaufstabilisierender Einlaß mit variablem Querschnitt für ein hydraulisch betätigtes Brennstoffeinspritzsystem

Info

Publication number: DE19854442A1
Application number: DE19854442A
Authority: DE
Inventors: Sattish Pattanaik
Original assignee: Caterpillar Inc
Current assignee: Caterpillar Inc
Priority date: 1997-11-25
Filing date: 1998-11-25
Publication date: 1999-05-27
Also published as: FR2771455A1; GB2331558B; GB2331558A; US5842452A; GB9821871D0

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf hy draulisch betätigte Brennstoffeinspritzsysteme und insbe sondere auf einen Einlaß mit variablem Querschnitt für ein hydraulisch betätigtes Brennstoffeinspritzsystem welches den Motor stabilisiert, wenn er in einem Leer laufzustand arbeitet.

Bei einer Klasse von hydraulisch betätigten Brennstoff einspritzsystemen bewegt ein Hochdruck-Betätigungsströ mungsmittel einen Kolben innerhalb jeder Brennstoffein spritzvorrichtung, um Brennstoff während eines Einspritz ereignisses unter Druck zu setzen. Jede einzelne Brenn stoffeinspritzvorrichtung ist mit einer Hochdruck-Betäti gungsströmungsmittelsammelleitung mit einem getrennten Zweigdurchlaß verbunden. Jede Brennstoffeinspritzvorrich tung weist ein elektromagnetbetätigtes Steuerventil auf, welches einen inneren Betätigungsströmungsmittelhohlraum zur Hochdruck-Betätigungsströmungsmittelsammelleitung öffnet und schließt. Jedes Einspritzereignis wird einge leitet durch Öffnung des Steuerventils und jedes Ein spritzereignis wird beendet durch Schließen des Steuer ventils. Während unterschiedliche Arten von Strömungsmit teln verständlicherweise als das Betätigungsströmungsmit telmedium verwendet werden könnten, hat es bei Caterpil lar, Inc., Peoria, Illinois beträchtlichen Erfolg bei der Verwendung von Motorschmieröl als das Betätigungsströ mungsmittel bei ihren hydraulisch betätigten Brennstoff einspritzsystemen gegeben.

Wenn ein Motor in einem Leerlaufzustand arbeitet, muß je de Brennstoffeinspritzvorrichtung nur eine relativ kleine Brennstoffmenge während jedes Einspritzereignisses ein spritzen. Als eine folge wird das Steuerventil für die einzelne Einspritzvorrichtung angewiesen, nur für einen relativ kurzen Zeitraum zu öffnen. In manchen Fällen ist der Zeitraum, für den das Steuerventil angewiesen ist zu öffnen, so kurz, daß es nicht einmal seine vollständig offene Position erreicht, bevor es angewiesen wird zu schließen. Die Dauer eines Einspritzereignisses bei Leer laufzuständen ist also relativ kurz trotz der Tatsache, daß der Druck in der Betätigungsströmungsmittelsammel leitung im allgemeinen auf einen relativ niedrigeren Druck während des Leerlaufs gesenkt wird. Bei manchen Brennstoffsystemanwendungen haben die Ingenieure beobach tet, daß die bei aufeinanderfolgenden Einspritzereignis sen eingespritzte Brennstoffmenge bei Leerlaufzuständen beträchtlich variieren kann. Dies wiederum kann bewirken, daß ein Motor in gewisser Weise weniger als sanft arbei tet (d. h., wellenartige Drehzahl, Geräusche, Motorvibra tionen usw.), wenn er in einem Leerlaufzustand arbeitet.

Bei manchen Brennstoffeinspritzvorrichtungen werden Ver ringerungen der NOx-Emissionen und des Verbrennungsgeräu sches bei Leerlaufzuständen erreicht durch Erzeugung ei ner geteilten Einspritzung. In einem Beispiel wurde diese anfängliche Ratenformung erfolgreich eingeführt durch Auslassen von Brennstoff in eine Rückleitung anstelle aus der Düse, und zwar während des Anfangsteils von jedem Einspritzereignis. Die anfängliche Einspritzrate wird verringert, indem man gestattet, daß eine beträchtliche Menge von gesteuertem Brennstoffüberlauf durch eine Stö ßelnut und/oder Löcher in einem Trommel bzw. Kolbenan schluß läuft. Dieses Überlaufkonzept ist ein wirkungsvol les Frontend- bzw. Vorderenden- oder Einsatzratenfor mungsverfahren gewesen, welches ein beträchtliches Ausmaß an Verbrennungs- und Geräuschreduzierung vorsieht und ei ne beträchtliche Gesamtgeräuschverringerung erreicht. Je doch können Brennstoffeinspritzvorrichtungen, die diese Teilungseinspritzratenformungsstrategie einsetzen noch empfindlicher gegenüber sogenannten Leerlaufinstabili tätsproblemen sein. Anders gesagt, da der Brennstoff in zwei kleinen Mengen anstelle in einer kleinen Menge bei Leerlauf eingespritzt wird, kann die Veränderung der ein gespritzen Brennstoffmenge sogar noch beträchtlicher sein.

