DE60211293T2

DE60211293T2 - Kraftstoffeinspritzventil mit dualen Betriebsfähigkeiten und Motor mit solchem Ventil

Info

Publication number: DE60211293T2
Application number: DE60211293T
Authority: DE
Inventors: Joseph 100 N.E. Adams Street Peoria Angelino; III Clifford E. 100 N.E. Adams Street Peoria Cotton; Robert 100 N.E. Adams Street Peoria Dieffenbach; Richard H. 100 N.E. Adams Street Peoria Holtman; Scott F. 100 N.E. Adams Street Peoria Shafer; Ye 100 N.E. Adams Street Peoria Tian
Original assignee: Caterpillar Inc
Current assignee: Caterpillar Inc
Priority date: 2001-10-09
Filing date: 2002-09-26
Publication date: 2007-04-19
Anticipated expiration: 2022-09-27
Also published as: JP4861594B2; EP1321662A1; USRE44082E1; DE60211293D1; US6725838B2; US20030066509A1; EP1321662A3; EP1321662A8; JP2003161220A; DE60229177D1; EP1321662B1

Description

Technisches Gebiet
Diese Erfindung bezieht sich allgemein auf Düsenanordnungen und insbesondere auf Brennstoffeinspritzvorrichtungen mit Fähigkeiten zum dualen Betrieb.
Technischer Hintergrund
In einer Bemühung, Emissionen zu reduzieren und strengere Standards für reine Luft zu erfüllen, haben Hersteller von verschiedenen Diesel-Motorkomponenten begonnen, alternative Motorstrategien zu untersuchen. Eine solche Strategie, die vielversprechend zu sein scheint, ist die Veränderung der Art und Weise, in der der Brennstoff eingespritzt wird. Beispielsweise wird bei traditionellen Diesel-Motoren eine Brennstoffeinspritzung so zeitgesteuert, dass sie auftritt, wenn der Zylinderkolben nahe einer oberen Totpunktposition für seinen Kompressionshub ist. Wenn der Brennstoff und die Luft einen Selbstzündungspunkt erreichen, tritt die Verbrennung auf. Dies kann nahezu sofort nach einer gewissen Zündungsverzögerung sein.
Ingenieure haben herausgefunden, dass es möglich ist, die Motoremissionen zu reduzieren, wenn eine kleine Brennstoffmenge eingespritzt wird, während der Zylinderkolben am Beginn des Kompressionshubes ist. Anders gesagt, wenn der Kolben näher an einer unteren Totpunktposition als an der oberen Totpunktposition für den Kompressionshub ist. Der eingespritzte Brennstoff vermischt sich mit der Luft, wenn er komprimiert wird, um eine relativ homogene Mischung zu bilden, die verbrennt, wenn der Kolben nahe seiner oberen Totpunktposition ist. Dieser Betriebszustand wird typischerweise als homogene kompressionsgezündete Ladung bezeichnet. Weil die Brennstoffmischung relativ homogen ist, wenn die Verbrennung auftritt, werden weniger Emissionen während dieser Art des Einspritzereignisses im Vergleich zu einem typischen Einspritzereignis erzeugt. Anders gesagt, tragen eine gleichförmige Luft/Brennstoff-Verteilung und assoziierte niedrigere Verbrennungstemperaturen zu beträchtlichen Verringerungen von NO_x und Partikeln bei.
Ein Beispiel eines Motors, der die homogene kompressionsgezündete Ladung verwendet, wird im US-Patent 5 875 743 beschrieben, welches an Dickey am 2. März 1999 ausgegeben wurde und den Titel "Apparatus and Method For Reducing Emissions in a Dual Combustion Mode Diesel Engine" (Vorrichtung und Verfahren zur Verringerung von Emissionen in einem Dieselmotor mit dualer Verbrennung) trägt. Die von Dickey offenbarte Vorrichtung weist eine Anschluss-Diesel-Brennstoffeinspritzvorrichtung auf, die Brennstoff zu einem Motorzylinder für ein Einspritzereignis mit homogener kompressionsgezündeter Ladung zusätzlich zu einer Brennstoffeinspritzvorrichtung liefern kann, die positioniert ist, um ein herkömmlicheres Einspritzereignis auszuführen. Während das Brennstoffeinspritzsystem von Dickey Emissionen verringern kann, gibt es immer noch Raum zur Verbesserung. Ein weiteres Beispiel ist gezeigt in EP 1 069 308 .
