DE19754661A1 - Brennstoffeinspritzvorrichtung mit einer nicht berührenden Ventilverschlußzumeßöffnungsstruktur - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf Brennstoffeinspritzvorrichtungen und insbesondere auf Brennstoffeinspritzvorrichtungen mit einer nicht berüh­ renden Ventilverschlußzumeßöffnungsstruktur.

Frühere Brennstofföleinspritzvorrichtungen hatten Proble­ me beim Einspritzen von Schwerölbrennstoff aufgrund sei­ ner hohen Viskosität, und haben oft eine regelmäßige In­ standhaltung erfordert, um die Korrosion und das Fest­ kleben von sich bewegenden Teilen innerhalb der Brenn­ stoffeinspritzvorrichtungen aufgrund des Wesens des Schwerölbrennstoffs zu verhindern. Schwerölbrennstoff weist extrem hohe Viskositätsniveaus auf, wenn er kalt ist und muß vor dem Einspritzen aufgeheizt werden. Dies hat den Nachteil, daß die Lebensdauer von irgendwelchen elektronischen Komponenten innerhalb der Schwerölbrenn­ stoffeinspritzvorrichtung verringert wird.

Das Starten eines Motors mit Schwerölbrennstoff ist auch ein beträchtliches Problem. Nicht aufgeheizter Schweröl­ brennstoff behindert den Betrieb von Steuerventilen, die mit der Brennstoffeinspritzvorrichtung assoziiert sind, und zwar aufgrund des Wesens der klebrigen und/oder hohen Viskosität des Brennstoffes.

Ein weiteres Problem bei der Einspritzung von Schweröl­ brennstoff in einen Verbrennungsmotor ist die chemische Gegenwirkung des Motorschmieröls mit dem Schwerölbrenn­ stoff. Mit der Zeit ermöglicht eine solche Gegenwirkung die Bildung von Calciumcarbonat-Ablagerungen auf den Stö­ ßel- und Zylinder- bzw. Trommelkomponenten von früheren Brennstoffeinspritzvorrichtungen, die bei Schweröl­ brennstoffanwendungen verwendet wurden.

Bei früheren Schwerölbrennstoffeinspritzvorrichtungen wurde eine Kühlschaltung typischerweise um die Düsen­ spitze der Einspritzvorrichtung herum vorgesehen, was größere Bohrungen im Zylinderkopf des Motors nötig macht, um die Düse einzusetzen. Solche größeren Bohrungen nahmen mehr Raum ein als normal bei der Verwendung auf einem Mo­ torzylinderkopf, und minimierten daher das verfügbare Ge­ biet für die Einlaß- und Auslaßventile des Motors.

Die vorliegende Erfindung ist darauf gerichtet, eines oder mehrere der oben dargelegten Probleme zu überwinden.

Gemäß eines Aspektes der vorliegenden Erfindung ist eine Brennstoffeinspritzvorrichtung vorgesehen, die ein Ge­ häuse mit einer Bohrung besitzt, eine Spitze, eine Zumeß­ öffnung durch die Spitze und einen primären Düsensitz bzw. Primärdüsensitz und ein Rückschlagelement, welches in der Bohrung hin- und herbeweglich ist, und ein erstes Ende besitzt, ein zweites Ende und einen Primärrück­ schlagelementsitz, der zwischen den Enden angeordnet ist und mit dem Primärdüsensitz mit einer vorbestimmten Ein­ griffskraft in Eingriff zu bringen ist. Gemäß eines wei­ teres Aspektes der vorliegenden Erfindung ist ein zweiter bzw. sekundärer Rückschlagelementsitz auf dem Rückschla­ gelement vorgesehen, und ein sekundärer bzw. zweiter Dü­ sensitz auf dem Gehäuse, wobei die sekundären Sitze ange­ ordnet sind, um enger an der Spitze zu liegen, als die primären Sitze, und wobei sie mit einer zweiten Ein­ griffskraft in Eingriff zu bringen sind, wenn das Rück­ schlagelement in seiner ersten Position ist. Die zweite Eingriffskraft ist geringer als die erste Eingriffskraft.

Fig. 1a und 1b sind diagrammartige, im allgemeinen sche­ matische Ansichten eines elektronisch gesteuerten Brennstoffeinspritzsystems der vorliegenden Erfin­ dung, die jeweils verschiedene Komponenten davon in ihren ersten und zweiten Positionen veranschau­ lichen;

Fig. 2a und 2b sind diagrammartige, im allgemeinen sche­ matische Ansichten eines zweiten Ausführungsbei­ spiels eines elektronisch gesteuerten Brennstoff­ einspritzsystems der vorliegenden Erfindung, die jeweils verschiedene Komponenten davon in ihren ersten und zweiten Positionen veranschaulichen;

Fig. 3a und 3b sind diagrammartige, im allgemeinen sche­ matische Ansichten eines dritten Ausführungsbei­ spiels eines elektronisch gesteuerten Brennstoff­ einspritzsystems der vorliegenden Erfindung, die jeweils verschiedene Komponenten davon in ihren ersten und zweiten Positionen veranschaulichen;

Fig. 4 ist eine Ansicht einer Verstärkerhilfskolbenstruk­ tur, die für den Hilfskolben eingesetzt werden kann, der in den Ausführungsbeispielen der anderen Figuren gezeigt ist; und

Fig. 5a und 5b sind vergrößerte, halbschematische Ansich­ ten eines Teils der Düsen- und Rückschlagelement­ struktur der Fig. 1 bzw. 2, die das Rückschlagele­ ment in seiner geschlossenen und offenen Position veranschaulichen.

Mit Bezug auf die Fig. 1a, 1b, 2a, 2b, 3a und 3b, in de­ nen ähnliche Bezugszeichen ähnliche Elemente oder Merk­ male in den Figuren bezeichnen, sind schematisch drei Ausrührungsbeispiele eines elektronisch gesteuerten Ein­ spritzsystems 10, 10', 10'' für hochviskosen Brennstoff der vorliegenden Erfindung gezeigt (wobei auf jedes im folgenden als ein HFO-Brennstoffsystem Bezug genommen wird). Viele Elemente des HFO-Brennstoffsystems bewegen sich zwischen ersten und zweiten Positionen, die genauer im folgenden beschrieben werden. Obwohl solche ersten Po­ sitionen in den Fig. 1a, 2a und 3a veranschaulicht sind, und solche zweiten Positionen in den Fig. 1b, 2b und 3b veranschaulicht sind, sei bemerkt, daß die relativen Po­ sitionen/Zustände der Elemente sich tatsächlich während eines Einspritzzyklus gemäß der folgenden Beschreibung verändern.

Das HFO-Brennstoffsystem 10 ist schematisch in den Fig. 1a und 1b veranschaulicht und weist eine Brennstoffein­ spritzvorrichtung 12 auf, eine Vorrichtung oder Mittel 14 zum Liefern von Steuerströmungsmittel, wie beispielsweise destilliertem Brennstoff an die Einspritzvorrichtung 12, eine Vorrichtung oder Mittel 16 zum Liefern von Schweröl­ brennstoff (HFO = heavy fuel oil = Schwerölbrennstoff) an die Einspritzvorrichtung 12, und eine Vorrichtung oder Mittel 18 zur Betätigung der Einspritzvorrichtung 12. Die Einspritzvorrichtung 12 weist im allgemeinen eine Vor­ richtung oder Druckmittel 20 auf, um den Schweröl­ brennstoff unter Druck zu setzen, eine Vorrichtung oder Mittel 22, um den unter Druck gesetzten Schwerölbrenn­ stoff in eine Brennkammer des Motors einzuspritzen, und eine Vorrichtung oder Mittel 24, um elektronisch den Ein­ spritzdruck und die Einspritzzeitsteuerung des Schwer­ ölbrennstoffes zu steuern. Während nur eine einzige Ein­ spritzvorrichtung 12 in jedem der Brennstoffsysteme 10, 10', 10'' veranschaulicht ist, sei bemerkt, daß typische HFO- bzw. Schwerölbrennstoffsysteme mehrere Einspritz­ vorrichtungen aufweisen werden, wobei jede davon Brenn­ stoff an eine jeweilige Motorbrennkammer liefert. Für solche Motoren mit mehreren Brennkammern, die HFO-Ein­ spritzsysteme einsetzen, sind Vorrichtungen 14-18 mit al­ len Einspritzvorrichtungen 12 assoziiert. Zum Zwecke der Vereinfachung jedoch sind nur die Einspritzvorrichtung 12 und ihre assoziierte Vorrichtung 14-18 gezeigt.

Die Steuerströmungsmittelversorgungsmittel 14 weisen vor­ zugsweise einen Tank 26 für destillierten Brennstoff auf, einen Strömungsmittelversorgung/Durchlaß 28, bei dem ein Ende mit dem Strömungsmitteltank 26 verbunden ist und der ein zweites Ende besitzt, welches sich auf die Brenn­ stoffversorgung/Durchlässe 28a und 28b gabelt, eine Strö­ mungsmitteltransferpumpe 30 mit relativ niedrigem Druck, einen oder mehrere Filter 32, ein Rückschlagventil 34, welches auf den Brennstoffversorgung/Durchlaß 28a ange­ ordnet ist, um einen Fluß dadurch in Richtung B sicher­ zustellen, einen Strömungsmittelversorgung/Durchlaß 36, angeordnet, um eine Strömungsmittelverbindung zwischen verschiedenen Komponenten (die im folgenden zu beschrei­ ben sind) und dem Tank 26 für destillierten Brennstoff vorzusehen, eine Entlastungsleitung 37, die den Versor­ gung/Durchlaß 28b mit dem Ablauf/Durchlaß 36 verbindet, und ein Druckentlastungsventil 39, welches einen Strö­ mungsmittelfluß durch die Entlastungsleitung 37 zuläßt, wenn der Druck in 28b eine vorbestimmte Größe überschrei­ tet.

Die HFO-Versorgungsmittel 16 weisen vorzugsweise einen HFO-Tank 38 auf, einen HFO-Versorgung/Durchlaß 40, der eine Strömungsmittelverbindung zwischen dem HFO-Tank 38 und den Druckmitteln 20 vorsieht, eine HFO- bzw. Schwer­ ölbrennstofftransferpumpe 42 mit relativ niedrigem Druck, um Schwerölbrennstoff durch den HFO-Versorgung/Durchlaß 40 vom HFO-Tank 38 zu pumpen, mindestens einen HFO-Filter 44 zum Filtern des durch den HFO-Versorgung/Durchlaß 40 gepumpten Schwerölbrennstoffes, ein Rückschlagventil 46, um einen Schwerölbrennstofffluß durch den HFO-Versor­ gung/Durchlaß 40 in einer Richtung C sicherzustellen, und einen HFO-Ablauf/Durchlaß 48, der angeordnet ist, um eine Strömungsmittelverbindung zwischen den Druckmitteln 20 und dem HFO-Tank 38 vorzusehen.

Die Betätigungsmittel 18 der Figuren weisen eine Nocke 50 auf, die auf einer vom Motor angetriebenen drehbaren Nocken­ welle 52 montiert oder befestigt ist, und eine Nocken­ fläche 54 besitzt, die ein Profil besitzt, und zwar aus der Perspektive der Figuren, welches unter anderem von der gewünschten Betätigungszeitsteuerung der Einspritz­ vorrichtung abhängt, von der Art und Form der zusammen­ arbeitenden in Eingriff stehenden Oberfläche, der Motor­ drehzahl und dem gewünschten Bereich des Betriebsbrenn­ stoffeinspritzdruckes.

