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Technisches Gebiet
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Die
vorliegende Offenbarung ist auf eine Brennstoffeinspritzvorrichtung
gerichtet, und insbesondere auf eine Brennstoffeinspritzvorrichtung
mit einem ausgenommenen Rückschlagelementoberteil.
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Hintergrund
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Common-Rail-Brennstoffsysteme
(Common Rail = gemeinsame Druckleitung) setzten typischerweise mehrere
Brennstoffeinspritzvorrichtungen mit geschlossener Düse
ein, um Hochdruckbrennstoff in Brennkammern eines Motors einzuspritzen.
Jede dieser Brennstoffeinspritzvorrichtungen kann eine Düsenanordnung
mit einer zylindrischen Bohrung mit einem Düsenversorgungsdurchlassweg
und einem Düsenauslass aufweisen. Ein Nadelrückschlagventil kann
hin und her bewegbar in der zylindrischen Bohrung angeordnet sein
und zu einer geschlossenen Position hin vorgespannt sein, wo der
Düsenauslass blockiert ist. Um Brennstoff einzuspritzen
kann das Nadelrückschlagventil selektiv bewegt werden,
um den Düsenauslass zu öffnen, wodurch gestattet
wird, dass Hochdruckbrennstoff aus dem Düsenversorgungsdurchlassweg
in die assoziierte Brennkammer sprüht.
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Ein
Weg zur Bewegung des Nadelrückschlagventils zwischen offenen
und geschlossenen Positionen weist auf, eine Steuerkammer abzulassen und
zu füllen, die mit einer Basis des Nadelrückschlagventils
assoziiert ist. Insbesondere kann die Steuerkammer mit unter Druck
gesetztem Strömungsmittel gefüllt sein, um das
Nadelrückschlagventil in einer geschlossenen Position zu
halten, und das unter Druck gesetzte Strömungsmittel kann
selektiv daraus abgelassen werden, um das Nadelrückschlagventil
zur offenen Position hin vorzuspannen. Wenn es in der offenen Position
ist, kann der Fluss von unter Druck gesetztem Brennstoff zur Steuerkammer
durch die Basis des Nadelrückschlagventils eingeschränkt
bzw. ge drosselt werden, wodurch Verluste minimiert werden, die mit
dem Ablaufen des unter Druck gesetzten Brennstoffes zu einem Niederdruckreservoir
assoziiert sind.
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Ein
Problem, das mit dieser Brennstoffeinspritzvorrichtungsanordnung
assoziiert ist, bezieht sich auf den Wirkungsgrad. Obwohl der Fluss
von unter Druck gesetztem Brennstoff zur Steuerkammer gedrosselt
sein kann, um Verluste zu minimieren, kann insbesondere ein Teil
des Brennstoffes zum Niederdruckreservoir ablaufen dürfen,
und zwar weil die Basis des Nadelrückschlagventils nicht
vollständig den Fluss von unter Druck gesetztem Brennstoff in
die Steuerkammer blockiert. Ein Verfahren, welches von Motorherstellern
eingerichtet wird, um diesen Verlust von unter Druck gesetztem Brennstoff
zu verringern und den Wirkungsgrad des beeinflussten Motors zu verbessern,
weist auf, die Form der Nadelrückschlagventilbasis zu verändern,
um eine bessere Abdichtung der Steuerkammer vorzusehen. Ein Beispiel
zur Veränderung der Nadelrückschlagventilbasis
wird im
US-Patent Nr. 5 487 508 (dem
'508-Patent) beschrieben, das an Zuo am 30 Januar 1996 erteilt wurde.
Das '508-Patent beschreibt eine Brennstoffeinspritzvorrichtungsdüsen-
und -spitzenanordnung, die ein Rückschlagelementgehäuse
aufweist, welches einen Hohlraum mit einer Sprühzumessöffnung
an einem Ende und einem Steueranschluss am anderen Ende definiert.
Ein Nadelrückschlagventil ist in dem Hohlraum angeordnet
und hat eine Spitze an einem Ende, um die Zumessöffnung
zu blockieren und hat ein Steueranschlussrückschlagelement
am anderen Ende, um den Steueranschluss zu blockieren. Das Steueranschlussrückschlagelement
ist konisch geformt, um auf einem komplementären bzw. dazu
passend geformten Sitz des Steueranschlusses zu sitzen.