Beispielsweise haben Ingenieure bestimmt, dass eine Verringerung der Anzahl der Motorkomponenten ein robusteres Betriebssystem zur Folge haben kann. Wie gezeigt, weist das von Dickey gelehrte Brennstoffeinspritzsystem mehrere Brennstoffeinspritzvorrichtungen für die Leistung von zwei getrennten Einspritzereignissen auf. Es sei jedoch bemerkt, dass das Brennstoffeinspritzsystem robuster sein könnte, wenn es nur eine einzige Brennstoffeinspritzvorrichtung gäbe, die eine begrenzte Anzahl von Komponenten hätte. Anders gesagt, könnte eine Verringerung der Anzahl von Brennstoffeinspritzvorrichtungen und/oder der Brennstoffeinspritzvorrichtungskomponenten das System robuster machen, weil es weniger Komponenten geben würde, die versagen könnten oder eine Fehlfunktion zeigen könnten. Zusätzlich haben Ingenieure im Gegensatz zur Lehre von Dickey herausgefunden, dass für gewisse Motorlastbedingungen Zündungsereignisse mit homogener komprimierter Ladung nicht wünschenswert sein können.
Die vorliegende Erfindung ist darauf gerichtet, eines oder mehrere der oben dargelegten Probleme zu überwinden.
Offenbarung der Erfindung
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung weist eine Düsenanordnung einen Düsenkörper auf, der eine Mittellinie hat und eine Vielzahl von Düsenauslässen definiert. Ein erster Teil mit homogener komprimierter Ladung der Vielzahl von Düsenauslässen ist in einem ersten Winkel mit Bezug zu Mittellinie orientiert. Ein zweiter herkömmlicher Teil der Vielzahl von Düsenauslässen ist in einem zweiten Winkel mit Bezug zu Mittellinie orientiert. Ein Nadelventil ist benachbart zur Vielzahl von Düsenauslässen positioniert. Ein Steuerventilglied ist positioniert, um sich zwischen einem Hochdruck-Sitz und einem Niederdruck-Sitz zu bewegen, wodurch mindestens eine elektrische Betätigungsvorrichtung betriebsmäßig mit dem Nadelventilglied über das erwähnte mindestens eine Steuerventilglied gekoppelt ist.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung weist ein Motor, der mindestens zwei Betriebszustände hat, ein Motorgehäuse mit einer Vielzahl von Zylindern auf. Eine einzelne Brennstoffeinspritzvorrichtung ist für jeden der Zylinder vorgesehen und hat jeweils eine Spitze, die zumindest teilweise in einem der Vielzahl von Zylindern positioniert ist. Die Brennstoffeinspritzvorrichtung hat eine erste Konfiguration für einen Betriebszustand mit homogener kompressionsgezündeter Ladung. Die Brennstoffeinspritzvorrichtung hat eine zweite Konfiguration für einen herkömmlichen Betriebszustand. Jede Brennstoffeinspritzvorrichtung weist ein Steuerventilglied auf, welches positioniert ist, um sich zwischen einem Hochdruck-Sitz und einem Niederdruck-Sitz zu bewegen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1a ist eine schematische Darstellung eines Motors gemäß der vorliegenden Erfindung;
1b ist eine diagrammartige Darstellung des Brennstoffstrahls aus den HCCI-Düsen der Brennstoffeinspritzvorrichtung der 1;
1c ist eine diagrammartige Darstellung des Brennstoffstrahls aus den herkömmlichen Düsen der Brennstoffeinspritzvorrichtung der 1;
2a ist eine diagrammartige geschnittene Seitenansicht einer Brennstoffeinspritzvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung;
2b ist eine schematische geschnittene Seitenansicht des oberen Teils der Brennstoffeinspritzvorrichtung der 2a, die nur einen ersten Teil der Einspritzvorrichtungsströmungsmittelleitungen veranschaulicht;
