DE112008001497T5 - Kraftstoffinjektor mit einem Einsatz für einen Durchströmungskanal - Google Patents

Kraftstoffinjektor mit einem Einsatz für einen Durchströmungskanal Download PDF

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Dennis H. Chillicothe Gibson
Jinhui Bloomington Sun
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Abstract

Injektor zum Einspritzen eines Fluids, mit:
einer Kammer zum Aufnehmen des Fluids,
einem Steuerventil, das zwischen einer ersten Position und einer zweiten Position bewegbar ist,
einem Durchströmungskanal, der sich zwischen dem Steuerventil und der Kammer erstreckt, wobei der Durchströmungskanal ein erstes Volumen begrenzt, und
einem Einsatz, der in dem Durchströmungskanal angeordnet ist, wobei der Einsatz ein zweites Volumen einnimmt,
wobei die Platzierung des Einsatzes in dem Durchströmungskanal das zum Aufnehmen des Fluids verfügbare Volumen des Durchströmungskanals auf ein drittes Volumen verringert, das gleich dem ersten Volumen minus dem zweiten Volumen ist.

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein Kraftstoffinjektoren. Die vorliegende Erfindung betrifft insbesondere Einsätze zur Verwendung in einem oder in mehreren der Durchströmungskanäle von Kraftstoffinjektoren.
  • Hintergrund
  • Zum Erfüllen immer strengerer Emissionsvorschriften untersuchen Hersteller von Dieselmotoren unterschiedliche Verfahren zum Verringern der reglementierten Bestandteile der Emissionen von Dieselmotoren. Ein Ansatz, der dazu verwendet wird, zum Erreichen der verringerten Emissionen beizutragen, besteht darin, während jedes einzelnen Verbrennungsereignisses mehrere Einspritzungen von Kraftstoff in die Verbrennungskammer zu nutzen. Beispielsweise verwenden Hersteller gegenwärtig eine Anzahl unterschiedlicher Einspritzungsstrategien, von denen einige eine Voreinspritzung, eine Haupteinspritzung, eine Nacheinspritzung oder unterschiedliche Kombinationen dieser oder anderer Einspritzungsarten beinhalten. Während die in einer bestimmten Situation zu verwendende geeignete Einspritzungsstrategie von einer Vielzahl unterschiedlicher Faktoren abhängen kann, ist ein Faktor, der potenziell die Verfügbarkeit einer bestimmten Strategie mit mehreren Einspritzungen einschränken kann, die Ansprechempfindlichkeit des zum Durchführen der Einspritzungen verwendeten Kraftstoffinjektors. Wenn der Kraftstoffinjektor nicht ansprechempfindlich genug ist, kann seine Fähigkeit, gleichbleibend geringe Kraftstoffmengen einzuspritzen oder mehr als eine Einspritzung in einem kleinen Zeitfenster durchzuführen, erheblich eingeschränkt sein.
  • In vielen Fällen wird die Steuerung der Einspritzereignisse des Injektors hydraulisch durchgeführt, unter Verwendung von Kraftstoff oder eines anderen Fluids (z. B. Motoröl oder ein anderes Betätigungsfluid) zum wahlweisen Aufbringen einer Schließkraft auf das Nadelventil des Kraftstoffinjektors. Häufig wird ein Ventil zum Steuern des Fluidstroms zu und/oder von einer in dem Injektor ausgebildeten Steuerkammer verwendet. Die Steuerkammer ist zum Aufnehmen des Fluids auf eine Weise, die dem Druck des Fluids ermöglicht, eine Schließkraft auf das Nadelventil oder auf ein auf das Nadelventil einwirkendes Bauteil aufzubringen, ausgebildet. Das Fluid wird für gewöhnlich durch einen oder mehrere Steuerkanäle zwischen dem Ventil und der Steuerkammer geleitet. Je größer jedoch das Volumen dieser Steuerkanäle ist, desto mehr Fluid ist zum Füllen derselben erforderlich, und umso „träger” kann der Injektor werden. Aufgrund von Herstellungsbegrenzungen wie der begrenzten Fähigkeit, ein Loch oder eine Bohrung mit einem kleinen Durchmesser über eine relativ lange Strecke zu erzeugen, ist es häufig schwierig, den Durchmesser der Steuerkanäle über einen bestimmten Punkt hinaus zu verringern, und so wurden andere Verfahren zur Verringerung des Volumens verwendet.
  • Hersteller von Injektoren haben mindestens zwei unterschiedliche Methoden oder Verfahren zum Geringhalten des Volumens der Steuerkanäle benutzt. Ein Verfahren verringert das Volumen der Steuerkanäle durch Platzieren sowohl des Steuerventils als auch des Steuerventilaktuators (z. B. eines Solenoid-Aktuators oder eines piezoelektrischen Aktuators) im Inneren des Injektorkörpers, was eine Anordnung des Steuerventils in der Nähe der Steuerkammer ermöglicht. Die Platzierung des Steuerventils in der Nähe der Steuerkammer trägt zum Verringern der Länge und daher des Volumens der Steuerkanäle bei. Wenngleich dies wirksam bei der Verringerung des Volumens der Steuerkanäle ist, stellt die Platzierung des Steuerventilaktuators in dem Injektor (im Gegensatz zu einer Platzierung auf der Oberseite des Injektors) häufig Herausforderungen in Bezug auf die Montage und den Aufwand für das Ventil und den Aktuator dar. Ein anderes von Herstellern verwendetes Verfahren verringert das Volumen des Steuerkanals durch Verlängern der Länge des Nadelventils, so dass sich die auf der Oberseite des Nadelventils ausgebildete Steuerkammer nahe an der Oberseite des Injektors befindet, wo das Steuerventil und der Steuerventilaktuator angeordnet sind. Der Nachteil dieses Verfahrens besteht darin, dass die Verlängerung des Nadelventils das Gesamtgewicht des Nadelventils erhöht, was die schnelle Bewegung des Ventils aufgrund größerer Trägheitskräfte schwieriger macht.
  • Die am 27. Oktober 2000 eingereichte britische Patentanmeldung Nr. GB 2,356,020 („das Patent '020”) offenbart eine Anordnung, die als eine Druckwellendämpfungsvorrichtung dienen soll, die die Verwendung eines Einsatzes in einer Bohrung beinhaltet, die eine Steuerkammer mit einer Resonanzkammer verbindet. Wenngleich diese Anordnung zur Dämpfung von Druckwellen wirksam sein kann, befindet sich der Einsatz nicht an einer Stelle, die eine Auswirkung auf das Volumen des Steuerkanals haben würde.
  • Es wäre wünschenswert, einen Kraftstoffinjektor bereitzustellen, der einen oder mehrere der vorher erörterten Mängel beseitigt.
  • Zusammenfassung
  • Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform weist ein Injektor zum Einspritzen eines Fluids eine Kammer zum Aufnehmen des Fluids, ein Steuerventil, einen Durchströmungskanal und einen Einsatz auf. Das Steuerventil kann zwischen einer ersten Position und einer zweiten Position bewegbar sein. Der Durchströmungskanal kann sich zwischen dem Steuerventil und der Kammer erstrecken, und der Durchströmungskanal kann ein erstes Volumen begrenzen. Der Einsatz kann sich in dem Durchströmungskanal befinden, und der Einsatz kann ein zweites Volumen einnehmen. Die Platzierung des Einsatzes in dem Durchströmungskanal verringert das zum Aufnehmen des Fluids verfügbare Volumen des Durchströmungskanals auf ein drittes Volumen, das gleich dem ersten Volumen minus dem zweiten Volumen ist.