Alternative Betätigungsmittel 18 weisen eine hydraulisch angetriebene Vorrichtung auf, wie beispielsweise gezeigt und beschrieben im US-Patent 5 191 867, ausgegeben am 9. März 1993 und der Anmelderin der vorliegenden Erfin­ dung zu eigen.

Die Druckmittel 20 der Figuren weisen eine Mitneh­ mer/Stößel-Anordnung 56 auf, und zwar mit einem Mitnehmer 58 und einem ersten Druckglied oder Stößel 60, die in ir­ gendeiner geeigneten Weise verbunden sind. Die Druck­ mittel 20 weisen auch ein zweites Druckglied oder einen Hilfskolben 62 auf, und zwar mit entgegengesetzten Enden 62a und 62b, jeweils mit einem Oberflächengebiet A3, ein Gehäuse 64a mit einer Bohrung 66, innerhalb der der Stö­ ßel 60 und der Hilfskolben 62 angeordnet sind, und ein Vorspannglied oder eine Feder 68 zum Vorspannen der Mit­ nehmer/Stößel-Anordnung 56 weg vom Gehäuse 64a, um einen fortgesetzten Eingriff zwischen der Nocke 50 und dem Mit­ nehmer 58 sicherzustellen, und zwar ungeachtet der Dreh­ position der Nocke 50. Der Stößel 60, das Gehäuse 64 und die Bohrung 66 definieren zusammenarbeitend eine Pumpkam­ mer 70, die in Strömungsmittelverbindung mit dem Hilfs­ kolbenende 62a ist. Der Stößel 60 besitzt ein erstes Ende 60a benachbart zum Mitnehmer 58, ein zweites Ende 60b, welches dabei hilft, die Pumpkammer 70 zu definieren, und eine äußere Umfangsführungsfläche 60c, die gleitend mit dem Gehäuse 64a in Eingriff steht. Ein Strömungsmittel­ steuerdurchlaß 72 bildet einen Teil der Druckmittel 20 und sorgt für eine Strömungsmittelverbindung zwischen der Pumpkammer 70 und den elektronischen Steuermitteln 24.

Eine Strömungsmitteldurchlaßschaltung 74 weist einen Längsdurchlaß 74a auf, einen Querdurchlaß/Ring 74b und einen Entlüftungsdurchlaß 74c. Der Längsdurchlaß 74a er­ streckt sich in Längsrichtung des Stößels 60 vom Stößel­ ende 60b zum Quer/Ringdurchlaß 74b, der sich zur Umfangs­ führungsfläche 60c erstreckt, und ist vorzugsweise in Form eines Ringes an der Führungsfläche 60c. Der Entlüf­ tungsdurchlaß 74c erstreckt sich durch das Gehäuse 64, um eine Strömungsmittelverbindung zwischen dem Ablauf/Durch­ laß 36 und, wenn der Stößel 60 in seiner vollständig ein­ gefahrenen ersten Position ist, dem Querdurchlaß 74b vor­ zusehen. Das Gehäuse 64a und das Hilfskolbenende 62b de­ finieren in zusammenarbeitender Weise eine HFO-Einspritz­ kammer 76, deren maximale Größe bei der maximalen Ein­ fahrbewegung des Hilfskolbens 62 zur Pumpkammer 70 hin auftritt, die in Strömungsmittelverbindung mit dem Hilfs­ kolbenende 62a ist. Eine solche maximale Größe hängt un­ ter anderem ab von der erwünschten Maximalen während ei­ nes Einspritzzyklus einzuspritzenden Brennstoffmenge, dem erwünschten Spitzenbrennstoffeinspritzdruck während eines Einspritzzyklus, dem erwünschten Brennstoffeinspritzdruck während eines Einspritzzyklus, dem Massenmodul bzw. der Viskosität bzw. dem Schubmodul des einzuspritzenden Brennstoffs, und der erwünschten Verdrängung des Hilfs­ kolbens 62. Die Einspritzkammer 76 ist in Strömungsmit­ telverbindung mit dem HFO-Versorgung/Durchlaß 40, und wenn der Hilfskolben 62 in seine erste Position zurück­ gezogen bzw. eingefahren ist, mit dem HFO-Ablauf/Durchlaß 48. Der Hilfskolben 62 bewegt sich hin und her zwischen einer ersten Füllposition und einer zweiten Einspritz­ stopposition ansprechend auf den Druck innerhalb der Pumpkammer 70 und der Einspritzkammer 76.

Die elektronischen Steuermittel 24 weisen vorzugsweise ein elektronisches Steuermodul (ECM = electronic control module) 78 auf, welches die folgenden Parameter steuert: 1) die HFO-Einspritzsteuerung; 2) die HFO- bzw. Schweröl­ brennstoffmenge während eines Einspritzzyklus; 3) den HFO-Einspritzdruck; 4) die Anzahl von getrennten Ein­ spritzungen, wo mehrere Einspritzungen während eines in­ dividuellen Einspritzzyklus erforderlich sind; 5) den Zeitintervall zwischen getrennten HFO-Einspritzungen; 6) die Brennstoffmenge von jeder Schwerölbrennstoffein­ spritzung während eines Einspritzzyklus; und 7) irgend­ eine Kombination der obigen Parameter unter einer Viel­ zahl von Einspritzvorrichtungen 12. Jeder der obigen Pa­ rameter ist variabel steuerbar, und zwar unabhängig von der Verwendung der Motordrehzahl und -belastung.

Die Steuermittel 24 weisen im allgemeinen eine Betäti­ gungsvorrichtung auf, wie beispielsweise einen Elektro­ magneten 80, ein Drucksteuerventil 82, ein Rückschlag­ steuerventil 84, eine Vorspannvorrichtung oder eine Drucksteuerfeder 86 zum Vorspannen des Drucksteuerventils 82 in seine erste, offene Position, und eine Vorspannvor­ richtung oder Rückschlagsteuerfeder 88, um das Druck­ steuerventil 82 in seine zweite, geschlossene Position vorzuspannen, und um das Rückschlagsteuerventil 84 in seine erste Druckposition vorzuspannen.

Das elektronische Steuermodul 78 steuert wahlweise die Position des Drucksteuerventils 82 und des Rückschlag- Steuerventils 84 durch Senden von geeigneten Signalen über einen Leiter 90, um die Betätigungsvorrichtung 80 zu erregen oder zu entregen. Obwohl die Betätigungsvorrich­ tung 80 vorzugsweise einen einzigen bzw. einzelnen Elek­ tromagneten 80 bildet bzw. aufweist, kann die Betäti­ gungsvorrichtung 80 irgendeine geeignete elektrisch betä­ tigte Vorrichtung bilden bzw. aufweisen, wie beispiels­ weise eine piezoelektrische Vorrichtung 80.

Das Drucksteuerventil 82 ist selektiv bewegbar zwischen einer entregten bzw. ausgeschalteten, ersten, offenen Po­ sition, und einer erregten, zweiten, geschlossenen Posi­ tion. In seiner ersten Position sieht das Drucksteuerven­ til 82 eine Strömungsmittelverbindung zwischen den Strö­ mungsmittelversorgungsmitteln 14 und der Pumpkammer 70 vor, und zwar durch strömungsmittelmäßige Verbindung des Strömungsmittelversorgung/Durchlasses 28b und des Steuer­ durchlasses 72. Das Drucksteuerventil 82 kann aus seiner ersten Position in seine zweite Position bewegt werden, und zwar durch Erregen des Elektromagneten 80. In seiner zweiten Position blockiert das Drucksteuerventil 82 die Strömungsmittelverbindung durch den Steuerdurchlaß 72 zwischen den Strömungsmittelversorgungsmitteln 14 und der Pumpkammer 70.

Das Rückschlagsteuerventil 84 ist selektiv bewegbar zwi­ schen einer ersten Einspritzverhinderungsposition bzw. Nicht-Einspritzposition und einer zweiten Einspritz­ ermöglichungsposition bzw. Einspritzposition, und weist ein Drei-Wege-Sitzventil, Kolbenventil oder eine andere Ventilbauart auf. Das Rückschlagsteuerventil 84 blockiert in seiner ersten Position eine Strömungsmittelverbindung zwischen einem Rückschlagelementsteuerdurchlaß 92 (der einen Teil der Einspritzmittel 22 aufweist bzw. bildet) und dem Strömungsmittelablauf/Durchlaß 36 und sieht eine Strömungsmittelverbindung zwischen dem Rückschlagelement­ steuerdurchlaß 92 und dem Strömungsmittelsteuerdurchlaß 72 vor; und in seiner zweiten Position sieht es eine Strömungsmittelverbindung zwischen dem Rückschlagelement­ steuerdurchlaß 92 und dem Strömungsmittelablauf/Durchlaß 36 vor und blockiert eine Strömungsmittelverbindung zwi­ schen dem Rückschlagelementsteuerdurchlaß 92 und dem Strömungsmittelsteuerdurchlaß 72.

Die Rückschlagsteuerfeder 88 ist angeordnet, um das Drucksteuerventil 82 in seine zweite geschlossene Posi­ tion und das Rückschlagsteuerventil 84 in seine erste Po­ sition vorzuspannen. Die Kraft der Feder 88 wird aus­ gewählt, um das Rückschlagsteuerventil 84 aus seiner zweiten Ablaufposition in seine erste Druckposition zu­ rückzuführen, wenn der Elektromagnet 80 entregt bzw. ab­ geschaltet wird. Die Kraft der Feder 88 ist derart ausge­ wählt, daß, wenn das Drucksteuerventil 82 in seiner zwei­ ten, geschlossenen Position ist, und der Druck in der Pumpkammer 70 verringert wird, der Druck von den Strö­ mungsmittelversorgungsmitteln 14 die Kraft überwindet, die auf die Feder 88 ausgeübt wird, und das Drucksteuer­ ventil 82 in seine erste, offene Position bewegt, was ge­ stattet, daß Steuerströmungsmittel (destillierter Brenn­ stoff im vorliegenden Fall) von den Strömungsmit­ telversorgungsmitteln 14 durch den Strömungsmittel­ steuerdurchlaß 72 zur Pumpkammer 10 fließt. Die Betä­ tigungsvorrichtung 80 und die Ventile nehmen vorzugsweise ein Gehäuse 64c ein.

Es sei jedoch bemerkt, daß die Betätigungsvorrichtung 80 Dual-Anker bzw. einen Doppelanker aufweisen könnte, von denen jeder getrennt die Ventile 82 und 84 steuert, und zwar anstelle der veranschaulichten, mit einem einzigen Anker bzw. Einzelanker ausgerüsteten Betätigungsvorrich­ tung 80 und der assoziierten verbundenen Ventilstruktur, die bewirkt, daß sich das Ventil 82 in seine zweite Po­ sition bewegt, wenn sich das Ventil 84 in seine zweite Position bewegt.

Die Einspritzmittel 22 weisen einen Rückschlagelementfüh­ rungskörper 94 auf, eine Rückschlagelementführungsbohrung 96 darin, eine Rückschlagelementführungskammer 98 inte­ gral mit der Einspritzkammer 76 oder, wie in Fig. 1 ver­ anschaulicht, in Strömungsmittelverbindung durch einen Einspritzdurchlaß 100 mit der Einspritzkammer 76, eine Rückschlagelementsteuerkammer 102, eine Düsenstruktur 104 mit einer Spitze 106 und mindestens einer Brennstoffein­ spritzzumeßöffnung 108, die sich durch die Spitze 106 er­ streckt, eine erste bzw. Primärsitzstruktur 110, die ent­ fernt relativ zur Spitze 106 angeordnet ist, eine zweite bzw. Sekundärsitzstruktur 112, die nahe relativ zur Spit­ ze 106 angeordnet ist, ein Rückschlagelement 114, welches hin- und herbeweglich in der Rückschlagelement­ führungsbohrung 96 angeordnet ist, um dichtend die Rück­ schlagelementsteuerkammer 102 von der Rückschlagelement­ führungskammer 98 zu trennen, und eine Rückschlagelement­ feder 116, die das Rückschlagelement 114 in seine erste Position vorspannt. Die Düsenstruktur 104 und das Rück­ schlagelement 114 für die Brennstoffsysteme 10 und 10' nahe der Spitze 106 und die zweite bzw. Sekundärsitz­ struktur 112 sind besser in den Fig. 5a und 5b zu sehen.

