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Dokumentenidentifikation DE19937777A1 24.02.2000
Titel Direkteinspritzvorrichtung mit Dualströmungsratenzuflußöffnung
Anmelder Caterpillar Inc., Peoria, Ill., US
Erfinder Wear, Jerry A., East Peoria, Ill., US;
Zuo, Lianghe, Chicago, Ill., US
Vertreter Wagner, K., Dipl.-Ing.; Geyer, U., Dipl.-Phys. Dr.rer.nat., Pat.-Anwälte, 80538 München
DE-Anmeldedatum 10.08.1999
DE-Aktenzeichen 19937777
Offenlegungstag 24.02.2000
Veröffentlichungstag im Patentblatt 24.02.2000
IPC-Hauptklasse F02M 47/06
IPC-Nebenklasse F02M 45/12   
Zusammenfassung Eine Brennstoffeinspritzvorrichtung weist einen Einspritzvorrichtungskörper auf, der einen Düsenauslaß definiert, und eine Nadelsteuerkammer, die in Strömungsmittelverbindung mit einem Nadelsteuerdurchlaß ist. Ein Nadelventilglied ist in dem Einspritzvorrichtungskörper positioniert und hat eine hydraulische Verschlußfläche, die dem Strömungsmitteldruck in der Nadelsteuerkammer ausgesetzt ist. Das Nadelventilglied ist bewegbar zwischen einer ersten Position, in der der Düsenauslaß blockiert ist, und einer zweiten Position, in der der Düsenauslaß offen ist. Der Nadelsteuerdurchlaß weist eine Dualströmungsratenzumeßöffnung auf. Hydraulikströmungsmittel wird in die Nadelsteuerkammer durch die Dualströmungsratenzumeßöffnung verschoben, wenn sich das Nadelventilglied aus seiner zweiten Position zu seiner ersten Position hin bewegt. Hydraulikströmungsmittel wird aus der Nadelsteuerkammer durch die Dualströmungsratenzumeßöffnung verschoben, wenn sich das Nadelventilglied aus seiner ersten Position zu seiner zweiten Position hin bewegt. Eine Druckfeder ist betriebsmäßig positioniert, um das Nadelventilglied zu seiner ersten Position hin vorzuspannen.

Beschreibung[de]
Technisches Gebiet

Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf Brennstoffeinspritzvorrichtungen mit Direksteuernadelventilen und insbesondere auf das Vorsehen einer Dualströmungsratenzumeßöffnung bzw. einer Zumeßöffnung mit zwei Flußraten in dem Brennstoffdruckdurchlaß, die das Öffnen und Schließen des Nadelventils in einer solchen Brennstoffeinspritzvorrichtung steuert.

Technischer Hintergrund

Bei einem Versuch, mehr Kontrolle über die Brennstoffeinspritzzeitsteuerung, die -menge und -ratenformung zu erreichen, hat sich eine Klasse von Brennstoffeinspritzvorrichtungen mit der Fähigkeit zur direkten Steuerung der Position des Nadelventils entwickelt, welches den Düsenauslaß öffnet und schließt. In vielen dieser Arten von Brennstoffeinspritzvorrichtungen weist das Nadelventilglied eine hydraulische Verschlußfläche auf, die dem Strömungsmitteldruck in einer Nadelsteuerkammer ausgesetzt ist. Ein getrenntes Nadelsteuerventil hat die Fähigkeit, die Nadelsteuerkammer entweder niedrigen oder hohen Drücken auszusetzen, und zwar unabhängig von dem Brennstoffeinspritzdruck und der Motorkurbelwellenposition. Dies gestattet die Einspritzmenge und -zeitsteuerung präzise zu steuern und zu optimieren, und zwar basierend auf den abgefühlten Betriebszuständen, wie beispielsweise der Motorbelastung und -drehzahl usw. Diese Steuerung gestattet es den Ingenieuren, eine verbesserte Balance zwischen unerwünschten Abgasemissionen und Motorleistungen über einen Motorbetriebsbereich vorzusehen. Es bleibt jedoch Raum zur Verbesserung, insbesondere auf dem Gebiet der Ratenformung von jedem Einspritzereignis, um weiter den Verbrennungswirkungsgrad bei verschiedenen Motorbetriebszuständen zu verbessern.