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Obwohl
die Brennstoffeinspritzvorrichtungsdüse des '508-Patentes
den Verlust von unter Druck gesetztem Brennstoff verringern kann
und den Wirkungsgrad eines assoziierten Motors verbessern kann,
indem sie die Geometrie des Steueranschlussrückschlagelementes
verändert, kann sie problematisch und teuer sein. Weil
die Sitzflächen des Steueranschlussrückschlagelementes
und des Steueranschlusses konisch sind und dafür ausgelegt
sind, um miteinander in Eingriff zu kommen, kann beispielsweise
sogar eine leichte Fehlausrichtung zwischen den zwei Oberflächen
ein Leckage des unter Druck gesetzten Brennstoffs zur Folge haben.
Zusätzlich können die zwei konischen Sitzflächen
schwierig und teuer in der Herstellung sein.
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Die
Brennstoffeinspritzvorrichtung der vorliegenden Offenbarung löst
eines oder mehrere der oben dargelegten Probleme.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Ein
Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist auf eine Brennstoffeinspritzvorrichtung
gerichtet. Die Brennstoffeinspritzvorrichtung weist ein Düsenglied mit
einem ersten Ende und einem zweiten Ende auf. Das erste Ende der
Brennstoffeinspritzvorrichtung hat mindestens eine Zumessöffnung.
Die Brennstoffeinspritzvorrichtung weist auch eine Steuerkammer auf,
die am zweiten Ende des Düsengliedes gelegen ist, und zwar
mit einem Endwandteil ungefähr senkrecht zu einer axialen
Richtung des Düsengliedes. Die Brennstoffeinspritzvorrichtung
weist weiter einen Anschluss auf, der in dem Endwandteil der Steuerkammer
angeordnet ist, und mindestens einen Durchlassweg in Strömungsmittelverbindung
mit der Steuerkammer über den Anschluss. Die Brennstoffeinspritzvorrichtung
weist zusätzlich ein Nadelventilelement mit einem Spitzenende
und einem Basisende auf. Das Spitzenende ist konfiguriert, um selektiv
einen Brennstofffluss durch die mindestens eine Zumessöffnung
zu blockieren. Das Basisende hat eine Ausnehmung, die konfiguriert
ist, um den Anschluss abzudecken.
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Ein
weiterer Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist auf ein Verfahren
zur Einspritzung von Brennstoff in eine Brennkammer eines Motors
gerichtet. Das Verfahren weist auf, strömungsmittelmäßig eine
Verbindung durch einen Anschluss mit einer Steuerkammer herzustellen,
die mit einem Düsenglied assoziiert ist. Das Verfahren
weist auch auf, selektiv ein Nadelventilelement zu bewegen, um die Strömungsmittelverbindung
durch den Anschluss zu blockieren und Brennstoff in dem Nadelventilelement zu
halten, wenn die Strömungsmittelverbindung durch den Anschluss
blockiert ist.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1 ist
eine schematische und diagrammartige Veranschaulichung eines beispielhaften
offenbarten Brennstoffsystems;
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2 ist
eine Querschnittsdarstellung einer beispielhaften offenbarten Brennstoffeinspritzvorrichtung
für das Brennstoffsystem der 1;
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3A ist
eine vergrößerte Querschnittsdarstellung einer
beispielhaften offenbarten Nadelrückschlagventilanordnung
zur Anwendung bei der Brennstoffeinspritzvorrichtung der 2;
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3B ist
eine vergrößerte Querschnittsdarstellung einer
weiteren beispielhaften offenbarten Nadelrückschlagventilanordnung
zur Anwendung in der Brennstoffeinspritzvorrichtung der 2;
und
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4 ist
eine Querschnittsdarstellung einer alternativen beispielhaften offenbarten
Brennstoffeinspritzvorrichtung für das Brennstoffsystem
der 1.
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Detaillierte Beschreibung
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1 veranschaulicht
eine Maschine 5 mit einem Motor 10 und einem beispielhaften
Ausführungsbeispiel eines Brennstoffsystems 12.
Die Maschine 5 kann eine feste oder mobile Maschine sein, die
eine gewisse Art eines Betriebs ausführt, der mit einem
Industriezweig assoziiert ist, wie beispielsweise Bergbau, Bau,
Ackerbau, Leistungserzeugung, Transport oder irgendein anderer in
der Technik bekannter Industriezweig. Beispielsweise kann die Maschine 5 eine
Erdbewegungsmaschine, einen Generatorsatz, eine Pumpe oder irgendeine
andere einen geeigneten Betrieb ausführende Maschine verkörpern.
