DE69217965T2 - Einspritzgerät - Google Patents

Description

• Diese Erfindung betrifft ein Einspritzgerät zum Einspritzen eines unter Druck stehenden Fluids bzw. einer Flüssigkeit, z.B. ein Brennstoff- bzw. Benzineinspritzgerät für Verbrennungskraftmaschinen, Geräte zum Einspritzen von Flüssigkeiten, z.B. einen Katalysator in chemische Reaktionsgefäße unter Druck, und andere Geräte zum Einspritzen einer Flüssigkeitsdosis.
• Obwohl die vorliegende Erfindung in jeder Situation anwendbar ist, in der eine abgemessene Flüssigkeitsdosis unter Druck einzuspritzen ist, ist es zweckmäßig, die Erfindung unter spezieller Bezugnahme auf das Einspritzen von Brennstoff bzw. Benzin in eine Verbrennungskraftmaschine zu beschreiben.
• Brennstoffeinspritzer, die bei Verbrennungskraftmaschinen, die sowohl Fremdzündung als auch Selbstzündung (oder Dieselmotoren) umfassen, eingesetzt werden, nutzen im allgemeinen eine äußere Pumpe zum Zuführen des unter ausreichendem Druck stehenden Brennstoffes, um in den Motorzylinder eingespritzt zu werden. Der Moment des Einspritzpunktes in dem Motorarbeitszyklus wird durch äußeres Steuern des Betriebs eines Einspritzventils mittels mechanischer Mittel bestimmt. Ein Nachteil des Vorsehens einer äußeren Pumpe und Steuerung besteht in der Notwendigkeit, derartige äußere Systeme vorzusehen und zu warten.
• Ein generelles Problem bei Einspritzern, insbesondere bei denen, die von einer äußeren Pummpe versorgt werden, ist das Fehlen einer Reaktion auf irgendeinen defekten Zustand in dem zugehörigen Zylinder. Falls z.B. ein Kolbenring gebrochen ist, setzen bekannte Einspritzer das Einspritzen von Brennstoffchargen in dem Zylinder fort. Folglich wird der Brennstoff aus dem Motor ausgestoßen, was zu Luftverschmutzung durch den ausgestoßenen, unverbrannten Brennstoff führt.
• Es ist in der Vergangenheit vorgeschlagen worden, den Druckaufbau innerhalb des Zylinders einer Verbrennungskraftmaschine während des Kompressionshubs zu nutzen, um eine Antriebskraft zum Komprimieren von Brennstoff in dem Einspritzerkörper bereitzustellen. Es wurde z.B. ein Brennstoffeinspritzer vorgeschlagen, der einen Körper und einen Kolben aufweist, der in dem Körper unter der Wirkung des Zylinderdruckes beweglich ist. Die Bewegung des Kolbens in dem Einspritzerkörper bewirkt einen Anstieg des Druckes einer Brennstoffcharge, die in den Körper in einem Augenblick eingebracht wird, in dem der Druck einem mit der Einspritzdüse verbundenen Rückschlagventil ermöglicht, sich zu öffnen und den Brennstoff unter Druck in den Motorzylinder einspritzen zu lassen. Probleme bei dieser Vorrichtung umfassen die Schwierigkeit und Unsicherheit beim Schließen des Ventils, was dazu führt, daß der Brennstoff nach dem gewünschten Absperrpunkt fortfährt, aus dem Einspritzer zu tropfen, sowie ferner ein generelles Fehlen einer Kontrolle über den Betrieb des Einspritzers.
• US-Patent Nr. 2,516,690 im Namen eines French zeigt einen Brennstoffeinspritzer, der den zugehörigen Motorzylinderdruck zum Aufbau des Druckes nutzt, um den Brennstoff einzuspritzen. Das Gerät von French weist ein einfaches, federvorgespanntes Rückschlagventil an der Einspritzdüse auf, so daß das Öffnen und Schließen der Einspritzdüse allein durch die Druckdifferenz und die Federkraft gesteuert wird. Eine gewisse Steuerung des aufgebauten Druckes wird durch ein Rückschlagventil in einem Auslaß aus der Pumpkammer und einem verstellbaren Durchflußbegrenzer stromabwärts des Rückschlagventils geschaffen. Das Gerät von French besitzt eine sehr begrenzte Fähigkeit, eine Steuerung des Einspritzerbetriebs zu ermöglichen, welche den (Einspritz-)Moment, den Einspritzdruck, das Volumen von eingespritztem Fluid sowie des Grades an Genauigkeit im Betrieb umfaßt.
• US-Patent Nr. 4,394,856 im Namen von Smith zeigt ebenfalls einen Einspritzer, der den Motorzylinderdruck einsetzt, um den Einspritzdruck aufzubauen. Das Gerät von Smith verwendet ein Rückschlagventil wie das Einspritzventil. Ein solenoid- bzw. magnetspulenbetätigtes Rückschlagventil ist in dem Auslaß von der Pumpenkammer vorgesehen und ein verstellbarer Durchflußbegrenzer ist in der Auslaßstrecke stromabwärts von dem Rückschlagventil vorgesehen, um das Verstellen der möglichen Durchflußrate zu ermöglichen, wenn das Magnetspulen-Rückschlagventil geöffnet ist. In einer ähnlichen Weise wie das US-Patent von French weist der Einspritzer von Smith eine sehr begrenzte Fähigkeit auf, das Steuern des Einspritzerbetriebs umfassend den (Einspritz-)Moment, den Einspritzdruck, das Volumen an eingespritztem Fluid sowie den Grad an Genauigkeit im Betrieb zu ermöglichen.
• US-Patent Nr. 4,427,151 im Namen von Trenne zeigt einen dem Einspritzer von Smith ähnlichen Einspritzer, abgesehen davon, daß dort eine Einrichtung zum Verstellen des Abstandes zwischen dem von der Magnetspule gesteuerten Auslaßventilelement und seinem zugehörigen Sitz vorhanden ist, so daß das Verstellen eine gewisse Steuerung der Durchflußrate für Brennsstoff ermöglicht, der aus der Steuerkammer strömt. Wie bei den Beschreibungen von French und Smith, weist der Einspritzer von Trenne begrenzte Grade der Steuerung sowie begrenzte Genauigkeit im Betrieb, insbesondere des Rückschlageinspritzventils auf.
• Erfindungsgemäß wird ein Einspritzgerät zum Einspritzen eines unter Druck stehenden Fluids bzw. einer Flüssigkeit in eine zugehörige bzw. damit in Verbindung stehende Kammer geschaffen, wobei das Einspritzgerät umfaßt einen Körper, Kolbenmittel, die beweglich sind im Körper unter der Wirkung eines Fluiddruckes in der zugehörigen Kammer, der von außen gegen die Kolbenmittel wirkt, wobei die Kolbenmittel betätigbar sind, das in eine Hochdruckkammer einzuspritzende Fluid zu komprimieren, wobei die Kolbenmittel gegen die Wirkung von Fluiddruck in einer Niedrigdruckkammer zu bewegen sind, wodurch die Bewegung der Kolbenmittel durch Steuern des Fluiddruckes in der Niedrigdruckkammer selektiv steuer- bzw. regulierbar ist, ein Einspritzventil und eine zugehörige Einspritzöffnung in Fluidverbindung mit der Hochdruckkammer, wodurch Hochdruckfluid von der Hochdruckkammer durch die Einspritzöffnung beim Öffnen des Einspritzventils eingespritzt werden kann, dadurch gekennzeichnet, daß die Einspritzöffnung über eine Auslaßkammer in Fluidverbindung mit der Hochdruckkammer steht, und das Einspritzventil ein Ventilelement enthält, das unter der Wirkung des Fluiddruckes in der Auslaßkammer und gegen die Wirkung des Fluiddruckes in einer Steuerkammer bewegbar ist, wobei die Fluiddruckdifferenz zwischen der Auslaßkammer und der Steuerkammer, welche den Betrieb des Einspritzventils steuert, das Steuern des Betriebs des Einspritzventils und das Steuern des Fluiddruckes in der Niedrigdruckkammer, welche die Bewegung der Kolbenmittel steuert, zusammen eine selektive Steuerung von jedem von dem (Zündeinstellungs- )Moment, dem Druck und dem Volumen an Fluid, das durch die Einspritzöffnung eingespritzt wird, schaffen.