Die erste bzw. primäre Sitzstruktur 110 weist vorzugswei­ se eine konische Oberfläche 114a auf dem Rückschlagele­ ment 114 auf, und eine konische Oberfläche 104a auf der Düsenstruktur 104, wobei die konische Oberfläche bzw. Ke­ gelfläche 114a einen kleineren Kegelwinkel besitzt als die konische Oberfläche bzw. Kegelfläche 104a, um einen Eingriff dazwischen sicherzustellen. Die sekundäre bzw. zweite Rückschlagelementsitzstruktur 112 weist vorzugs­ weise eine Kegelfläche 114b auf dem Rückschlagelement 114 auf, und eine Kegelfläche 104b auf der Düsenstruktur 104, wobei die Kegelfläche 114b einen kleineren Kegelwinkel besitzt als die Kegelfläche 104b, um einen Eingriff da­ zwischen sicherzustellen, wenn das Rückschlagelement 114 in seiner ersten, geschlossenen Position ist. Die Ober­ flächen der Primärsitzstruktur 110 sind angeordnet, um mit einer größeren Kraft (F110) als die Oberflächen der Sekundärsitzstruktur 112 (F112) in Eingriff zu stehen. Die Einspritzzumeßöffnung(en) 108 ist (sind) ausgelegt bzw. konstruiert, um so eng wie möglich an der primären Kegelrückschlagelementfläche 114a und der sekundären bzw. zweiten Kegelrückschlagelementfläche 114b, wenn das Rück­ schlagelement seine erste (später beschriebene) Position einnimmt, um das effektive bzw. wirksame Ein­ spritzvorrichtungssackvolumen zu minimieren (normaler­ weise als eine Ventilverschlußzumeßöffnungsdüse bezeich­ net).

Die Oberflächen der primären Sitzstruktur 110 sind aus­ gelegt, um mit einer größeren Kraft (F110) in Eingriff zu kommen, als die Oberflächen der sekundären Sitzstruktur 112 (F112). Die primäre Sitzstruktur 110 ist ausgelegt, um einen größeren Teil der Gesamteingriffskraft (F110+F112) auf den Sitzstrukturen 110 und 112 aufzunehmen bzw. zu ertragen. Vorzugsweise wird die sekundäre Sitzstruktur 112 eine minimale bis Null betragende Eingriffskraft be­ sitzen (manchmal als nicht berührende oder nicht kontak­ tierende Ventilverschlußzumeßöffnung bezeichnet), wenn die Einspritzvorrichtung 12 bei normalen Betriebstempe­ raturen ist. Die Ventilverschlußzumeßöffnungskonfigu­ ration minimiert den Brennstoff, der der Brennkammer des Motors nach einer normalen Einspritzung ausgesetzt ist, wobei somit Verbrennungsemissionen und Ruß bzw. Rauch verringert werden. Wenig oder keine Eingriffskraft auf der Sekundärsitzstruktur 112 verringert drastisch die Spannungsniveaus, die auf die Düsenspitze 106 aufgeprägt werden. Solche niedrigeren Spannungsniveaus gestatten ei­ ne Eliminierung der Spitzenkühlschaltungen, die für die HFO-Brennstoffsysteme üblich sind, und zwar aufgrund der erhöhten Einspritzvorrichtungsbetriebstemperaturen, die nötig sind, um den Schwerölbrennstoff leicht fließen zu lassen. Eine solche Eliminierung der Kühlschaltung redu­ ziert die Größe jeder Einspritzvorrichtungsöffnung in die Brennkammer, was wiederum gestattet, daß größere und/oder mehr Auslaß/Einlaßventile für jede Brennkammer verwendet werden, was eine verbesserte Motorleistung zur Folge hat.

Die sekundäre Sitzstruktur 112 ist ausgelegt, um einen größeren Anteil der Gesamteingriffskraft bei niedrigeren Einspritzvorrichtungsbetriebstemperaturen aufzunehmen, (d. h. nicht bei normalen Betriebstemperaturen) und zwar aufgrund der relativen Längenveränderungen zwischen der Düsenstruktur 104 und dem Rückschlagelement 114. Bei sol­ chen niedrigeren Betriebstemperaturen jedoch bleibt die Eingriffskraft auf der sekundären Sitzstruktur 112 vor­ zugsweise geringer als die Eingriffskraft auf der primä­ ren Sitzstruktur 110.

Das direkt betätigte Rückschlagelement 114 ist selektiv beweglich zwischen einer ersten Nicht-Einspritzposition und einer zweiten Einspritzposition, die jeweils eine Strömungsmittelverbindung zwischen der Rückschlagelement­ führungskammer 98 und der (den) Brennstoffeinspritzzumeß­ öffnung(en) 108 blockieren und öffnen. Das Rückschlag­ element 114 besitzt einen ersten Endteil 118 und einen zweiten Endteil 120. Der erste Endteil 118 weist die Ke­ gelfläche 114a auf, die ein erstes wirksames Gebiet bzw. eine erste Wirkfläche A1 besitzt, welche in Strömungs­ mittelverbindung mit der Rückschlagelementführungskammer 98 ist, wenn das Rückschlagelement 114 seine erste Nicht- Einspritzposition einnimmt. Der zweite Endteil 120 defi­ niert ein zweites wirksames Gebiet bzw. eine zweite Wirkfläche A2, welche, wenn sie Druck ausgesetzt wird, eine Kraft auf das Rückschlagelement 114 ausübt, um das­ selbe in seine erste Position vorzuspannen, und welche in Strömungsmittelverbindung mit der Rückschlag­ elementsteuerkammer 102 ist.

Wenn das Rückschlagelement 114 seine erste Position ein­ nimmt, und das Rückschlagsteuerventil 84 seine zweite Po­ sition einnimmt, sind die ersten und zweiten wirksamen Gebiete bzw. Wirkflächen A1 und A2 dem Druck ausgesetzt, der in den Kammern 98 bzw. 102 vorhanden ist, und diese wirkt auf sie, um hydraulisch das Rückschlagelement 114 in seine zweite Position gegen die Vorspannkraft vor zu­ spannen, die von der Rückschlagelementfeder 116 in ge­ wöhnlicher Weise ausgeübt wird, um den Brennstoff ein zu­ spritzen, der in der Führungskammer 98 vorhanden ist. Wenn das Rückschlagelement 114 in seiner zweiten Position ist, und das Rückschlagelementsteuerventil 84 in seiner ersten Position ist, wirkt auf die ersten und zweiten wirksamen Gebiete bzw. Wirkflächen A1 und A2 der Druck, der in den Kammern 98 bzw. 102 vorhanden ist, um hydrau­ lisch die Kräfte auf dem Rückschlagelement 114 auszuglei­ chen, und dadurch zu gestatten, daß die Rückschlagele­ mentfeder 116 das Rückschlagelement 114 in seine erste Position bewegt.

Der Rückschlagelementführungskörper 94 und die Düsen­ struktur 104 weisen zusammen einen Teil des Gehäuses 64b auf. Die Einspritzvorrichtung 12 ist vorzugsweise eine Einheitseinspritzvorrichtung bzw. Einspritzvorrichtungs­ einheit, wobei das Gehäuse 64a, das Gehäuse 64b und das Gehäuse 64c Teile einer vereinten Gehäusestruktur 64 bil­ den. Alternativ könnte die Einspritzvorrichtung 12 von modularer Konstruktion sein, wobei die Einspritzmittel 22 physisch von den Druckmitteln 20 und/oder auch von den Steuermitteln 24 getrennt sind. Eine Trennung der Mittel oder Einspritzvorrichtungsteile 20, 22 und/oder 24 kann vorteilhafterweise vorgesehen werden, um räumliche Ein­ schränkungen in und um den Anwendungsmotor aufzunehmen. Wenn die Druckmittel 20 physisch von den Einspritzmitteln 22 getrennt sind, wird auf die Druckmittel 20 manchmal als elektronische Einheitspumpe (EUP = electronic unit pump) 20 Bezug genommen.

Ein zweites Ausführungsbeispiel eines Schwerölbrennstoff- bzw. HFO-Einspritzsystems 10' ist in den Fig. 2a und 2b gezeigt. Das HFO-Einspritzsystem 10' ist das gleiche wie das HFO-Einspritzsystem 10 mit den folgenden Ausnahmen:
die Strömungsmittelversorgungsmittel 14 sind in Strö­ mungsmittelverbindung mit modifizierten Steuermitteln 24' an Stelle den Steuermitteln 24; die modifizierten Steuer­ mittel 24' weisen folgendes auf: (1) ein Drucksteuer­ ventil 82', welches selektiv die Strömungsmittelverbin­ dung zwischen den Strömungsmittelversorgungsmitteln 14 und den Druckmitteln 20 blockiert, (2) eine Betätigungs­ vorrichtung oder einen Elektromagneten 80a', der das Drucksteuerventil 82' steuert, (3) ein Rückschlagsteu­ erventil 84', (4) einen Elektromagneten 80b', der das Rückschlagsteuerventil 84' steuert, (5) ein elektroni­ sches Steuermodul (ECM = electronic control module) 78, (6) eine Drucksteuerfeder 86', um das Drucksteuerventil 82' in seine erste offene Position vorzuspannen, (7) eine Rückschlagelementsteuerfeder 88', um das Rückschlag­ steuerventil 84' in seine erste offene Position vor­ zuspannen, und (8) Leitungen 90a' und 90b', die eine elektrische Verbindung zwischen dem elektronischen Steu­ ermodul 78 und den Elektromagneten 80a' bzw. 80b' vor­ sehen; und ein Gehäuse 64d' und ein Gehäuse 64c' bilden einen Teil des Drucksteuerventils 82' bzw. des Rück­ schlagsteuerventils 84'. Es sei jedoch bemerkt, daß die Betätigungsvorrichtungen 80a' und 80b' einen einzigen bzw. einzelnen Elektromagneten bilden könnten, und zwar mit zwei Ankern, wobei jeder davon eines der Ventile 82', 84' steuert. Darüber hinaus kann das Drucksteuerventil 82' und das Rückschlagsteuerventil 84' das gleiche Gehäu­ se 64c' einnehmen.

Ein drittes Ausführungsbeispiel eines Schwerölbrennstoff- bzw. HFO-Einspritzsystems 10'' ist schematisch in den Fig. 3a und 3b gezeigt, und weist folgendes auf: eine Brenn­ stoffeinspritzvorrichtung 12', eine Vorrichtung oder Mit­ tel 14', um Hochdruck-Strömungsmittel wie beispielsweise destillierten Brennstoff an die Einspritzvorrichtung 12' zu liefern, eine Vorrichtung oder Mittel 16', um Schwer­ ölbrennstoff an die Einspritzvorrichtung 12' zu liefern, und eine Vorrichtung oder Mittel 18 zur Betätigung der Einspritzvorrichtung 12'. Die Einspritzvorrichtung 12' weist im allgemeinen eine Vorrichtung oder Druckmittel 20' auf, um den Schwerölbrennstoff unter Druck zu setzen, eine Vorrichtung oder Mittel 22' zum Einspritzen des un­ ter Druck gesetzten Schwerölbrennstoffes in eine Motor­ brennkammer, und eine Vorrichtung oder Mittel 24'' zur elektronischen Steuerung des Einspritzdruckes und der Einspritzzeitsteuerung des Schwerölbrennstoffes.