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Für
die Zwecke dieser Offenbarung ist der Motor 10 als ein
Vier-Takt-Dieselmotor abgebildet und als solcher beschrieben. Der
Fachmann wird jedoch erkennen, dass der Motor 10 irgendeine
andere Bauart eines Verbrennungsmotors sein kann, beispielsweise
ein mit Benzin oder gasförmigem Brennstoff angetriebener
Motor. Der Motor 10 kann einen Motorblock 14 aufweisen,
der zumindest teilweise eine Vielzahl von Zylindern 16 definiert,
weiter einen Kolben 18, der verschiebbar in jedem Zylinder 16 angeordnet
ist, und einen Zylinderkopf 20, der mit jedem Zylinder 16 assoziiert
ist.
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Der
Zylinder 16, der Kolben 18 und der Zylinderkopf 20 können
eine Brennkammer 22 bilden. In dem veranschaulichten Ausführungsbeispiel
weist der Motor 10 sechs Brennkammern 22 auf.
Es wird jedoch in Betracht gezogen, dass der Motor 10 eine größere
oder geringere Anzahl von Brennkammern 22 aufweisen kann,
und dass die Brennkammern 22 in einer „Reihenkonfiguration",
in einer „V-Konfiguration" oder in irgendeiner anderen
geeigneten Konfiguration angeordnet sein können.
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Wie
ebenfalls in 1 gezeigt, kann der Motor 10 eine
Kurbelwelle 24 aufweisen, die drehbar in dem Motorblock 14 angeordnet
ist. Eine Verbindungsstange bzw. Pleuelstange 26 kann jeden
Kolben 18 mit der Kurbelwelle 24 verbinden, so
dass eine Gleitbewegung des Kolbens 18 in jedem jeweiligen
Zylinder 16 eine Drehung der Kurbelwelle 24 zur Folge
hat. In ähnlicher Weise kann eine Drehung der Kurbelwelle 24 eine
Gleitbewegung des Kolbens 18 zur Folge haben.
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Das
Brennstoffsystem 12 kann Komponenten aufweisen, die zusammenarbeiten,
um Einspritzungen von unter Druck gesetztem Brennstoff in jede Brennkammer 22 zu
liefern. Insbesondere kann das Brennstoffsystem 12 einen
Tank 28 aufweisen, der konfiguriert ist, um eine Brennstoffversorgung
zu enthalten, und eine Brennstoffpumpanordnung 30, die konfiguriert
ist, um den Brennstoff unter Druck zu setzen und den unter Druck
gesetzten Brennstoff zu einer Vielzahl von Brennstoffeinspritzvorrichtungen 32 durch
eine Common-Rail bzw. gemeinsame Druckleitung 34 zu leiten.
Es wird in Betracht gezogen, dass zusätzliche oder andere
Komponenten in dem Brennstoffsystem 12 vorgesehen sein
könnten, falls erwünscht, beispielsweise Brennstofffilter,
Wasserabscheider, Nachfüllventile, Begrenzungs- bzw. Entlastungsventile,
Prioritätsventile und Energieregenerationsvorrichtungen.
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Die
Brennstoffpumpanordnung 30 kann eine oder mehrere Pumpvorrichtungen
aufweisen, die dahingehend wirken, dass sie den Druck des Brennstoffes
steigern, der aus dem Tank 28 abgezogen wird, und dass
sie einen oder mehrere Ströme von unter Druck gesetztem
Brennstoff zur Common-Rail 34 leiten. In einem Beispiel
weist die Brennstoffpumpanordnung 30 eine Niederdruckquelle 36 und
eine Hochdruckquelle 38 auf, die strömungsmittelmäßig
in Reihe durch eine Brennstoffleitung 40 verbunden sind.
Die Niederdruckquelle 36 kann eine Transferpumpe verkörpern,
die konfiguriert ist, um eine Niederdruckeinspeisung zur Hochdruckquelle 38 zu
liefern. Die Hochdruckquelle 38 kann konfiguriert sein, um
die Niederdruckeinspeisung aufzunehmen und den Druck des Brennstoffes
in den Bereich von ungefähr 30–300 MPa anzuheben.
Die Hochdruckquelle 38 kann mit der Common-Rail 34 durch
eine Brennstoffleitung 42 verbunden sein. Ein Rückschlagventil 44 kann
in der Brennstoffleitung 42 angeordnet sein, um einen Fluss
des Brennstoffes in einer Richtung von der Brennstoffpumpanordnung 30 zur
Common-Rail 34 vorzusehen.