• Die Steuerkammer ist bevorzugt in Fluidverbindung mit der Niedrigdruckkammer, wodurch eine Erhöhung des Fluiddruckes in der Niedrigdruckkammer, um einer Bewegung der Kolbenmittel entgegenzustehen, auch den Fluiddruck in der Steuerkammer erhöht, der einem Öffnen des Einspritzventils entgegensteht.
• In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird das Hochdruckfluid von der Hochdruckkammer der Auslaßkammer durch ein Rückschlagdruckventil zugeführt, wobei das Rückschlagdruckventil betätigbar ist, die Auslaßkammer zu schließen und in der Auslaßkammer eine Charge von unter Druck gespeicherterm Fluid zu halten. Bevorzugt weist das Rückschlagdruckventil ein Ventilteil auf, das eine erste Bewegungsstufe besitzt, die sich bewegt, um eine Verbindung von der Druckkammer zu der Auslaßkammer abzusperren, und eine zweite Bewegungsstufe, in die das Ventilteil, nachdem es seine erste Bewegungsstufe abgeschlossen hat, eine begrenzte Druckentlastung in die Auslaßkammer gestattet, um auf diese Weise den Fluiddruck stromaufwärts des Einspritzventils zu verringern.
• Das Kolbenmittel ist bevorzugt unter der Wirkung eines von außen ausgeübten Fluiddruckes gegen die Wirkung einer Hauptfeder bewegbar, wobei die von der Hauptfeder ausgeübte Kraft wenigstens teilweise den von außen aufgebrachten Flüssigkeitsdruck bestimmt, der zum Iniziieren einer Bewegung des Kolbenmittels notwendig ist, wobei das Einspritzgerät ferner eine Auslaßfeder enthält, gegen deren Wirkung sich das Einspritzventil bewegt, um die Fluideinspritzung durch die Öffnung zu gestatten, wobei die Stärke der Auslaßfeder wenigstens teilweise den Fluiddruck in der Hochdruckkammer bestimmt, der zum Öffnen des Einspritzventils notwendig ist, um die Fluideinspritzung durch die Einspritzöffnung zu gestatten.
• Bevorzugt ist ein Entlüftungsweg bzw. eine -bahn vorgesehen, um bei einer Bewegung des Kolbens um ein vorbestimmtes, maximales Ausmaß aus der Hochdruckkammer Hochdruckflüssigkeit abzulassen, wobei das Öffnen des Entlüftungswegs, das als Folge der vorbestimmten, maximalen Bewegung auftritt, den Fluiddruck in der Hochdruckkammer und folglich in der Auslaßkammer auf ein Ausmaß entlastet bzw. abbaut, das zum Beenden der Fluideinspritzung durch die das Einspritzventil ausreichend ist.
• Die vorliegende Erfindung schafft ferner ein Einspritzsystem, umfassend ein erfindungsgemäßes Einspritzgerät, einen Fluiddruckentlastungsweg, durch welchen Fluiddruck in der Niedrigdruckkammer kontrollierbar abgebaut bzw. abgelassen werden kann, um eine Bewegung der Kolbenmittel zu gestatten und zu steuern, und ein zugehöriges Fluiddruckregelmittel, wobei das Regelmittel selektiv steuerbar ist, um den Fluiddruck in der Niedrigdruckkammer durch selektives Verhindern oder progressives bzw. zunehmendes Begrenzen der Druckentlastung von der Niedrigdruckkammer durch den Fluiddruckentlastungsweg als Folge einer Bewegung der Kolbenmittel zu steuern bzw. zu regulieren. Bei diesem Einspritzsystem kann das Regelmittel ein Durchflußbegrenzungsmittel in dem Fluiddruckentlastungsweg enthalten, um die Querschnittsfläche des Fluiddruckentlastungswegs selektiv zu steuern, wobei die Druckbegrenzungsmittel ein zugehöriges Antriebsmittel aufweisen, um die Druckbegrenzungsmittel anzutreiben bzw. zu bewegen, um den Querschnitt des Entlastungswegs zu variieren. Die Regelmittel können ferner ein Gegendruckventil enthalten, das in dem Fluiddruckentlastungsweg stromabwärts von dem Durchflußbegrenzungsmittel angeordnet ist, wobei das Gegendruckventil betriebsfähig ist, einen vorbestimmten, minimalen Gegendruck in dem Fluiddruckentlastungsweg zu halten, indem es lediglich öffnet, wenn der vorbestimmte, minimale Gegendruck überschritten wird.
• Der Fluiddruckentlastungsweg enthält bevorzugt ein Druckausgleichs- bzw. Druckregelmittel, das ein Begrenzungs- bzw. Beschränkungs- und Variationsmittel zum Variieren der Größe der Begrenzung als Reaktion auf Veränderungen des Fluiddruckes stromabwärts davon enthält, wobei die Variationsmittel betriebsfähig sind, den Bereich der Begrenzung zu verringern und einen vorbestimmten Druck stromabwärts der Druckausgleichsmittel zu halten. Die Druckausgleichs- bzw. Druckregelmittel können eine Kammer umfassen, die mit der Niedrigdruckkammer in Verbindung steht, wobei die Druckregelmittel ferner ein Wechselventil enthalten, das auf die Druckdifferenz zwischen dem Fluiddruck in dieser Kammer und einer weiter stromabwärts in dem Fluiddruckentlastungsweg gelegenen Stelle anspricht und als Reaktion auf einen Anstieg der Druckdifferenz betriebsfähig ist, den Bereich der Beschränkung zu verringern und dadurch die Druckentlastung von der Kammer zu der weiter stromabwärts gelegenen Stelle zu verzögern.
• Das Einspritzsystem kann ferner ein regulierbares Dämpfungsmittel enthalten, das mit dem Fluiddruckentlastungsweg in Verbindung steht, wobei das Dämpfungsmittel ein bewegliches Dämpfungselement enthält, das auf einen Druckanstieg in den Fluiddruckentlastungsweg durch Nachgeben anspricht, um dadurch den Druck in dem Fluiddruckentlastungsweg abzubauen, wobei das Dämpfungsmittel ferner ein verstellbares Beschränkungsmittel enthält, das dem beweglichen Dämpfungsmittel zugeordnet ist bzw. damit in Verbindung steht, um das Ausmaß der Nachgebe- bzw. Ausweichbewegung regulierbar zu begrenzen, wobei das Begrenzungsmittel dadurch die von dem Dämpfungsmittel geschaffene Druckentlastung wirksam bestimmt. Das bewegliche Dämpfungsmittel kann aus einer federnden Dämpfungsscheibe bestehen, die eine Wand einer Kammer bildet, welche in Verbindung mit dem Fluiddruckentlastungsweg steht, wobei die Begrenzungsmittel einen Begrenzungsanschlag umfaßt, der verstellbar ist, um von der Dämpfungsscheibe berührt zu werden.