Die Ingenieure haben schließlich erkannt, daß unerwünschte Abgasemissionen oft verringert werden können, wenn jedes Einspritzereignis so abrupt wie möglich endet. Viele Brennstoffeinspritzvorrichtungen mit direkt gesteuerten Nadelventilen können einen abrupten Nadelverschluß erreichen, da sie die Fähigkeit haben, das Nadelventil zu schließen, auch wenn die Brennstoffeinspritzdrücke relativ hoch sind. Auf der Vorderseite bzw. Anfangsseite von jedem Einspritzereignis haben Ingenieure beobachtet, daß unerwünschte Abgasemissionen oft über einen Großteil des Motorbetriebsbereiches reduziert werden können, wenn das Einspritzereignis allmählicher beginnt. Da ein allmählicher Beginn und ein abruptes Ende von Einspritzereignissen oft sich entgegenstehende Einschränkungen bezüglich der Arbeitsweise einer individuellen Brennstoffeinspritzvorrichtung mit sich bringen, bleibt Raum zur Verbesserung der Ratenformungscharakteristiken von Brennstoffeinspritzvorrichtungen mit Direktsteuernadelventilen.

Die vorliegende Erfindung ist darauf gerichtet, diese und andere Probleme zu überwinden, die mit der Ratenformung von Brennstoffeinspritzvorrichtungen mit Direktsteuernadelventilen assoziiert sind.

Offenbarung der Erfindung

Gemäß eines Aspektes weist eine Düsenanordnung einen Düsenkörper auf, der einen Düsenauslaß definiert, und eine Nadelsteuerkammer, in Strömungsmittelverbindung mit einem Nadelsteuerdurchlaß. Ein Nadelventilglied ist in dem Düsenkörper positioniert und hat eine hydraulische Verschlußfläche, die dem Strömungsmitteldruck in der Nadelsteuerkammer ausgesetzt ist. Das Nadelventilglied ist bewegbar zwischen einer ersten Position, in der der Düsenauslaß blockiert ist, und einer zweiten Position, in der der Düsenauslaß offen ist. Der Nadelsteuerdurchlaß weist eine Dualströmungsratenzumeßöffnung bzw. Zumeßöffnung mit zwei Flußraten auf. Das Nadelventilglied verschiebt Strömungsmittel aus der Nadelsteuerkammer durch die Dualströmungsratenzumeßöffnung, wenn es sich aus seiner ersten Position in seine zweite Position bewegt.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 ist eine geschnittene diagrammartige Seitenansicht einer Brennstoffeinspritzvorrichtung mit einem Direktsteuerungsnadelventil gemäß eines Aspektes der vorliegenden Erfindung.

Fig. 2 ist eine geschnittene diagrammartige Seitenansicht des Düsenanordnungsteils der in Fig. 1 gezeigten Brennstoffeinspritzvorrichtung.

Fig. 3 ist eine Kurvendarstellung einer Einspritzmassenflußrate gegenüber der Zeit für eine Brennstoffeinspritzvorrichtung gemäß des Standes der Technik und gemäß der vorliegenden Erfindung.

Bester Weg zur Ausführung der Erfindung

Mit Bezug auf die Fig. 1 und 2 weist eine Brennstoffeinspritzvorrichtung 10 einen Einspritzvorrichtungskörper 11 auf, der aus verschiedenen Komponenten aufgebaut ist, die aneinander in einer in der Technik wohlbekannten Weise angebracht sind. Die Brennstoffeinspritzvorrichtung 10 weist eine obere Steuerventilanordnung 30 auf, zentrale Mittel um hydraulisch Brennstoff unter Druck zu setzen und eine untere Düsenanordnung 19 mit einem Direktsteuernadelventilglied 60. Der Einspritzvorrichtungskörper 11 definiert einen Betätigungsströmungsmitteleinlaß 12, der mit einer Quelle von Hochdruckströmungsmittel verbunden ist, wie beispielsweise Motorschmieröl, und zwar über einen Betätigungsströmungsmittelversorgungsdurchlaß 14. Zusätzlich definiert der Einspritzvorrichtungskörper 11 einen Niederdruckbetätigungsströmungsmittelablauf 15, der mit einem Niederdruckreservoir 16 über einen Ablaufdurchlaß 17 verbunden ist. Schließlich definiert der Einspritzvorrichtungskörper 11 einen Brennstoffeinlaß 20, der mit einer Brennstoffströmungsmittelquelle 21 über den Brennstoffversorgungsdurchlaß 22 verbunden ist. Somit verwendet in diesem Ausführungsbeispiel die Brennstoffeinspritzvorrichtung 10 ein Strömungsmittel, wie beispielsweise Motorschmieröl als ein hydraulisches Medium, und ein anderes Strömungsmittel, wie beispielsweise destillierten Dieselbrennstoff als sein Brennstoffströmungsmittel.