Eine Quelle der Leerlaufinstabilität wird aufgrund der Bewegung von Druckwellen zwischen den einzelnen Ein spritzvorrichtungen und anderen Einspritzvorrichtungen über die Hochdruck-Strömungsmittelsammelleitung vermutet. In anderen Worten wird eine Druckwelle jedesmal erzeugt, wenn das Steuerventil einer einzelnen Einspritzvorrich tung sich am Ende eines Einspritzereignisses schließt. Diese Druckwelle läuft von der Einspritzvorrichtung bis zu ihrem Zweigdurchlaß herauf und in die Hochdrucksammel leitung. Da die Einspritzvorrichtungen sequentiell mit dem Motorzyklus öffnen und schließen wird eine von einer Einspritzvorrichtung erzeugte Druckwelle oft eine andere Einspritzvorrichtung erreichen, während ihr Steuerventil offen ist. Zusätzlich zu den Brennstoffeinspritzvorrich tungen erzeugt die Hochdruck-Ölpumpe Druckspitzen, die in der und durch die Sammelleitung laufen. Die Druckdynamik vorgänge in der Sammelleitung wiederum laufen zu den ein zelnen Brennstoffeinspritzvorrichtungen. Eine Druckwelle kann bewirken, daß die eingespritzte Brennstoffmenge be trächtlich größer ist als man erwartet hätte, und zwar basierend auf einer Annahme, daß der Sammelleitungsdruck relativ konstant während des Betriebs des Systems bleibt.

Hydraulisch betätigte Brennstoffeinspritzvorrichtungen für einen gegebenen Motor müssen notwendigerweise die Fä higkeit haben, über einen weiten Bereich von Brennstoff einspritzmengenanforderungen und Einspritzdrücken zu ar beiten. Als eine Folge muß die Einspritzvorrichtung die Fähigkeit haben, relativ kleine Brennstoffmengen beim Leerlauf zu liefern, muß jedoch auch die Fähigkeit haben, relativ große Brennstoffmengen bei Nenn- und Spitzen drehmomentsbetriebszuständen zu liefern. Um in diesem Be reich zu arbeiten, wird der Betätigungsströmungsmittel druck bei Leerlauf relativ niedrig gemacht, und die Ein spritzdauer ist extrem kurz, während der Sammelleitungs druck bei Nennzuständen relativ hoch ist, und die Ein spritzdauer beträchtlich länger ist. Es ist beobachtet worden, daß bei manchen Systemen die Dauer der Einsprit zung und die Menge des Brennstoffes im Leerlauf so kurz ist, daß sich kleine jedoch merkliche Veränderungen der Brennstoffmenge entwickeln können, insbesondere wenn eine Teilungseinspritzratenformung im Leerlauf eingesetzt wird. Durch Stabilisierung des Motors, der bei Leerlauf zuständen arbeitet, können auch sinkende Geräuschpegel erreicht werden.

Die vorliegende Erfindung ist darauf gerichtet, diese und andere Probleme zu überwinden, die mit der Stabilisierung des Leerlaufbetriebes eines Motors assoziiert sind, der ein hydraulisch betätigtes Brennstoffeinspritzsystem ver wendet.

In einem Ausführungsbeispiel weist ein hydraulisch betä tigtes Brennstoffeinspritzsystem eine Sammelleitung auf, die eine Menge von unter Druck gesetztem Betätigungsströ mungsmittel darin enthält. Bei einer Vielzahl von hydrau lisch betätigten Brennstoffeinspritzvorrichtungen besitzt jede einen Einspritzvorrichtungskörper definiert in dem Betätigungsströmungsmittelhohlraum benachbart zum Kolben. Bei einer Vielzahl von Zweigdurchlässen besitzt jede ein Ende, welches mit der Sammelleitung verbunden ist, und ein zweites Endes, welches mit dem Betätigungsströmungs mittelhohlraum von einer anderen der Vielzahl von hydrau lisch betätigten Brennstoffeinspritzvorrichtungen verbun den ist. Ein Flußzumeßöffnungsventilglied ist in jedem der Zweigdurchlässe positioniert und ist bewegbar zwi schen einer ersten Position, die einen relativ kleinen Flußquerschnitt durch den Zweigdurchlaß darstellt, wenn der Druck in der Sammelleitung relativ niedrig ist, und einer zweiten Position, die einen relativ großen Fluß querschnitt darstellt, wenn der Druck in der Sammellei tung relativ hoch ist.

Bei einem anderen Ausführungsbeispiel weist ein hydrau lisch betätigtes Brennstoffeinspritzsystem eine Sammel leitung auf, die eine Menge von unter Druck gesetztem Be tätigungsströmungsmittel darin enthält. Bei einer Vielzahl von hydraulisch betätigten Brennstoffeinspritzvorrichtun gen besitzt jede einen Einspritzvorrichtungskörper, der einen Betätigungsströmungsmittelhohlraum benachbart zu einem Kolben definiert. Bei einer Vielzahl von Zweig durchlässen besitzt jeder ein Ende, welches mit der Sam melleitung verbunden ist, und ein zweites Ende welches mit dem Betätigungsströmungsmittelhohlraum einer anderen der Vielzahl von hydraulisch betätigten Brennstoffein spritzvorrichtungen verbunden ist. Ein Flußzumeßöffnungs ventilglied ist in jedem der Zweigdurchlässe positioniert und besitzt eine Druckfläche, die dem Strömungsmittel druck in der Sammelleitung ausgesetzt ist. Das Flußzu meßöffnungsventilglied ist beweglich zwischen einer er sten Position, die einen relativ kleinen Flußquerschnitt durch den Zweigdurchlaß darstellt, und einer zweiten Po sition, die einen relativ großen Flußquerschnitt durch den Zweigdurchlaß darstellt, eine Druckfeder ist be triebsmäßig positioniert, um das Flußzumeßöffnungsventil glied zu seiner ersten Position hin vorzuspannen.