• Das Einspritzsystem in einem anderen Ausführungsbeispiel kann dadurch gekennzeichnet sein, daß der Fluiddruckentlastungsweg ein schnelles oder hochempfindliches (Hochleistungs-)Magnetventil enthält, das zum Öffnen und Schließen des Fluiddruckentlastungswegs in Reaktion auf Betätigungssignale arbeitet, wobei das Regelmittel stromabwärts von dem Magnetspulenventil anzuordnen und so zu betätigen ist, daß der Fluiddurchfluß durch den Fluiddruckentlastungsweg in kontinuierlichen Inkrementen verstellbar zu begrenzen ist.
• Mögliche und bevorzugte Merkmale der vorliegenden Erfindung werden nun unter spezieller Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen erläutert. Es ist gleichwohl wichtig, daß die dargestellten und unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläuterten Merkmale nicht so zu verstehen sind, daß die den Umfang der Erfindung beschränken. Es zeigt:
• Fig. 1 eine Querschnittsansicht durch einen erfindungsgemäßen Einspritzer,
• Fig. 2 eine Querschnittsansicht durch eine mögliche Anordnung eines Reglers oder Beschleunigers zum Einsatz im Steuervorgang des Einspritzers,
• Fig. 3 eine Querschnittsansicht durch eine alternative Konstruktion eines erfindungsgemäßen Einspritzers,
• Fig. 4 eine Querschnittsansicht durch den hinteren Abschnitt einer anderen möglichen Konstruktion eines Einspritzers, welche verschiedene Mittel zeigt, um eine Steuerung des Einspritzerbetriebs zu ermöglichen,
• Fig. 5 ist eine Draufsicht auf den Detailbereich, der mit "A" in Fig. 4 markiert ist, und
• Fig. 6 eine Ansicht im Schnitt entlang der Linie VI-VI in FIG. 4.
• Unter Bezugnahme auf Fig. 2 enthält der Einspritzer einen Körper 10, der ein vorderes Körperteil 11 umfaßt, das z.B. einen mit einem Gewinde versehenen Endabschnitt 12 zum Eingriff in eine mit einem Gewinde versehene Anschlußöffnung, die zu einem Motor gehört bzw. damit in Verbindung steht, haben kann, sowie ein hinteres Körperteil 13. Ein Einlaß 15 ist in dem Körper 10 vorgesehen, wobei der Einlaß 15 ein Rückschlagventil 16 aufweist, das von einer Feder 17 betätigt wird. Im Betrieb wird Benzin bzw, Brennstoff unter niedrigem Druck, der ausreicht, um die Wirkung der Feder 17 zu überwinden, in den Einlaß 15 eingebracht oder eingeleitet. Die Stärke der Feder 17 ist nicht kritisch. Der Brennstoffdruck kann verhältnismäßig niedrig sein, so daß Hochdruckbrennstoffleitungen nicht erforderlich sind.
• Ein Auslaß 20 weist ein zugehöriges Rückschlagventil 21 auf, das mittels einer Feder 22 arbeitet, deren Stärke nicht kritisch ist. Bei dieser Anordnung kann Brennstoff kontinuierlich unter niedrigem Druck in den Einlaß 15 durch den Durchgang 25 und durch den Auslaß 20 heraus gepumpt oder geleitet werden. Dieser kontinuierliche Brennstofffluß kann eine Kühlung bereitstellen, obwohl eine ergänzende Kühlung bereitgestellt werden könnte.
• Der Einspritzer enthält einen Niedrigdruckkolben 30, der in dem vorderen Körper 11 gleitbar ist, wenn der Motorzylinderdruck auf die Frontseite 31 wirkt. Ein Kompressionsring 32 und ein Ölabstreiferring 33 sind zu üblichen Zwecken vorgesehen. Auf den Niedrigdruckkolben 30 ist ein Hochdruckkolben 35 geschraubt. Die Kolbenanordnung 30, 35 bewegt sich in dem Körper 10 gegen die Wirkung der Hauptfeder 36. Die Kraft, die durch die Hauptfeder 36 aufgebracht wird, bestimmt zum Teil, ob sich die Kolbenanordnung 30, 35 unter der Wirkung des Zylinderdruckes auf die Seite 31 bewegt. Zudem ist die Hauptfeder 36 in einem in einer Niedrigdruckkammer 37 angeordnet, die in Fluidverbindung durch den Zwischenraum 38 mit dem Durchgang 25 sowie durch das Ventil 21 mit dem Auslaß 20 steht, so daß der Fluiddruck in der Niedrigdruckkammer 37, der einer Bewegung der Kolbenanordnung 30, 35 entgegensteht, verhältnismäßig niedrig sein kann, als Folge der Steuerung, die später beschrieben wird.
• Eine mögliche Variation der bevorzugten, dargestellten und beschriebenen Konstruktion bzw. Bauweise ist der Austausch der Hauptfeder 36 durch ein pneumatisches oder anderes Vorspannmittel.
• Der Hochdruckkolben 35 weist eine Verlängerung 40 von verhältnismäßig kleinem Querschnitt auf, die sich in einer Bohrung 41 bewegt, die in einem Hochdruckkörper 42 vorgesehen ist. Der Hochdruckkörper 42 besteht aus einem Basisabschnitt 43 und einem Hochdruckzylinder 44, in dem sich die Verlängerung 40 bewegt. Der Basisabschnitt 43 und der Hochdruckzylinder 44 sind aneinander befestigt und bilden eine Hochdruckkammer 45, in der Brennstoff von der Verlängerung 40 des Hochdruckkolbens 35 auf Hochdruck komprimiert wird. Ein Rückschlagventil 46, das von einer Feder 47 betätigt wird, gestattet dem Brennstoff, beim Zurückziehen der Hochdruckkolbenverlängerung 40 in der Bohrung 41 von dem Durchgang 25 in die Hochdruckkammer 45 einzutreten. Die Stärke der Feder 47 ist nicht kritisch.
• In der Verlängerung 40 ist eine Entlüftungsbohrung 50 vorgesehen, und durch den Hochdruckzylinder 44 erstreckt sich eine Entlüftungsbohrung 51, die in die Niedrigdruckkammer 37 führt. Falls der Hub der Kolbenanordnung 30, 35 für die Entlüftungsbohrung 50 ausreichend ist, um mit der Entlüftungsbohrung 51 zu fluchten, wird der Brennstoff in der Hochdruckkammer 45 umgehend in räumliche Verbindung mit der Niedrigdruckkammer 37 gebracht, und der Brennstoffdruck in der Hochdruckkammer 45 wird umgehend abfallen, so daß dort ein unzureichender Druck ist, um die Brennstoffeinspritzung fortzusetzen, wie nachfolgend beschrieben wird. Folglich bestimmt die Trennung bzw. der Abstand in Längsrichtung zwischen der Entlüftungsbohrung 50 und der Entlüftungsbohrung 51 wirksam die maximale Brennstoffcharge, welche während eines Hubes der Kolbenanordnung 30, 35 eingespritzt werden kann, und dieses begrenzt wiederum wirksam die Laufdrehzahl des zugehörigen Motors auf ein vorbestimmtes Maximum, das von der maximalen Brennstoffcharge bestimmt wird.