Die Brennstoffeinspritzvorrichtung 10 weist einen einzigen Zwei-Positionen-Elektromagneten 31 auf, der sowohl die hydraulischen Mittel zum Unterdrucksetzen des Brennstoffes als auch die Nadelsteueraspekte der Einspritzvorrichtung steuert. Der Elektromagnet 31 weist einen Anker auf, der an einem Stift 32 angebracht ist. Eine Vorspannfeder 33 spannt normalerweise den Stift 32 nach oben vor, und zwar in eine Position außer Kontakt mit einem Kugelventilglied 34, welches zwischen einem oberen konischen bzw. kegelförmigen Niederdruckventilsitz und einem unteren konischen Hochdruckventilsitz eingeschlossen ist. Ein Nadelsteuerdurchlaß 40 öffnet sich an einem Ende zwischen den Hoch- und Niederdrucksitzen, die das Kugelventilglied 34 einschließen, und an seinem anderen Ende in eine Nadelsteuerkammer 42, die in der Düsenanordnung 19 gelegen ist. Wenn das Kugelventilglied 34 in seiner oberen Position ist, und zwar aufgesetzt, um den konischen Niederdrucksitz zu schließen, wird die Nadelsteuerkammer 42 zum hohen Druck des Betätigungsströmungsmitteleinlasses 12 geöffnet, und zwar über den Nadelsteuerdurchlaß 40 und das hohle Innere eines Kolbenventilglieds 35. Wenn das Kugelventil 34 in seiner unteren Position ist, um seinen Hochdrucksitz zu schließen, ist die Nadelsteuerkammer 42 offen zu einem versteckten Niederdruckdurchlaß, der benachbart zum Stift 32 liegt, und zwar über den Nadelsteuerdurchlaß 40. Wenn der Elektromagnet 31 erregt wird, hält der Stift 32 das Kugelventil 34 in seiner unteren Position, um den Hochdrucksitz zu schließen. Wenn der Elektromagnet 31 entregt wird, zwingt der hohe Strömungsmitteldruck, der auf das Kugelventil 34 wirkt, dieses nach oben, um seinen Niederdrucksitz zu schließen.

Die hydraulischen Mittel zum Unterdrucksetzen von Brennstoff innerhalb der Brennstoffeinspritzvorrichtung 10 werden gesteuert durch die Bewegung eines getrennten Kolbenventilgliedes 35, welches eine ringförmige hydraulische Fläche 36 und eine Vielzahl von Radialöffnungen 37 aufweist. Wenn der Elektromagnet 31 entregt bzw. abgeschaltet wird, wird das Kolbenventilglied 35 nach unten in die gezeigte Position gedrückt, und zwar durch die Wirkung einer inneren Vorspannfeder 38. Wenn das Kolbenventilglied 35 in seiner unteren Position ist, wie gezeigt, wird ein Betätigungsströmungsmittelhohlraum 44 zum Niederdruckbetätigungsströmungsmittelablaufdurchlaß 15 geöffnet, und zwar über einen Ring in der Außenfläche des Kolbenventilglieds 35. Wenn das Kolbenventilglied 35 in seine obere Position bewegt wird, wird der Betätigungsströmungsmittelhohlraum 44 zum einen Ablaufdurchlaß 15 geschlossen, öffnet sich jedoch zum hohen Druck des Strömungsmitteleinlasses 12 über die Radialöffnungen 37. Das Kolbenventilglied 35 wird in seine obere Position bewegt durch Erregung des Elektromagneten 31, um das Kugelventil 34 nach unten zu drücken, um seinen Hochdrucksitz zu schließen, wobei somit der hohe Druck auf der ringförmigen hydraulischen Fläche 36 entlastet wird und eine hydraulische Unausgeglichenheit am Kolbenventilglied 35 erzeugt wird. Dies bewirkt, daß sich das Kolbenventilglied 35 nach oben gegen die Wirkung der inneren Vorspannfeder 38 bewegt. Zwischen den Einspritzereignissen wird das Kolbenventilglied 35 in seine untere Position positioniert, wie gezeigt. Jedes Einspritzereignis wird eingeleitet durch Bewegung des Kolbenventilglieds nach oben, um den Betätigungsströmungsmittelhohlraum 44 zum hohen Druck des Betätigungsströmungsmitteleinlasses 12 zu öffnen.

Um hydraulisch den Brennstoff innerhalb des Einspritzvorrichtungskörpers 11 unter Druck zu setzen, wird ein hin und her beweglicher Verstärkungskolben 48 in einer Kolbenbohrung 45 positioniert und ist bewegbar zwischen einer oberen zurückgezogenen Position, wie gezeigt und einer unteren vorgeschobenen Position. Der Verstärkungskolben 48 weist einen gestuften Oberteil 49 auf, der zum Betätigungsströmungsmittelhohlraum 44 über einen uneingeschränkten Durchlaß 47 geöffnet ist, und eine ringförmige Schulter 50, die zum Betätigungsströmungsmittelhohlraum 44 über einen eingeschränkten Durchlaß 46 geöffnet wird. Der Verstärkungskolben 48 ist verbunden bzw. angeordnet, um sich mit einem Stößel 53 zu bewegen, der positioniert ist, um sich in einer Stößelbohrung 52 hin und her zu bewegen, und zwar zwischen einer oberen zurückgezogenen Position und einer unteren vorgeschobenen Position. Der Stößel 53 und der Verstärkungskolben 48 werden nach oben zu ihren zurückgezogenen Positionen durch eine Rückstellfeder 51 vorgespannt. Während eines Einspritzereignisses wird der Stößel 53 nach unten durch den hohen Hydraulikströmungsmitteldruck getrieben, der auf den Oberteil des Verstärkungskolbens 48 wirkt, um Brennstoff in einer Brennstoffdruckkammer 54 unter Druck zu setzen, die durch die Stößelbohrung 52 und einen Teil des Stößels 53 definiert wird.