Die Strömungsmittelversorgungsmittel 14' weisen vorzugs­ weise einen Strömungsmitteltank 26 auf, einen Strömungs­ mittelversorgung/Durchlaß 28'', dessen eines Ende mit dem Tank 26 verbunden ist, und dessen zweites Ende sich zu den Strömungsmittelversorgung/Durchlässen 28a'' und 28b'' gabelt, eine Steuerströmungsmittelpumpe 30' mit einem re­ lativ hohen Ausgangsdruck (ungefähr 4000 psi), einen oder mehrere Strömungsmittelfilter 32 und einen Strömungs­ mittelablauf/Durchlaß 36, der angeordnet ist, um eine Strömungsmittelverbindung zwischen den verschiedenen (im folgenden zu beschreibenden) Komponenten und dem Strö­ mungsmitteltank 26 vorzusehen. Die Strömungsmittelver­ sorgungsmittel 14' weisen auch einen Strömungsmittel­ ablaufdurchlaß 28c'' und eine Strömungsmittelsteuerzumeß­ öffnung 28d'' auf. Der Strömungsmittelablaufdurchlaß 28c'' verbindet strömungsmittelmäßig die Strömungsmitteldurch­ lässe 28a'' und 28b'' mit den Steuermitteln 24'', und die Steuerzumeßöffnung 28d'' begrenzt den Strömungsmittelfluß durch den Strömungsmittelversorgung/Durchlaß 28''.

Die HFO-Versorgungsmittel 16' weisen vorzugsweise einen HFO- bzw. Schwerölbrennstofftank 38 auf, einen HFO-Ver­ sorgung/Durchlaß 40', der eine Strömungsmittelverbindung zwischen dem HFO-Tank 38 und einem Drucksteuerventil 82'' vorsieht (welches später beschrieben wird), einen zusätz­ lichen HFO-Versorgung/Durchlaß 41', der eine Strömungs­ mittelverbindung zwischen dem Drucksteuerventil 82'' und den Druckmitteln 20' vorsieht, eine HFO-Transferpumpe 42 mit relativ niedrigem Druck zum Pumpen des Schwerölbrenn­ stoffes durch den HFO-Versorgung/Durchlaß 40' vom Schwer­ ölbrennstofftank 38, mindestens einen Schwerölbrennstoff­ filter 44 zum Filtern des Schwerölbrennstoffes, der durch den HFO-Versorgung/Durchlaß 40' gepumpt wird, und einen HFO-Ablauf/Durchlaß 48', der angeordnet ist, um eine Strömungsmittelverbindung zwischen den Druckmitteln 20' und dem HFO-Tank 38 vorzusehen, eine Entlastungsleitung 37', die den Versorgung/Durchlaß 40' mit dem Ab­ lauf/Durchlaß 48' verbindet, und ein Druckentlastungs- Ventil 39', welches einen Schwerölbrennstofffluß durch die Entlastungsleitung 37' gestattet, wenn der Druck in dem HFO-Versorgung/Durchlaß 40' eine vorbestimmte Größe überschreitet.

Die Druckmittel 20' weisen eine Mitnehmer/Stößel-An­ ordnung 56 auf, und zwar mit einem Mitnehmer 58 und einem ersten Druckglied oder Stößel 60', die in irgendeiner ge­ eigneten Weise verbunden sind. Die Druckmittel 20' weisen auch ein Gehäuse 64a' mit einer Bohrung 66 darin auf, und ein Vorspannglied oder eine Feder 68 zum Vorspannen der Mitnehmer/Stößel-Anordnung 56 weg vom Gehäuse 64a', um einen kontinuierlichen Eingriff zwischen der Nocke 50 und dem Mitnehmer 58 sicherzustellen, und zwar ungeachtet der Drehposition der Nocke 50. Der Stößel 60', das Gehäuse 64a' und die Bohrung 66 definieren in zusammenarbeitender Weise eine Pumpkammer 70. Der Stößel 60' besitzt ein er­ stes Ende 60a' benachbart zum Mitnehmer 58, ein zweites Ende 60b', welches dabei hilft, die Pumpkammer 70 zu de­ finieren und eine äußere umlaufende Führungsfläche 60c', welche gleitend mit dem Gehäuse 64a' in Eingriff steht. Die maximale Größe der Pumpkammer 70 tritt auf, wenn der Stößel 60' seine erste Position einnimmt, was bei einer maximalen Einfahrbewegung des Stößels 60' zur Nockenwelle 52 auftritt, und unter anderem abhängt von der gewünsch­ ten maximalen Schwerölmenge, die während eines Einspritz­ zyklus eingespritzt werden soll, dem gewünschten Spit­ zenbrennstoffeinspritzdruck während eines Einspritzzyk­ lus, dem gewünschten Brennstoffeinspritzdruck während ei­ nes Einspritzzyklus und dem Massenmodul bzw. der Viskosi­ tät oder dem Schermodul des einzuspritzenden Schweröl­ brennstoffes.

Die Pumpkammer 70 ist in Strömungsmittelverbindung mit dem HFO-Versorgung/Durchlaß 41', und wenn der Stößel 60' auf seine erste Position zurückgezogen oder eingefahren ist mit dem HFO-Ablauf/Durchlaß 48'. Der Stößel 60' be­ wegt sich hin und her zwischen einer ersten Füllposition und einer zweiten Einspritzstopposition, und zwar anspre­ chend auf die Bewegung der Nocke 50 und den Druck inner­ halb der Pumpkammer 70.

Die elektronischen Steuermittel 24'' weisen vorzugsweise ein elektronisches Steuermodul (ECM) 78 auf, welches die folgenden Parameter steuert: 1) die HFO-Einspritzzeit­ steuerung; (2) die HFO-Menge während eines Einspritzzyk­ lus; (3) den HFO-Einspritzdruck; 4) die Anzahl, von ge­ trennten Einspritzungen, wenn mehrere Einspritzungen wäh­ rend eines einzelnen Einspritzzyklus erforderlich sind; 5) das Zeitintervall zwischen getrennten HFO-Ein­ spritzungen; 6) die Brennstoffmenge von jeder HFO-Ein­ spritzung während eines Einspritzzyklus; und (7) irgend­ eine Kombination der obigen Parameter unter einer Viel­ zahl von Einspritzvorrichtungen 12'. Jeder der obigen Pa­ rameter ist variabel steuerbar, und zwar unabhängig von der Drehzahl und Belastung des Gebrauchsmotors.

Die Einspritzvorrichtung 12' ist vorzugsweise eine Ein­ heitseinspritzvorrichtung bzw. Einpritzvorrichtungs­ einheit, wobei das Gehäuse 64a' der Druckmittel 20, ein Gehäuse 64b' der Einspritzmittel 22' und ein Gehäuse 64c' der Steuermittel 24'' zusammen Teile eines Gehäuses 64' der Einspritzvorrichtung 12' bilden. Alternativ könnte die Einspritzvorrichtung 12' von modularer Konstruktion sein, wobei die Einspritzmittel 22' physikalisch von den Druckmitteln 20' getrennt sind und/oder auch getrennt von den Steuermitteln 24'' sind. Eine Trennung der Einspritz­ vorrichtungsteile 20', 22' und/oder 24'' kann vorteilhaf­ terweise vorgesehen werden, um räumliche Einschränkungen in und um den Gebrauchsmotor aufzunehmen. Wenn die Druck­ mittel 20' physikalisch von den Einspritzmitteln 22' ge­ trennt sind, wird auf die Druckmittel 20' manchmal als eine elektronische Einheitspumpe bzw. elektronische Pum­ peneinheit (EUP = electronic unit pump) 20' Bezug genom­ men.

Die Steuermittel 24'' weisen im allgemeinen auch eine Be­ tätigungsvorrichtung 80 auf, ein Drucksteuerventil 82'', ein Rückschlagsteuerventil 84'', eine Vorspannvorrichtung oder Feder 86'' zum Vorspannen des Drucksteuerventils 82'' in seine zweite, geschlossene Position, und eine Vor­ spannvorrichtung oder Feder 88'' zum Vorspannen des Rück­ schlagsteuerventils 84'' in seine erste Druckposition.

Das elektronische Steuermodul 78 steuert selektiv die Po­ sition des Drucksteuerventils 82'' bzw. des Rückschlag­ steuerventils 84'', und zwar durch Erregen oder Entregen der Betätigungsvorrichtung 80 über Signale, die durch die Leitung 90 gesandt werden. Obwohl die elektrische Betäti­ gungsvorrichtung 80 vorzugsweise einen einzigen bzw. ein­ zelnen Elektromagneten 80 bildet oder aufweist, kann die Betätigungsvorrichtung 80 eine piezoelektrische Vorrich­ tung 80 aufweisen. Natürlich könnte eine zweite elektri­ sche Betätigungsvorrichtung oder ein zweiter Anker bei der veranschaulichten Betätigungsvorrichtung verwendet werden, um das Drucksteuerventil 82'' statt des veran­ schaulichten Versorgungsdurchlasses 28b'' zu steuern, und zwar nach einer geeigneten Modifikation der Struktur des Drucksteuerventils 82''.

Das Drucksteuerventil 82'' ist selektiv beweglich zwischen einer ersten, offenen Position und einer zweiten, ge­ schlossenen Position. In seiner ersten Position sieht das Drucksteuerventil 82'' eine Strömungsmittelverbindung zwi­ schen den HFO-Versorgungsmitteln 16' und der Pumpkammer 70 vor, und zwar durch strömungsmittelmäßige Verbindung des HFO-Versorgung/Durchlasses 40' und des zusätzlichen HFO-Versorgung/Durchlasses 41'. Das Drucksteuerventil 82'' kann aus seiner ersten Position in seine zweite Position bewegt werden, und zwar durch Erregen des Elektromagneten 80. In seiner zweiten Position blockiert das Drucksteuer­ ventil 82'' eine Strömungsmittelverbindung zwischen den HFO-Versorgungsmitteln 16' und der Pumpkammer 70.

Das Rückschlagsteuerventil 84'' ist selektiv bewegbar zwi­ schen einer ersten Einspritzverhinderungsposition bzw. Nicht-Einspritzposition und einer zweiten Einspritzermög­ lichungsposition bzw. Einspritzposition, und bildet vor­ zugsweise ein Zwei-Wege-Sitzventil, Kolbenventil oder ei­ ne andere Art von Ventil. Das Rückschlagsteuerventil 84'' blockiert in seiner ersten Position die Strömungsmittel­ verbindung zwischen dem Rückschlagelementsteuerdurchlaß 28c'' und dem Ablauf/Durchlaß 36; und in seiner zweiten Position sieht es eine Strömungsmittelverbindung zwischen dem Strömungsmittelablaufdurchlaß 28c'' und dem Strömungs­ mittelablauf/Durchlaß 36 vor. Die Feder 88'' spannt das Rückschlagsteuerventil 84'' in seine erste Position vor. Die Kraft der Feder 88'' wird ausgewählt, um das Rück­ schlagsteuerventil 84'' von seiner zweiten Ein­ spritzermöglichungsposition bzw. Einspritzposition in seine erste Einspritzverhinderungsposition bzw. Nicht- Einspritzposition zurückzubringen, wenn der Elektromagnet 80 entregt oder abgeschaltet wird.