2c ist eine diagrammartige geschnittene Seitenansicht des oberen Teils der Brennstoffeinspritzvorrichtung der 2a, die nur einen zweiten Teil der Einspritzvorrichtungsströmungsmittelleitungen veranschaulicht;
3 ist eine diagrammartige geschnittene Seitenansicht des Düsenteils der Brennstoffeinspritzvorrichtung der 2;
4 ist eine schematische Darstellung der Brennstoffeinspritzvorrichtung der 2;
5 ist eine diagrammartige geschnittene Seitenansicht eines alternativen Nadelventildüsenteils zur Anwendung bei der Brennstoffeinspritzvorrichtung der 2;
6 ist eine schematische Darstellung einer Brennstoffeinspritzvorrichtung gemäß einem alternativen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
7 ist eine diagrammartige geschnittene Seitenansicht eines Nadelventildüsenteils der Brennstoffeinspritzvorrichtung der 6;
8 ist eine schematische Darstellung einer Brennstoffeinspritzvorrichtung gemäß einem weiteren alternativen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
9 ist eine diagrammartige geschnittene Seitenansicht eines ineinander liegenden Nadelventildüsenteils der Brennstoffeinspritzvorrichtung der 8;
10 ist eine schematische Darstellung einer Brennstoffeinspritzvor richtung gemäß noch einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
11 ist eine diagrammartige geschnittene Seitenansicht eines ineinander liegenden Nadelventildüsenteils der Brennstoffeinspritzvorrichtung der 10;
12 ist eine diagrammartige geschnittene Seitenansicht von noch einem weiteren Nadelventildüsenteil mit einer dualen bzw. doppelten konzentrischen Nadel gemäß der vorliegenden Erfindung;
13 ist eine schematische Darstellung einer Brennstoffeinspritzvorrichtung, die den Düsenteil der 12 aufweist;
14 ist eine schematische Darstellung einer weiteren Brennstoffeinspritzvorrichtung, die den Düsenteil der 12 aufweist;
15 ist eine schematische Darstellung von noch einer weiteren Brennstoffeinspritzvorrichtung, die den Düsenteil der 12 aufweist;
16 ist eine schematische Darstellung einer Brennstoffeinspritzvorrichtung gemäß noch einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
17 ist eine diagrammartige geschnittene Seitenansicht eines alternativen Betätigungsvorrichtungsteils zur Anwendung bei der Brennstoffeinspritzvorrichtung der 16; und
18a–c sind diagrammartige geschnittene Seitenansichten von einem einzelnen Nadelventildüsenspitzenteil zur Anwendung bei der Brennstoffeinspritzvorrichtung der 16.
Bester Weg zur Ausführung der Erfindung
Nun mit Bezug auf 1a ist dort ein Motor 10 gemäß der vorliegenden Erfindung veranschaulicht. Der Motor 10 weist ein Niederdruck-Reservoir 12 auf, welches vorzugsweise eine Motorschmiermittelmenge aufweist. Es sei jedoch bemerkt, dass irgendein geeignetes Strömungsmittel darin enthaltenen sein könnte, wie beispielsweise Kühlmittel, Getriebeströmungsmittel o der Brennstoff. Eine Hochdruck-Pumpe 13 pumpt Öl vom Niederdruck-Reservoir 12 und liefert dieses zur Hochdruck-Sammelleitung oder Common-Rail 14. Das Hochdruck-Öl, das aus der Hochdruck-Sammelleitung 14 fließt, wird über eine Hochdruck-Strömungsmittelversorgungsleitung 15 als ein Teil eines Hydrauliksystems 21 geliefert, das im Motor 10 vorgesehen ist, und Öl wird zurück zum Niederdruck-Reservoir 12 über eine Niederdruck-Rückleitung 16 zurück geleitet, nachdem es Arbeit im Hydrauliksystem 21 ausgeführt hat. Der Motor 10 hat auch ein Motorgehäuse 11, welches eine Vielzahl von Zylindern 25 definiert.