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Die
Niederdruckquelle 36 und/oder die Hochdruckquelle 38 können
betriebsmäßig mit dem Motor 10 verbunden
sein und von der Kurbelwelle 24 angetrieben werden. Die
Niederdruckquelle 36 und/oder die Hochdruckquelle 38 können
mit der Kurbelwelle 24 in irgendeiner Weise verbunden sein,
die dem Fachmann leicht offensichtlich ist, wobei eine Drehung der
Kurbelwelle 24 eine entsprechende Drehung der Pumpenantriebswelle
zur Folge haben wird. Beispielsweise ist eine Pumpenantriebswelle 46 der
Hochdruckquelle 38 in 1 derart
gezeigt, dass sie mit der Kurbelwelle 24 durch einen Getriebe- bzw.
Antriebsstrang 48 verbunden ist. Es wird jedoch in Betracht
gezogen, dass die Niederdruckquelle 36 und/oder die Hochdruckquelle 38 alternativ
elektrisch, hydraulisch, pneumatisch oder in irgendeiner anderen
geeigneten Weise angetrieben werden können.
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Die
Brennstoffeinspritzvorrichtungen 32 können in
den Zylinderköpfen 20 angeordnet sein und strömungsmittelmäßig
mit der Common-Rail 34 durch eine Vielzahl von Verteilungsleitungen 50 verbunden
sein. Jede Brennstoffeinspritzvorrichtung 32 kann betreibbar
sein, um eine Menge von unter Druck gesetztem Brennstoff in eine
assoziierte Brennkammer 22 zu vorbestimmten Zeitpunkten,
mit vorbestimmten Brennstoffdrücken und mit vorbestimmten
Brennstoffflussraten einzuspritzen. Die Zeitsteuerung der Brennstoffeinspritzung
in die Brennkammer 22 kann mit der Bewegung des Kolbens 18 synchronisiert
sein. Beispielsweise kann Brennstoff eingespritzt werden, wenn sich
der Kolben 18 der oberen Totpunktposition während
eines Kompressionshubes bzw. Verdichtungshubes nähert,
um eine durch Verdichtung gezündete Verbrennung des eingespritzten
Brennstoffes zu gestatten. Alternativ kann Brennstoff eingespritzt
werden, wenn der Kolben 18 den Kompressions- bzw. Verdichtungshub beginnt,
und sich zu einer oberen Totpunktposition hin bewegt, und zwar für
einen HCCI-Betrieb bzw. einen Betrieb mit homogener kompressionsgezündeter Ladung
(HCCI = homogeneous charge compression ignition). Der Brennstoff
kann auch eingespritzt werden, wenn der Kolben 18 sich
von einer oberen Totpunktposition zu einer unteren Totpunktposition
hin während eines Expansionshubes bewegt, und zwar für
eine späte Nacheinspritzung, um eine reduzierende Atmosphäre
für eine Nachbehandlungsregeneration zu erzeugen.
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Wie
in 2 veranschaulicht, kann jede Brennstoffeinspritzvorrichtung 32 eine
Unit-Brennstoffeinspritzvorrichtung bzw. Pumpe-Düsebrennstoffeinspritzvorrichtung
mit geschlossener Düse sein. Insbesondere kann jede Brennstoffeinspritzvorrichtung 32 einen
Einspritzvorrichtungskörper 52 aufweisen, der
eine Führung 54 aufnimmt, weiter ein Düsenglied 56,
eine Elektromagnetbetätigungsvorrichtung 59 und
ein Nadelventilelement 58. Es wird in Betracht gezogen,
dass jede Brennstoffeinspritzvorrichtung 32 eine verstärkte
oder nicht verstärkte Common-Rail-Einspritzvorrichtung
verkörpern kann und zusätzliche oder andere Komponenten
aufweisen kann als jene, die in 2 veranschaulicht
sind, falls erwünscht, wie beispielsweise zusätzliche
Elektromagnetbetätigungsvorrichtungen, Piezo-Betätigungsvorrichtungen
und zusätzliche Ventilelemente.