Die Kraft der Feder 86'' wird derart ausgewählt, daß, wenn das Drucksteuerventil 82'' in seiner zweiten geschlossenen Position ist, und der Druck in der Pumpkammer 70 größer als eine vorbestimmte Größe ist, der Pumpkammerdruck, wenn er zur Kraft der Feder 86'' addiert oder hinzugefügt wird, eine ausreichende Kraft auf das Ventil 82'' ausübt, um es in der zweiten geschlossenen Position gegen die Kraft zu halten, die von dem Hochdrucksteuerströmungs­ mittel ausgeübt wird, wenn der Elektromagnet 80 entregt ist, und der Druck im Versorgung/Durchlaß 28b'' aufgrund dessen steigt, daß das Steuerströmungsmittel nicht weiter durch den Durchlaß 28c'', durch das Ventil 84'' und schließlich durch die Ablaufleitung 36 abgeleitet wird. Vorzugsweise sind die elektrischen Betätigungsmittel 80 ebenfalls im Gehäuse 64c'', können jedoch alternativ ge­ trennt davon montiert werden.

Die Einspritzmittel 22' weisen einen Rückschlagelement­ führungskörper 94' auf, eine Rückschlagelementführungs­ bohrung 96' darin, eine Rückschlagelementführungskammer 98', eine Rückschlagelementsteuerkammer 102, eine Düsen­ struktur 104' mit einer Spitze 106 und mindestens einer Brennstoffeinspritzzumeßöffnung 108, die sich durch die Spitze 106 erstreckt, eine Sitzstruktur 112', ein Rück­ schlagelement 114', welches hin- und herbeweglich in der Rückschlagelementführungsbohrung 96' angeordnet ist, um die Rückschlagelementsteuerkammer 102 von der Rückschlag­ elementführungskammer 98' zu trennen, und eine Feder 116, die innerhalb der Rückschlagelementführungskammer 98' aufgenommen ist, um das Rückschlagelement 114' in seine erste Position vorzuspannen. Das Rückschlagelement 114' weist einen ersten Endteil 118' und einen zweiten Endteil 120' auf, die jeweils benachbart zur Spitze 106 und zur Rückschlagelementsteuerkammer 102 angeordnet sind. Die Düsenstruktur 104' besitzt eine Bohrung 105, die mit ei­ nem reduzierten oder verkleinerten Abschnitt 107 des un­ teren Teils 120' des Rückschlagelementes eine Düsenkammer 109 definiert, die in Strömungsmittelverbindung mit der Pumpkammer 70 über einen Einspritzdurchlaß 100' ist. Ein vergrößerter Abschnitt 111 des ersten Endteils 118' des Rückschlagelementes bewegt sich dichtend in der Bohrung 105 während der Bewegung des Rückschlagelementes 114' hin und her, um im wesentlichen den Strömungsmittelfluß da­ zwischen in irgendeiner Richtung zu begrenzen.

Die Sitzstruktur 112' weist vorzugsweise eine Kegelfläche 114b' auf dem Rückschlagelement 114' auf, und eine Kegel­ fläche 104b' auf der Düsenstruktur 104', wobei die Kegel­ fläche 114b' einen kleineren Kegelwinkel besitzt als die Kegelfläche 104b', um einen gleichförmigen Eingriff da­ zwischen sicherzustellen.

Das direkt betätigte Rückschlagelement 114' ist selektiv bewegbar zwischen einer ersten Nicht-Einspritzposition und einer zweiten Einspritzposition, die jeweils die Strömungsmittelverbindung zwischen der Düsenkammer 109 und der (den) Brennstoffeinspritzzumeßöffnung(en) 108 blockieren und öffnen. Der zweite Endteil 120' des Rück­ schlagelementes weist eine zweite Wirkfläche A2 auf, die in Strömungsmittelverbindung mit der Rückschlagelement­ steuerkammer 102 ist. Der erste Endteil 118' definiert eine erste Wirkfläche A1 in kontinuierlicher Strömungs­ mittelverbindung mit der Düsenkammer 109.

Wenn das Rückschlagelement 114' seine erste Position ein­ nimmt, daß Rückschlagsteuerventil 84'' seine zweite Posi­ tion einnimmt und ausreichend Druck in der Einspritzkam­ mer 109 vorhanden ist, sind die ersten und zweiten Wirkflächen A1 und A2 des Rückschlagelementes dem Druck ausgesetzt, der in den Kammern 109 bzw. 102 vorhanden ist, und dieser wirkt auf sie, um hydraulisch das Rück­ schlagelement 114' in seine zweite Position gegen die Vorspannkraft zu bewegen, die von der Vorspannvorrichtung oder der Feder 116 in gewöhnlicher Weise ausgeübt wird, um Brennstoff einzuspritzen. Wenn das Rückschlagelement 114' in seiner zweiten Position ist, und das Rückschlag­ steuerventil 84'' in seiner ersten Position ist, wirkt der Druck, der in den Kammern 109 bzw. 102 vorhanden ist, auf die ersten und zweiten Wirkflächen A1 und A2, um hydrau­ lisch die Kräfte auf dem Rückschlagelement 114' auszu­ gleichen, und dadurch zu gestatten, daß die Feder 116 das Rückschlagelement 114' in seine erste Position bewegt.

Eine Ablaufleitung 122 weist einen Teil der Druckmittel 20' auf, und sieht eine Strömungsmittelverbindung zwi­ schen dem Rückschlagsteuerventil 84'' und einer Strömungs­ mittelgrenzschaltung 124 vor, die in dem Gehäuse 64a' um den Stößel 60' herum angeordnet ist. Die Strömungsmittel­ grenzschaltung 124 bildet einen Teil der Druckmittel 20' und weist einen ringförmigen Durchlaß 126 von vorbestimm­ ter axialer Länge auf, der den Stößel 60' umgibt, und zur Bohrung 66 an einer Längslage darüber geöffnet ist (aus der Perspektive der Fig. 3a und 3b), jedoch nahe dem Punkt der maximalen Einfahrbewegung des Stößels 60'. Eine Stößelablaufleitung 134 bildet einen Teil der Druckmittel 20' und verbindet strömungsmittelmäßig den Ringdurchlaß 126 mit dem Strömungsmittelablauf/Durchlaß 36 über die Rückschlagelementführungskammer 98' und eine Einspritz­ vorrichtungsablaufleitung 136.

Die Einspritzvorrichtungsablaufleitung 136 weist einen Teil der Einspritzmittel 22' auf und koppelt strömungs­ mittelmäßig die Rückschlagelementführungskammer 98' mit dem Strömungsmittelablauf/Durchlaß 36.

Fig. 4 veranschaulicht schematisch eine Verstärkerkolben­ struktur 140, die einen Hilfskolben 62 mit einer ersten vorbestimmten Fläche A3 aufweist, die einem ersten Strö­ mungsmittel auszusetzen ist (beispielsweise Schweröl­ brennstoff) und einen Verstärkerkolben 142 mit einer zweiten vorbestimmten Fläche A4, die einem zweiten Strö­ mungsmittel auszusetzen ist (beispielsweise Steuerströ­ mungsmittel), wobei A4 vorteilhafterweise größer als A3 ist. Die Verstärkerkolbenstruktur 140 findet die weiteste Anwendung in den Brennstoffsystemen 10, 10', die in den Fig. 1a, 1b, 2a und 2b veranschaulicht sind. Die Verstär­ kerkolbenstruktur 140 kann leicht für den sonst hier ge­ zeigten Hilfskolben 62 eingesetzt werden. Die Verstärker­ kolbenstruktur 140 ist aufgrund dessen, daß ihre Kom­ ponententeile (142 und 62) unterschiedlich bemessene Boh­ rungen im Gehäuse 64a einnehmen, mit einem modifizierten HFO-Ablauf/Durchlaß 48'' assoziiert, der, wenn er ver­ wendet wird, einen Teil der HFO-Versorgungsmittel 16 oder 16' bildet und mit den jeweiligen Bohrungen, wie gezeigt, in Verbindung steht.

Vor der Einleitung eines Einspritzzyklus für das Brenn­ stoffsystem 10 sind die folgenden Vorrichtungen in ihren ersten Positionen oder Zuständen, wie in Fig. 1a gezeigt: die Betätigungsvorrichtung 80; das Drucksteuerventil 82; das Rückschlagsteuerventil 84; das Rückschlagelement 114; der Stößel 60; und der Hilfskolben 62.

Vor der Einleitung eines Einspritzzyklus für das Brenn­ stoffsystem 10' sind die folgenden Vorrichtungen in ihren ersten Positionen oder Zuständen, wie in Fig. 2a gezeigt: die Betätigungsvorrichtungen 80a' und 80b'; das Druck­ steuerventil 82'; das Rückschlagsteuerventil 84'; das Rückschlagelement 114; der Stößel 60; und der Hilfskolben 62.

Vor der Einleitung eines Einspritzzyklus für das Brenn­ stoffsystem 10'' sind die folgenden Vorrichtungen in ihren ersten Positionen oder Zuständen, wie in Fig. 3a gezeigt: die Betätigungsvorrichtung 80; das Drucksteuerventil 82''; das Rückschlagsteuerventil 84''; das Rückschlagelement 114'; und der Stößel 60'.

Vorbereitung zur Einleitung eines Einspritzzyklus

In seiner ersten Position sieht das Drucksteuerventil 82 der Fig. 1 eine Strömungsmittelverbindung zwischen dem Strömungsmittelversorgungsdurchlaß 28b und dem Strömungs­ mittelsteuerdurchlaß 72 vor, um zu gestatten, daß Steuer­ strömungsmittel mit relativ niedrigem Druck vom Tank 26 zur Pumpkammer 70 fließt und diese füllt, und danach um sequentiell durch die Strömungsmitteldurchlaßschaltung 74 und den Ablaufdurchlaß 36 zum Strömungsmitteltank 26 zu laufen.

In seiner ersten Position sieht das Drucksteuerventil 82' der Fig. 2 eine Strömungsmittelverbindung zwischen dem Strömungsmittelversorgung/Durchlaß 28b und der Pumpkammer 70 vor, um zu gestatten, daß Steuerströmungsmittel mit relativ niedrigem Druck sequentiell die Pumpkammer 70, den Strömungsmittelversorgungsdurchlaß 72 und den Rück­ schlagelementsteuerdurchlaß 92 füllt.

Schwerölbrennstoff wird dann vom Schwerölbrennstoff- bzw. HFO-Tank 38 durch die Pumpe 42 gezogen und sequentiell durch den Filter 44 und das Rückschlagventil 46 in den Fig. 1 und 2 übertragen, um die Einspritzkammer 76 zu füllen, und läuft danach durch den HFO-Ablaufdurchlaß 48 und kehrt zum HFO-Tank 38 zurück. Der Druck von den HFO-Ver­ sorgungsmitteln 16 ist zu diesem Zeitpunkt in der Ein­ spritzsequenz größer als der Druck in der Pumpkammer 70, um zu bewirken, daß sich der Hilfskolben 62 in seine er­ ste Position bewegt.

In seiner ersten Position verhindert das Rückschlagsteu­ erventil 84'' der Fig. 3 eine Strömungsmittelverbindung zwischen der Strömungsmittelabflußleitung 28c'' und dem Strömungsmittelablaufdurchlaß 36, was bewirkt, daß Hoch­ druck-Strömungsmittel sequentiell durch den Strömungs­ mittelversorgungsdurchlaß 28'', die Versorgungsdurchlässe 28a'' und 28b'' jeweils zur Rückschlagelementsteuerkammer 102 und zum Drucksteuerventil 82'' übertragen wird. Eine solche Übertragung von Hochdruck-Strömungsmittel hält das Rückschlagelement 114' in seiner ersten Position und stellt sicher, daß das Drucksteuerventil 82'' in seiner ersten, offenen Position ist, was gestattet, daß Schwer­ ölbrennstoff vom Tank 38 von der Pumpe 42 abgezogen wird und sequentiell durch den HFO-Versorgungsdurchlaß 40', den Filter 44, das Ventil 82'', den HFO-Zusatzversor­ gung/Durchlaß 41' und in die Pumpkammer 70 übertragen wird. Wenn der Stößel 60' in seiner ersten Position ist, füllt der Schwerölbrennstoff die Pumpkammer 70 und fließt darauf folgend durch den HFO-Ablaufdurchlaß 48' und kehrt zum HFO-Tank 38 zurück.