• In Längsrichtung verläuft ein Brennstoffdurchgang 55 durch die Verlängerung 40 des Hochdruckkolbens 35, entlang welchem sich unter Druck stehender Brennstoff von der Hochdruckkammer 45 bewegt, während sich die Kolbenanordnung 30, 35 unter der Wirkung des Zylinderdruckes bewegt. Der Brennstoff trifft auf ein Rückschlagdruck- bzw. Auslaßventil 56, das auf der Schulter 57 unter der Wirkung der Feder 58 sitzend gezeigt ist. Während des Arbeitsvorgangs bewegt der Hochdruckbrennstoff das Ventil 56 von der Schulter 57 gegen die Wirkung der Feder 58 weg. Der Brennstoff fließt bzw. strömt hinter das Ventil 56 nur dann, wenn er die Schulter 59 des Ventils ausreichend (weg-)bewegt hat, so daß sich diese hinter das Ende des Durchganges 60 bewegt, welcher an der Innenfläche des Hochdruckkolbens 35 ausgebildet ist. Bei dieser Anordnung wird, wenn das Druckventil 56 schließt, der Brennstofffluß hinter das Ventil 56 angehalten, wenn die Schulter 59 das Ende des Durchganges 60 erreicht, wonach das Ventil 56 fortfährt, sich um weiteres begrenztes Ausmaß zu bewegen, bis das Ventil 56 die Schulter 57 erreicht. Diese fortgesetzte Bewegung des Ventils 56, nachdem das Ventil den Brennstofffluß abgesperrt hat, baut den Druck an der stromabwärtigen Seite des Ventils 56 zu einem Zweck, der nachfolgend beschrieben wird, ab.
• Der Niedrigdruckkolben 30 weist eine Auslaßkammer 65 auf, in die Hochdruckbrennstoff durch eine an dem Abstandshalter 67 vorgesehene Bohrung 66 eingeleitet wird. Am vorderen Ende der Auslaßkammer 65 befindet sich eine Auslaßöffnung 68, die in einem Einsatz 69 vorgesehen ist. Die Öffnung 68 ist durch ein nadelartige Auslaßventil 70 geschlossen gezeigt, das gegen den Einsatz 69 unter der Wirkung einer Auslaßfeder 71 (sitzend) drückt. Wenn der Druck des Brennstoffs in der Auslaßkammer 65 ausreichend groß ist, bewegt sich das Nadelventil 70 gegen die Wirkung der Auslaßfeder 71 und öffnet die Öffnung 68, und Brennstoff wird durch die Öffnung 68 in den zugehörigen bzw. damit in Verbindung stehenden Motorzylinder eingespritzt. Der Beginn der Einspritzung durch die Öffnung 68 bewirkt einen sofortigen Abfall des Brennstoffdruckes in der Auslaßkammer 65, wobei das Nadelventil 70 dazu neigt, die Öffnung 68 wieder zu schließen. Dieses wiederum gestattet den Druck in der Auslaßkammer 65, anzusteigen und das Nadelventil 70 wieder zu öffnen. Dieser Vorgang setzt sich fort, so daß das Nadelventil 70 die Öffnung 68 mit hoher Geschwindigkeit öffnet und schließt. Dieser Vorgang ist als "Summen bzw. buzzing" des Auslaßnadelventils 70 bekannt und veranlaßt den Brennstoff, durch die Öffnung 68 in Wellen eingespritzt zu werden, wobei ausgegangen wird, daß dieses den Brennstoffverbrennungsgrad bzw. die -leistung zu verbessern.
• Das Nadelventil 70 weist einen Schaft 75 auf, der sich in einer Führung 76 bewegt. Das von der Auslaßöffnung 68 entfernte Ende 77 des Schaftes 75 schließt eine Steuerkammer 78. Die Steuerkammer 78 kommuniziert durch (fluchtende) Bohrungen 79, 80, die in dem Abstandshalter 67 bzw. dem Niedrigdruckkolben 30 vorgesehen sind, sowie durch den Zwischenraum 81 um die Außenseite des Niedrigdruckkolbens 30 herum mit der Niedrigdruckkammer 37. Folglich steht die Steuerkammer 78 normalerweise mit Niedrigdruckbrennstoff in Verbindung, was dem Nadelventil 70 und dem Schaft 75 ermöglicht, sich von dem Einsatz 69 weg zu bewegen, um die Öffnung 68 unter Brennstoffdruck in der Auslaßkammer 65 zu öffnen.
• Unter Bezugnahme auf Fig. 2 ist ein Beschleunigungs- oder (Drehzahl-)Regelmittel dargestellt, das die Steuerung des Brennstoffflusses auf der stromabwärtigen Seite des Einspritzers ermöglicht. Insbesondere im Betrieb umfaßt das in Fig. 2 gezeigte Regelmittel einen Körper 85, der eine Bohrung 86 aufweist, die mit dem Auslaß 20 des Einspritzers in Verbindung steht. Das stromabwärtige Ende der Bohrung 86 ist mit einem abgeschrägten Sitz 87 versehen. In Längsrichtung ist ein selektiv bewegbarer Regler 90 in der Bohrung 86 vorgesehen, der eine entsprechend abgeschrägte Schulter 91 aufweist, welche gegen den Sitz 87 schließen kann, um die Bohrung 86 vollständig abzuschließen. Der Regler 90 weist einen Schafft 92 auf. der sich in die Bohrung 86 erstreckt und mit einem festen Sitz in der Bohrung angeordnet ist. Der Schaft 92 besitzt eine Nut 93, die sich von der Schulter 91 zu dem stromaufwärtigen Ende 94 des Schaftes 92 erstreckt. Der Brennstoff kann in die Bohrung 86 entlang der Nut 93 sowie zwischen der Schulter 91 und dem Sitz 87 strömen, wenn der Regler 90 in Längsrichtung in der Richtung des Pfeiles A zurückgezogen wird. Falls der Regler 90 lediglich geringfügig von dem Sitz 87 zurückgezogen wird, wird ein Fluß entlang der Nut 93 signifikant beschränkt, da der Brennstoff durch das flachste Ende der Nut 93 strömen muß, wo der Sitz 87 auf die Bohrung 86 an der Stelle 95 trifft. Falls der Regler 90 weiter in Richtung des Pfeiles A zurückgezogen wird, ist ein größerer Durchfluß hinter die Stelle 95 möglich, da sich die Nut 93 in Richtung auf das Ende 94 vertieft. Folglich ermöglicht das selektive Zurückziehen und Einführen des Reglers 90 aus der Bohrung 96 heraus sowie in diese hinein eine Steuerung des Druckes in der Niedrigdruckkammer 37 des Einspritzers, die wiederum den Hub der Kolbenanordnung 30, 35 steuern kann. Falls der Regler 90 zur Berührung der Schulter 91 gegen den Sitz 87 bewegt wird, wird der Brennstoffdurchfluß durch den Auslaß 20 des Einspritzers verhindert, und dieses sperrt die Kolbenanordnung 30, 35 hydraulisch gegen eine Bewegung durch Blockieren des Druckentlastungswegs für Brennstoff aus der Niedrigdruckkammer 37 ab.
• Die Bewegung des Reglers 90 in Fig. 2 kann durch jedes geeignete Mittel, wie z.B. eine mechanische Verstelleinrichtung der Position des Reglers 90, erzielt werden. Alternativ könnte der Regler 90 durch einen DC Elektromotor oder einen linearen Motor bewegt werden, die eine elektronische Steuerung bzw. Regelung der Brennstoffeinspritzung ermöglichen. Auf diese Weise ist es möglich, die Brennstoffeinspritzung durch Steuern des Reglers 90 in einer kontinuierlichen Weise infinitisimal zu variieren und dadurch die Niedrigdruckseite des Einspritzers kontinuierlich zu steuern, die wiederum das Steuern des Momentes in einen Arbeitszyklus ermöglicht, in dem eine Bewegung der Kolbenanordnung 30, 35 beginnen kann. Allgemein gesagt ermöglicht die hydraulische Steuerung der Niedrigdruckseite der Kolbenanordnung 30, 35 des Einspritzers eine genaue Steuerung des Zeitpunktes des Beginns des Hubs der Kolbenanordnung 30, 35, die das Ausmaß von eingespritztem Brennstoff bis zu einer maximalen Charge steuert, die von dem Abstand der Entlüftungsbohrung 50 und 51 bestimmt wird.