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Der
Einspritzvorrichtungskörper 52 kann ein zylindrisches
Glied sein, welches zur Montage im Zylinderkopf 20 konfiguriert
ist. Der Einspritzvorrichtungskörper 52 kann eine
mittige Bohrung 60 zur Aufnahme der Führung 54 und
des Düsengliedes 56 haben, und eine Öffnung 62,
durch die ein Spitzenende 64 des Düsengliedes 56 vorstehen
kann. Ein Dichtungsglied, wie beispielsweise ein (nicht gezeigter) O-Ring,
kann zwischen der Führung 54 und dem Düsenglied 56 angeordnet
sein, um die Brennstoffleckage aus der Brennstoffeinspritzvorrichtung 32 zu
begrenzen bzw. zu verhindern.
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Die
Führung 54 kann auch ein zylindrisches Glied mit
einer mittigen Bohrung 68, die zur Aufnahme des Nadelventilelementes 58 konfiguriert
ist, und mit einer Steuerkammer 71 sein. Die mittige Bohrung 68 kann
als eine Druckkammer wirken, die unter Druck gesetzten Brennstoff
enthält, der von einem Brennstoffversorgungsdurchlassweg 70 geliefert wird.
Während der Einspritzung kann der unter Druck gesetzte
Brennstoff von der Verteilungsleitung 50 durch den Brennstoffversorgungsdurchlassweg 70 und
die mittige Bohrung 68 zum Düsenglied 56 fließen.
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Unter
Druck gesetzter Brennstoff kann selektiv aus der Steuerkammer 71 abgelassen
werden oder zu dieser hingeliefert werden. Insbesondere kann ein
Steuerdurchlassweg 73 strömungsmittelmäßig
die Steuerkammer 71 und die Elektromagnetbetätigungsvorrichtung 59 verbinden,
um die Steuerkammer 71 abzulassen und zu füllen.
Die Steuerkammer 71 kann auch mit unter Druck gesetztem Strömungsmittel über
einen Versorgungsdurchlassweg 77 und einen Anschluss 78 beliefert
werden, der axial mit dem Nadelventilelement 58 und in
Verbindung mit dem Brennstoffversorgungsdurchlassweg 70 ausgerichtet
ist. Ein Durchmesser des Anschlusses 78 kann geringer als
ein Durchmesser des Steuerdurchlassweges 73 und des Versorgungsdurchlassweges 77 sein,
um einen Druckabfall innerhalb der Steuerkammer 71 zu gestatten,
wenn aus dem Steuerdurchlassweg 73 unter Druck gesetzter
Brennstoff abgeleitet wird.
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Das
Düsenglied 56 kann genauso ein zylindrisches Glied
sein, welches eine mittige Bohrung 72 hat, die konfiguriert
ist, um das Nadelventilelement 58 aufzunehmen. Das Düsenglied 56 kann
auch eine oder mehrere Zumessöffnungen 80 aufweisen,
um zu gestatten, dass unter Druck gesetzter Brennstoff aus der mittigen
Bohrung 68 in die assoziierte Brennkammer 22 des
Motors 10 sprüht.
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Die
Elektromagnetbetätigungsvorrichtung 59 kann gegenüberliegend
zu den Zumessöffnungen 80 des Düsengliedes 56 angeordnet
sein, um den Brennstofffluss in die Steuerkammer 71 hinein
und aus dieser heraus zu steuern. Insbesondere kann die Elektromagnetbetätigungsvorrichtung 59 ein Drei-Positionen-Proportionalventilelement 106 aufweisen,
welches in dem Steuerdurchlassweg 73 zwischen der Steuerkammer 71 und
dem Tank 28 angeordnet ist. Das Proportionalventilelement 106 kann federvorgespannt
sein und elektromagnetbetätigt sein, um sich zwischen einer
ersten Position, in der Brennstoff aus der Steuerkammer 71 zum
Tank 28 fließen kann, und einer zweiten Position
zu bewegen, in der unter Druck gesetzter Brennstoff aus der Verteilungsleitung 50 durch
den Steuerdurchlassweg 73 in die Steuerkammer 71 fließt,
und einer dritten Position, in der ein Brennstofffluss durch den
Steuerdurchlassweg 73 blockiert ist. Die Position des Proportionalventilelementes 106 zwischen
den ersten, zweiten und dritten Positionen kann eine Flussrate des
Brennstoffes durch den Steuerdurchlassweg 73 bestimmen,
genauso wie die Flussrichtung. Das Proportionalventilelement 106 kann
zu irgendeiner Position zwischen den ersten, zweiten und dritten
Positionen ansprechend auf einen elektrischen Strom bewegbar sein,
der an einen Elektromagneten 108 angelegt wird, der mit
dem Proportionalventilelement 106 assoziiert ist. Es wird
in Betracht gezogen, dass das Proportionalventilelement 106 alternativ
hydraulisch betätigt, mechanisch betätigt, pneumatisch
betätigt oder in irgendeiner anderen geeigneten Weise betätigt
sein kann. Es wird weiter in Betracht gezogen, dass das Proportionalventilelement
ein nicht proportionales Zwei-Positionen-Ventilelement sein kann,
welches nur zwischen einer Steuerkammerablassposition und einer
Steuerkammerfüllposition bewegbar ist, oder nur zwischen
einer Steuerkammerablassposition und einer blockierten Position,
falls erwünscht.