Die Brennstoffdruckkammer 54 ist mit einem Düsenauslaß 23 über einen Düsenversorgungsdurchlaß 55 und eine Düsenkammer 56 verbunden. Ein Nadelventilglied 60 ist im Einspritzvorrichtungskörper 11 positioniert und ist beweglich zwischen einer unteren ersten Position, in der der Düsenauslaß 23 blockiert ist, und einer oberen zweiten Position, in der der Düsenauslaß 23 offen ist. In diesem Ausführungsbeispiel weist das Nadelventilglied 60 einen Nadelteil 61 auf, einen Abstandsteil 63, einen Stiftteil 64 und einen Kolbenteil 65. Das Nadelventilglied 60 ist nach unten zu einer Position hin vorgespannt, die den Düsenauslaß 23 durch eine Vorspannfeder 67 schließt. Obwohl das Nadelventilglied 60 in diesem Ausführungsbeispiel derart gezeigt ist, daß es aus verschiedenen einzelnen Komponenten aufgebaut ist, könnte es aus einem einzigen festen Stück bzw. Rohteil einer geeigneten Metallegierung hergestellt werden, wenn die Vorspannfeder 67 anders angeordnet würde. In jedem Fall weist das Nadelventilglied 60 hydraulische Hubflächen 62 auf, die dem Strömungsmitteldruck in der Düsenkammer 56 ausgesetzt sind, und eine hydraulische Verschlußfläche 66, die dem Strömungsmitteldruck in der Nadelsteuerkammer 42 ausgesetzt ist. Vorzugsweise ist die hydraulische Verschlußfläche 66 derart bemessen, daß das Nadelventilglied 60 zu seiner unteren geschlossenen Position hin vorgespannt wird, wenn die Nadelsteuerkammer 42 zum hohen Druck hin geöffnet wird, und zwar ungeachtet dessen, ob der Brennstoffdruck, der auf die hydraulischen Hubflächen 62 wirkt, auf hohen Einspritzdrücken ist. Wenn die Nadelsteuerkammer 42 zum niedrigen Druck geöffnet wird, benimmt sich das Nadelventilglied 60 wie ein einfaches Rückschlagventil. Anders gesagt wird sich das Nadelventilglied 60 nach oben in seine geöffnete Position bewegen, wenn der Brennstoff in der Düsenkammer 56 über einem Ventilöffnungsdruck ist, der ausreicht, um die Vorspannfeder 67 zu überwinden, wenn ein niedriger Druck auf die hydraulische Verschlußfläche 66 wirkt.

Da das Nadelventilglied 60 sich um einen gewissen endlichen Abstand bewegen muß, wenn es sich zwischen seiner unteren geschlossenen Position und seiner oberen geöffneten Position bewegt, muß Strömungsmittel in der Nadelsteuerkammer 42 durch den Nadelsteuerdurchlaß 40 immer dann verschoben werden, wenn sich das Nadelventilglied 60 bewegt. Wenn sich somit das Nadelventilglied 60 nach oben bewegt, wird ein Strömungsmittelvolumen von der Nadelsteuerkammer 42 in den Nadelsteuerdurchlaß 40 verschoben. Wenn andererseits das Nadelventilglied 60 sich nach unten bewegt, fließt sein Strömungsmittelvolumen in die Nadelsteuerkammer 42. Die vorliegende Erfindung nutzt diese inhärente Strömungsmittelverschiebung aus, um die Ratenformung von jedem Einspritzereignis zu verbessern.