• Beim Betrieb des Einspritzers in einer Verbrennungskraftmaschine neigt der zunehmende Druck an der Frontseite 31 des Niedrigdruckkolbens 30 während des Kompressionszustands des Motors dazu, die Kolbenanordnung 30, 35 gegen die Wirkung von sowohl der Hauptfeder 36 als auch des Fluiddruckes in der Kammer 37 zu bewegen. Falls der Druckabbau von der Niedrigdruckkammer 37 durch den Auslaß 20 gestattet wird, zieht sich die Kolbenanordnung 30, 35 zurück, um Brennstoff in der Hochdruckkammer 45 zu komprimieren. Der Brennstoff strömt durch den Brennstoffdurchgang 55 hinter das Auslaßventil 56 sowie in die Auslaßkammer 65. Der Druck in der Kammer 65 veranlaßt das Nadelventil 70, sich gegen die Wirkung von sowohl der Auslaßfeder 71 als auch der des Druckes in der Niedrigdruckkammer 37, die wiederum mit der Steuerkammer 78 in Verbindung steht, zu öffnen, so daß die Brenstoffeinspritzung durch die Öffnung 68 beginnt.
• Zu Anfang wird Brennstoff in verhältnismäßig großen Tröpfchen eingespritzt, da der Druck in dem Motorzylinder noch verhältnismäßig niedrig ist. Im Falle von Selbstzündungs- bzw. Verdichtungsmotoren tritt die Entzünung des Brennstoffes in dem Zylinder umgehend auf, so daß ein schneller Anstieg des Zylinderdruckes erfolgt, der auf die Seitenfläche 31 des Kolbens 30 wirkt. Dieser Drucksprung veranlaßt sofort eine Vervielfachung des Brennstoffeinspritzdruckes, so daß der Brennstoff, der durch die Öffnung 68 auf einem stark angestiegenen Druck eingespritzt wird, in viel kleineren Tröpfchen austritt, welche den Verbrennungsgrad bzw. die Verbrennungsleistung verbessern. Der anfängliche Einspritzdrucksprung kann von 4.000 psi auf 25.000 psi (psi Pfund pro Quadratzoll) erfolgen. Das Verhältnis des Einspritzdruckes zum Eingangsdruck kann zwischen 6:1 und 12:1 liegen.
• Es ist möglich, das Ausmaß bzw. Verhältnis der gesamten Brennstoffcharge, die bei dem anfänglich verhältnismäßig niedrigen Druck eingespritzt wird, durch Verstellen der Stärke der Hauptfeder 36 und der Auslaßfeder 71 zu steuern. Ein Erhöhen der Stärke der Hauptfeder 36 verzögert z.B. den Bewegungspunkt der Kolbenanordnung 30, 35, was folglich den Beginn der Einspritzung verschiebt und das Ausmaß des Brennstoffes verringert, das während der anfänglichen Niedrigdruckeinspritzstufe vor der Zündung eingespritzt wird. Durch Verstellen dieser Federkräfte ist es möglich, den Grad der Verbrennung zu beeinflussen und folglich die Emissionen, z.B. für verschiedene Zylindergrößen, zu steuern. Das Verhältnis des Hoch- und Niedrigdruckes der Einspritzung ist ebenfalls steuerbar.
• Die maximale Brennstoffcharge wird durch den Abstand der Entlüftungsbohrungen 50, 51 bestimmt, die ebenfalls einen Maximalmotordrehzahlbegrenzer wirksam bereitstellen. Insbesondere wenn die Entlüftungsbohrungen 50 und 51 fluchten, wird der Brennstoffdruck in der Hochdruckkammer 45 umgehend durch die Entlüftungsbohrungen 50, 51 abgebaut, wobei dieser Druckabfall umgehend zu der Auslaßkammer 65 fortgeführt wird, so daß das Nadelventil 70 umgehend schließt.
• Die äußere Steuerung des Druckabbaus durch den Auslaß 20 des Einspritzers, z.B. mit Hilfe des (Drehzahl-)Reglers, der in Fig. 2 gezeigt ist, steuert nicht nur den Zeitpunkt der Öffnungsbewegung der Kolbenanordnung 30, 35, sondern steuert ferner die Niedrigdruckseite in der Kammer 37 während eines Einspritzvorgangs. Falls der Druckabbau durch den Auslaß 20 verzögert wird, wird die Bewegung der Kolbenanordnung 30, 35 durch den Durckabbau in der Niedrigdruckkammer 37 begrenzt und ferner wird der Öffnungsbewegung des Nadelventils 70 widerstanden, und zwar durch den verzögerten Druckabbau in der Steuerkammer 78, der gegen die Seitenfläche 77 des Schaftes 75 von dem Nadelventil 70 wirkt. Folglich steuert der Niederdruckseitenhydraulikverschluß das Ende des Brennstoffeinspritzvorgangs. Alternativ tritt das Ende des Einspritzvorgangs auf, wenn die maximale Brennstoffcharge eingespritzt wird und die Entlüftungsbohrungen 50, 51 fluchten und einen sofortigen hochdruckseitigen Druckabfall bewirken. In jedem Fall schließt das Auslaßnadelventil 70 die Öffnung 68. Ferner bewegt sich das Auslaßventil 56 in seine geschlossene Position unter der Wirkung der Feder 58, so daß die Schulter 59 das Ende des Durchganges 60 erreicht und folglich die Verbindung zwischen der Hochdruckkammer 45 und der Auslaßkammer 65 absperrt. Weil das Auslaßventil 56 die Bewegung hinter die Stelle fortsetzt, an der die Schulter 59 das Ende des Durchganges 60 erreicht, kann der Fluiddruck in der Auslaßkammer 65 fortgesetzt abgebaut werden, was das Öffnen des Nadelventils 70 verhindert, bis wieder Hochdruck in der Auslaßkammer 65 aufgebaut ist. Diese kombinierten Aktionen des Hydraulikverschlusses der Niedrigdruckseite oder der hochdruckseitigen Druckentlastung stellen zusammen mit der zweistufigen Bewegung des Auslaßventils 56 ein sofortiges und positives bzw. zwangsläufiges Ende der Brennstoffeinspritzung sicher.
• Der in Fig. 3 gezeigte Einspritzer ist unter den meisten Gesichtspunkten der gleiche wie der in Fig. 1 gezeigte, wobei die gleichen Bezugszeichen für entsprechende Teile verwendet werden.
• Unterschiedliche Merkmale in Fig. 3 umfassen das abgewandelte Nadelventil 70, das anstelle einer konischen Spitze einen stumpfen Nasenabschnitt 70a enthält, der im wesentlichen den "Sack" 72 ausfüllt, der ein kleiner Raum unmittelbar stromaufwärts der Öffnung 68 ist. Der in den Sack 72 verbleibende Brennstoff war bei früheren Einspritzern gelegentlich eine Ursache für eine fortgesetzte Brennstoffeinspritzung in den Zylinder nach den gewünschten Absperrzeitpunkt.