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Das
Nadelventilelement 58 kann ein langgestrecktes zylindrisches
Glied sein, welches verschiebbar in der Gehäuseführung 54 und
dem Düsenglied 56 angeordnet ist. Das Nadelventilelement 58 kann
axial zwischen einer ersten Position, in der das Spitzenende 82 des
Nadelventilelementes 58 einen Fluss von Brennstoff durch
die Zumessöffnungen 80 blockiert, und einer zweiten
Position bewegbar sein, in der die Zumessöffnungen 80 für
einen Fluss von Brennstoff in die Brennkammer 22 offen sind.
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Das
Nadelventilelement 58 kann normalerweise zur ersten Position
hin vorgespannt sein. Insbesondere, wie in 2 zu sehen,
kann jede Brennstoffeinspritzvorrichtung 32 eine Feder 90 aufweisen, die
zwischen einem Anschlag 92 der Führung 54 und einer
Sitzoberfläche 94 des Nadelventilelementes 58 angeordnet ist,
um axial das Spitzenende 82 zur Zumessöffnungsblockierungsposition
hin vorzuspannen. Ein erster Abstandshalter 96 kann zwischen
der Feder 90 und dem Anschlag 92 angeordnet sein,
und ein zweiter Abstandshalter 98 kann zwischen der Feder 90 und
der Sitzfläche 94 angeordnet sein, um die Abnutzung
der Komponenten innerhalb der Brennstoffeinspritzvorrichtung 32 zu
verringern.
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Das
Nadelventilelement 58 kann mehrere hydraulische Antriebsflächen
haben. Insbesondere kann das Nadelventilelement 58 eine
hydraulische Oberfläche 100 aufweisen, die dazu
tendiert, das Nadelventilelement 58 zur ersten Position
oder Zumessöffnungsblockierungsposition hin zu treiben,
wenn darauf unter Druck gesetzter Brennstoff in der Steuerkammer 71 wirkt,
und eine hydraulische Oberfläche 104, die dazu
tendiert, der Vorspannung der Feder 90 entgegen zu wirken
und das Nadelventilelement 58 in der entgegengesetzten
Richtung zur zweiten Position hin oder zur Zumessöffnungsöffnungsposition
hin zu treiben. Wenn es zur zweiten Position hin vorgespannt ist,
kann das Nadelventilelement 58 konfiguriert sein, um den
Versorgungsdurchlassweg 77 abzudecken. Insbesondere kann
ein Basisende 110 des Nadelventilelementes 58 eine
Ausnehmung 112 aufweisen, die einen ringförmigen
Rand 114 hat, der konfiguriert ist, um mit einem Endwandteil 116 der
Steuerkammer 71 in Eingriff zu kommen, wenn das Nadelventilelement 58 zur
zweiten Position bewegt wurde. Der Eingriff des Randes 114 mit
dem Endwandteil 116 kann im Wesentlichen den Fluss von
unter Druck gesetztem Strömungsmittel vom Versorgungsdurchlassweg 77 in
die Steuerkammer 71 blockieren.
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Wie
in der vergrößerten Darstellung der 3A veranschaulicht,
kann die Ausnehmung 112 konkav sein und einen Innendurchmesser „D"
haben, der größer als ein Innendurchmesser „d"
des Anschlusses 78 ist. Wie ebenfalls in 3A veranschaulicht,
kann die Höhe der Ausnehmung 112 durch den Buchstaben „H"
dargestellt werden. Die Abmessungen der Ausnehmung 112 können
so ausgelegt sein, dass der Druckaufbau innerhalb der Ausnehmung 112,
der aus der Verschlussbewegung des Nadelrückschlagventils 58 resultiert,
nicht ausreichend sein kann, um das Wegspringen des Nadelrückschlagventils 58 vom
Endwandteil 116 zu bewirken. In einem Beispiel kann die
ringförmige Oberfläche, die von einem imaginä ren
Zylinder mit einer Höhe „H" und einem Durchmesser „d"
definiert wird, der innerhalb der Ausnehmung 112 unter
dem Anschluss 78 gelegen ist, ungefähr viermal
der Querschnittsfläche des Anschlusses 78 sein.