  • Gemäß einer anderen beispielhaften Ausführungsform weist ein Kraftstoffinjektor einen Körper, eine Steuerkammer, ein Steuerventil, einen Steuerkanal, eine Druckkammer, ein Nadelventil und einen Einsatz auf. Der Körper kann einen Kraftstoffeinlass, einen Niederdruckauslass und mindestens eine Öffnung für die Kraftstoffeinspritzung enthalten. Das Steuerventil kann zwischen einer ersten Position, in der die Steuerkammer fluidmäßig mit dem Kraftstoffeinlass verbunden ist, und einer zweiten Position, in der die Steuerkammer fluidmäßig mit dem Niederdruckauslass verbunden ist, bewegbar sein. Der Steuerkanal kann sich zwischen dem Steuerventil und der Steuerkammer erstrecken, und der Steuerkanal kann ein erstes Volumen begrenzen. Die Druckkammer kann fluidmäßig mit dem Kraftstoffeinlass verbunden sein. Das Nadelventilbauteil kann ein erstes Ende, auf das druckbeaufschlagtes Fluid in der Druckkammer wirkt, und ein zweites Ende aufweisen, auf das druckbeaufschlagtes Fluid in der Steuerkammer wirkt. Das Nadelventilbauteil kann zwischen einer ersten Position, in der die mindestens eine Öffnung fluidmäßig von der Druckkammer getrennt ist, und einer zweiten Position, in der die mindestens eine Öffnung fluidmäßig mit der Druckkammer verbunden ist, bewegbar sein. Der Einsatz kann sich in dem Steuerkanal befinden, und der Einsatz kann ein zweites Volumen einnehmen. Die Platzierung des Einsatzes in dem Steuerkanal verringert das zum Aufnehmen von Kraftstoff verfügbare Volumen des Steuerkanals auf ein drittes Volumen, das gleich dem ersten Volumen minus dem zweiten Volumen ist.
  • Gemäß einer anderen beispielhaften Ausführungsform beinhaltet ein Verfahren zum Betreiben eines Kraftstoffinjektors mit einer zum wahlweisen Aufnehmen von druckbeaufschlagtem Fluid zum Aufbringen einer Schließkraft auf ein Nadelventilbauteil ausgebildeten Steuerkammer den Schritt eines wahlweisen Bewegens eines Steuerventils zwischen einer ersten Position und einer zweiten Position. Das Verfahren beinhaltet ferner den Schritt eines Transportierens von Fluid zwischen der Steuerkammer und dem Steuerventil durch einen Durchströmungskanal, der einen darin angeordneten Einsatz aufweist. Der Einsatz kann mindestens 25 Prozent des von dem Durchströmungskanal begrenzten Gesamtvolumens verbrauchen.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • 1 ist eine schematische Darstellung einer Kraftstoffversorgung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform.
  • 2 ist eine Schnittseitenansicht eines Kraftstoffinjektors gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Kraftstoffversorgung aus 1.
  • 3 ist eine schematische Darstellung des Kraftstoffinjektors aus 2.
  • 4 ist eine Schnittendansicht eines Einsatzes gemäß einer beispielhaften Ausführungsform des Kraftstoffinjektors aus 2.
  • 5 ist eine Schnittseitenansicht des Einsatzes aus 4 entlang der Linie A-A.
  • 6 ist eine Schnittendansicht eines Einsatzes gemäß einer anderen beispielhaften Ausführungsform des Kraftstoffinjektors aus 2.
  • Detaillierte Beschreibung
  • Bezug nehmend auf 1 ist eine Kraftstoffversorgung 10 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform gezeigt. Die Kraftstoffversorgung 10 ist das System von Bauteilen, die zum Fördern von Kraftstoff (z. B. Diesel, Benzin, Schweröl, etc.) von einem Ort, an dem Kraftstoff gespeichert ist, zu der bzw. den Verbrennungskammer(n) eines Motors 12 zusammenwirken, wo er verbrannt wird und wo die durch den Verbrennungsprozess freigesetzte Energie von dem Motor 12 aufgenommen und zum Erzeugen einer mechanischen Leistungsquelle verwendet wird. Wenngleich sie in 1 als eine Kraftstoffversorgung für einen Dieselmotor gezeigt ist, kann die Kraftstoffversorgung 10 die Kraftstoffversorgung eines beliebigartigen Motors (z. B. eines Innenverbrennungsmotors wie eines Diesel- oder Benzinmotors, einer Turbine, etc.) sein. Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform enthält die Kraftstoffversorgung 10 einen Tank 14, eine Transferpumpe 16, eine Hochdruckpumpe 18, eine Common Rail 20, Kraftstoffinjektoren 22 und ein elektronisches Steuermodul (englisch: electronic control module, ECM) 24.
  • Der Tank 14 ist ein Speicherbehälter, der den Kraftstoff speichert, den die Kraftstoffversorgung 10 fördern wird. Die Transferpumpe 16 pumpt Kraftstoff aus dem Tank 14 und fördert ihn mit einem im Allgemeinen niedrigen Druck zu der Hochdruckpumpe 18. Die Hochdruckpumpe 18 wiederum druckbeaufschlagt den Kraftstoff auf einen hohen Druck und fördert den Kraftstoff zu der Common Rail 20. Die Common Rail 20, die auf dem durch die Hochdruckpumpe 18 erzeugten hohen Druck gehalten werden soll, dient als die Hochdruckkraftstoffquelle für jeden der Kraftstoffinjektoren 22. Jedem Krafstoffinjektor 22 wird kontinuierlich Kraftstoff von der Common Rail 20 zugeführt, derart, dass jeglicher von einem Kraftstoffinjektor 22 eingespritzte Kraftstoff rasch durch zusätzlichen, von der Common Rail 20 zugeführten Kraftstoff ersetzt wird. Das ECM 24 ist ein Steuermodul, das mehrere Eingangssignale von Sensoren empfängt, die verschiedenen Systemen des Motors 12 (einschließlich der Kraftstoffversorgung 10) zugeordnet sind und die Betriebsbedingungen dieser verschiedenen Systeme (z. B. Kraftstoffdruck der Common Rail, Kraftstofftemperatur, Gaspedalposition, Motordrehzahl, etc.) angeben. Das ECM 24 verwendet diese Eingaben zum Steuern des Betriebs der Hochdruckpumpe 18 und jedes der Kraftstoffinjektoren 22 sowie anderer Motorbauteile. Der Zweck der Kraftstoffversorgung 10 besteht darin, sicherzustellen, dass dem Motor 12 zur Unterstützung des Betriebs des Motors 12 fortwährend in den geeigneten Mengen, zu den richtigen Zeiten und auf die richtige Weise Kraftstoff zugeführt wird.
  • Nun Bezug nehmend auf 2 befindet sich jeder Kraftstoffinjektor 22 in dem Motor 12 an einer Position, die ihm erlaubt, unter hohem Druck stehenden Kraftstoff in eine Verbrennungskammer des Motors 12 (oder in einigen Fällen in eine Vorkammer oder eine Einlassöffnung stromaufwärts der Verbrennungskammer) einzuspritzen, und dient allgemein als eine Dosiervorrichtung, die steuert, wann Kraftstoff in die Verbrennungskammer eingespritzt wird, wie viel Kraftstoff eingespritzt wird und auf welche Weise der Kraftstoff eingespritzt wird (z. B. Winkel des eingespritzten Kraftstoffs, Sprühmuster, etc.). Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform enthält jeder Kraftstoffinjektor 22 einen Körper 26, ein Nadelventilbauteil 28, ein Steuerventil 30, einen Aktuator 32 und einen Einsatz 33.