• Ferner ist in Fig. 3 der Abstandshalter 67 mit einem Rückschlagventil 100 versehen, das angeordnet ist, um den Durchfluß von der Steuerkammer 78 in die Niedrigdruckkammer 37 zu gewährleisten, jedoch zu jeder Zeit eine Schock- bzw. Stoßbelastung daran hindert, in die Kammer 78 übertragen zu werden.
• In Fig. 3 ist der Einlaß 15 in einer anderen Lage mit einem verhältnismäßig kleinem Einlaßventil 16 gezeigt, das Brennstoff unter Niedrigdruck gestattet, von dem Einlaß 15 zu einem Einlaßrohr 102 zu gelangen, das den Körper 10 umgibt und Fluid ermöglicht, von dem ringförmigen Rohrraum 103 durch Durchgänge 104 in die Niedrigdruckkammer 37 zu gelangen.
• In Fig. 3 ist ferner ein Solenoid bzw. eine empfindliche (Hochleistungs-)Magnetspule 105 vorgesehen, die ein zugehöriges Ventilelement 106 aufweist, das zum selektiven Schließen des Auslasses 20 angeordnet ist. Die Magnetspule 105 kann unter der Steuerung eines elektrischen Schaltermittels 107 erregt werden, mittels welchem der Anfangszeitpunkt der Einspritzung steuerbar ist und ferner auch die Länge der Einspritzperiode steuerbar ist. Insbesondere ermöglicht das Öffnen des Ventils 106 durch die Magnetspule 105 unter der Steuerung des Steuermittels 107 das Beginnen der Einspritzung. Vor dem Öffnen des Ventils 106 wird die Kolbenanordnung 30, 35 gegen eine Bewegung wirksam hydraulisch gesperrt. In gleicher Weise sperrt das Schließen des Ventils 106 die Kolbenanordnung 30, 35 wieder gegen eine Bewegung ab und beendet auf diese Weise die Einspritzung.
• Stromabwärts des Ventils 106 ist eine Auslaßöffnung 110 vorgesehen, durch die ein druckentlastender Fluß erfolgen kann, wenn das Ventil 106 geöffnet ist. Verbunden mit der Auslaßöffnung 110 oder stromabwärts davon ist bevorzugt ein verstellbares Durchflußbegrenzungsmittel vorgesehen, um eine selektive Steuerung der Druckentlastungsdurchflußrate durch die Auslaßöffnung 110 zu ermöglichen, wobei die verstellbare Durchflußbeschränkung eine (Drehzahl-)Regelanordnung, wie in Fig. 2 gezeigt, umfaßt.
• Fig. 4 zeigt eine alternative Einspritzersteueranordnung, die an dem hinteren Körper 13 des Einspritzers angeordnet ist, odwohl die Steueranordnung eine separate Einheit sein kann, die in dem Fluiddruckentlastungsweg von der Niedrigdruckkammer 37 vorgesehen bzw. damit verbunden ist. In dem Ausführungsbeispiel in Fig. 4 ist die Druckentlastung von der Kammer 37 durch einen Fluiddruckentlastungsweg vorgesehen, der eine erste Kammer 120 umfaßt, welche mit einer Zwischenkammer 121 durch ein Druckausgleichsmittel 122 in Verbindung steht, wobei letzteres eine Beschränkung 123 (Fig. 5) umfaßt, die in Form eines Schlitzes gezeigt ist, der in einer Hülse 124 vorgesehen ist. In der Hülse ist ein Wechselventilelement 125 vorgesehen, das einen Kopf 126 aufweist, der den Schlitz 123 progressiv bzw. zunehmend schließt oder öffnet, während sich das Wechselventil 125 in der Hülse 124 bewegt.
• Der Fluiddruckentlastungsweg enthält auch eine stromabwärtige Niedrigdruckkammer 130. Der Fluiddruck in der Kammer 130 steht zusammen mit der Kraft der Feder 131 einer Bewegung des Wechselventils 125 unter dem Einfluß des Fluiddruckes von der Kammer 120 entgegen, der in die Zwischenkammer 121 fließt bzw. gelangt. Falls die Druckdifferenz zwischen der Zwischenkammer 121 und der Niedrigdruckkammer 130 gleichwohl ausreichend ansteigt, bewegt sich das Wechselventil 125 und der Kopf 126 beschränkt den Druckentlastungsfluß durc den Schlitz 123 und ermöglicht dadurch, daß der Druck in der Zwischenkammer 121 mittels eines Flusses in die Niedrigdruckkammer 130 verringert wird.
• In dem Fluiddruckentlastungsweg ist zwischen der Zwischenkammer 121 und der Niedrigdruckkammer 130 ein selektiv steuerbares Durchflußbegrenzungsmittel 135 angeordnet, das ein Nadelventil 136 umfaßt, das einen sich verjüngenden Nasenabschnitt 137 aufweist, der in dem Durchgang 138 angeordnet ist, der sich der Zwischenkammer 121 und der Niedrigdruckkammer 130 erstreckt. Das Nadelventil 136 ist selektiv bewegbar mit Hilfe elektrischer oder mechanischer Steuermittel 139, um eine selektive Steuerung der Druckentlastungsrate durch den Durchgang 138 zu steuern. Dieses wiederum ermöglicht die Steuerung der Einspritzrate.
• Stromabwärtig von dem Durchflußbeschränkungsmittel 135 ist ein Rückschlagventil 140 angeordnet, das arbeitet, um einen minimalen Gegendruck zu halten, der durch die Kraft der Feder 141 bestimmt wird, die eine Funktion der Feder selbst sowie der Position des verstellbaren Sitzes 142 für die Feder 141 ist. Bei niedrigen Leerlaufdrehzahlen eines zugehörigen Motors, bestimmt das Ventil 140 den minimalen Gegendruck. Bei höheren Motordrehzahlen verbleibt das Ventil 140 im wesentlichen über die gesamte Zeit geöffnet.
• Das in Fig. 4 gezeigte System ist ferner mit einem steuerbaren Dampfungsmittel 150 ausgestattet, das in Fig. 6 deutlicher dargestellt ist. Das Dämpfungsmittel 150 enthält ein bewegliches Dämpferelement 151, das als Dämpferscheibe (zur Verdeutlichung) dargestellt ist, die in einer Dämpferkammer 152 befestigt ist, welche durch eine Leitung 153 mit der Zwischenkammer 121 in Verbindung steht. Die Dämpferscheibe 151 gibt bei einem ansteigenden Druck in der Zwischenkammer 121 federnd nach. Es ist ein verstellbares Anschlagelement 150 vorhanden, das mittels einer Einstellschraube 156 verstellbar ist, um selektives Einstellen der Begrenzung einer federnden Bewegung der Dämpferscheibe 151 zu ermöglichen. Durch Verstellen der Position des Anschlagelementes 155, kann die Leerlaufeinstellung der Drehzahl eines zugehörigen Motors wirksam gesteuert werden. Insbesondere ermöglicht ein verhältnismäßig großer Zwischenraum zwischen dem Anschlagelement 150 und der Dämpferscheibe 151 einen größerer Hub der Kolbenanordnung 30, 35 bevor die anderen Durchflußbegrenzungsmittel oder Druckentlastungsbegrenzungsmittel wirksam werden, was dadurch eine höhere einzustellende bzw. einstellbare Leerlaufdrehzahl ermöglicht.
• Das Ausführungsbeispiel des in Fig. 4 bis 6 dargestellten und oben beschriebenen Einspritzersystems schafft ein großes Steuerungsausmaß über den Betrieb des Einspritzers, umfassend die Steuerung über die Startzeit bzw. den -moment und das Ende der Einspritzung, die Einspritzrate, die Leerlaufdrehzahl und selbst die Veränderung der Einspritzrate in einem einzelnen Einspritzzyklus. Der größere Steuerungsgrad, der möglich ist, macht das Einspritzersystem insbesondere für direkt zündende Verbrennungskraftmaschinen geeignet.