Einleitung des Einspritzzyklus

Um den Brennstoffeinspritzzyklus für die Brennstoffein­ spritzsysteme 10, 10' und 10'' zu starten, treibt die sich drehende Nocke 50 den Stößel 60 in den Brennstoffsystemen 10 und 10' und den Stößel 60' im Brennstoffsystem 10'' (nach unten, wie abgebildet) aus seiner ersten Position in seine zweite Position. Das Profil der Nocke 50 ist vorzugsweise ausgewählt, um eine Stößelbewegung (und so­ mit ein Unterdrucksetzen des Brennstoffes) vor der Brenn­ stoffeinspritzung zu beginnen, und kann, wie erwünscht, eine Stößelbewegung während der tatsächlichen Brennstof­ feinspritzung fortsetzen oder den Stößel in einer nahezu konstanten Position während der tatsächlichen Brennstoff­ einspritzung halten.

Die anfängliche Bewegung des Stößels 60 für die Brenn­ stoffsysteme 10 und 10' bewirkt, daß der Querdurchlaß 74b sich außer Übereinstimmung bzw. Übereinanderlage mit dem Entlüftungsdurchlaß 74c bewegt, und danach eine Strö­ mungsmittelverbindung zwischen der Pumpkammer 70 und dem Strömungsmittelablaufdurchlaß 36 blockiert. Während der darauffolgenden Bewegung des Stößels 60 im Brennstoff­ system 10 wird das Steuerströmungsmittel (vorzugsweise destillierter Brennstoff) aus der Pumpkammer 70 gepumpt, und aufgrund der Druckerzeugungsfähigkeit des Stößels, die größer ist als die der Pumpe 30, sequentiell durch den Strömungsmitteldurchlaß 72, das Ventil 82, den Durch­ laß 28b, die Entlastungsleitung 37, das Entlastungsventil 39, den Ablauf/Durchlaß 36 und in den Tank 26. Während der darauffolgenden Bewegung des Stößels 60' im Brenn­ stoffsystem 10' wird Steuerströmungsmittel aus der Pump­ kammer 70 gepumpt, und aufgrund der Druckererzeugungs­ fähigkeit des Stößels, die größer ist als die der Pumpe 30, sequentiell durch das Ventil 82', den Durchlaß 28b, die Entlastungsleitung 37, das Entlastungsventil 39, den Ablauf/Durchlaß 36 und in den Tank 26. Während der dar­ auffolgenden Bewegung des Stößels 60' im Brennstoffsystem 10'' wird Schwerölbrennstoff von der Pumpkammer 70 ge­ pumpt, und aufgrund der Druckerzeugungsfähigkeit des Stö­ ßels, die größer ist als die der Pumpe 44, sequentiell durch das Ventil 82'', den Versorgungsdurchlaß 40', die Entlastungsleitung 37', das Druckentlastungsventil 39' und in den Tank 38.

Einleitung des Unterdrucksetzens des Brennstoffs

Bei einem ausgewählten Stößelbewegungsausmaß für das Brennstoffsystem 10 (d. h. wenn das Ausmaß des in der Pumpkammer 70 bleibenden destillierten Brennstoffes, den erwünschten Einspritzdruck des Schwerölbrennstoffes zur gewünschten Einspritzzeit ergeben wird), liefert das elektronische Steuermodul 78 ein Signal durch die Leitung 90 an den Elektromagneten 80, um zu bewirken, daß der Elektromagnet 80 den Zustand ändert, und zwar von seinem ersten nicht erregten Zustand in seinen zweiten erregten Zustand. Der erregte Elektromagnet 80 bewegt das Rück­ schlagsteuerventil 84 aus seiner ersten Position in seine zweite Position in der herkömmlichen wohlbekannten Weise und drückt beim Vorgang dieser Bewegung die Feder 88 zu­ sammen, die das Drucksteuerventil 82 aus seiner ersten in seine zweite Position bewegt, und die Feder 86 zusammen­ drückt. Der Elektromagnet 80 wird in seinem erregten Zu­ stand durch das elektronische Steuermodul 78 gehalten, bis der Druck in der Pumpkammer 70 und dem Strömungsmit­ telsteuerdurchlaß 72 eine ausreichende Größe erreicht, um das Drucksteuerventil 82 in seiner zweiten Position zu halten (hydraulisch zu verriegeln) und zwar gegen die Kraft der Feder 86, und wird dann vom elektronischen Steuermodul 78 entregt bzw. abgeschaltet, und zwar durch Übertragung eines geeigneten Signals durch die Leitung 90, was gestattet, daß die Feder 88 das Rückschlagsteuer­ ventil 84 in seine erste Position bewegt.

Bei einem ausgewählten Stößelbewegungsausmaß für das Brennstoffsystem 10' (d. h. wenn die Menge des in der Pumpkammer 70 verbleibenden destillierten Brennstoffes den erwünschten Einspritzdruck des Schwerölbrennstoffes zur gewünschten Einspritzzeit ergibt) liefert das elek­ tronische Steuermodul 78 ein Signal durch die Leitung 90a' an den Elektromagneten 80a', um zu bewirken, daß der Elektromagnet 80a' seinen Zustand ändert, und zwar von seinem ersten unerregten bzw. ausgeschalteten Zustand auf seinen zweiten erregten bzw. eingeschalteten Zustand. Der erregte Elektromagnet 80a' bewegt das Drucksteuerventil 82' aus seiner ersten Position in seine zweite Position in der herkömmlichen wohlbekannten Weise und drückt bei dem Vorgang dieser Bewegung die Feder 86' zusammen. Der Elektromagnet 80a' wird in seinem erregten Zustand gehal­ ten, bis der Druck in der Pumpkammer 70, dem Strömungs­ mittelsteuerdurchlaß 72 und dem Rückschlagelementsteuer­ durchlaß 92 eine ausreichende Größe erreicht, um hydrau­ lisch das Drucksteuerventil 82' in seiner zweiten Positi­ on zu halten (Verriegelungsdruck), und zwar aufgrund der Differenzkräfte (aus den entgegengesetzten Drücken), die auf unterschiedliche Gebiete oder Flächen des Drucksteu­ erventils 82' wirken. Nachdem der Verriegelungsdruck er­ reicht ist, überträgt das elektronische Steuermodul 78 ein geeignetes Signal durch die Leitung 90a', um zu be­ wirken, daß der Elektromagnet 80a' seinen nicht erregten Zustand einnimmt.

Bei einem ausgewählten Stößelbewegungsausmaß für das Brennstoffsystem 10'' (d. h. wenn die Menge des in der Pumpkammer 70 verbleibenden Schwerölbrennstoffes den er­ wünschten Einspritzdruck zum erwünschten Einspritz­ zeitpunkt ergibt) liefert das elektronische Steuermodul 78 ein Signal durch die Leitung 90' an den Elektromagne­ ten 80, um zu bewirken, daß der Elektromagnet 80 den Zu­ stand verändert, und zwar von seinem ersten, nicht er­ regten Zustand in seinem zweiten, erregten Zustand. Der erregte Elektromagnet 80 bewegt das Rückschlagsteuer­ ventil 84'' aus seiner ersten in seine zweite Position, wo es eine Strömungsmittelverbindung zwischen der Hochdruck- Strömungsmittelablaufleitung 28c'' und dem Strömungsmit­ telablaufdurchlaß 36 vorsieht. Ein solches Hochdruck- Strömungsmittel, welches durch die Ablaufleitung 28c'' ab­ läuft, bewirkt, daß der Druck in dem Strömungsmittelver­ sorgungsdurchlaß 28b'' abfällt, und gestattet somit, daß sich das Drucksteuerventil 82'' aus seiner ersten Position in seine zweite Position bewegt, und zwar unter der nor­ malen Vorspannkraft der Feder 86 in der herkömmlichen wohlbekannten Weise.

Jedes Rückschlagsteuerventil 84 und 84' hält, wenn es seine erste Position einnimmt, eine Strömungsmittelver­ bindung zwischen der Pumpkammer 70 und der Rückschlag­ elementsteuerkammer 102 und begrenzt die Strömungsmit­ telverbindung zwischen der Rückschlagelementsteuerkammer 102 und dem Strömungsmittelablaufdurchlaß 36. in seiner ersten Position begrenzt das Rückschlagsteuerventil 84'' die Strömungsmittelverbindung zwischen der Hochdruck- Strömungsmittelablaufleitung 28c'' und dem Strömungsmit­ telablaufdurchlaß 36.

Natürlich müssen die Komponenten der Brennstoffsysteme 10 und 10'' geeignet bemessen sein, um zu verhindern, daß sich ihre Rückschlagelemente 114, 114' aus ihrer zweiten Position (d. h. geöffnet) bewegen, bevor die oben be­ schriebene Entregung bzw. der Abschaltvorgang der mit den Rückschlagsteuerventilen assoziierten Betätigungsvorrich­ tungen oder eines getrennten Ankers während des Unter­ drucksetzens des Schwerölbrennstoffes (wie er im Brenn­ stoffsystem 10'' verwendet wird) auftritt. Natürlich ver­ meidet die Anwendung einer getrennten Betätigungsvor­ richtung für sowohl das Drucksteuerventil als auch das Rückschlagsteuerventil die Notwendigkeit für eine solche Bemessung der Komponenten.

Die Einspritzung von Schwerölbrennstoff in den Brenn­ stoffsystemen 10, 10' und 10'' wird dann verhindert, da die Druckkraft (vom Steuerströmungsmittel), die auf A2 der Rückschlagelemente 114 und 114' wirkt plus die Kraft der Feder 116, die auf die Rückschlagelemente 114 und 114' wirkt (in der gleichen Richtung), größer ist als die Druckkraft, die auf A1 der Rückschlagelemente 114 und 114' in entgegengesetzter Richtung wirkt (d. h. um die Rückschlagelemente 114 und 114' zu öffnen). Dementspre­ chend werden die Rückschlagelemente 114 und 114' in ihren ersten geschlossenen Positionen gehalten, und zwar wäh­ rend des Druckaufbaus in ihrer assoziierten Pumpkammer 70.

Während eines solchen Druckaufbaus in den Brennstoffsy­ stemen 10 und 10' wird der Hilfskolben 62 vom Druck in der Pumpkammer 70 nach unten getrieben, um eine Strö­ mungsmittelverbindung zwischen der Einspritzkammer 76 und dem HFO-Ablaufdurchlaß 48 zu blockieren, und um einen steigenden Druck in der Einspritzkammer 76 und der Rück­ schlagelementführungskammer 98 zu bewirken. Als eine Fol­ ge eines solchen Druckanstiegs schließt sich das Rück­ schlagventil 46, um zu verhindern, daß Schwerölbrennstoff zurück durch den Schwerölbrennstoff- bzw. HFO-Ver­ sorgungsdurchlaß 40 in den HFO-Tank 38 gedrückt wird.