  • Der Körper 26 bildet allgemein den Grundaufbau des Kraftstoffinjektors 22, einschließlich der Aufbauten, die andere Bauteile aufnehmen, Durchströmungskanäle, die den Kraftstoffstrom von einem Abschnitt des Kraftstoffinjektors 22 zu einem anderen erlauben, und der Aufbauten, die den Kraftstoffinjektor 22 in einem zusammengebauten Zustand halten. Der Körper 26 kann ein Aufbau sein, der aus mehreren unterschiedlichen Teilen, Stücken oder Elementen zusammengesetzt sein kann, die zum Ausbilden des allgemeinen Aufbaus des Kraftstoffinjektors 22 zusammenwirken. Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform enthält der Körper 26 eine Druckkammer 34, einen Nadelventilsitz 36, Öffnungen 38, eine Steuerkammer 40, einen Zufuhrkanal 42, einen Ablaufkanal 44 und einen Steuerkanal 46.
  • Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform ist die Druckkammer 34 eine Kammer oder ein Hohlraum, die/der in dem Körper 26 ausgebildet ist, über den Zufuhrkanal 42 fluidmäßig mit der Common Rail 20 verbunden ist und das Nadelventilbauteil 28 auf eine Weise aufnimmt, die dem Nadelventilbauteil 28 erlaubt, sich zwischen einer offenen Position und einer geschlossenen Position hin und her zu bewegen. Somit dient die Druckkammer 34 im Wesentlichen als ein Reservoir für unter hohem Druck stehenden Kraftstoff, der eingespritzt werden kann. Der Nadelventilsitz 36 ist in der Druckkammer 34 angeordnet und dient als eine Fläche, auf der das Nadelventilbauteil 28 aufsitzt oder die das Nadelventilbauteil 28 abdichtet, wenn es sich in der geschlossenen Position befindet, um zu Verhindern, dass Fluid aus der Druckkammer 42 austritt. Die Öffnungen 38 sind Löcher in dem Körper 26, die sich in der Nähe des Nadelventilsitzes 36 befinden und die erlauben, dass Fluid aus der Druckkammer 34 austreten kann, wenn sich das Nadelventilbauteil 28 in der offenen Position befindet.
  • Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform ist die Steuerkammer 40 eine Kammer oder ein Hohlraum, die/der zum Zusammenwirken mit dem Nadelventilbauteil 28 ausgebildet ist, derart, dass der Druck des Fluids in der Steuerkammer 40 auf das Nadelventilbauteil 28 (entweder direkt oder indirekt durch ein Zwischenbauteil) eine Kraft aufbringt, die das Nadelventilbauteil 28 in die geschlossene Position treibt. Das wahlweise Aufbringen der Kraft auf das Nadelventilbauteil 28 durch den druckbeaufschlagten Kraftstoff in der Steuerkammer 40 kann zum Steuern der Bewegung des Nadelventilbauteils 28 zwischen der offenen und der geschlossenen Position verwendet werden. Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform bildet ein Abschnitt des Nadelventilbauteils 28 mindestens eine der Wände, die die Steuerkammer 40 begrenzen, derart, dass ein druckbeaufschlagtes Fluid in der Steuerkammer 40 diesen Abschnitt des Nadelventilbauteils 28 nach außen treibt. Die Steuerkammer 40 ist fluidmäßig mit dem Zufuhrkanal 42 und dem Steuerkanal 46 verbunden. Ein Drosselkörper geeigneter Größe kann mindestens entweder in dem Zufuhrkanal 42 oder dem Steuerkanal 46 zum Steuern der Rate des Fluidstroms in die und/oder aus der Steuerkammer 40 vorgesehen sein.
  • Der Zufuhrkanal 42, der Ablaufkanal 44 und der Steuerkanal 46 sind jeweils Durchströmungskanäle, -bohrungen oder -bohrlöcher, die sich in dem Kraftstoffinjektor 22 befinden und dazu dienen, Fluid zu bestimmten Teilen des Kraftstoffinjektors 22 zu leiten. Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform dient der Zufuhrkanal 42 zum Leiten von Fluid von der Common Rail 20 zu der Druckkammer 34, (durch einen Drosselkörper) zu der Steuerkammer 40 und zu dem Steuerventil 30; der Ablaufkanal 44 (z. B. ein Niederdruckablauf) dient zum Leiten von Fluid von dem Steuerventil 30 zu dem Tank 14; und der Steuerkanal 46 dient zum Leiten von Fluid zwischen dem Steuerventil 30 und der Steuerkammer 40. Wenngleich der Durchmesser jedes Durchströmungskanals abhängig von der Länge und der Position jedes Durchströmungskanals variiert werden kann, kann der kleinste für einen bestimmten Durchströmungskanal verfügbare Durchmesser aus Gründen der Herstellung begrenzt sein. Beispielsweise kann ein langer Kanal einen größeren minimalen Durchmesser als ein kürzerer Kanal benötigen. Gemäß verschiedenen anderen beispielhaften und alternativen Ausführungsformen kann der einzelne Verlauf, den ein Durchströmungskanal durch einen Kraftstoffinjektor 22 nimmt, variiert sein. Beispielsweise kann der Steuerkanal 46 zum Maximieren der Strecke, über die er einem geraden Verlauf folgt, ausgebildet sein. Wie im Folgenden genauer beschrieben ist, kann dies die Verwendung eines längeren (und daher ein größeres Volumen aufweisenden) Einsatzes 33 ermöglichen.
  • Das Nadelventilbauteil 28 ist ein starres Bauteil, das sich zum wahlweisen Erlauben, dass das druckbeaufschlagte Fluid aus der Druckkammer 34 durch die Öffnungen 38 in eine Verbrennungskammer eingespritzt werden kann, zwischen einer offenen Position und einer geschlossenen Position bewegt. Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform weist das Nadelventilbauteil 28 ein erstes Ende, das eine Sitzfläche 48 und eine Druckfläche 50 enthält, und ein zweites, gegenüberliegendes Ende auf, das eine Druckfläche 52 enthält. Die Sitzfläche 48 wirkt mit dem Nadelventilsitz 38 des Körpers 26 derart zusammen, dass, wenn sich das Nadelventilbauteil 28 in der geschlossenen Position befindet, jeglicher Fluidstrom aus den Öffnungen 38 im Wesentlichen verhindert wird. Die Druckfläche 50 ist eine Fläche des Nadelventilbauteils 28, auf die das druckbeaufschlagte Fluid in der Druckkammer 34 wirkt, wenn sich das Nadelventilbauteil 28 in der geschlossenen Position befindet, zum Aufbringen einer Nadelöffnungskraft, die das Nadelventilbauteil 28 in die offene Position treibt. Da die auf die Druckfläche 50 wirkende Kraft der auf die Druckfläche 52 wirkenden Kraft entgegenwirkt, sind die Flächen der Druckflächen 50 und 52 so ausgebildet, dass das Nadelventilbauteil 28 in der geschlossenen Position gehalten wird, wenn der Fluiddruck in der Steuerkammer 40 annähernd derselbe wie der Fluiddruck in der Druckkammer 34 ist. Ein Vorspannbauteil, das als eine Feder 54 gezeigt ist, ist zwischen dem Nadelventilbauteil 28 und einem Abschnitt der Druckkammer 34 verbunden und bringt auf das Nadelventilbauteil 28 eine Vorspannkraft auf, die es in die geschlossene Position treibt. Die von der Feder 54 bereitgestellte Vorspannkraft, die die gesamte Nadelschließkraft erhöht, wird bei der Ausbildung der Flächen der Druckflächen 50 und 52 berücksichtigt. Gemäß verschiedenen alternativen und beispielhaften Ausführungsformen können die Flächen der Druckflächen 50 und 52 relativ zueinander variieren, und die Vorspannkraft der Feder 54 kann variiert sein, jedoch sollten die Flächen und die Vorspannkraft der Feder 54 derart sein, dass das Nadelventilbauteil 28 in der geschlossenen Position gehalten werden kann, wenn der Fluiddruck in der Steuerkammer 40 annähernd derselbe wie der Fluiddruck in der Druckkammer 34 ist. Auf ähnliche Weise sollte die durch die Feder 54 bereitgestellte Vorspannkraft klein genug sein, so dass die durch das druckbeaufschlagte Fluid in der Druckkammer 34 auf das Nadelventilbauteil 28 aufgebrachte Nadelöffnungskraft die Vorspannkraft der Feder 54 überwinden kann.