Jeder der Zylinder 25, die vom Motorgehäuse 11 definiert werden, hat einen bewegbaren Kolben 26. Jeder Kolben 26 ist bewegbar zwischen einer unteren Totpunktposition (BDC) und einer oberen Totpunktposition (TDC). Bei einem typischen Vier-Takt-Dieselmotor 10 entsprechen die vorlaufenden und zurücklaufenden Hübe des Kolbens 26 den vier Betriebsstufen des Motors 10. Wenn der Kolben 26 sich aus seiner oberen Totpunktposition zu seiner unteren Totpunktposition das erste Mal zurückzieht, führt er seinen Einlasshub aus, und Luft kann in den Zylinder 25 über ein (nicht gezeigtes) Einlassventil gezogen werden. Wenn der Kolben 26 sich von seiner unteren Totpunktposition zu seiner oberen Totpunktposition das erste Mal bewegt, führt er seinen Verdichtungs- bzw. Kompressionshub aus, und der Inhalt des Zylinders 25 wird komprimiert. Zu einem entsprechenden Zeitpunkt während des Kompressionshubes kann Brennstoff in den Zylinder 25 durch eine Brennstoffeinspritzvorrichtung 30 eingespritzt werden, und eine Verbrennung innerhalb des Zylinders 25 kann in herkömmlicher Weise auftreten. Diese Verbrennung treibt den Kolben 26 nach unten zu seiner unteren Totpunktposition für den Leistungshub des Kolbens 26. Wenn schließlich der Kolben 26 sich wieder von seiner unteren Totpunktposition zu seiner oberen Totpunktposition bewegt, können Verbrennungsnachprodukte, die im Zylinder 25 bleiben, über ein (nicht gezeigtes) Auslassventil entlüftet werden, was dem Auslasshub des Kolbens 26 entspricht. Während der Motor 10 als ein Vier-Takt-Vier-Zylinder-Motor veranschaulicht worden ist, sei bemerkt, dass irgendeine Anzahl von Zylindern von dem Motorgehäuse 11 definiert werden könnte. Zusätzlich könnte der Motor 10 ein Zwei-Takt-Motor sein oder könnte die Fähigkeit haben, sowohl in einem Zwei-Takt- als auch in einem Vier-Takt-Betriebszustand zu arbeiten.
Wiederum mit Bezug auf den Motor 10 ist eine einzige Brennstoffeinspritzvorrichtung 30 für jeden Zylinder 25 vorgesehen und ist so positioniert, dass ein Spitzenteil 95 zumindest teilweise in dem Zylinder 25 positioniert ist, wie in einem typischen Dieselmotor. Die Brennstoffeinspritzvorrichtung 30 ist strömungsmittelmäßig mit einem Brennstofftank 19 über eine Brennstoffversorgungsleitung 20 verbunden und liefert Brennstoff zum Zylinder 25 zur Verbrennung. Die Brennstoffeinspritzvorrichtung 30 hat eine Brennstoffeinspritzvorrichtungsmittellinie 29. An der Brennstoffeinspritzvorrichtung 30 sind eine erste elektrische Betätigungsvorrichtung 32 und eine zweite elektrische Betätigungsvorrichtung 34 angebracht. Zusammen steuern die erste elektrische Betätigungsvorrichtung 32 und die zweite elektrische Betätigungsvorrichtung 42 die Brennstoffkomprimierung innerhalb der Brennstoffeinspritzvorrichtung 30 und den Zeitpunkt der Einspritzereignisse. Die Betätigungsvorrichtungen 32 und 42 werden bezüglich ihrer jeweiligen Erregung durch ein elektronisches Steuermodul 17 in herkömmlicher Weise über die Kommunikationsleitung (Kommunikationsleitungen) 18 gesteuert.
Zusätzlich mit Bezug auf die 1b und 1c sind dort diagrammartige Darstellungen eines Brennstoffstrahls von HCCI-Düsenauslässen 126 (HCCI = homogeneous charge compression ignition = homogene kompressionsgezündete Ladung/Verbrennung) bzw. herkömmlichen Düsenauslässen 128 gezeigt. Während die Brennstoffeinspritzvorrichtung 30 irgendeine Art einer Brennstoffeinspritzvorrichtung sein könnte, wie beispielsweise eine nockenbetätigte Brennstoffeinspritzvorrichtung oder eine Common-Rail-Brennstoffeinspritzvorrichtung, ist sie vorzugsweise eine hydraulisch betätigte Brennstoffeinspritzvorrichtung mit mindestens zwei Betriebszuständen, und sie hat auch vorzugsweise Fähigkeiten für einen gemischten Betriebszustand. Daher hat die Brennstoffeinspritzvorrichtung 30 vorzugsweise eine erste Konfiguration, die eine Brennstoffeinspritzung über einen ersten Teil von Düsenauslässen gestattet, die einen oder mehrere Düsenauslässe für homogene kompressionsgezündete Ladung bzw. HCCI-Düsenauslässe 126 aufweist, und eine zweite Konfiguration, die eine Brennstoffeinspritzung über einen zweiten Teil von Düsenauslässen gestattet, die einen oder mehrere herkömmliche Düsenauslässe 128 aufweisen. Anders gesagt, werden verschiedene Komponenten der Brennstoffeinspritzvorrichtung 30 zu einer ersten Anordnung hin bewegt und in dieser positioniert, wenn die Brennstoffeinspritzvorrichtung 30 Brennstoff über HCCI-Düsenauslässe 126 einspritzt, und werden zu einer zweiten Anordnung bewegt und dort positioniert, wenn die Brennstoffeinspritzvorrichtung 30 Brennstoff über die herkömmlichen Düsenauslässe 128 einspritzt. Die Konfigurationen könnten auch einen dynamischen Aspekt haben, wobei gewisse Komponenten sich abhängig von der Konfiguration bewegen, nicht bewegen oder anders bewegen.