Einleitung der Schwerölbrennstoffeinspritzung

Um die Einspritzung des Schweröls in den Brennstoffsy­ stemen 10, 10' und 10'' einzuleiten, wird der Zustand der Elektromagneten 80 und 80b' wiederum vom elektronischen Steuermodul 78 verändert, und zwar auf ihren erregten Zu­ stand, was bewirkt, daß sich die Rückschlagsteuerventile 84, 84' und 84'' aus ihrer ersten Position in ihre zweite Position bewegen. Eine solche Bewegung der Rückschlag­ steuerventile 84 und 84' bewirkt folgendes: (1) sie blockiert die Strömungsmittelverbindung zwischen der Pumpkam­ mer 70 und der Rückschlagelementsteuerkammer 102; und (2) sie öffnet die Strömungsmittelverbindung zwischen der Rückschlagelementsteuerkammer 102 und dem Ablauf/Durchlaß 36. Eine solche Bewegung des Rückschlagsteuerventils 84'' öffnet die Strömungsmittelverbindung zwischen der Hoch­ druck-Strömungsmittelablaufleitung 28c'' und dem Strö­ mungsmittelablaufdurchlaß 36 über die Strömungsmittel­ grenzschaltung 124.

Der Druck in der Rückschlagelementsteuerkammer 102 fällt dann, um zu gestatten, daß Schwerölbrennstoff in der Rückschlagelementführungskammer 98 (für die Brennstoff­ systeme 10 und 10') und der Rückschlagelementeinspritz­ kammer 109 (für das Brennstoffsystem 10'') hydraulisch das Rückschlagelement 114 (für die Brennstoffsysteme 10 und 10') und das Rückschlagelement 114' (für das Brennstoff­ system 10'') aus seiner ersten, geschlossenen Position in seine zweite Einspritzposition gegen die Kraft der asso­ ziierten Rückschlagelementfeder 116 bewegt.

Dann fließt bei den Brennstoffsystemen 10 und 10' Schwer­ ölbrennstoff sequentiell aus der Einspritzkammer 76 durch den Einspritzdurchlaß 100, die Rückschlagelement­ führungskammer 98 und den (die) Brennstoffeinspritzzumeß­ öffnung(en) 108 in die (nicht gezeigte) Brennkammer des Motors. Im Brennstoffsystem 10'' fließt Schwerölbrennstoff dann sequentiell von der Pumpkammer 70 durch den Ein­ spritzdurchlaß 100', die Rückschlagelementeinspritzkammer 109 und die Brennstoffeinspritzzumeßöffnung(en) 108 in die (nicht gezeigte) Motorbrennkammer.

Zusätzlich gestattet die Verringerung des Strömungsmit­ teldrucks in der Rückschlagelementsteuerkammer 102 der Brennstoffsysteme 10 und 10', daß ein Steuerströmungs­ mittel sequentiell aus dem Strömungsmitteltank 26 durch den Versorgungsdurchlaß 28a, das Rückschlagventil 34, die Rückschlagelementsteuerkammer 102, den Rückschlagelement­ steuerdurchlaß 92, durch das Rückschlagsteuerventil 84 und 84' und in den Strömungsmittelversorgungsdurchlaß 36 fließt. Der Fluß des Steuerströmungsmittels durch die Rückschlagelementsteuerkammer 102 und den Rückschlag­ elementsteuerdurchlaß 92 in den Brennstoffsystemen 10 und 10' spült irgendwelchen Schwerölbrennstoff, der dorthin­ ein geleckt haben kann, durch das Spiel bzw. den Raum zwischen der Rückschlagelementführungsbohrung 96 und dem Rückschlagelement 114 und transportiert ihn zurück in den Tank 26. Genauso fließt eine Mischung von Steuerströ­ mungsmittel und Schwerölbrennstoff von der Rückschlag­ elementführungskammer 98' durch den Ablauf 136 aufgrund der Druckdifferenz und der Pumpwirkung des Rückschlag­ elementes 114', welches sich hin- und herbewegt, um die Schwerölbrennstoffeinspritzung zu starten oder zu stop­ pen. Eine solche Mischung rührt von dem Steuerströ­ mungsmitteleintritt in die Rückschlagelementführungs­ kammer 98', von der Stößelablaufleitung 136 und von dem Steuerströmungsmittelleck und dem Schwerölbrennstoffleck in die Rückschlagelementführungskammer 98' her, und zwar von der Rückschlagelementsteuerkammer 102 bzw. der Rück­ schlagelementeinspritzkammer 109. Das Steuerströmungsmit­ tel fließt, während der Schwerölbrennstoff durch die Brennstoffeinspritzzumeßöffnung(en) 108 eingespritzt wird.

Stop der Schwerölbrennstoffeinspritzung

Um die Brennstoffeinspritzung zu beenden, werden die Elektromagneten 80 und 80b' in den entregten Zustand vom elektronischem Steuermodul 78 bewegt, was gestattet, daß die Federn 88, 88' und 88'' jeweils in den Brennstoffsy­ stemen 10, 10' und 10'' ihre assoziierten Rückschlagsteu­ erventile 84, 84' und 84'' aus ihrer zweiten Position in ihre erste Position bewegen. Eine solche Bewegung in den Brennstoffsystemen 10, 10' und 10'' blockiert die Strö­ mungsmittelverbindung zwischen der Rückschlagelementsteu­ erkammer 102 und dem Strömungsmittelablauf/Durchlaß 36. Eine solche Bewegung in den Brennstoffsystemen 10 und 10' öffnet gleichzeitig die Strömungsmittelverbindung zwi­ schen der Pumpkammer 70 und der Rück­ schlagelementsteuerkammer 102, um den Druck in der Rück­ schlagelementsteuerkammer 102 zu steigern. Eine solche Bewegung im Brennstoffsystem 10'' ermöglicht, daß die Hochdruck-Strömungsmittelversorgungsmittel 14' den Druck in der Rückschlagelementsteuerkammer 102 steigern.

Eine Kraft, die von solchen Druckanstiegen in der Rück­ schlagelementsteuerkammer 102 herrührt, bewegt zusätzlich zur Vorspannkraft der Federn 116 die Rückschlagelemente 114 und 114' in ihre erste geschlossene Position, um die Brennstoffeinspritzung in die Brennkammer des Motors zu beenden.

Vorzugsweise sind A1 und A2 derart bemessen, daß, wenn die Rückschlagsteuerventile 84, 84' und 84'' in ihrer er­ sten Position sind, die Netto-Hydraulikkraft, die auf die assoziierten Rückschlagelemente wirkt effektiv Null ist. In anderen Worten sehen die entgegenweisenden Strömungs­ mitteldrücke in der Rückschlagelementführungskammer 98 (der Brennstoffsysteme 10 und 10') der Rückschlagelement­ einspritzkammer 109 (des Brennstoffsystems 10'') und in der Rückschlagelementsteuerkammer 102, die mit jedem as­ soziiert ist, wenn sie mit den jeweiligen Flächen der Rückschlagelemente 114 und 114' multipliziert werden, nämlich A1 und A2, gleiche und entgegengesetzte Kräfte vor. Daher ist die Netto-Kraft, die auf jedes der Rück­ schlagelemente 114 und 114' wirkt, die Kraft der Feder 116, die ausgewählt wird, um die Geschwindigkeit der Rückschlagelemente 114 und 114' zu steuern, wenn sie sich aus ihrer zweiten in ihre erste Position bewegen. Eine solche Federkraft wird vorzugsweise ausgewählt, um aus­ reichend für ein adäquates Rückschlagelementansprechen zu sein, jedoch ausreichend niedrig, um während des Ver­ schließens des Rückschlagelementes eine Überbeanspruchung der Rückschlagelemente 114 und 114' und ihrer in Eingriff bringbaren Sitzstruktur 112 und 112' für alle Brennstoff­ systeme und die Sitzstruktur 110 der Brennstoffsysteme 10 und 10' zu vermeiden.

Nachdem die Brennstoffeinspritzung der Brennstoffsysteme 10, 10' und 10'' beendet worden ist, gestattet das Profil der Nocke 50, daß der Stößel von jedem Brennstoffsystem (nach oben, wie in den Figuren zu sehen) bewegt wird, und zwar zu seiner ersten Position hin durch die Mitneh­ mer/Stößel-Feder 68 durch ihre Verbindung mit dem Mitneh­ mer 48. Wenn der Stößel 60 im Brennstoffsystem 10 auf seine Position einfährt, nimmt der Druck in der Pumpkam­ mer 70 und in allen damit verbundenen Durchlässen ab, bis der Druck in den Strömungsmittelversorgungsmitteln 14, der in Zusammenarbeit mit der Kraft der Feder 86 wirkt, die Kraft der Feder 88 überwindet und das Drucksteuerven­ til 82 von seiner zweiten Position in seine erste Positi­ on bewegt. Wenn sich der Stößel 60 im Brennstoffsystem 10' in seine erste Position zurückzieht, sinkt der Druck in der Pumpkammer 70 und allen damit verbundenen Durch­ lässen, bis die Strömungsmittelversorgungsmittel 14, die durch den Strömungsmittelversorgungsdurchlaß 28b und zu­ sammen mit der Kraft der Feder 86' wirken, die Druckkraft in der Pumpkammer 70 überwinden und das Drucksteuerventil 82' aus seiner zweiten Position in seine erste Position bewegt. Wenn sich der Stößel 60' im Brennstoffsystem 10', 10'' in seine erste Position zurückzieht, fällt der Druck in der Pumpkammer 70 und allen damit verbundenen Durch­ lässen bis die Strömungsmittelversorgungsmittel 14, 14', die in Zusammenarbeit damit durch den Strömungsmittelver­ sorgungsdurchlaß 28b, 28b'' und gegen die Kraft der Feder 86', 86'' wirken, das Drucksteuerventil 82', 82'' aus sei­ ner zweiten Position in seine erste Position bewegen.

Der Hilfskolben 62 der Systeme 10 und 10' folgt dem Stö­ ßel 60, wenn er sich in seine erste Position zurückzieht. Wenn der Druck innerhalb der Einspritzkammer 76 unter den Druck der HFO-Versorgungsmittel 16 während des Einfahrens des Stößels und des Hilfskolbens fällt, drückt die Schwerölbrennstoffpumpe 42 den Schwerölbrennstoff durch das Rückschlagventil 46, füllt die Schwerölbrennstoff- bzw. HFO-Einspritzkammer 76 wieder mit Schwerölbrennstoff und drückt den Hilfskolben 62 in seine erste Position, wo die Einspritzkammer 76 strömungsmittelmäßig mit dem HFO-Ab­ laufdurchlaß 48 und somit mit dem HFO-Tank 38 gekoppelt wird.

Die daraus resultierende Zirkulation von Schwerölbrenn­ stoff durch die Einspritzkammer 16 verbessert die Start­ barkeit des Motors, in dem alle Teile der Einspritzvor­ richtungen 12, 12' aufgewärmt werden (aufgrund der Not­ wendigkeit, daß Schwerölbrennstoff aufgeheizt wird, um seine Fließfähigkeit zu ermöglichen/zu verbessern), und zwar vor dem Betrieb des Motors. Ein solcher Schweröl­ brennstoffzirkulationspfad ermöglicht einen Servicespül­ vorgang der Einspritzvorrichtungsteile, die dem Schweröl­ brennstoff ausgesetzt sind mit destilliertem Brennstoff oder einem anderen Lösungsmittel, nachdem der Motor abge­ schaltet worden ist, um solche Schwerölbrennstoffab­ lagerungen zu entfernen, die in der Einspritzkammer 76 oder am Hilfskolben 62 aufgefangen wurden.