  • Nun Bezug nehmend auf die 2 und 3 ist das Steuerventil 30 ein Ventil, das dazu dient, den Steuerkanal 46 wahlweise mit dem Zufuhrkanal 42 oder dem Ablaufkanal 44 zu verbinden. Anders ausgedrückt dient das Steuerventil 30 dazu, die Steuerkammer 40 wahlweise mit entweder der Common Rail 20 oder dem Tank 14 zu verbinden. Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform ist das Steuerventil 30 ein Dreiwegeventil, das zwischen einer Ablaufposition 56 und einer Druckbeaufschlagungsposition 58 bewegbar ist. Das Steuerventil 30 ist mit dem Aktuator 32 verbunden, der die Bewegung des Steuerventils 30 zwischen der Ablaufposition 56 und der Druckbeaufschlagungsposition 58 steuert. In der Ablaufposition 56 verbindet das Steuerventil 30 den Steuerkanal 46 und damit die Steuerkammer 40 fluidmäßig mit dem Ablaufkanal 44, der schließlich zu dem Tank 14 führt. In der Druckbeaufschlagungsposition verbindet das Steuerventil 30 den Steuerkanal 46 und damit die Steuerkammer 40 fluidmäßig mit dem Zufuhrkanal 42, der mit der Common Rail 20 verbunden ist. Somit ist, wenn sich das Steuerventil 30 in der Ablaufposition 56 befindet, die Steuerkammer 40 fluidmäßig mit dem Tank 14 verbunden, was wiederum bewirkt, dass der Druck des Fluids in der Steuerkammer 40 unter den Druck des Fluids in der Druckkammer 34 fällt. Der Abfall des Fluiddrucks in der Steuerkammer 40 erlaubt dann dem Fluid in der Druckkammer 34, das Nadelventilbauteil 28 in die offene Position zu drücken. Wenn sich das Steuerventil 30 in der Druckbeaufschlagungsposition 58 befindet, ist die Steuerkammer 40 fluidmäßig mit dem Zufuhrkanal 42 verbunden, was dann bewirkt, dass sich der Druck des Fluids in der Steuerkammer 40 erhöht, beispielsweise auf annähernd den gleichen Druck wie den Druck des Fluids in der Druckkammer 34. Der annähernde Ausgleich der Fluiddrücke in der Steuerkammer 40 und in der Druckkammer 34 erzeugt dann in Verbindung mit der durch die Feder 54 bereitgestellten Vorspannkraft und den relativen Flächen der Druckflächen 50 und 52 eine effektive nach unten gerichtete Kraft, die auf das Nadelventilbauteil 28 zum Bewegen desselben in die geschlossene Position wirkt. Gemäß verschiedenen alternativen und beispielhaften Ausführungsformen kann das Steuerventil eine beliebige einer Vielzahl unterschiedlicher Konfigurationen annehmen. Beispielsweise kann das Steuerventil ein Zweiwegeventil, ein Kolbenventil oder eine andere Art eines Ventils sein. Das Steuerventil könnte ebenfalls aus einem Ventilelement oder aus mehr als einem Ventilelement bestehen (z. B. könnte es im Wesentlichen aus zwei oder mehr Ventilelementen bestehen, die zum Herstellen der vorher beschriebenen Fluidverbindungen zusammenarbeiten).
  • Der Aktuator 32 ist eine Vorrichtung, die mit dem Steuerventil 30 verbunden ist und die dazu dient, das Steuerventil 30 wahlweise zwischen der Ablaufposition 56 und der Druckbeaufschlagungsposition 58 zu bewegen. Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform ist der Aktuator 32 eine elektronisch gesteuerte Vorrichtung, die ansprechend auf ein von dem ECM 24 bereitgestelltes elektrisches Signal eine Bewegung erzeugt. Gemäß verschiedenen beispielhaften und alternativen Ausführungsformen kann die elektronisch gesteuerte Vorrichtung ein Solenoid und einen entsprechenden Anker, einen piezoelektrischen Aktuator oder irgendeine andere geeignete Betätigungsvorrichtung beinhalten, die zum Steuern der Bewegung des Steuerventils verwendet werden kann.
  • Allgemein Bezug nehmend auf die 2 bis 6 ist der Einsatz 33 ein ein Volumen einnehmender Aufbau bzw. ein Element, ein Bauteil oder ein Kern, der in dem Steuerkanal 40 angeordnet ist und der mindestens einen Teil des durch den Steuerkanal 40 begrenzten Volumens verbrauchen oder einnehmen soll. Durch Verbrauchen eines Teils des durch den Steuerkanal 40 begrenzten Volumens verringert der Einsatz 33 das effektive Volumen des Steuerkanals 40, welches als das Volumen in dem Steuerkanal 40 definiert werden kann, das verfügbar ist, um von einem Fluid eingenommen zu werden. Man geht davon aus, dass die Verringerung des effektiven Volumens des Steuerkanals 40 das hydraulische Ansprechverhalten des Nadelventilbauteils 28 und daher des Kraftstoffinjektors 22 verbessert. Gemäß verschiedenen beispielhaften und alternativen Ausführungsformen kann der Einsatz 33 eine beliebige einer Vielzahl unterschiedlicher Formen und Konfigurationen annehmen und kann unterschiedliche Anteile des durch den Steuerkanal 40 begrenzten Gesamtvolumens verbrauchen. Beispielsweise kann der Einsatz 33 gemäß verschiedenen beispielhaften und alternativen Ausführungsformen zwischen näherungsweise 25% und 75% des Gesamtvolumens des Steuerkanals 40 und insbesondere zwischen näherungsweise 30% und 50% des Gesamtvolumens verbrauchen. Gemäß anderen beispielhaften und alternativen Ausführungsformen kann der Einsatz 33 einen beliebigen Anteil des Gesamtvolumens des Steuerkanals 40 verbrauchen. Gemäß verschiedenen anderen beispielhaften und alternativen Ausführungsformen ist die Länge des Einsatzes 33 annähernd gleich der Länge des längsten geraden Abschnitts des Steuerkanals 40. Gemäß anderen beispielhaften und alternativen Ausführungsformen kann die Länge des Einsatzes 33 ein beliebiger Teil der Länge des größten geraden Abschnitts des Steuerkanals 40 sein. Gemäß weiteren anderen beispielhaften und alternativen Ausführungsformen kann der Einsatz derart ausgebildet sein, dass er in einen oder mehrere Abschnitte des Steuerkanals 46 eingesetzt sein kann, die nicht gerade sind. Gemäß anderen beispielhaften und alternativen Ausführungsformen kann sich der Einsatz 33 in die Steuerkammer 40 erstrecken und einen Teil des Gesamtvolumens der Steuerkammer 40 verbrauchen.