Bei noch einem anderen Ausführungsbeispiel weist ein hy draulisch betätigtes Brennstoffeinspritzsystem eine Sam melleitung auf, die eine Menge von unter Druck gesetztem Betätigungsströmungsmittel enthält. Bei einer Vielzahl von hydraulisch betätigten Brennstoffeinspritzvorrichtun gen besitzt jede einen Einspritzvorrichtungskörper, der einen Betätigungsströmungsmittelhohlraum benachbart zu einem Kolben definiert. Bei einer Vielzahl von Zweig durchlässen besitzt jeder ein Ende, welches mit der Sam melleitung verbunden ist, und ein zweites, welches mit dem Betätigungsströmungsmittelhohlraum einer anderen der Vielzahl von hydraulisch betätigten Brennstoffeinspritz vorrichtungen verbunden ist. Ein Steuerventilglied ist in jedem der Zweigdurchlässe positioniert und beweglich zwi schen einer offenen Position, in der der Betätigungsströ mungsmittelhohlraum zum Zweigdurchlaß offen ist, und ei ner geschlossenen Position, in der der Betätigungsströ mungsmittelhohlraum zum Zweigdurchlaß verschlossen ist. Das Steuerventilglied ist in eine teilweise offene Posi tion beweglich, die zwischen seiner offenen Position und seiner geschlossenen Position ist, und zwar wenn die hy draulisch betätigte Brennstoffeinspritzvorrichtung in ei nem Leerlaufzustand arbeitet. Ein Flußzumeßöffnungsven tilglied ist in jedem der Zweigdurchlässe positioniert und ist beweglich zwischen einer ersten Position, die ei nen relativ kleinen Flußquerschnitt durch den Zweigdurch laß darstellt, und einer zweiten Position, die einen re lativ großen Flußquerschnitt durch den Zweigdurchlaß dar stellt.

Fig. 1 ist eine schematische Ansicht eines hydrau lisch betätigten Brennstoffeinspritzsystems gemäß der vorliegenden Erfindung.

Fig. 2 ist eine geschnittene Seitenansicht einer Brennstoffeinspritzvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung.

Fig. 3a und 3b sind teilweise geschnittene Seitensichten eines Flußzumeßöffnungsventils gemäß eines Aspektes der vorliegenden Erfindung in sei ner ersten bzw. zweiten Position.

Fig. 4 ist eine Kurvendarstellung des Zumeßöff nungsventilsflußquerschnittes gegenüber dem Sammelleitungsdruck über einen typischen Be triebsbereich für einen Motor, der ein hy draulisch betätigtes Brennstoffein spritzsystem gemäß der vorliegenden Erfin dung verwendet.

Mit Bezug auf Fig. 1 ist ein Ausführungsbeispiel eines hydraulisch betätigten elektronisch gesteuerten Brenn stoffeinspritzsystems 10 in einer Beispielkonfiguration gezeigt, und zwar angepaßt für einen Direkteinspritzungs dieselverbrennungsmotor 12. Das Brennstoffsystem 10 weist eine oder mehrere hydraulisch betätigte elektronisch ge steuerte Brennstoffeinspritzvorrichtungen 14 auf, die ge eignet sind, um in einer jeweilige Zylinderkopfbohrung des Motors 12 positioniert zu werden. Das Brennstoffsy stem 10 weist eine Vorrichtung 16 auf, um Betätigungs strömungsmittel an jede Einspritzvorrichtung 14 zu lie fern, eine Vorrichtung 18, um Brennstoff an jede Brenn stoffeinspritzvorrichtung zu liefern, einen Computer 17, um elektronisch das Brennstoffeinspritzsystem zu steuern, und eine Vorrichtung 19, um Betätigungsströmungsmittel zurück zu leiten.

Die Betätigungsströmungsmittelversorgungsvorrichtung 16 weist vorzugsweise einen Betätigungsströmungsmittelsumpf 13 auf, eine Betätigungsströmungsmitteltransferpumpe 6 mit relativen niedrigem Druck, einen Betätigungsströmungsmit telkühler 8, einen oder mehrere Strömungsmittelfilter 5 und einen Hochdruckpumpe 2 zur Erzeugung von relativ ho hem Druck in dem Betätigungsströmungsmittel in einer Sam melleitung 9. Die Sammelleitung 9 ist in Strömungsmittel verbindung mit dem Auslaß von der Hochdruck-Betäti gungsströmungsmittelpumpe 2 verbunden. Ein externer Zweig durchlaß 40a verbindet den Betätigungsströmungsmittelein laß 21 von jeder Einspritzvorrichtung 14 mit der Hoch drucksammelleitung 9.