Wie in 1b veranschaulicht, erzeugt eine Einspritzung aus den HCCI-Düsenauslässen 126 vorzugsweise einen Brennstoffstrahl in den Zylinder 25, der in einem ersten Sfrahlmuster relativ zur Zylindermittellinie 27 und der Brennstoffeinspritzvorrichtungsmittellinie 29 gerichtet ist. Die vorliegende Erfindung zieht auch Fälle in Betracht, wo die Einspritzvorrichtungsmittellinie 29 nicht mit der Zylindermittellinie 27 auf einer Linie ist, wie beispielsweise wenn die Einspritzvorrichtung 30 in einem Winkel mit Bezug zur Zylindermittellinie 27 ist, oder wenn die Einspritzvorrichtung 30 von der Zylindermittellinie 27 versetzt ist. Vorzugsweise liegt jeder der möglichen Vielzahl von Düsenauslässen 126 in einem ersten Winkel θ mit Bezug zur Mittellinie 27 und 29. Dieser erste Winkel ist vorzugsweise relativ klein, wie in 1b veranschaulicht, wie beispielsweise in der Größenordnung von weniger als 30 Grad oder gleich 30 Grad, könnte jedoch direkt entlang der Mittellinie 27 orientiert sein. Dieses Brennsfoffstrahlmuster ist aus einer Anzahl von Gründen vorzuziehen. Zuerst, weil der Kolben 26 näher an seiner unteren Totpunktposition ist, wenn die Einspritzung aus den HCCI-Düsenauslässen 126 auftritt, kann das gesamte Volumen des Zylinders 25 verwendet werden, um den Brennstoff mit Luft im Zylinder 25 zu vermischen. Wenn die Verbrennung auftritt, wenn der Kolben 26 sich der oberen Totpunktposition seines Kompressionshubes nähert, wird daher vorzugsweise eine homogene Mischung erzeugt worden sein, von der man annimmt, dass sie reiner verbrennt als eine Verbrennung, die aus einer typischen mageren heterogenen Diesel-Brennstoffeinspritzung folgt. Anders gesagt, wird angenommen, dass die beste Vermischung von Brennstoff und Luft in einer homogenen Ladung über einen Bereich von Motordrehzahlen durch Einspritzung von Brennstoff in den Zylinder 25 mit diesem Strahlmuster erreicht wird. Weil der Brennstoffstrahl im Allgemeinen nach unten gerichtet ist, und zwar im Gegensatz dazu, zu den Seiten des Zylinders 25 gerichtet zu sein, kann zusätzlich eine Befeuchtung dieser Oberflächen vermieden werden. Dies ist wünschenswert, weil ein Kontakt des unter Druck gesetzten Brennstoffes mit den Zylinderwänden Ruß oder andere unerwünschte Emissionen erzeugen kann. Die vorliegende Erfindung sieht auch die Einspritzung von Brennstoff in zwei oder mehr Winkeln während eines HCCI-Einspritzereignisses in Betracht, was herkömmliche Winkel einschließt.
Mit Bezug auf 1c erzeugt eine Einspritzung aus den herkömmlichen Düsenauslässen 128 vorzugsweise einen Brennstoffstrahl, der in einem zweiten Strahlmuster relativ zur Zylindermittellinie 27 und zur Einspritzvorrichtungsmittellinie 29 gerichtet ist. Vorzugsweise ist jeder der möglichen Vielzahl von Düsenauslässen 128 in einem zweiten Winkel α mit Bezug zu den Mittellinien 27 und 29. Dieser zweite Winkel ist vorzugsweise relativ groß, wie in 1c veranschaulicht, wie beispielsweise in der Größenordnung von mehr als 60 Grad. Dieses Brennstoffstrahlmuster ist vorzuziehen, weil der Kolben 26 auf oder nahe der oberen Totpunktposition ist, und der verwendbare Raum innerhalb des Zylinders 25 bezüglich der Höhe eingeschränkt ist. Weil die Luft innerhalb des Zylinders 25 komprimiert wird, sollte weiterhin eine Einspritzung des unter Druck gesetzten Brennstoffes ein nahezu sofortiges Verbrennungsereignis verursachen, was somit eine Befeuchtung des Zylinders vermeidet, was zu einer nicht wünschenswerten Erzeugung von Emissionen führen könnte.