  • Nun Bezug nehmend auf die 4 und 5 kann der Einsatz 33 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform die Form eines Bauteils 60 annehmen. Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform ist das Bauteil 60 aus einem im Wesentlichen flachen, rechteckigen Materialstück 62 aufgebaut, das zum Annehmen einer im Wesentlichen zylindrischen Form gerollt wurde. Im flachen Zustand enthält das Stück 62 gegenüberliegende Flächen 64 und 66, gegenüberliegende Kanten 68 und 70, gegenüberliegende Enden 65 und 67, eine Länge 71 und eine Dicke 73. Nachdem das Stück 62 in die zylindrische Form gerollt wurde, liegen die Ränder 68 und 70 im Allgemeinen einander gegenüber und sind zum Begrenzen eines relativ kleinen Zwischenraums 72 voneinander beabstandet. Die Fläche 64 begrenzt einen Innenkanal 74, der sich über die Länge des Bauteils 60 erstreckt, während die Fläche 66 den Außendurchmesser des Bauteils 60 festlegt. Bei dieser Konfiguration verbraucht das Material des Bauteils 60 einen erheblichen Teil des Volumens des Steuerkanals 46, wenn das Bauteil 60 in den Steuerkanal 46 eingesetzt ist. Das einzige Volumen, das verbleibt, um von dem Fluid eingenommen zu werden (d. h. das effektive Volumen des Steuerkanals 46), ist das relativ kleine Volumen, das durch den Innenkanal 74 festgelegt ist, und das relativ kleine Volumen, das durch den Zwischenraum 72 festgelegt ist. Zum Erleichtern des Einsetzens des Bauteils 60 in den Steuerkanal 46 und zum Verringern der Wahrscheinlichkeit eines Erzeugens von Graten während eines Einsetzens kann die Außenfläche 66 in der Nähe der Enden 65 und 67 jeweils Übergangsbereiche 76 und 78 enthalten. Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform sind die Übergangsbereiche 76 und 78 im Allgemeinen gerade, sich verjüngende Bereiche, deren Durchmesser sich allmählich erhöht, während sie sich in Richtung der Mitte des Bauteils 60 erstrecken. Gemäß anderen beispielhaften und alternativen Ausführungsformen können die Übergangsbereiche beliebige einer Vielzahl unterschiedlicher Formen und Konfigurationen annehmen. Beispielsweise können die Übergangsbereiche abgerundet, gekrümmt, konkav, konvex, teilweise gerade, teilweise gekrümmt, abgestuft und/oder anderweitig geformt oder ausgebildet sein. Gemäß anderen alternativen und beispielhaften Ausführungsformen kann das Bauteil keinerlei Übergangsbereiche enthalten, oder es kann lediglich einen Übergangsbereich enthalten.
  • Gemäß verschiedenen beispielhaften und alternativen Ausführungsformen kann das von dem Bauteil 60 verbrauchte Volumen durch Ändern der Länge 71 des Bauteils 60 eingestellt werden. Somit sollte zum Erreichen des kleinsten effektiven Volumens des Steuerkanals 46 die Länge 71 maximiert werden. Auf ähnliche Weise sollte zum Erreichen eines größeren effektiven Volumens des Steuerkanals 46 die Länge 71 gegenüber der maximalen Länge verringert werden. Gemäß verschiedenen anderen beispielhaften und alternativen Ausführungsformen kann das von dem Bauteil 60 verbrauchte Volumen durch Ändern der Dicke 73 des Bauteils 60 eingestellt werden. Somit sollte zum Erreichen des kleinsten effektiven Volumens des Steuerkanals 46 die Dicke 73 maximiert sein. Auf ähnliche Weise sollte zum Erreichen eines größeren effektiven Volumens des Steuerkanals 46 die Dicke 73 gegenüber der maximalen Dicke verringert sein. Gemäß verschiedenen weiteren anderen beispielhaften und alternativen Ausführungsformen kann das von dem Bauteil 60 verbrauchte Volumen durch Ändern der Form des Bauteils 60 eingestellt werden. Beispielsweise könnte das Bauteil 60 anstelle eines im Wesentlichen kreisförmigen Querschnitts einen ovalen Querschnitt aufweisen, der aufgrund der Tatsache, dass die Querschnittsform des ovalen Bauteils nicht mit der des Steuerkanals 46 übereinstimmt, zum Einnehmen durch Fluide verfügbare Volumina nicht nur in dem ovalen Bauteil und dem Zwischenraum, sondern ebenfalls in bestimmten Bereichen zwischen der Außenfläche des ovalen Bauteils und der Fläche, die den Steuerkanal 46 begrenzt, schaffen könnte.
  • Nun Bezug nehmend auf 6 kann der Einsatz 33 gemäß einer anderen beispielhaften Ausführungsform die Form eines Bauteils 80 annehmen. Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform ist das Bauteil 80 ein Aufbau mit zwei gegenüberliegenden Bögen 82 und 84, die, wenn sie verlängert würden, einen Kreis 85 festlegen würden. Die Bögen 82 und 84 sind an beiden Enden durch zwei gegenüberliegende flache Abschnitte 86 und 88 getrennt, die durch zwei parallele Sehnen des Kreises 85 festgelegt sind. In dieser Konfiguration wird das Bauteil 80 das Gesamte des entsprechenden Volumens des Steuerkanals 46 verbrauchen, unter Ausnahme des durch den Raum zwischen den flachen Abschnitten 86 und 88 und den entsprechenden Innenflächen des Steuerkanals 46 festgelegten Volumens. Somit kann das effektive Volumen des Steuerkanals 46 durch Einstellen der Entfernung der flachen Abschnitte 86 und 88 von der Mitte des Kreises 85 eingestellt werden. Gemäß verschiedenen alternativen und beispielhaften Ausführungsformen können die Ausschnitte 90 und 92 des Kreises 85 festlegenden flachen Abschnitte durch gekrümmte Abschnitte oder dreiecksförmige Abschnitte; durch Nuten, Schlitze oder Kanäle; oder durch andere Abschnitte oder Flächen, die eine beliebige einer Vielzahl unterschiedlicher Ausschnittsformen festlegen, ersetzt sein. Gemäß anderen alternativen und beispielhaften Ausführungsformen kann der Verlauf jedes Ausschnitts über die Länge des Bauteils gerade sein, er kann gekrümmt sein, er kann schraubenförmig sein, oder er kann ein beliebiger anderer Verlauf sein, solange der Verlauf erlaubt, dass Fluid um oder durch den Einsatz strömen kann. Wie bei dem Bauteil 60 kann das von dem Bauteil 80 verbrauchte Volumen durch Ändern der Länge des Bauteils 80 eingestellt werden. Das verbrauchte Volumen kann ebenfalls durch Ändern der Form der Ausschnitte und/oder der Zahl der Ausschnitte eingestellt werden. Durch Vornehmen dieser Anpassungen kann das Bauteil 80 eine einer Mehrzahl unterschiedlicher Konfigurationen annehmen und zum Erreichen des gewünschten effektiven Volumens in dem Steuerkanal 46 angepasst sein.