Betätigungsströmungsmittel, welches den Betätigungsströ mungsmittelablauf 22 (Fig. 2) von jeder Einspritzvorrich tung 14 verläßt, tritt in eine Rückleitungs- bzw. Rück zirkulationsleitung 7 ein, die selbiges zu der Hydraulik energierückzirkulations- oder -wiedergewinnungsvorrich tung 19 bringt. Ein Teil des rückzirkulierten Betäti gungsströmungsmittels wird zur Hochdruckpumpe 2 geleitet, und ein anderer Teil wird zum Betätigungsströmungsmittel sumpf 13 über die Rückzirkulationsleitung 4 zurückgelei tet. Irgendein verfügbares Motorströmungsmittel wird vor zugsweise als das Betätigungsströmungsmittel in der vor liegenden Erfindung verwendet. Jedoch ist bei den bevor zugten Ausführungsbeispielen das Betätigungsströmungsmit tel-Motorschmieröl, und der Betätigungsströmungsmittel sumpf 13 ist ein Motorschmierölsumpf. Dies gestattet es, daß das Brennstoffeinspritzsystem 10 als ein Untersystem mit dem Schmierölzirkulationssystem des Motors verbunden wird. Alternativ könnte das Betätigungsströmungsmittel durch einen Brennstofftank 42 oder eine andere Quelle, wie beispielsweise Kühlströmungsmittel usw. vorgesehen werden. Die Brennstoffversorgungsvorrichtung 18 weist vorzugsweise einen Brennstofftank 42 auf, einen Brenn stoffversorgungsdurchlaß 44, der in Strömungsmittelverbin dung zwischen dem Brennstofftank 42 und dem Brennstoff einlaß jeder Einspritzvorrichtung 14 angeordnet ist. Es ist auch eine Brennstofftransfer- bzw. -übertragungspumpe 46 mit relativ niedrigem Druck vorgesehen, einer oder mehrere Brennstoffilter 48, ein Brennstoffversor gungsregelventil 49 und ein Brennstoffzirkulations- und -rückleitungsdurchlaß 47, und zwar angeordnet in Strö mungsmittelverbindung zwischen den Einspritzvorrichtungen 14 und dem Brennstofftank 42.

Ein Computer 17, der ein elektronisches Steuermodul 11 aufweist, enthält Softwareentscheidungslogik und Informa tionen, die optimale Brennstoffsystembetriebsparameter definieren, und er steuert auch Schlüsselkomponenten des Brennstoffeinspritzsystems, wie beispielsweise den Sam melleitungsdruck und die Einspritzvorrichtungselektroma gnet-Einschaltzeiten. Das elektronische Steuermodul 11 empfängt Eingangsdatensignale von einer oder mehreren Si gnalanzeigevorrichtungen. Beispielsweise können die Ein gangsdatensignale die Motordrehzahl S₁, die Motorkurbel wellenposition S₂, die Motorkühlmitteltemperatur S₃, den Motorabgasrückdruck S₄, den Lufteinlaßsammelleitungsdruck S₅, den Sammelleitungsdruck S₆, die Drosselposition oder die erwünschte bzw. Soll-Brennstoffeinstellung S₇ und den Getriebebetriebszustand S₈ aufweisen. Das Ausgangssteuer signal S₉ wird an die Hochdruckpumpe geleitet und steuert den Druck des Betätigungsströmungsmittels in der Sammel leitung 9. Das Steuersignal S₁₀ (Elektromagnetstrom) steuert die Einspritzvorrichtungselektromagnet-Einschalt zeit und daher die Dauer von jedem Einspritzereignis.

Jeder der Einspritzparameter ist variabel steuerbar, und zwar unabhängig von der Motordrehzahl und -belastung.

Mit Bezug auf Fig. 2 weist die hydraulisch betätigte Brennstoffeinspritzvorrichtung 14 einen Einspritzvorrich tungskörper 15 auf, der aus verschiedenen Komponenten hergestellt ist und verschiedene Bohrungen und Durchlaß wege enthält. Insbesondere weist der Einspritzvorrich tungskörper 15 einen Betätigungsströmungsmittelhohlraum 20 auf, der sich zu einer Kolbenbohrung 23 öffnet, einen in neren Zweigdurchlaß 40b nach dem Hochdrucksitz 81, und einen Niederdruckströmungsmittelablauf 22 nachdem Nieder drucksitz 82. Wenn der Elektromagnet 45 erregt wird, hebt sich das Steuerventilglied 80 gegen die Wirkung der Druckfeder 86, um den Sitz 82 zu schließen und den Sitz 81 zu öffnen. Dies gestattet es, daß Hochdruckbetäti gungsströmungsmittel durch den Einlaß 21 über das Fluß zumeßöffnungsventilglied 90 entlang des inneren Zweigdurchlasses 40b und in den Betätigungsströmungsmit telhohlraum 20 fließt. Wenn der Elektromagnet 45 erregt wird, spannt die Druckfeder 86 das Steuerventilglied 80 vor, um den Sitz 81 zu schließen und den Niederdrucksitz 82 zu öffnen. Somit wird der Betätigungsströmungsmittel hohlraum 20 normalerweise zum Niederdruckbetätigungsströ mungsmittelablauf 22 geöffnet, wenn der Elektromagnet 45 entregt wird.

Ein Verstärkungskolben 50 ist positioniert, um sich in der Kolbenbohrung 23 zwischen einer zurückgezogenen Posi tion (wie gezeigt) und einer vorgeschobenen Position hin- und herzubewegen. Der Kolben bewegt sich nach unten, wenn seine obere Hydraulikoberfläche dem Hochdruckbetätigungs strömungsmittel ausgesetzt ist. Eine Rückstellfeder 53 hält einen Stößel 52 in Kontakt mit der Unterseite des Verstärkerkolbens 50 und spannt beide zu ihren zurückge schobenen Positionen hin vor, wie gezeigt. Der Stößel 52 ist positioniert, um sich in der Stößelbohrung 25 hin- und herzubewegen. Ein Teil der Stößelbohrung 25 und der Stößel 52 definieren eine Brennstoffdruckkammer 26.