Dies wird durchgeführt durch Vorsehen einer Dualströmungsratenzumeßöffnung bzw. einer Zumeßöffnung 41 mit zwei Flußraten in dem Nadelsteuerdurchlaß 40. Die Dualströmungsratenzumeßöffnung 41 hat einen ersten Strömungsratenkoeffizienten für einen Strömungsmittelfluß aus der Nadelsteuerkammer und einen zweiten Strömungsratenkoeffizienten für einen Strömungsmittelfluß in die Nadelsteuerkammer 42. Der erste Strömungsratenkoeffizient ist vorzugsweise wesentlich kleiner als der zweite Strömungsratenkoeffizient. Durch entsprechende Bemessung und Formung der Dualströmungsratenzumeßöffnung 41 kann der Fluß aus der Nadelsteuerkammer 42 behindert werden, während der Fluß in die Nadelsteuerkammer 42 im wesentlichen uneingeschränkt bleiben kann. Wenn somit die Dualströmungsratenzumeßöffnung 41 eine Flußeinschränkung erzeugen kann, wenn das Nadelsteuerventilglied 60 sich nach oben bewegt, kann seine Bewegung aufgrund einer Drucksteigerung verlangsamt werden, die natürlicherweise in der Nadelsteuerkammer 42 auftreten würde, während das Strömungsmittel verschoben wird. Dies kann gestatten, daß sich das Nadelventilglied in seine offene Position langsamer bewegt, um einen allmählicheren Beginn von jedem Einspritzereignis zu erzeugen. Da jedoch die Dualströmungsratenzumeßöffnung einen relativ uneingeschränkten Fluß in die Nadelsteuerkammer 42 gestattet, kann jedes Einspritzereignis immer noch abrupt beendet werden. Somit ist die Dualströmungsratenzumeßöffnung 41 derart geformt und bemessen, daß sie einen relativ uneingeschränkten Fluß in dieser umgekehrten Richtung hat, wenn sich das Nadelventilglied zu seiner geschlossenen Position hin bewegt, um nicht die abrupte Verschlußrate des Nadelventilgliedes am Ende eines Einspritzereignisses zu unterminieren. In einer ihrer einfachsten Formen hat die Dualströmungsratenzumeßöffnung 41 eine Kegelstumpfform, wie in den Fig. 1 und 2 gezeigt.

Industrielle Anwendbarkeit

Mit Bezug auf Fig. 3 wird jedes Einspritzereignis durch Erregung des Elektromagneten 31 eingeleitet. Bevor der Elektromagnet 31 erregt wird, ist das Kugelventilglied 34 in seiner oberen Position, um den Nadelsteuerdurchlaß 40 und die hydraulische ringförmige Fläche 36 zum hohen Druck des Betätigungsströmungsmitteleinlasses 12 zu öffnen. Das Kolbenventilglied 35 ist in seiner unteren Position, und sowohl der Kolben 48 als auch der Stößel 53 sind in ihren oberen zurückgezogenen Positionen. Schließlich ist das Nadelventilglied 60 in seiner unteren Position, um den Düsenauslaß 23 zu schließen. Wenn der Elektromagnet 31 erregt wird, um das Einspritzereignis einzuleiten, wird der Stift 32 nach unten getrieben, um das Kugelventilglied 34 zu bewegen, um seinen Hochdrucksitz zu schließen. Wenn dies auftritt werden die Nadelsteuerkammer 42 und die ringförmige hydraulische Fläche 36 abrupt zum niedrigen Druck hin geöffnet. Dies läßt den hohen Druck ab, der auf die hydraulische Verschlußfläche 66 des Nadelventilgliedes 60 wirkt und gestattet es, daß sich das Kolbenventilglied 35 nach oben in seine offene Position bewegt, und zwar gegen die Wirkung der Vorspannfeder 38. Wenn das Kolbenventilglied 35 seine obere Position erreicht, beginnt das Hochdruckbetätigungsströmungsmittel, in den Betätigungsströmugsmittelhohlraum 44 zu fließen, und auf die obere hydraulische Oberfläche des Verstärkungskolbens 48 zu wirken. Dies bewirkt, daß der Kolben 48 und der Stößel 53 ihren nach unten gerichteten Pumphub beginnen.

Wenn der Stößel 53 nach unten getrieben wird, steigt der Brennstoffdruck in der Brennstoffkammer 54 schnell. Wenn dieser Brennstoffdruck einen Ventilöffnungsdruck überschreitet, der ausreicht, um die Nadelvorspannfeder 67 zu überwinden, bewegt sich das Nadelventilglied 60 nach oben, um den Düsenauslaß 23 zu öffnen und die Einspritzung des Brennstoffes zu beginnen. Fig. 3 zeigt, daß durch Vorsehen der Dualströmungsratenzumeßöffnung 41 der beginnende Teil des Einspritzereignisses allmählicher bzw. langsam verlaufender gemacht werden kann, da die Flußeinschränkung, die durch die Dualströmungsratenzumeßöffnung erzeugt wird, die Bewegung des Nadelventilgliedes 60 verlangsamt, wenn es sich in seine obere offene Position bewegt. Dieser allmähliche Beginn von jedem Einspritzereignis soll die Abgasemissionen verbessern.