Die Verstärkerkolbenstruktur 140, wenn sie in den Druck­ mitteln 20 für den Hilfskolben 62 eingesetzt wird, wird einem größeren Druck in der Einspritzkammer 76 aufgrund des Druckverstärkungseffektes vorsehen, der durch das Flächenverhältnis A4/A3 vorgesehen wird. Eine solche Druckverstärkung aufgrund der größeren Größe der Bohrung, die A4 aufnimmt, erfordert ein größeres Volumen von de­ stilliertem Brennstoff von der Pumpkammer 70 als die An­ wendung eines Hilfskolbens 62 alleine.

Während die veranschaulichten, bevorzugten Einspritzvor­ richtungen 12, 12' jeweils eine Zumeßöffnung mit nicht berührendem, geschlossenem Rückschlagelement (NCCCO = non contacting check closed orifice) einsetzen, sei bemerkt daß ein herkömmliches Rückschlagelement, welches die Zu­ meßöffnung 108 verschließt, auch verwendet werden könnte, jedoch mit einem größeren Potential für: eine Schädigung der Spitze 106; und/oder eine verringerte Motorleistung aufgrund der größeren räumlichen Erfordernisse, die durch das Vorsehen einer Kühlschaltung an der Düsenspitze 106 nötig gemacht wird. Der Hauptvorteil einer Zumeßöffnung mit nicht berührendem, geschlossenem Rückschlagelement ist, daß die primäre Sitzstruktur 110 in einer oberen Re­ gion der Einspritzmittel 22 gelegen ist, wo die Komponen­ ten davon eine größere Dicke und Festigkeit im Vergleich mit herkömmlichen Einspritzvorrichtungssitzstrukturen und der sekundären bzw. zweiten Sitzstruktur 112 besitzt, um eine wirkungsvollere Dichtung und ein Sitzen des Rück­ schlagelementes 114 vorzusehen, wenn es in seiner ersten Position ist. Die Trennung der primären Sitzstruktur 110 des Rückschlagelementes von der Düsenspitze 106 hat auch zur Folge, daß die Sitzstruktur 110 einem viel kühleren Teil des Anwendungsmotorszylinderkopfes ausgesetzt ist, was die Lebensdauer des Rückschlagelementes 114 und der Sitzstruktur verbessert, und die Notwendigkeit für Kühl­ schaltungen um die Düsenspitze 106 herum eliminiert. Das Rückschlagelement 114 berührt, wenn es in seiner ersten Position ist, vorzugsweise nicht die Spitze 106, sondern ist abmessungs- bzw. abstandsmäßig gesteuert, um von der Spitze 106 getrennt zu bleiben, so daß sehr wenig oder gar kein Spiel zwischen dem Rückschlagelement 114 und der Spitze 106 nahe den Zumeßöffnungen 108 erhalten wird. Da das Rückschlagelement 114 nicht das Gehäuse 64 an der Spitze 106 berührt, kann die Spitzenkühlschaltung für HFO-Anwendungen eliminiert werden.

Andere Aspekte, Ziele und Vorteile dieser Erfindung kön­ nen aus einem Studium der Zeichnungen, der Offenbarung und der beigefügten Ansprüche erhalten werden.

Zusammenfassend kann man folgendes sagen:
Eine Brennstoffeinspritzvorrichtung mit einem Gehäuse ist vorgesehen, und zwar mit einer Bohrung, mit einer Spitze und mit einer Zumeßöffnung durch die Spitze, und mit ei­ nem Rückschlagelement, welches ein erstes Ende, ein zwei­ tes Ende und einen Rückschlagelementführungsteil besitzt, der in der Bohrung zwischen ersten und zweiten Positionen hin- und herbeweglich ist, die jeweils eine Strö­ mungsmittelverbindung durch die Zumeßöffnung verhindern und vorsehen. Auf dem Rückschlagelement und dem Gehäuse ist jeweils ein primärer Rückschlagelementsitz angeord­ net, der zwischen den ersten und zweiten Enden angeordnet ist, und ein primärer Düsensitz, der näher an dem Rück­ schlagelementführungsteil als an der Spitze angeordnet ist. Der primäre Rückschlagelementsitz ist dabei mit dem primären Düsensitz mit einer ersten Eingriffskraft in Eingriff zu bringen, wenn das Rückschlagelement in seiner ersten Position ist. Das Rückschlagelement und das Gehäu­ se weisen vorzugsweise auch einen sekundären Rück­ schlagelementsitz und einen sekundären Düsensitz auf, die mit einer zweiten Eingriffskraft in Eingriff zu bringen sind, die geringer ist als die erste Eingriffskraft, wenn das Rückschlagelement in seiner ersten Position ist.

Das Vorsehen eines primären Verschlusses des Brennstoffes durch die Zumeßöffnung durch Zusammenarbeit des Rück­ schlagelementsitzes und die Düsensitzstrukturen, die ge­ trennt relativ zur Spitze angeordnet sind, sieht eine zu­ verlässigere Brennstoffeinspritzvorrichtung vor und er­ möglicht eine verbesserte Anwendung von Motorleistung.

Claims (8)

1. Brennstoffeinspritzvorrichtung, die folgendes auf­ weist:
ein Gehäuse mit ersten und zweiten Enden, mit einer Bohrung, mit einer Zumeßöffnung, die durch das zwei­ te Ende angeordnet ist, und mit einem primären Dü­ sensitz; und
ein Rückschlagelement, welches in der Bohrung ange­ ordnet ist und zwischen einer ersten Position und einer zweiten Position hin- und herbeweglich ist,
wobei das Rückschlagelement einen Rückschlagelement­ führungsteil besitzt, der kontinuierlich dichtend in der Bohrung angeordnet ist, und einen primären Rück­ schlagelementsitz, wobei der primäre Rückschlagele­ mentsitz näher an dem Rückschlagelementführungsteil angeordnet ist als die Zumeßöffnung und mit dem pri­ mären Düsensitz in Eingriff bringbar ist, und zwar mit einer ersten Eingriffskraft, wenn das Rückschla­ gelement in seiner ersten Position ist, um eine Strömungsmittelverbindung durch die Zumeßöffnung einzuschränken.

2. Brennstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 1, die weiter folgendes aufweist:
einen sekundären Düsensitz, der auf dem Gehäuse re­ lativ näher zu der Zumeßöffnung angeordnet ist als der primäre Düsensitz, und einen sekundären Rück­ schlagelementsitz, der auf dem Rückschlagelement an­ geordnet ist und von dem primären Rückschlagelement­ sitz getrennt ist, wobei der sekundäre Rück­ schlagelementsitz und der sekundäre Düsensitz mit einer zweiten Eingriffskraft in Eingriff bringbar sind, wenn das Rückschlagelement in seiner ersten Position ist, wobei die erste Eingriffskraft größer ist als die zweite Eingriffskraft.

3. Brennstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei der sekundäre Rückschlagelementsitz und der sekundäre Düsensitz um einen vorbestimmten Abstand getrennt sind, wenn das Rückschlagelement in seiner ersten Position ist, wobei der Abstand minimal ist, um eine niedrige Volumenleer- oder -taschenkonfi­ guration bzw. Volumensackkonfiguration vorzusehen.

4. Einspritzvorrichtung für hochviskosen Brennstoff, die folgendes aufweist:
ein Gehäuse mit einer Bohrung darin;
einen Stößel, der in der Bohrung angeordnet ist, um eine Pumpkammer zu definieren, wobei der Stößel se­ lektiv bewegbar ist zwischen einer ersten Position und einer zweiten Position, um Hochdruck-Strömungs­ mittel auf einen ausgewählten Druck in der Ein­ spritzkammer unter Druck zu setzen;
Betätigungsmittel, um selektiv den Stößel zwischen seinen ersten und zweiten Positionen zu bewegen;
Einspritzmittel, um Brennstoff in eine Brennkammer einzuspritzen, die einen oberen Düsenteil und einen unteren Düsenteil mit einer relativ dünnen Spitze aufweisen, wobei die Spitze eine Einspritzzumeß­ öffnung besitzt, wobei die Einspritzmittel ein Rück­ schlagelement aufweisen, welches zwischen einer er­ sten Position und einer zweiten Position bewegbar ist, und zwar ansprechend auf den jeweiligen Brenn­ stoffdruck und den Strömungsmitteldruck, der auf ei­ ne erste Fläche und auf eine zweite Fläche des Rück­ schlagelementes wirkt, wobei die Flächen strömungs­ mittelmäßig voneinander isoliert sind, wobei das Rückschlagelement von der Spitze beabstandet ist und in dichtendem anliegendem Eingriff mit einem relativ dicken Teil des oberen Düsenteils ist, wenn es in seiner ersten Position ist, um eine Strömungsmittel­ verbindung zwischen der Einspritzkammer und der Ein­ spritzzumeßöffnung zu blockieren, wobei das Rück­ schlagelement, wenn es in seiner zweiten Position ist, von der Spitze und von dem relativ dicken Teil des oberen Düsenteils beabstandet ist, um eine Strö­ mungsmittelverbindung zwischen der Einspritzkammer und der Einspritzzumeßöffnung zu öffnen; und
eine Sitzstruktur, die in zusammenarbeitender Weise auf dem dicken Teil des oberen Düsenteils und auf dem Rückschlagelement angeordnet ist.

5. Einspritzvorrichtung für hochviskosen Brennstoff nach einem der vorhergehenden Ansprüche, insbesonde­ re nach Anspruch 4, wobei das Rückschlagelement und die Spitze um einen vorbestimmten Abstand getrennt sind, wenn das Rückschlagelement in seiner ersten Position ist, wobei der Abstand minimal ist, um eine Konfiguration mit niedrigem Taschen- bzw. Leervolu­ men oder Sackvolumen vorzusehen.

6. Brennstoffeinspritzvorrichtung, die folgendes auf­ weist:
ein Gehäuse mit ersten und zweiten Enden, mit einer Bohrung, mit einer Zumeßöffnung durch das zweite En­ de und mit einem primären Düsensitz, wobei das Ge­ häuse am zweiten Ende dünner ist als am primären Dü­ sensitz; und
ein Rückschlagelement mit einem ersten Ende, mit ei­ nem zweiten Ende und mit einem primären Rückschlag­ elementsitz, der zwischen den ersten und zweiten En­ den angeordnet ist, wobei das Rückschlagelement hin- und herbeweglich in der Bohrung ist, und zwar zwi­ schen einer ersten und einer zweiten Position, wobei der primäre Rückschlagelementsitz anliegend in Ein­ griff zu bringen ist, und zwar mit dem primären Dü­ sensitz, um einen Strömungsmittelfluß zwischen den Sitzen zu verhindern, wenn das Rückschlagelement in seiner ersten Position ist.

7. Brennstoffeinspritzvorrichtung nach einem der vor­ hergehenden Ansprüche, insbesondere nach Anspruch 6, wobei das Gehäuse einen sekundären Düsensitz auf­ weist, der näher an der Zumeßöffnung angeordnet ist als an dem primären Düsensitz, und wobei das Rück­ schlagelement einen sekundären Rückschlagelementsitz aufweist, wobei die sekundären Sitze anliegend in Eingriff zu bringen sind, wenn das Rückschlagelement in seiner ersten Position ist, wobei die primären Sitze mit einer größeren Kraft in Eingriff bringbar sind als die sekundären Sitze, wobei die primären und sekundären Rückschlagelementsitze um einen fest­ gelegten Abstand getrennt sind.

8. Brennstoffeinspritzvorrichtung nach einem der vor­ hergehenden Ansprüche, insbesondere nach Anspruch 7, wobei der sekundäre Rückschlagelementsitz eine Strö­ mungsmittelverbindung durch die Zumeßöffnung ver­ hindert, wenn das Rückschlagelement in seiner ersten Position ist.