Der Einspritzvorrichtungskörper 15 weist weiter eine Dü senkammer 28 auf, die sich zu der Brennstoffdruckkammer 26 über einen Düsenversorgungsdurchlaß 27 öffnet. Die Dü senkammer 28 öffnet sich auch zu einem Düsenauslaß 29. Ein Nadelventilglied 70 ist positioniert, um sich in der Düsenkammer 28 hin- und herzubewegen, und zwar zwischen einer offenen Position, in der der Düsenauslaß 29 offen ist, und einer geschlossenen Position, in der der Düsen auslaß 29 blockiert ist. Eine Druckfeder 75 spannt norma lerweise das Nadelventilglied 70 in seine geschlossene Position vor. Wenn der Brennstoffdruck in der Düsenkammer 28 einen Ventilöffnungsdruck überschreitet, der aus reicht, um die Druckfeder 75 zu überwinden, bewirkt die hydraulische Kraft, die auf die Hubhydraulikoberflächen des Nadelventilgliedes 70 wirkt, daß es sich anhebt und den Düsenauslaß 29 öffnet. Das Nadelventilglied 70 wird in seiner offenen Position so lange bleiben, wie der Brennstoffdruck über einem Ventilverschlußdruck gehalten wird, der gewöhnlicherweise niedriger ist als der Ventil öffnungsdruck.

Nun mit Bezug zusätzlich auf die Fig. 3a und 3b weist das Flußzumeßöffnungsventil 99 ein Flußzumeßöffnungsven tilglied 90 auf, und zwar mit einer Druckoberfläche bzw. Druckfläche 93, die dem Strömungsmitteldruck stromauf wärts in der Hochdrucksammelleitung 9 ausgesetzt ist. Das Flußzumeßöffnungsventilglied 90 ist normalerweise in eine erste Position vorgespannt, wie in Fig. 3a gezeigt, und zwar durch eine Druckfeder 92. Wenn es in dieser ersten Position ist, ist das Ventilglied gegen einen Sitz 94 po sitioniert, so daß der Flußquerschnitt durch den Zweig durchlaß 40b auf einen relativ kleinen Flußquerschnitt 91 eingeschränkt ist. Wenn die Strömungsmitteldrücke ausrei chend hoch sind, um die Druckfeder 92 zu überwinden, be wegt sich das Flußzumeßöffnungsventilglied 90 in seine zweite Position, wie in Fig. 3b gezeigt, in der der in terne Zweigdurchlaß 40b sich öffnet, um einen relativ großen Flußquerschnitt 95 zu bieten.

Bevor jedes Einspritzereignis eingeleitet wird, ist das Flußzumeßöffnungsventil 90 in der Position wie in Fig. 3a gezeigt. Wenn das Einspritzereignis eingeleitet wird, wird das Flußzumeßöffnungsventilglied 90 in der in Fig. 3a gezeigten Position bleiben, wenn der stromaufwärts ge legene Sammelleitungsdruck relativ niedrig ist, wie bei spielsweise zwischen 4 und 8 MPa, wie beispielsweise in einem Leerlaufzustand. Wenn jedoch der Sammelleitungs druck relativ hoch ist, wie beispielsweise in der Größen ordnung von ungefähr 20 MPa, wird sich das Flußzumeßöff nungsventilglied in seine zweite Position bewegen, wie in Fig. 3b gezeigt, und zwar bei der Einleitung des Ein spritzereignisses, so daß ein relativ großer Flußquer schnitt 95 durch den inneren Zweigdurchlaß 40b geboten wird.

Wie in Fig. 2 gezeigt ist das Flußzumeßöffnungsventil glied 90 vorzugsweise stromaufwärts vom Steuerventilglied 90 positioniert. Darüber hinaus ist das Flußzumeßöff nungsventilglied 90 vorzugsweise so nahe wie möglich po sitioniert, um das Ventilglied 80 zu steuern, und es ist vorzugsweise in dem Einspritzvorrichtungskörper 15 einge baut bzw. eingeschlossen, wie in Fig. 2 gezeigt. Jedoch wird der Fachmann erkennen, daß das Flußzumeßöffnungsven til 99 irgendwo positioniert werden kann, entweder in dem internen Zweigdurchlaß 40b oder dem externen Zweigdurch laß 40a (Fig. 1) der sich zwischen dem Betätigungsströ mungsmittelhohlraum 20 und der Hochdrucksammelleitung 9 erstreckt.

Mit Bezug auf Fig. 4 wird der Sammelleitungsdruck über den Betriebsbereich des Motors variiert, so daß er wäh rend Leerlaufzuständen relativ niedrig ist und bei Nenn zuständen relativ hoch ist. Diese Veränderung des Sammel leitungsdruckes wird ausgenützt, um das Flußzumeßöff nungsventilglied 90 zu bewegen, und zwar zwischen seiner ersten Position wie in Fig. 3a gezeigt und seiner zwei ten Position wie in Fig. 3b gezeigt. Der relativ kleine Flußquerschnitt 91 und der relativ große Flußquerschnitt 95 werden mit Bezug auf die Flußquerschnitte über bzw. nach dem Steuerventilglied ausgewählt, wenn das System in seinen Leerlauf- bzw. Nennzuständen arbeitet. Der relativ große Flußquerschnitt 95 ist ausgewählt um größer zu sein als der Flußquerschnitt über bzw. nach dem Steuerventil, wenn das Steuerventil vollständig geöffnet ist, so daß die einzige Flußeinschränkung zwischen der Sammelleitung 9 und dem Betätigungsströmungsmittelhohlraum 20 über dem Steuerventilglied während Nennzuständen auftritt. Bei Leerlaufzuständen öffnet sich das Steuerventilglied nur teilweise, so daß der Flußquerschnitt über das Steuerven tilglied 80 etwas kleiner ist als der Flußquerschnitt über das Steuerventilglied, wenn das System bei Nennbe triebszuständen arbeitet. Dies bewegt die Flußeinschrän kung in dem System von dem Steuerventilglied, wo sie bei Nennzuständen auftritt, zum Flußzumeßöffnungsventilglied bei Leerlaufzuständen. Vorzugsweise ist der relativ klei ne Flußquerschnitt 91 ungefähr 50% bis 75% an Größe des Flußquerschnittes über das Steuerventilglied, wenn es in seinem teilweise geöffneten Zustand bei Leerlaufzuständen arbeitet.