In diesem Beispiel ist eine geteilte Einspritzung erwünscht. Um dies durchzuführen, wird der Elektromagnet 31 kurz entregt. Dies gestattet, daß sich das Kugelventilglied 34 nach oben bewegt, um seinen Niederdrucksitz zu schließen, und den Nadelsteuerdurchlaß 40 abrupt zum Hochdruckströmungsmittel zu öffnen. Dieses Hochdruckstömungsmittel fließt dann in die Nadelsteuerkammer 42 und wirkt auf die hydraulische Verschlußfläche 66, um schnell das Nadelventilglied 60 nach unten in seine geschlossene Position zu bewegen. Da der Strömungsmittelfluß in die Nadelsteuerkammer 42 relativ uneingeschränkt bleibt, und zwar auch in Anwesenheit der Dualströmungsratenzumeßöffnung 41, kann das Nadelventilglied 60 nahezu so abrupt geschlossen werden, wie beim Stand der Technik. Zur gleichen Zeit wird das Kolbenventilglied 35 wieder hydraulisch ausgeglichen, und die innere Vorspannfeder 38 beginnt, das Kolbenventilglied 35 nach unten zu seiner unteren Position hin zu bewegen. Da jedoch die Feder 38 relativ schwach ist, wird das Kolbenventilglied 35 nach unten mit einer relativ langsamen Rate beschleunigt. Bevor es sich weit genug bewegen kann, um die Radialöffnungen 37 zu schließen, wird der Elektromagnet 31 wieder erregt, um das Kugelventil 34 nach unten zu bewegen. Dies entlastet wiederum den hohen Druck, der auf die ringförmige hydraulische Fläche 36 und die hydraulische Verschlußfläche 66 des Nadelventilgliedes 60 wirkt. Dies bewirkt, daß das Kolbenventilglied 35 in seine oberste Position zurückkehrt und gestattet, daß das Nadelventilglied 60 sich zu seiner offenen Position hin bewegt, um die Brennstoffeinspritzung wiederaufzunehmen. Da jedoch die Flußeinschränkung von der Dualströmungsratenzumeßöffnung 41 erzeugt wird, wird der Fluß aus der Nadelsteuerkammer 42 mit Bezug auf den Stand der Technik eingeschränkt. Dies bewirkt, daß die Aufnahme der Brennstoffeinspritzung allmählicher bzw. langsamer ist als jene des Standes der Technik, da die Flußeinschränkung den Druck in der Nadelsteuerkammer 42 steigert und die Aufwärtsbewegung des Nadelventilgliedes 60 verlangsamt.

Am Ende des Einspritzereignisses wird der Elektromagnet 31 entregt, um wiederum den Nadelsteuerdurchlaß 40 mit dem Hochdruckströmungsmittel zu verbinden, welches in die Nadelsteuerkammer 42 fließt, um das Nadelventilglied 60 nach unten zu bewegen, um das Einspritzereignis zu beenden. Da wiederum die Dualströmungsratenzumeßöffnung 41 einen relativ uneingeschränkten Fluß in die Nadelsteuerkammer 42 gestattet, kann das Einspritzereignis ungefähr so abrupt enden wie jenes des Standes der Technik.

Die obige Beschreibung ist nur zu Veranschaulichungszwecken beabsichtigt und soll nicht den Umfang der vorliegenden Erfindung in irgendeiner Weise einschränken. Beispielsweise wird der Fachmann erkennen, daß die Dualströmungsratenzumeßöffnung der vorliegenden Erfindung eine große Vielzahl von Formen und Größen annehmen kann. Zusätzlich kann die vorliegende Erfindung auch bei Brennstoffeinspritzvorrichtungen mit Direktsteuernadelventilen vorgesehen werden, die Brennstoff sowohl als das hydraulische Medium als auch als Brennstoffströmungsmittel verwenden, während das veranschaulichte Ausführungsbeispiel zeigt, daß die Nadelsteuerkammer 42 mit einer Hochdruckquelle von Schmieröl verbunden ist, und daß der Düsenauslaß 23 mit einer Quelle von destilliertem Dieselbrennstoff verbunden ist. Somit könnten verschiedene Modifikationen am veranschaulichten Ausführungsbeispiel vorgenommen werden, ohne vom beabsichtigten Kern und Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen, die bezüglich der unten dargelegten Ansprüche definiert ist.