Um diese erwünschte Beziehung vorzusehen, kann die Höhe
der Ausnehmung 112 ungefähr auf den Durchmesser des
Anschlusses 78 eingestellt sein (beispielsweise H = d).
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Ein
alternatives Ausführungsbeispiel des Nadelrückschlagventils 58 ist
in der vergrößerten Darstellung der 3B gezeigt. Ähnlich
wie beim Nadelrückschlagventil 58 der 3A weist
das Nadelrückschlagventil 58 der 3B eine
Ausnehmung 112 auf, die konfiguriert ist, um den Versorgungsdurchlassweg 77 abzudecken.
Jedoch kann im Gegensatz zur Ausnehmung 112 der 3A die
Ausnehmung 112 der 3B zylindrisch
geformt sein.
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4 veranschaulicht
ein alternatives Ausführungsbeispiel der Brennstoffeinspritzvorrichtung 32. Ähnlich
wie bei der Brennstoffeinspritzvorrichtung 32 der 2 weist
die Brennstoffeinspritzvorrichtung 32 der 4 einen
Einspritzvorrichtungskörper 52, eine Führung 54,
ein Düsenglied 56 und ein Nadelventilelement 58 auf,
die die Steuerkammer 71 mit Versorgungs- und Steuerdurchlasswegen 72 und 73 formen.
Jedoch haben die Versorgungs- und Ablaufdurchlasswege, im Gegensatz
zur Brennstoffeinspritzvorrichtung 32 der 3,
umgekehrte Positionen, wobei die Ausnehmung 112 ausgelegt
ist, um den Steuerdurchlassweg 73 anstatt des Versorgungsdurchlassweges 77 abzudecken.
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Industrielle Anwendbarkeit
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Die
Brennstoffeinspritzvorrichtung der vorliegenden Offenbarung hat
weithin Anwendungen in einer Vielzahl von Motorbauarten, die beispielsweise Dieselmotoren,
Benzinmotoren und mit gasförmigem Brennstoff angetriebene
Motoren aufweisen. Die offenbarte Brennstoffeinspritzvorrichtung
kann bei irgendeinem Motor eingerichtet werden, der ein Brennstoffdrucksystem
verwendet, bei dem es vorteilhaft sein kann, die Leckage von unter
Druck gesetztem Brennstoff in eine Steuerkammer der Brennstoffeinspritzvorrichtung
während des beabsichtigten Ab lassens der Steuerkammer zu
minimieren. Der Betrieb der Brennstoffeinspritzvorrichtung 32 wird
nun erklärt.
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Das
Nadelventilelement 58 kann durch eine Unausgeglichenheit
der Kraft bewegt werden, die durch den Strömungsmitteldruck
erzeugt wird. Wenn beispielsweise das Nadelventilelement 58 in
der ersten Position oder Zumessöffnungsblockierungsposition
ist, kann unter Druck gesetzter Brennstoff aus den Brennstoffversorgungsdurchlasswegen 77 und 73 in die
Steuerkammer 71 fließen, um auf die hydraulische
Oberfläche 100 zu wirken. Gleichzeitig kann unter
Druck gesetzter Brennstoff aus dem Brennstoffversorgungsdurchlassweg 70 in
die mittige Bohrung 68 in Voraussicht einer Einspritzung
fließen. Die Kraft der Feder 90 in Kombination
mit der hydraulischen Kraft, die auf der hydraulischen Oberfläche 100 erzeugt
wird, kann größer sein als die entgegenwirkende
Kraft, die an der hydraulischen Oberfläche 104 erzeugt
wird, wodurch bewirkt wird, dass das Nadelventilelement 58 in
der ersten Position bleibt und den Brennstofffluss durch die Zumessöffnungen 80 begrenzt
bzw. verhindert. Um die Zumessöffnungen 80 zu öffnen,
und die Einspritzung von unter Druck gesetztem Brennstoff aus der
mittigen Bohrung 68 in die Brennkammer 22 einzuleiten,
kann die Elektromagnetbetätigungsvorrichtung 59 das
Proportionalventilelement 106 bewegen, um selektiv unter
Druck gesetzten Brennstoff weg aus der Steuerkammer 71 und
weg von der hydraulischen Oberfläche 100 abzuleiten.