Wenn es bei Nennzuständen arbeitet besitzt das Flußzu meßöffnungsventil 99 einen vernachlässigbaren Effekt auf den Betrieb der Brennstoffeinspritzvorrichtung 14. Wenn das System jedoch im Leerlaufzustand arbeitet, stabili siert das Flußzumeßöffnungsventil 99 den Betrieb bei Leerlaufzuständen durch Dämpfung der Druckwellen, die in jeder Richtung mit Bezug auf das Flußzumeßöffnungsventil laufen. In anderen Worten wird eine Druckwelle, die von dem Schließen des Steuerventilgliedes 80 erzeugt wird, gedämpft werden, bevor sie die Sammelleitung 9 erreicht, wenn sie durch den relativ kleinen Flußquerschnitt 91 läuft. Auch werden irgendwelche Druckwellen, die von der Sammelleitung 9 zu einer Einspritzvorrichtung laufen, durch die Anwesenheit des relativ kleinen Flußquerschnit tes in dem Flußzumeßöffnungsventilglied gedämpft werden. Diese Dämpfung von Druckwellen, die in beiden Richtungen zwischen den Brennstoffeinspritzvorrichtungen und der Hochdrucksammelleitung laufen, dient dazu, die Druckfluk tuationen in der Sammelleitung zu senken und senkt den Effekt von irgendwelchen übrigbleibenden Veränderungen des Druckes im Betrieb der einzelnen Einspritzvorrichtun gen. Somit wird der Brennstoffeinspritzsystembetrieb bei Leerlaufzuständen stark stabilisiert, und Fluktuationen der Motorleistung bei Leerlaufzuständen werden wesentlich verringert. Zusätzlich zur Reduzierung von Druckfluktua tionen in der Hochdrucksammelleitung und dem Ermöglichen, daß die einzelnen Einspritzvorrichtungen von Einspritzung zu Einspritzung konsistent bzw. durchgängig arbeiten, be sitzt das Flußzumeßöffnungsventil der vorliegenden Erfin dung auch die Fähigkeit, Geräusche bei Leerlaufzuständen zu verringern. Dies tritt deshalb auf, da die Flußein schränkung durch den relativ kleinen Flußquerschnitt des Flußzumeßöffnungsventilgliedes notwendigerweise erfor dert, daß eine Einspritzdauer bei Leerlauf länger ist als die einer Einspritzvorrichtung des Standes der Technik, wobei alle anderen Parameter gleich sind. Eine gesteiger te Einspritzdauer beim Leerlauf ist sehr wünschenswert, und zwar wegen der Geräuschverringerung, die oft eine langsamere Brennstoffverbrennung begleitet. Wenn es er wünscht ist, eine Leerlaufeinspritzdauer in der vorlie genden Erfindung auf der gleichen zu halten, wie jene der Einspritzvorrichtung des Standes der Technik, muß der Sammelleitungsdruck notwendigerweise um ein geeignetes Ausmaß gesteigert werden.

Die obige Beschreibung ist nur für veranschaulichende Zwecke gedacht und soll nicht den Umfang der vorliegenden Erfindung in irgendeiner Weise einschränken. Beispiels weise wird der Fachmann erkennen, daß das Flußzumeßöff nungsventil irgendwo in dem Zweigdurchlaß zwischen der Sammelleitung und dem Betätigungsströmungsmittelhohlraum der einzelnen Einspritzvorrichtungen positioniert werden kann. Darüber hinaus muß das Flußzumeßöffnungsventilglied nicht passiv durch höhere dynamische Drücke betätigt wer den, die durch höhere statische Drücke in der Sammellei tung erzeugt werden, es könnte ein Kolbenventilglied auf weisen, welches durch Strömungsmitteldruck beweglich ist, welcher auf ein Ende wirkt. Zusätzlich, jedoch nicht vor zugsweise könnte das Flußzumeßöffnungsventilglied auch elektronisch betätigt und gesteuert sein, und zwar basie rend auf dem abgefühlten Druck in der Strömungsmittelsam melleitung. Somit wird der Fachmann erkennen, daß ver schiedene Modifikationen an dem veranschaulichten Ausfüh rungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ausgeführt wer den können, ohne von dem beabsichtigten Umfang der Erfin dung abzuweichen, die in den Ansprüchen wie unten darge legt definiert ist.