  • Gemäß verschiedenen alternativen und beispielhaften Ausführungsformen kann der Einsatz 33 aus einem beliebigen einer Vielzahl unterschiedlicher Materialien gefertigt sein. Beispielsweise kann der Einsatz aus verschiedenen Metallen, Legierungen, Polymeren, Keramiken oder anderen geeigneten Materialien gefertigt sein. Gemäß verschiedenen anderen alternativen und beispielhaften Ausführungsformen kann der Einsatz durch eines oder mehrere einer Vielzahl unterschiedlicher Herstellungsverfahren hergestellt sein. Beispielsweise kann der Einsatz, zumindest teilweise abhängig von dem Material oder den Materialien, aus dem/denen der Einsatz aufgebaut ist, zum Erreichen seiner endgültigen Form und Gestalt geformt, gegossen, spanend bearbeitet, geschmiedet, extrudiert oder anderweitig bearbeitet sein. Gemäß anderen beispielhaften und alternativen Ausführungsformen kann der Einsatz auf eine beliebige einer Vielzahl unterschiedlicher Weisen in dem Steuerkanal 46 eingesetzt oder platziert sein. Beispielsweise kann der Einsatz dazu ausgebildet sein, sich eng an den Steuerkanal 46 anzupassen und in den Steuerkanal 46 eingepresst sein; der Einsatz kann gekühlt werden (z. B. unter Verwendung von Kälteverfahren) und dann in dem Steuerkanal 46 platziert werden, wo er sich in einen engen Kontakt mit den Wänden des Steuerkanals 46 ausdehnt, während er sich wieder erwärmt und ausdehnt; der Einsatz kann dazu ausgebildet sein, sich relativ lose an den Steuerkanal 46 anzupassen oder darin zu „schweben” und kann einfach in den Steuerkanal 46 eingesetzt sein; der Einsatz kann die den Steuerkanal 46 begrenzende Fläche über der gesamten Länge des Einsatzes in Eingriff nehmen und/oder an seinen Enden eine Fläche (z. B. einen Punkt, an dem sich der Steuerkanal 46 krümmt) in Eingriff nehmen; der Einsatz kann den Steuerkanal 46 kontinuierlich oder mit Unterbrechungen in Eingriff nehmen; und/oder der Einsatz kann in dem Steuerkanal 46 unter Verwendung eines oder mehrerer einer Vielzahl anderer Verfahren in dem Steuerkanal 46 platziert oder eingesetzt oder darin gehalten sein. Gemäß anderen beispielhaften und alternativen Ausführungsformen kann der Einsatz dazu ausgebildet sein, mit unterschiedlichen Kraftstoffen (z. B. Dieselkraftstoff mit extrem niedrigem Schwefelgehalt, JP8, Biodiesel, etc.) oder mit einem oder mehreren einer Mehrzahl anderer Fluide zu arbeiten.
  • Gewerbliche Anwendbarkeit
  • Wie vorher erörtert, werden Kraftstoffinjektoren 22 zum Einspritzen von unter hohem Druck stehenden Kraftstoff in die Verbrennungskammern des Motors 12 (oder in einigen Fällen in Vorkammern oder Einlassöffnungen stromaufwärts der Verbrennungskammer) verwendet und dienen im Allgemeinen als Dosiervorrichtungen, die steuern, wann Kraftstoff in die Verbrennungskammer eingespritzt wird, wie viel Kraftstoff eingespritzt wird und auf welche Weise der Kraftstoff eingespritzt wird. Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform arbeitet der Kraftstoffinjektor 22 auf die folgende Weise. Der Kraftstoffinjektor 22 erhält von der Common Rail 20 druckbeaufschlagten Kraftstoff. In dem Kraftstoffinjektor 22 leitet der Zufuhrkanal 42 den druckbeaufschlagten Kraftstoff zu der Druckkammer 34, der Steuerkammer 40 und dem Steuerventil 30. In der Druckkammer 34 wirkt der druckbeaufschlagte Kraftstoff auf die Druckfläche 50 des Nadelventilbauteils 28 und bringt auf das Nadelventilbauteil 28 eine Nadelöffnungskraft auf, die das Nadelventilbauteil 28 in die offene Position treibt. In der Steuerkammer 40 wirkt der druckbeaufschlagte Kraftstoff auf die Druckfläche 52 des Nadelventilbauteils 28 und bringt auf das Nadelventilbauteil 28 eine Nadelschließkraft auf, die das Nadelventilbauteil 28 in die geschlossene Position treibt. Zusätzlich zu den aufgrund des druckbeaufschlagten Kraftstoffs in der Druckkammer 34 und der Steuerkammer 40 auf das Nadelventilbauteil 28 wirkenden Kräften ist die Feder 54 auf solch eine Weise mit dem Nadelsteuerventilbauteil 28 verbunden, dass sie eine zusätzliche Nadelschließkraft auf das Nadelventilbauteil 28 aufbringt. Die Feder 54, die Druckfläche 50 und die Druckfläche 52 sind derart zum Zusammenwirken miteinander ausgebildet, dass, wenn der Druck des Kraftstoffs in der Druckkammer 34 annähernd gleich dem Druck des Kraftstoffs in der Steuerkammer 40 ist, die resultierende, auf das Nadelventilbauteil 28 wirkende Gesamtkraft eine Nadelschließkraft ist, die das Nadelventilbauteil 28 in die geschlossene Position bewegt oder das Nadelventilbauteil 28 in dieser Position hält. Wenn sich das Nadelventilbauteil 28 in der geschlossenen Position befindet, verhindert das Nadelventilbauteil 28 (oder verhindert im Wesentlichen) einen Kraftstoffstrom aus den Öffnungen 38. Wenn jedoch der Druck des Kraftstoffs in der Steuerkammer 40 um ein ausreichendes Maß verringert ist, wird die gesamte Nadelschließkraft, die durch den Kraftstoff in der Steuerkammer 40 und die Feder 54 bereitgestellt wird, soweit verringert, dass die Nadelöffnungskraft, die durch den druckbeaufschlagten Kraftstoff in der Druckkammer 34 (der normalerweise annähernd der Druck in der Common Rail 20 sein wird) bereitgestellt wird, größer als die gesamte Nadelschließkraft ist. Wenn dies geschieht, bewegt sich das Nadelventilbauteil 28 in die offene Position, und druckbeaufschlagtem Kraftstoff aus der Druckkammer 34 wird erlaubt, aus den Öffnungen 38 zu strömen, und er wird (entweder direkt oder indirekt) in eine Verbrennungskammer des Motors 12 eingespritzt.
  • Das Steuerventil 30 dient im Allgemeinen zum Steuern des Einspritzens von Kraftstoff aus dem Kraftstoffinjektor 22 (z. B. des Kraftstoffstroms aus den Öffnungen 38) durch Steuern des Drucks des Kraftstoffs in der Steuerkammer 40. Zum Steuern des Drucks in der Steuerkammer 40 bewegt sich das Steuerventil 30 zum wahlweisen Verbinden des Steuerkanals 46 und der Steuerkammer 40 mit dem Zufuhrkanal 42 (der fluidmäßig mit dem druckbeaufschlagten Kraftstoff von der Common Rail 20 verbunden ist) bzw. dem Ablaufkanal 44 (der fluidmäßig mit dem Tank 14 verbunden ist) zwischen der Druckbeaufschlagungsposition 58 und der Ablaufposition 56. Zum Starten des Einspritzens bewegt sich das Steuerventil 30 aus der Druckbeaufschlagungsposition 58 in die Ablaufposition 56. Dies bewirkt, dass die Steuerkammer 40 mit dem Tank 14 verbunden ist, was der auf das Nadelventilbauteil 28 wirkenden Nadelöffnungskraft erlaubt, die Nadelverschließkräfte zu überwinden, was das Nadelventilbauteil 28 in die offene Position bewegt. Zum Beenden des Einspritzens bewegt sich das Steuerventil 30 aus der Ablaufposition 56 in die Druckbeaufschlagungsposition 58. Dies bewirkt, dass die Steuerkammer 40 mit der Common Rail 20 verbunden ist (über sowohl den Zufuhrkanal 42, der stets fluidmäßig mit der Steuerkammer 40 verbunden ist, als auch den Steuerkanal 46), was den an dem Nadelventilbauteil 28 wirkenden Nadelschließkräften erlaubt, die Nadelöffnungskraft zu überwinden, was das Nadelventilbauteil 28 in die geschlossene Position bewegt. Der Aktuator 32, der durch das ECM 24 gesteuert wird, steuert die Bewegung des Steuerventils 30 zwischen der Druckbeaufschlagungsposition 58 und der Ablaufposition 56.