Diese Verringerung des Druckes, der auf die hydraulische Oberfläche 100 wirkt,
kann gestatten, dass die entgegengesetzte Kraft auf die hydraulische Oberfläche 104 wirkt,
um die Vorspannkraft der Feder 90 zu überwinden,
wodurch das Nadelventilelement 58 zur Zumessöffnungsöffnungsposition
hin bewegt wird.
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Wenn
das Nadelventilelement 58 in der ersten Position oder Zumessöffnungsöffnungsposition ist,
kann irgendeine Leckage von unter Druck gesetztem Brennstoff durch
den Versorgungsdurchlassweg 77 in die Steuerkammer 71 den
Wirkungsgrad des Motors 10 verringern. Um den Wirkungsgrad
des Motors 10 zu verbessern, kann daher der Rand 114 des Nadelventilelementes 58 mit
dem Endwandteil 116 der Steuerkammer 71 in Eingriff
kommen und eine Dichtung dazwischen erzeugen, die die Wahrscheinlichkeit
einer Leckage minimieren kann. Weil das Na delventilelement 58 die
Ausnehmung 112 aufweist, kann der Druckaufbau, der durch
die Verschlussbewegung des Nadelventilelementes 58 bewirkt
wird, durch die Ausnehmung 112 aufgenommen werden und darin
gehalten werden, was die Wahrscheinlichkeit minimiert, dass das
Nadelventilelement 58 weg vom Endwandteil 116 abspringt.
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Weil
der Rand 114 nahezu mit jeglicher Stelle des Endwandteils 116 in
Eingriff sein kann und immer noch die erwünschte Abdichtung
bilden kann, kann eine Fehlausrichtung zwischen dem Nadelventilelement 58 und
dem Anschluss 78 ohne Konsequenzen sein. Weil die zusammenpassenden
Oberflächen des Randes 114 und des Endwandteils 116 im
Wesentlichen flach sind, kann der Herstellungsprozess, der zur Herstellung
der Brennstoffeinspritzvorrichtungen 32 erforderlich ist,
relativ einfach und kostengünstig sein.
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Es
wird dem Fachmann offensichtlich sein, dass verschiedene Modifikationen
und Variationen an der Brennstoffeinspritzvorrichtung der vorliegenden
Offenbarung vorgenommen werden können, ohne vom Umfang
der Offenbarung abzuweichen. Andere Ausführungsbeispiele
werden dem Fachmann aus einer Betrachtung der Beschreibung und einer
praktischen Ausführung der hier offenbarten Brennstoffeinspritzvorrichtung
offensichtlich werden. Es ist beabsichtigt, dass die Beschreibung
und die Beispiele nur als beispielhaft angesehen werden, wobei ein
wahrer Umfang der Erfindung durch die folgenden Ansprüche
und ihre äquivalenten Ausführungen gezeigt wird.
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Zusammenfassung
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BRENNSTOFFEINSPRITZVORRICHTUNG MIT AUSGENOMMENEM
RÜCKSCHLAGELEMENTOBERTEIL
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Eine
Brennstoffeinspritzvorrichtung für eine Maschine wird offenbart.
Die Brennstoffeinspritzvorrichtung hat ein Düsenglied mit
einem ersten Ende und einem zweiten Ende. Das erste Ende der Brennstoffeinspritzvorrichtung
hat mindestens eine Zumessöffnung. Die Brennstoffeinspritzvorrichtung
hat auch eine Steuerkammer, die zum zweiten Ende des Düsengliedes
hin gelegen ist, und zwar mit einem Endwandteil, der ungefähr
senkrecht zu einer axialen Richtung des Düsengliedes ist.
Die Brennstoffeinspritzvorrichtung hat weiter einen Anschluss, der
in dem Endwandteil der Steuerkammer angeordnet ist, und mindestens
einen Durchlassweg in Strömungsmittelverbindung mit der
Steuerkammer über den Anschluss. Die Brennstoffeinspritzvorrichtung
hat zusätzlich ein Nadelventilelement mit einem Spitzenende
und einem Basisende. Das Spitzenende ist konfiguriert, um selektiv
den Brennstofffluss durch die mindestens eine Zumessöffnung
zu blockieren. Das Basisende hat eine Ausnehmung, die konfiguriert
ist, um den Anschluss abzudecken.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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