Zusammenfassend kann man folgendes sagen:
Ein hydraulisch betätigtes Brennstoffeinspritzsystem weist eine Sammelleitung auf, die eine Menge von unter Druck gesetztem Betätigungsströmungsmittel darin enthält. Eine Vielzahl von hydraulisch betätigten Brennstoffein spritzvorrichtungen besitzt jeweils einen Einspritzvor richtungskörper, der einen Betätigungsströmungsmittelhohl raum benachbart zu einem Kolben definiert. Eine Vielzahl von Zweigdurchlässen besitzt jeweils ein Ende, welches mit der Sammelleitung verbunden ist, und ein zweites En de, welches mit dem Betätigungsströmungsmittelhohlraum von einer anderen der Vielzahl von hydraulisch betätigten Brennstoffeinspritzvorrichtungen verbunden ist. Ein Fluß zumeßöffnungsventilglied ist in jedem der Zweigdurchlässe positioniert und ist beweglich zwischen einer ersten Po sition, die einen relativ kleinen Flußquerschnitt durch den Zweigdurchlaß darstellt, wenn der Druck in der Sam melleitung relativ gering ist, und einer zweiten Positi on, die einen relativ großen Flußquerschnitt darstellt, wenn der Druck in der Sammelleitung relativ hoch ist.

Claims

1. Hydraulisch betätigtes Brennstoffeinspritzsystem, welches folgendes aufweist:
eine Sammelleitung, die eine Menge von unter Druck gesetztem Betätigungsströmungsmittel darin enthält;
eine Vielzahl von hydraulisch betätigten Brennstoff einspritzvorrichtungen, jede mit einem Brennstoffe inspritzvorrichtungskörper, der einen Betätigungs strömungsmittelhohlraum benachbart zu einem Kolben definiert;
eine Vielzahl von Zweigdurchlässen, jeweils mit ei nem ersten Ende, welches mit der Sammelleitung ver bunden ist, und mit einem zweiten Ende, welches mit dem Betätigungsströmungsmittelhohlraum einer anderen der Vielzahl von hydraulisch betätigten Brennstoffe inspritzvorrichtungen verbunden ist; und
ein Flußzumeßöffnungsventilglied, welches in jedem der Zweigdurchlässe positioniert ist und beweglich ist zwischen einer ersten Position, die einen rela tiv kleinen Flußquerschnitt durch den Zweigdurchlaß darstellt, wenn der Druck in der Sammelleitung rela tiv gering ist, und einer zweiten Position, die ei nen relativ großen Flußquerschnitt darstellt, wenn der Druck in der Sammelleitung relativ hoch ist.

2. Hydraulisch betätigtes Brennstoffeinspritzsystem nach Anspruch 1, welches weiter ein Steuerventil glied aufweist, welches in jedem der Zweigdurchlässe positioniert ist, und welches beweglich ist zwischen einer offenen Position, in der der Betätigungsströ mungsmittelhohlraum zu dem Zweigdurchlaß offen ist und einer geschlossenen Position, in der der Betäti gungsströmungsmittelhohlraum zu dem Zweigdurchlaß ge schlossen ist.

3. Hydraulisch betätigtes Brennstoffeinspritzsystem nach Anspruch 1 oder 2, welches weiter einen Elek tromagneten aufweist, der an dem Steuerventilglied angebracht ist.

4. Hydraulisch betätigtes Brennstoffeinspritzsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, insbesonde re nach Anspruch 3, wobei das Steuerventilglied zwi schen dem Betätigungsströmungsmittelhohlraum und dem Flußzumeßöffnungsventilglied positioniert ist.

5. Hydraulisch betätigtes Brennstoffeinspritzsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, insbesonde re nach Anspruch 4, wobei ein Flußquerschnitt über das Steuerventilglied, wenn dieses in der offenen Position ist, größer ist als der kleine Flußquer schnitt, jedoch kleiner als der erwähnte große Flußquerschnitt.

6. Hydraulisch betätigtes Brennstoffeinspritzsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, insbesonde re nach Anspruch 4, wobei das Flußzumeßöffnungsven tilglied eine Druckoberfläche besitzt, die dem Strö mungsmitteldruck in der Sammelleitung ausgesetzt ist; und
wobei eine Druckfeder betriebsmäßig positioniert bzw. angeordnet ist, um das Flußzumeßöffnungsventil glied zur ersten Position hin vorzuspannen.

7. Hydraulisch betätigtes Brennstoffeinspritzsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, insbesonde re nach Anspruch 4, wobei der kleine Flußquerschnitt kleiner als eine Hälfte eines Flußquerschnittes über das Steuerventilglied ist, wenn es in der offenen Position ist.

8. Hydraulisch betätigtes Brennstoffeinspritzsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, insbesonde re nach Anspruch 4, wobei das Flußzumeßöffnungsven tilglied sich zur ersten Position hin bewegt, wenn der Druck in der Sammelleitung weniger als ungefähr 8 MPa ist.

9. Hydraulisch betätigtes Brennstoffeinspritzsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, insbesonde re nach Anspruch 4, wobei das Steuerventilglied und das Flußzumeßöffnungsventilglied in dem Einspritz vorrichtungskörper positioniert sind.

10. Hydraulisch betätigtes Brennstoffeinspritzsystem welches folgendes aufweist:
eine Sammelleitung, die eine Menge von unter Druck gesetztem Betätigungsströmungsmittel darin enthält;
eine Vielzahl von hydraulisch betätigten Brennstoff einspritzvorrichtungen, jede mit einem Brennstoffe inspritzvorrichtungskörper, der einen Betäti gungsströmungsmittelhohlraum benachbart zu einem Kol ben definiert;
eine Vielzahl von Zweigdurchlässen, jeweils mit ei nem ersten Ende, welches mit der Sammelleitung ver bunden ist, und mit einem zweiten Ende, welches mit dem Betätigungsströmungsmittelhohlraum einer anderen der Vielzahl von hydraulisch betätigten Brennstoffe inspritzvorrichtungen verbunden ist;
ein Flußzumeßöffnungsventilglied, welches in jedem der Zweigdurchlässe positioniert ist, und zwar mit einer Druckfläche, die dem Strömungsmitteldruck in der Sammelleitung ausgesetzt ist, und zwar beweglich zwischen einer ersten Position, die einen relativ kleinen Flußquerschnitt durch den Zweigdurchlaß dar stellt, und einer zweiten Position, die einen rela tiv großen Flußquerschnitt durch den Zweigdurchlaß darstellt; und
eine Druckfeder, die betriebsmäßig positioniert bzw. angeordnet ist, um das Flußzumeßöffnungsventilglied zur ersten Position hin vorzuspannen.