  • Einer der Faktoren, der die Fähigkeit eines Kraftstoffinjektors zum Bereitstellen steuerbarer und gleichbleibender Einspritzungen mit geringem Volumen und geringen Verweildauer begrenzen kann, ist die Fähigkeit, einen Einspritzvorgang schnell zu stoppen. Ein bedeutsamer Faktor, der beeinflusst, wie schnell ein Einspritzvorgang gestoppt werden kann, besteht darin, wie schnell der Druck des Kraftstoffs in dem Steuerkanal 46 und der Steuerkammer 40 erhöht werden kann. Das Gesamtvolumen des Kraftstoffs, das auf den größeren Druck gebracht werden muss, beeinflusst wiederum, wie schnell der Druck erhöht werden kann. Allgemein gilt, dass, je größer das Kraftstoffvolumen ist, das auf einen größeren Druck gebracht werden muss, es umso länger dauern wird, den Druck auf einen bestimmten erhöhten Druck mit Druck zu beaufschlagen, und es umso länger dauern wird, eine Einspritzung zu stoppen.
  • Gemäß der vorliegenden Offenbarung kann ein Einsatz 33, der ein bestimmtes Volumen einnimmt, zum Bereitstellen eines effektiven Volumens des Steuerkanals 46, das kleiner als sein tatsächliches Volumen ist, in den Steuerkanal 46 eingesetzt sein oder anderweitig darin angeordnet sein. Die Verwendung des Einsatzes 33 ist eine relativ einfache, robuste und wenig aufwendige Weise, das zum Füllen des Steuerkanals 46 und der Steuerkammer 40 benötigte Kraftstoffvolumen zu verringern und dadurch die Antwortempfindlichkeit des Kraftstoffinjektors 20 zu verbessern. Gemäß verschiedenen beispielhaften und alternativen Ausführungsformen kann der Einsatz ein mit einem relativ niedrigen Aufwand verbundenes Bauteil sein und ohne Weiteres in den Kraftstoffinjektor 22 eingesetzt werden, wenn der Kraftstoffinjektor 22 zusammengebaut wird. Die Verwendung des Einsatzes 33 kann ebenfalls eine erhöhte Flexibilität bei der Konstruktion bereitstellen, indem erleichtert wird, das Steuerventil (und den entsprechenden Aktuator) an einer Position zu platzieren, die nicht in unmittelbarer Nähe der Steuerkammer liegt. Somit kann durch die Verwendung des Einsatzes 33 die Notwendigkeit vermieden werden, das Steuerventil und den entsprechenden Aktuator in eine Innenposition in dem Kraftstoffinjektor, die relativ nahe an der Steuerkammer liegt, zu verschieben. Auf ähnliche Weise kann ebenfalls vermieden werden, dass es notwendig ist, die Länge des Nadelventilbauteils zu verlängern, damit die Steuerkammern in der Nähe eines Steuerventils und eines entsprechenden Aktuators, die sich auf der Oberseite des Kraftstoffinjektors befinden, angeordnet werden können.
  • Es sei darauf hingewiesen, dass der Aufbau und die Anordnung der Elemente des Kraftstoffinjektors und der Einsätze, die in den beispielhaften und alternativen Ausführungsformen gezeigt sind, lediglich der Veranschaulichung dienen. Wenngleich lediglich einige wenige Ausführungsformen des angegeben Gegenstands in dieser Offenbarung detailliert beschrieben wurden, ist für Fachleute, die diese Offenbarung studieren, offensichtlich, dass viele Modifikationen möglich sind (z. B. Variationen hinsichtlich der Größen, Abmessungen, Aufbauten, Formen und Proportionen der verschiedenen Elemente, der Parameterwerte, der Befestigungsanordnungen, der Verwendung von Materialien, der Orientierungen, etc.), ohne wesentlich von den neuen Lehren und Vorteilen des angegebenen Gegenstands abzuweichen. Beispielsweise können Elemente, die als einstückig ausgebildet gezeigt sind, aus mehreren Teilen aufgebaut sein, oder Elemente, die mehrteilig gezeigt sind, können einstückig ausgebildet sein, die Funktion der Grenzflächen (z. B. von Sitzflächen, Ventilpositionen, etc.) kann umgekehrt oder anderweitig variiert sein, und/oder die Länge, die Breite oder die Dicke der Aufbauten und/oder Bauteile oder Verbinder oder anderer Elemente des Systems können variiert sein. Es sei bemerkt, dass die Elemente und/oder Aufbauten des Kraftstoffinjektors, einschließlich des Einsatzes, aus einer großen Vielzahl von Materialien hergestellt sein können, die eine ausreichende Härte oder Beständigkeit bereitstellen, mit einer beliebigen einer großen Vielzahl von Strukturen und Kombinationen und durch einen oder mehrere einer beliebigen Vielzahl geeigneter Herstellungsprozesse. Es sei ebenfalls bemerkt, dass der Einsatz in Verbindung mit einem beliebigen einer Vielzahl unterschiedlicher Kanäle in einem Kraftstoffinjektor; in Verbindung mit einer großen Vielzahl unterschiedlicher Arten von Kraftstoffinjektoren (einschließlich, jedoch nicht begrenzt auf, mechanisch oder hydraulisch betätigter Einheitsinjektoren); in Verbindung mit einer beliebigen einer großen Vielzahl anderer Anwendungen wie unterschiedlichen Hydraulikbauteilen, einschließlich, jedoch nicht begrenzt auf, Kraftstoffpumpen, zum Steuern eines Teils eines Ventilzugs eines Motors verwendeter Hydraulikventilsysteme, etc.; oder für eine Vielzahl unterschiedlicher Zwecke verwendet werden kann. Demzufolge sollen alle derartigen Modifikationen in dem Schutzbereich der vorliegenden Offenbarung enthalten sein. Andere Ersetzungen, Modifikationen, Änderungen und Weglassungen können an der Konstruktion, den Betriebsbedingungen und der Anordnung der beispielhaften und alternativen Ausführungsformen vorgenommen werden, ohne von dem Geist des angegebenen Gegenstands abzuweichen.
  • Zusammenfassung
    • (wie veröffentlicht, mit von der ISA eingefügten Bezugszeichen)
  • KRAFTSTOFFINJEKTOR MIT EINEM EINSATZ FÜR EINEN DURCHSTRÖMUNGSKANAL
  • Kraftstoffinjektoren mit Steuerkanälen mit relativ großen Volumina können eine eingeschränkte Ansprechempfindlichkeit aufweisen. Der hierin beschriebene Injektor kann durch Bereitstellen einer Kammer (40) zum Aufnehmen eines Fluids, eines Steuerventils (30), eines Durchströmungskanals (46) und eines Einsatzes (33) dazu beitragen, das Volumen des Steuerkanals zu verringern und die Ansprechempfindlichkeit zu verbessern. Das Steuerventil kann zwischen einer ersten Position und einer zweiten Position bewegbar sein. Der Durchströmungskanal kann sich zwischen dem Steuerventil und der Kammer erstrecken, und der Durchströmungskanal kann ein erstes Volumen begrenzen. Der Einsatz kann sich in dem Durchströmungskanal befinden, und der Einsatz kann ein zweites Volumen einnehmen. Die Platzierung des Einsatzes in dem Durchströmungskanal verringert das zum Aufnehmen des Fluids verfügbare Volumen des Durchströmungskanals auf ein drittes Volumen, das gleich dem ersten Volumen minus dem zweiten Volumen ist.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • - GB 2356020 [0005]

Claims (27)

  1. Injektor zum Einspritzen eines Fluids, mit: einer Kammer zum Aufnehmen des Fluids, einem Steuerventil, das zwischen einer ersten Position und einer zweiten Position bewegbar ist, einem Durchströmungskanal, der sich zwischen dem Steuerventil und der Kammer erstreckt, wobei der Durchströmungskanal ein erstes Volumen begrenzt, und einem Einsatz, der in dem Durchströmungskanal angeordnet ist, wobei der Einsatz ein zweites Volumen einnimmt, wobei die Platzierung des Einsatzes in dem Durchströmungskanal das zum Aufnehmen des Fluids verfügbare Volumen des Durchströmungskanals auf ein drittes Volumen verringert, das gleich dem ersten Volumen minus dem zweiten Volumen ist.