• Die Konstruktion und Anordnung des Einspritzers und deren zugeordneten Steuerungen, die mit Bezugnahme auf die Zeichnungen dargestellt und beschrieben worden sind, ermöglicht eine genaue und wiederholbare Steuerung des Startmoments der Einspritzung, eine genaue und wiederholbare Steuerung der Flüssigkeitscharge, die während jedes Einspritzzyklusses eingespritzt wird, und einen genauen und wiederholbaren Abschlußzeitpunkt der Einspritzung. Der dreistufige, positive bzw. zwangsläufige Abschluß der Einspritzung macht den Einspritzer geeignet für zweihubige bzw. zwei Kolben aufweisende Hochgeschwindigkeitsmotoren.
• Eine automatische Verschmutzungssteuerung ist ein Vorteil der Verwendung des Zylinderdruckes, um den Einspritzdruck aufzubauen. Insbesondere wenn der Motorenzylinder einen Fehler, wie z.B. einen gebrochenen Kolbenring, hervorbringt, der zu einem Druckabfall in dem Zylinder führt, wird der Druckabfall unverzüglich die Brennstoffcharge verhindern oder wenigtens reduzieren, die der Einspritzer in diesen Zylinder einführt. Folglich wird der Motor weniger unverbrannten Brennstoff in Vergleich zu einem Motor ausstoßen, bei dem eine volle Charge fortgesetzt in einen fehlerhaften Zylinder eingespritzt wird. Dieser Ausgleich tritt ebenfalls in dem Fall von normaler Abnutzung der Bestandteile auf, so daß eine Verschmutzungsverringerung und ein Abnutzungsausgleich erzielt wird.
• Ein anderer Vorteil des Einspritzers besteht darin, daß er eine automatische Zeiteinstellung schafft. Insbesondere sollte, während ein zugeordneter Motor die Fahrdrehzahl erhöht, idealerweise der Beginn der Einspritzung in dem Arbeitszyklus vorverlegt werden, da der Brennstoff eine vorbestimmte, minimale Zeit benötigt, um ungeachtet von der Drehzahl des Motors vollständig zu verbrennen. Mit dem Einspritzer der vorliegenden Erfindung ist, während der Motorkolben den Kompressionszyklus beginnt, ein schnellerer Druckaufbau in dem Zylinder bei höheren Motordrehzahlen zu erreichen, da die Wärme nicht so schnell wie bei niedrigeren Drehzahlen von dem Motor abgeführt wird. Dieser schnellere Anstieg des Druckes verlegt den Beginn der Einspritzung automatisch auf frühere Zeitpunkte im Motorzyklus nach vorne. Dieser Vorteil kann in einem Überschuß von 15º von der anfänglichen Einstellung zu dem Einspritzzeitpunkt bei maximaler Motorendrehzahl liegen.
• Ein weiterer Vorteil der bevorzugten Einspritzer, die beschrieben und dargestellt worden sind, ist der niedrigere Durchschnitt des Verbrennungsgesamtdruckes, der aus der neuen Verbrennungsart resultiert. Dieses wiederum kann zum Einsatz von leichteren Bauteilen führen. Die "neue Verbrennungsart" resultiert aus den verschiedenen Phasen der Verbrennung des Brennstoffes. Falls ein Druck versus Zeit Graph für einen herkömmlichen Motor gezeigt werden würde, steigt der Graph scharf zu einem Peak an und fällt schnell ab. Bei den Einspritzern der bevorzugten Ausführungsbeispiele ermöglicht das Steuern der Tröpfengrößen und der Einspritzdrücke die Steuerung des Verbrennungsvorgangs, so daß der Druck-Zeit-Graph ein verhältnismäßig flaches Plateau aufweisen kann, so daß der Bereich unter dem Graph, welcher sich auf die Arbeit bezieht, der gleiche sein kann, wie bei herkömmlichen Motoren, wobei jedoch der niedrigere maximale Druck zu geringeren Spannungen in dem Motor sowie der Möglichkeit führt, kleinere oder leichtere Bauteile einzusetzen.
• Weil die beschriebenen und dargestellten Einspritzer als Folge des Fehlens von Lagerkomponenten niedrigere Schmierungsniveaus besitzen, arbeiten die Einspritzer mit einem Dieselbrennstoff ohne Wachs bzw. "no-wax", was ermöglicht, in kalten Klimazonen zu arbeiten. Bei sorgfältiger Materialauswahl kann LPG direkt eingesetzt werden.
• Ein weiterer Vorteil der bevorzugten Einspritzerkonstruktion und -arbeitsweise besteht in der Fähigkeit, den Einspritzer für einen nachfolgenden Betrieb automatisch zu rüsten. Durch Schließen der äußeren (Drehzahl-)Reglermittel erfolgt ein hydraulischer Verschluß der Niedrigdruckseite, wobei Brennstoff in der Auslaßkammer 65 gespeichert wird, da der Brennstoff nicht durch die Öffnung 68 oder durch das Auslaßventil 56 abgelassen werden kann. Wenn der zugehörige Motor wieder zu starten ist, ermöglicht der erste Kompressionszyklus des zugehörigen Motors, daß unter Druck stehender Brennstoff in die Auslaßkammer 65 zum Start des normalen Motorbetriebs eingespritzt wird.
• In der speziellen Konstruktion der Einspritzer, die in den Zeichnungen gezeigt sind, werden Metall an Metall Kontakte eingesetzt, um eine Dichtung zwischen unbeweglichen Teilen zu schaffen. Zum Beispiel sind der vordere Körper 11 und der hintere Körper 13 mit einem Metall an Metall Kontakt zwischen einer scharfen Stufe 96, die an dem hinteren Körper 13 vorgesehen ist, und einer abgeschrägten Fläche 97, die an dem vorderen Körper 11 vorgesehen ist, miteinander verbunden. Dieses ist auch an den Verbindungen zwischen dem Abstandshalter 67 und dem Niedrigdruckkolben 30, zwischen dem Abstandshalter 67 und dem Hochdruckkolben 35 sowie zwischen dem Hochdruckzylinder 44 und dem Basisabschnitt 43 vorgesehen. Diese Verbindungen sind modifizierte "Lenz Ringsitze" und schaffen eine gute Dichtung unter hohen Drücken.
• Die Ventile, einschließlich des Einlaßventils 16, des Auslaßventils 21, des Rückschlagventils 46, des Auslaßventils 56 und des Nadelventils 70, besitzen bevorzugt einen Dichtkontakt zwischen den Ventilelementen und den zugehörigen Sitzen mit einem inneren Winkel, der geringer als 90º ist und bevorzugt bei etwa 60º liegt. Zum Beispiel ist der eingeschlossene Winkel an der Stelle des Nadelventils 70 bevorzugt etwa 60º. Bei diesem verhältnismäßig flachen Sitzflächenwinkel hat sich gezeigt, daß eine gute Dichtung über einen weiten Bereich von Fluiddrücken geschaffen wird.