11. Hydraulisch betätigtes Brennstoffeinspritzsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, insbesonde re nach Anspruch 10, welches weiter ein Steuerven tilglied aufweist, welches in jedem der Zweigdurch lässe positioniert ist, und welches beweglich ist zwischen einer offenen Position, in der der Betäti gungsströmungsmittelhohlraum zu dem Zweigdurchlaß offen ist, und einer geschlossenen Position, in der der Betätigungsströmungsmittelhohlraum zu dem Zweigdurchlaß hin geschlossen ist.

12. Hydraulisch betätigtes Brennstoffeinspritzsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, insbesonde re nach Anspruch 11, welches weiter einen Elektroma gneten aufweist, der an dem Steuerventilglied ange bracht ist.

13. Hydraulisch betätigtes Brennstoffeinspritzsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, insbesonde re nach Anspruch 12, wobei das Steuerventilglied zwischen dem Betätigungsströmungsmittelhohlraum und dem Flußzumeßöffnungsventilglied positioniert ist.

14. Hydraulisch betätigtes Brennstoffeinspritzsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, insbesonde re nach Anspruch 13, wobei ein Flußquerschnitt über das Steuerventilglied wenn es in der offenen Positi on ist größer ist als der kleine Flußquerschnitt, jedoch kleiner als der große Flußquerschnitt.

15. Hydraulisch betätigtes Brennstoffeinspritzsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, insbesonde re nach Anspruch 14, wobei der kleine Flußquer schnitt kleiner als eine Hälfte eines Flußquer schnittes über das Steuerventilglied ist, wenn es in der offenen Position ist.

16. Hydraulisch betätigtes Brennstoffeinspritzsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, insbesonde re nach Anspruch 15, wobei das Steuerventil und das Flußzumeßöffnungsventilglied in dem Einspritzvor richtungskörper positioniert sind.

17. Hydraulisch betätigtes Brennstoffeinspritzsystem, welches folgendes aufweist:
eine Sammelleitung, die eine Menge von unter Druck gesetztem Betätigungsströmungsmittel darin enthält;
eine Vielzahl von hydraulisch betätigten Brennstoff einspritzvorrichtungen, jede mit einem Brennstoffe inspritzvorrichtungskörper, der einen Betätigungs strömungsmittelhohlraum benachbart zu einem Kolben definiert;
eine Vielzahl von Zweigdurchlässen, wobei jeweils ein erstes Ende mit der Sammelleitung verbunden ist, und ein zweites Ende mit dem Betätigungsströmungs mittelhohlraum einer anderen der Vielzahl von hy draulisch betätigten Brennstoffeinspritzvorrichtun gen verbunden ist;
ein Steuerventilglied, welches in jedem der Zweig durchlässe positioniert ist, und welches beweglich ist zwischen einer offenen Position, in der der Be tätigungsströmungsmittelhohlraum zu dem Zweigdurch laß hin offen ist, und einer geschlossenen Position, in der der Betätigungsströmungsmittelhohlraum zu dem Zweigdurchlaß hin geschlossen ist;
wobei das Steuerventilglied zu einer teilweise offe nen Position hin beweglich ist, die zwischen der of fenen Position und der geschlossenen Position ist, wenn die hydraulisch betätigte Brennstoffeinspritz vorrichtung in einem Leerlaufzustand arbeitet; und
ein Flußzumeßöffnungsventilglied, welches in jedem der Zweigdurchlässe positioniert ist, und welches beweglich ist zwischen einer ersten Position, die einen relativ kleinen Flußquerschnitt durch den Zweigdurchlaß darstellt, und einer zweiten Position, die einen relativ großen Flußquerschnitt durch den Zweigdurchlaß darstellt.

18. Hydraulisch betätigtes Brennstoffeinspritzsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, insbesonde re nach Anspruch 17, wobei das Flußzumeßöffnungsven tilglied zu der ersten Position hin vorgespannt ist, wenn die hydraulisch betätigte Brennstoffein spritzvorrichtung in dem Leerlaufzustand arbeitet; und
wobei der kleine Flußquerschnitt kleiner ist als der Flußquerschnitt über das Steuerventilglied, wenn es in der teilweise offenen Position ist.

19. Hydraulisch betätigtes Brennstoffeinspritzsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, insbesonde re nach Anspruch 18, wobei das Flußzumeßöffnungsven tilglied zu der zweiten Position hin vorgespannt ist, wenn der Druck in der Sammelleitung relativ hoch ist;
wobei der Strömungsmitteldruck in der Sammelleitung relativ niedrig ist, wenn die hydraulisch betätigte Brennstoffeinspritzvorrichtung in dem Leerlaufzu stand arbeitet.

20. Hydraulisch betätigtes Brennstoffeinspritzsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, insbesonde re nach Anspruch 19, wobei der große Flußquerschnitt größer ist als ein Flußquerschnitt über das Steuer ventilglied, wenn es in der offenen Position ist.