Anspruch[de]
  1. 1. Düsenanordnung, die folgendes aufweist:

    einen Düsenkörper, der einen Auslaß definiert, und eine Nadelsteuerkammer in Strömungsmittelverbindung mit einem Nadelsteuerdurchlaß;

    ein Nadelventilglied, welches in dem Düsenkörper positioniert ist und eine hydraulische Verschlußfläche besitzt, die dem Strömungsmitteldruck in der Nadelsteuerkammer ausgesetzt ist und in eine erste Position bewegbar ist, in der der Düsenauslaß blockiert ist, und in eine zweite Position, in der der Düsenauslaß offen ist;

    wobei der Nadelsteuerdurchlaß eine Dualströmungsratenzumeßöffnung aufweist; und

    wobei das Nadelventilglied das Strömungsmittel aus der Nadelsteuerkammer durch die Dualströmungsratenzumeßöffnung verschiebt, wenn es sich aus seiner ersten Position in die zweite Position bewegt.
  2. 2. Düsenanordnung nach Anspruch 1, wobei die Dualströmungsratenzumeßöffnung einen ersten Flußratenkoeffizienten für einen Strömungsmittelfluß aus der Nadelsteuerkammer hat;

    wobei die Dualströmungsratenzumeßöffnung einen zweiten Flußratenkoeffizienten für den Strömungsmittelfluß in die Nadelsteuerkammer hat; und

    wobei der erste Flußratenkoeffizient wesentlich kleiner ist als der zweite Flußratenkoeffizient.
  3. 3. Düsenanordnung nach Anspruch 1, wobei der Düsenauslaß mit einer Quelle von Brennstoffströmungsmittel verbunden ist; und

    wobei der Nadelsteuerdurchlaß mit einer Quelle von Hydraulikströmungsmittel verbunden ist, welches anders ist als das Brennstoffströmungsmittel.
  4. 4. Düsenanordnung nach Anspruch 1, wobei der Nadelsteuerdurchlaß entweder mit einem Hochdruckdurchlaß oder mit einem Niederdruckdurchlaß zu verbinden ist.
  5. 5. Düsenanordnung nach Anspruch 1, wobei Strömungsmittel in die Nadelsteuerkammer verschoben wird, wenn das Nadelventilglied sich aus der zweiten Position zur ersten Position hin bewegt.
  6. 6. Düsenanordnung nach Anspruch 1, wobei die Dualströmungsratenzumeßöffnung einen kegelförmigen Teil aufweist.
  7. 7. Düsenanordnung nach Anspruch 1, die weiter eine Druckfeder aufweist, die betriebsmäßig positioniert ist, um das Nadelventilglied zur ersten Position hin vorzuspannen.
  8. 8. Düsenanordnung nach Anspruch 1, wobei die Dualströmungsratenzumeßöffnung ausreichend einschränkend für einen Strömungsmittelfluß ist, so daß das Nadelventilglied hydraulisch verlangsamt wird, wenn es sich aus der erwähnten ersten Position in die zweite Position bewegt, und zwar aufgrund einer Drucksteigerung in der Nadelsteuerkammer.
  9. 9. Düsenanordnung nach Anspruch 1, wobei die Dualströmungsratenzumeßöffnung relativ einschränkend für einen Strömungsmittelfluß aus der Nadelsteuerkammer ist, jedoch relativ uneinschränkend für einen Strömungsmittelfluß in die Nadelsteuerkammer.
  10. 10. Brennstoffeinspritzvorrichtung, die folgendes aufweist:

    einen Einspritzvorrichtungskörper, der einen Düsenauslaß definiert und eine Nadelsteuerkammer in Strömungsmittelverbindung mit einem Nadelsteuerdurchlaß;

    ein Nadelventilglied, welches in dem Einspritzvorrichtungskörper positioniert ist und eine hydraulische Verschlußfläche besitzt, die dem Strömungsmitteldruck in der Nadelsteuerkammer ausgesetzt ist, und in eine erste Position bewegbar ist, in der der Düsenauslaß blockiert ist, und in eine zweite Position, in der der Düsenauslaß offen ist;

    wobei der Nadelsteuerdurchlaß eine Dualströmungsratenzumeßöffnung aufweist;

    wobei Hydraulikströmungsmittel in die Nadelsteuerkammer verschoben wird, und zwar durch die Dualströmungsratenzumeßöffnung, wenn sich das Nadelventilglied aus der zweiten Position zur ersten Position hin bewegt, und wobei das Hydraulikströmungsmittel aus der Nadelsteuerkammer durch die Dualströmungsratenzumeßöffnung verschoben wird, wenn sich das Nadelventilglied von der ersten Position zur zweiten Position hin bewegt; und

    wobei eine Druckfeder betriebsmäßig positioniert ist, um das Nadelventilglied zur ersten Position hin vorzuspannen.
  11. 11. Brennstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 10, wobei die Dualströmungsratenzumeßöffnung ausreichend einschränkend für einen Strömungsmittelfluß ist, so daß das Nadelventilglied hydraulisch verlangsamt wird, wenn es sich aus der ersten Position in die zweite Position bewegt, und zwar aufgrund einer Drucksteigerung in der Nadelsteuerkammer.
  12. 12. Brennstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 11, wobei die Dualströmungsratenzumeßöffnung einen ersten Strömungs- bzw. Flußratenkoeffizienten für einen Strömungsmittelfluß aus der Nadelsteuerkammer hat;