Claims (10)

1. Einspritzgerät zum Einspritzen eines unter Druck stehenden Fluids in eine angeschlossene Kammer, wobei das Einspritzgerät enthält: einen Körper (10), Kolbenmittel (30, 35), die in dem Körper (10) unter der Wirkung von Fluiddruck in der angeschlossenen Kammer, der von außen gegen die Kolbenmittel wirkt, bewegbar sind, wobei die Kolbenmittel (30, 35) betätigbar sind, das in eine Hochdruckkammer (45) einzuspritzende Fluid zu komprimieren, und die Kolbenmittel (30, 35) gegen die Wirkung von Fluiddruck in einer Niedrigdruckkammer (37) bewegbar sind, wodurch die Bewegung der Kolbenmittel (30, 35) durch Steuern des Fluiddruckes in der Niedrigdruckkammer (37) selektiv steuerbar ist, ein Einspritzventil (70) und eine zugehörige Einspritzdüse (68), die in Fluidverbindung mit der Hochdruckkammer (45) stehen, wodurch Hochdruckfluid von der Hochdruckkammer (45) durch die Einspritzdüse (68) bei Öffnung des Einspritzventils (70) eingespritzt werden kann, dadurch gekennzeichnet, daß die Einspritzdüse (68) über eine Auslaßkammer (65) in Fluidverbindung mit der Hochdruckkammer (45) steht, und das Einspritzventil (70) ein Ventilelement (70, 75) enthält, das unter Wirkung des Fluiddruckes in der Auslaßkammer (65) und gegen die Wirkung des Fluiddruckes in einer Steuerkammer (78) bewegbar ist, wobei die Fluiddruckdifferenz zwischen der Auslaßkammer (65) und der Steuerkammer (78) den Betrieb des Einspritzventils (70) steuert, daß die Steuerung des Betriebs des Einspritzventils und die Steuerung des Fluiddrukkes in der Niedrigdruckkammer (37), welche die Bewegung der Kolbenmittel (30, 35) steuert, zusammen eine selektive Steuerung der Zeit- bzw. Zündeinstellung, des Druckes, und des Fluidvolumens, das durch die Einspritzöffnung (68) eingespritzt wird, schaffen.

2. Einspritzgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerkammer (78) in Fluidverbindung mit der Niedrigdruckkammer (37) steht, wodurch eine Erhöhung des Fluiddruckes in der Niedrigdruckkammer (37) zum Widerstand gegen eine Bewegung der Kolbenmittel (30, 35) auch den Fluiddruck in der Steuerkammer (78) erhöht, der einem Öffnen des Einspritzventils (70) entgegensteht.

3. Einspritzgerät nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Hochdruckfluid von der Hochdruckkammer (45) durch ein Rückschlagdruckventil (56) der Auslaßkammer (65) zugeführt wird, wobei das Rückschlagdruckventil (56) betätigbar ist, die Auslaßkammer (65) zu schließen und in der Auslaßkammer eine unter Druck gespeicherte Fluidcharge zu halten.

4. Einspritzgerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Rückschlagdruckventil (56) ein bewegliches Ventilteil aufweist, das eine erste Bewegungsstufe hat, in die es sich bewegt, um die Verbindung von der Hochdruckkammer (45) zu der Auslaßkammer (65) zu unterbrechen, und eine zweite Bewegungsstufe, in der das Ventilteil nach Abschluß seiner ersten Bewegungsstufe eine begrenzte Druckentlastung in die Auslaßkammer (65) erlaubt, um dadurch den Fluiddruck stromaufwärts von dem Einspritzventil (70) zu verringern.

5. Einspritzgerät nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Entlüftungsweg (50, 51) vorgesehen ist, um Hochdruckfluid aus der Hochdruckkammer (45) bei Bewegung des Kolbenmittels (30, 35) um ein vorbestimmtes maximales Ausmaß abzulassen, wobei die Öffnung des Entlüftungsweges (50, 51), die als Folge der vorbestimmten, maximalen Bewegung auftritt, den Fluiddruck in der Hochdruckkammer (45) und folglich in der Auslaßkammer (65) auf ein Ausmaß abbaut bzw. entlastet, das zum Beenden der Einspritzung von Fluid durch das Einspritzventil (70) ausreicht.

6. Einspritzsystem mit einem Einspritzgerät nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, einem Fluiddruckentlastungsweg (120, 121, 130), durch die Fluiddruck in der Niedrigdruckkammer (37) regulierbar verringert werden kann, um eine Bewegung der Kolbenmittel (30, 35) zu gestatten und zu steuern/regulieren und einem Fluiddruckregelmittel (85, 90, 135, 139), wobei das Regelmittel selektiv regulierbar ist, um den Fluiddruck in der Niedrigdruckkammer (37) durch selektives Verhindern oder progressives bzw. zunehmendes Begrenzen des Druckabbaus von der Niedrigdruckkammer (37) durch den Fluiddruckentlüftungsweg als Reaktion auf die Bewegung der Kolbenmittel (30, 35) zu steuern/regulieren, wobei das Regelmittel ein Durchflußbegrenzungsmittel (135) in dem Fluiddruckentlastungsweg enthält, um den Querschnittsbereich des Fluiddruckentlastungswegs selektiv zu steuern, wobei das Durchflußbegrenzungsmittel (135) ein zugehöriges Antriebsmittel (139) zum Antrieb des Fluidbegrenzungsmittels aufweist, um den Querschnittsbereich des Entlastungswegs zu verändern.

7. Einspritzsystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Regelmittel ferner ein Gegendruckventil (140) enthält, das in dem Fluiddruckentlastungsweg stromabwärts des Durchflußbegrenzungsmittels (135) angeordnet ist, wobei das Gegendruckventil (140) betätigbar bzw. betriebsfähig ist, einen vorbestimmten, minimalen Gegendruck in dem Fluiddruckentlastungsweg zu halten, indem es lediglich öffnet, wenn der vorbestimmte, mimimale Gegendruck überschritten wird.

8. Einspritzsystem nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Fluiddruckentlastungsweg (120, 121, 130) ein Druckausgleichsmittel (122) enthält, das ein Begrenzungs- (123) und Variationsmittel (125, 126) zum Variieren der Größe der Begrenzung (122) als Reaktion auf Veränderungen des Fluiddruckes stromabwärts davon enthält, wobei die Variationsmittel (125, 126) zum Verringern des Begrenzungsbereiches betriebsfähig sind, um einen vorbestimmten Druck stromabwärts des Druckausgleichsmittels zu halten.

9. Einspritzsystem nach Anspruch 6, 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß das System ferner enthält ein regulierbares Dämpfungsmittels (150), das mit dem Fluiddruckentlastungsweg in Verbindung steht, wobei das Dämpfungsmittel (150) ein bewegliches Dämpfungsteil (151) enthält, das auf einen Druckanstieg in dem Fluiddruckentlastungsweg durch Nachgeben anspricht, um dadurch den Druck in dem Fluiddruckentlastungsweg abzubauen, wobei das Dämpfungsmittel (150) ferner ein verstellbares Begrenzungsmittel (155) enthält, das dem bewegbaren Dämpfungsteil (151) zugeordnet ist, um das Ausmaß der Ausweichbewegung regulierbar zu begrenzen, wobei das Begrenzungsmittel (155) dadurch die von dem Dämpfungsmittel vorgesehene Druckentlastung wirksam bestimmt.

10. Einspritzsystem nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Fluiddruckentlastungsweg ein hochempfindliches bzw. schnelles Magnetspulenventil (105, 106) enthält, das zum Öffnen und Schließen des Fluiddruckentlastungswegs als Reaktion auf Betätigungssignale betriebsfähig ist, wobei die Regelmittel (85, 90, 135, 139) stromabwärts des Magnetspulenventils (105, 106) angeordnet sind und zum verstellbaren Begrenzen in kontinuierlichen Abschnitten des Fluidflusses durch den Fluiddruckentlastungsweg zu betriebsfähig sind.