  2. Injektor nach Anspruch 1, bei dem die Kammer eine Steuerkammer ist.
  3. Injektor nach Anspruch 1, bei dem der Durchströmungskanal ein Steuerkanal ist.
  4. Injektor nach Anspruch 3, ferner enthaltend ein Nadelventilbauteil, das ein erstes Ende, auf das das Fluid in der Steuerkammer eine Kraft aufbringt, und ein zweites Ende aufweist.
  5. Injektor nach Anspruch 4, ferner enthaltend eine Druckkammer zum Aufnehmen des Fluids, und bei dem das zweite Ende des Nadelventilbauteils dem Fluid in der Druckkammer ausgesetzt ist.
  6. Injektor nach Anspruch 1, bei dem das zweite Volumen mindestens 25 Prozent des ersten Volumens beträgt.
  7. Injektor nach Anspruch 1, bei dem der Einsatz ein im Wesentlichen zylindrisches Bauteil ist, das mindestens einen Längsausschnitt enthält, der dem Fluid erlaubt, um den Einsatz zu strömen.
  8. Injektor nach Anspruch 7, bei dem der Einsatz zwei gegenüberliegende Längsabflachungen enthält, wobei die zwei Abflachungen sehnenförmige Ausschnitte in dem zylindrischen Bauteil ausbilden.
  9. Injektor nach Anspruch 1, bei dem der Einsatz einen Innenkanal festlegt, der dem Fluid erlaubt, durch den Einsatz zu strömen.
  10. Injektor nach Anspruch 9, bei dem der Einsatz ein im Wesentlichen rechteckiges Materialstück ist, das zu einem Rohr gerollt ist.
  11. Injektor nach Anspruch 1, bei dem der Einsatz gerade ist.
  12. Injektor nach Anspruch 1, bei dem der Einsatz ein erstes Ende in der Nähe der Steuerkammer und ein zweites, gegenüberliegendes Ende aufweist, und bei dem sich mindestens entweder das erste Ende oder das zweite Ende verjüngt.
  13. Injektor nach Anspruch 1, bei dem der Steuerkanal einen geraden Abschnitt enthält, und bei dem die Länge des Einsatzes annähernd gleich der Länge des geraden Abschnitts des Steuerkanals ist.
  14. Injektor nach Anspruch 1, bei dem der Einsatz aus Metall besteht.
  15. Kraftstoffinjektor mit: einem Körper, der einen Kraftstoffeinlass, einen Niederdruckauslass und mindestens eine Öffnung für die Kraftstoffeinspritzung enthält, einer Steuerkammer, einem Steuerventil, das zwischen einer ersten Position, in der die Steuerkammer fluidmäßig mit dem Kraftstoffeinlass verbunden ist, und einer zweiten Position, in der die Steuerkammer fluidmäßig mit dem Niederdruckauslass verbunden ist, bewegbar ist, einem Steuerkanal, der sich zwischen dem Steuerventil und der Steuerkammer erstreckt, wobei der Steuerkanal ein erstes Volumen begrenzt, einer Druckkammer, die fluidmäßig mit dem Kraftstoffeinlass verbunden ist, einem Nadelventilbauteil, das ein erstes Ende, auf das druckbeaufschlagtes Fluid in der Druckkammer wirkt, und ein zweites Ende aufweist, auf das druckbeaufschlagtes Fluid in der Steuerkammer wirkt, wobei das Nadelventilbauteil zwischen einer ersten Position, in der die mindestens eine Öffnung fluidmäßig von der Druckkammer getrennt ist, und einer zweiten Position bewegbar ist, in der die mindestens eine Öffnung fluidmäßig mit der Druckkammer verbunden ist, und einem Einsatz, der in dem Steuerkanal angeordnet ist, wobei der Einsatz ein zweites Volumen einnimmt, wobei die Platzierung des Einsatzes in dem Steuerkanal das zum Aufnehmen von Kraftstoff verfügbare Volumen des Steuerkanals auf ein drittes Volumen verringert, das gleich dem ersten Volumen minus dem zweiten Volumen ist.
  16. Kraftstoffinjektor nach Anspruch 15, bei dem der Einsatz ein im Wesentlichen zylindrisches Bauteil ist, das mindestens einen Längsausschnitt enthält, der dem Fluid erlaubt, um den Einsatz zu strömen.
  17. Kraftstoffinjektor nach Anspruch 15, bei dem der Einsatz einen Innenkanal festlegt, der dem Fluid erlaubt, durch den Einsatz zu strömen.
  18. Kraftstoffinjektor nach Anspruch 15, bei dem der Einsatz ein erstes Ende in der Nähe der Steuerkammer und ein zweites, gegenüberliegendes Ende aufweist, und bei dem sich mindestens entweder das erste Ende oder das zweite Ende verjüngt.
  19. Kraftstoffinjektor nach Anspruch 15, bei dem der Steuerkanal einen geraden Abschnitt enthält, und bei dem die Länge des Einsatzes annähernd gleich der Länge des geraden Abschnitts des Steuerkanals ist.
  20. Kraftstoffinjektor nach Anspruch 15, bei dem der Einsatz dazu ausgebildet ist, in den Steuerkanal eingepresst zu sein.
  21. Kraftstoffinjektor nach Anspruch 15, bei dem der Einsatz aus Metall besteht.
  22. Kraftstoffinjektor nach Anspruch 15, bei dem das zweite Volumen mindestens 25% des ersten Volumens beträgt.
  23. Verfahren zum Betreiben eines Kraftstoffinjektors, der eine Steuerkammer aufweist, die zum wahlweisen Aufnehmen von druckbeaufschlagtem Fluid zum Aufbringen einer Verschließkraft auf ein Nadelventilbauteil ausgebildet ist, wobei das Verfahren die folgenden Schritte beinhaltet: wahlweises Bewegen eines Steuerventils zwischen einer ersten Position und einer zweiten Position, und Transportieren von Fluid zwischen der Steuerkammer und dem Steuerventil durch einen Durchströmungskanal, der einen darin angeordneten Einsatz aufweist, wobei der Einsatz mindestens 23 Prozent des von dem Durchströmungskanal begrenzten Gesamtvolumens verbraucht.
  24. Verfahren nach Anspruch 23, ferner beinhaltend den Schritt eines fluidmäßigen Verbindens der Steuerkammer mit einer druckbeaufschlagten Kraftstoffquelle, wenn sich das Steuerventil in der ersten Position befindet.
  25. Verfahren nach Anspruch 23, ferner beinhaltend den Schritt eines fluidmäßigen Verbindens der Steuerkammer mit einem Niederdruckablauf, wenn sich das Steuerventil in der zweiten Position befindet.
  26. Verfahren nach Anspruch 23, bei dem der Einsatz ein im Wesentlichen zylindrisches Bauteil ist, das mindestens einen Längsausschnitt enthält, der dem Fluid erlaubt, um den Einsatz zu strömen.
  27. Verfahren nach Anspruch 23, bei dem der Einsatz einen Innenkanal festlegt, der dem Fluid erlaubt, durch den Einsatz zu strömen.
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