    wobei die Dualströmungsratenzumeßöffnung einen zweiten Strömungs- bzw. Flußratenkoeffizienten für einen Strömungsmittelfluß in die Nadelsteuerkammer hat; und

    wobei der erste Flußratenkoeffizient wesentlich kleiner ist als der zweite Flußratenkoeffizient.
  13. 13. Brennstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 12, wobei der Düsenauslaß mit einer Quelle von Brennstoffströmungsmittel verbunden ist; und

    wobei der Nadelsteuerdurchlaß mit einer Quelle von Hydraulikströmungsmittel verbunden ist, welches anders ist als das Brennstoffströmungsmittel.
  14. 14. Brennstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 13, die weiter ein Nadelsteuerventil aufweist, welches an dem Einspritzvorrichtungskörper angebracht ist, und bewegbar ist zwischen einer An-Position, in der der Nadelsteuerdurchlaß offen zu einem Niederdruckdurchlaß ist, und einer Aus-Position, in der der Nadelsteuerdurchlaß offen zu einem Hochdruckdurchlaß ist.
  15. 15. Brennstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 14, wobei die Dualströmungsratenzumeßöffnung einen kegelförmigen Teil aufweist.
  16. 16. Brennstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 14, wobei die Dualströmungsratenzumeßöffnung ausreichend einschränkend für einen Strömungsmittelfluß ist, so daß das Nadelventilglied hydraulisch verlangsamt wird, wenn es sich aus der ersten Position in die zweite Position bewegt, und zwar aufgrund einer Drucksteigerung in der Nadelsteuerkammer.
  17. 17. Brennstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 14, wobei die Dualströmungsratenzumeßöffnung relativ einschränkend für einen Strömungsmittelfluß aus der Nadelsteuerkammer ist, jedoch relativ uneinschräkend für einen Strömungsmittelfluß in die Nadelsteuerkammer.
  18. 18. Brennstoffeinspritzvorrichtung, die folgendes aufweist:

    einen Einspritzvorrichtungskörper, der einen Düsenauslaß definiert und eine Nadelsteuerkammer in Strömungsmittelverbindung mit einem Nadelsteuerdurchlaß;

    ein Nadelventilglied, welches in dem Düsenkörper positioniert ist und eine hydraulische Verschlußfläche besitzt, die dem Strömungsmitteldruck in der Nadelsteuerkammer ausgesetzt ist, und in eine erste Position bewegbar ist, in der der Düsenauslaß blockiert ist, und in eine zweite Position, in der der Düsenauslaß offen ist;

    wobei der Nadelsteuerdurchlaß eine Dualströmungsratenzumeßöffnung mit einem kegelförmigen Teil aufweist; und

    wobei das Nadelventilglied Strömungsmittel aus der Nadelsteuerkammer durch mindestens eine Dualströmungsratenzumeßöffnung verschiebt, wenn es sich aus der ersten Position in die zweite Position bewegt:

    eine Druckfeder, die betriebsmäßig in dem Einspritzvorrichtungskörper positioniert ist, um das Nadelventilglied zur ersten Position hin vorzuspannen;

    wobei die mindestens eine Dualströmungsratenzumeßöffnung ausreichend einschränkend für einen Strömungsmittelfluß ist, so daß das Nadelventilglied hydraulisch verlangsamt wird, wenn sich aus der ersten Position zur zweiten Position bewegt, und zwar aufgrund einer Drucksteigerung in der Nadelsteuerkammer;

    wobei die Dualströmungsratenzumeßöffnung einen ersten Strömungs- bzw. Flußratenkoeffizienten für einen Strömungsmittelfluß aus der Nadelsteuerkammer hat, und einen zweiten Strömungs- bzw. Flußratenkoeffizienten für einen Strömungsmittelfluß in die Nadelsteuerkammer; und wobei der erste Flußratenkoeffizient wesentlich kleiner ist als der zweite Flußratenkoeffizient.
  19. 19. Brennstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 18, die weiter ein Nadelsteuerventil aufweist, welches an dem Einspritzvorrichtungskörper angebracht ist, und bewegbar ist zwischen einer An-Position, in der der Nadelsteuerdurchlaß offen zu einem Niederdruckdurchlaß ist, und einer Aus-Position, in der der Nadelsteuerdurchlaß offen zu einem Hochdruckdurchlaß ist.
  20. 20. Brennstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 19, wobei der Düsenauslaß mit einer Quelle von Brennstoffströmungsmittel verbunden ist; und

    wobei der Nadelsteuerdurchlaß mit einer Quelle von Hydraulikströmungsmittel verbunden ist, welches anders ist als das Brennstoffströmungsmittel.






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