I. 2–4
Mit Bezug zusätzlich auf die 2a–c und 4 ist dort eine geschnittene Seitenansicht der Brennstoffeinspritzvorrichtung 30 gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung gezeigt, genauso wie eine schematische Darstellung der Brennstoffeinspritzvorrichtung 30. Die Brennstoffeinspritzvorrichtung 30 weist einen Einspritzvorrichtungskörper 31 auf, der aus verschiedenen Komponenten gemacht ist, die aneinander in einer in der Technik wohl bekannten Weise angebracht sind, und aus einer Anzahl von bewegbaren Teilen, die so positioniert sind, wie sie es vor einem Einspritzereignis wären. Die Brennstoffeinspritzvorrichtung 30 weist vorzugsweise eine erste elektrische Betätigungsvorrichtung 32 und eine zweite elektrische Betätigungsvorrichtung 42 auf, die den Zeitpunkt und die Dauer der HCCI-Einspritzereignis über ein Drei-Wege-Ventil steuern. Vorzugsweise ist die Betätigungsvorrichtung 32 einen Zwei-Positionen-Elektromagnet, der eine Vorspannfeder 33, eine Spule 34 und einen Anker 35 aufweist, der an einem Ventilglied 37 angebracht ist. Genauso ist die Betätigungsvorrichtung 42 auch vorzugsweise einen Zwei-Positionen-Elektromagnet, der eine Vorspannfeder 43, eine Spule 44 und einen Anker 45 aufweist, der an einem Ventilglied 47 angebracht ist, welches ein Teil eines anderen Drei-Wege-Ventils ist. Die Ventilglieder 37 und 47 sind vorzugsweise Sitzventilglieder, es sei jedoch bemerkt, dass andere geeignete Ventilglieder statt dessen eingesetzt werden könnten, wie beispielsweise Kolben- oder Kugelventilglieder. Während die Betätigungsvorrichtungen 32 und 42 vorzugsweise Elektromagneten sind, sei weiter bemerkt, dass sie statt dessen irgendeine geeignete elektrische Betätigungsvorrichtung sein könnten, wie beispielsweise eine piezoelektrische Betätigungsvorrichtung oder ein Schrittmotor, wobei sie jedoch nicht darauf eingeschränkt sind.
Insbesondere mit Bezug auf 2b und die schematische Darstellung der Einspritzvorrichtung der 4 ist das Ventilglied 37 zwischen einem Niederdruck-Sitz 38 (wie gezeigt) und einem Hochdruck-Sitz 39 bewegbar. Wenn der Elektromagnet 32 entregt ist, ist das Ventilglied 37 zur einer vorgeschobenen Position vorgespannt, die den Niederdruck-Sitz 38 verschließt, und zwar durch die Vorspannfeder 33. Wenn das Ventilglied 37 in dieser Position ist, sind ein variabler Druckdurchlass 67 und einen Druckverbindungsdurchlass 88, die beide vom Einspritzvorrichtungskörper 31 definiert werden, strömungsmittelmäßig mit einem Hochdruck-Durchlass 51 verbunden. Der Durchlass 88 ist mit dem Durchlass 67 über eine eingeschränkte Zumessöffnung verbunden, um die Öffnungsbewegung von einem der Nadelventilglieder zu verlangsamen, wie besprochen wird. Wenn der Elektromagnet 32 erregt ist, bewegt der Anker 35 das Ventilglied 37 nach oben, um den Hochdruck-Sitz 39 zu schließen. Wenn das Ventilglied 37 in seiner zurückgezogenen Position ist, sind der variable Druckdurchlass 67 und der Druckverbindungsdurchlass 88 strömungsmittelmäßig mit einem Niederdruck-Durchlass 40 verbunden.
Mit Bezug auf 2c und 4 ist das Ventilglied 47 bewegbar zwischen einem Niederdruck-Sitz 48 und einem Hochdruck-Sitz 49. Wenn die Betätigungsvorrichtung 42 entregt ist, ist das Ventilglied 47 zu einer vorgeschobenen Position durch die Vorspannfeder 43 vorgespannt, was den Niederdruck-Sitz 48 schließt (wie gezeigt). Wenn das Ventilglied 47 in dieser Position ist, ist eine Steuerleitung 77, die in 3 gezeigt ist, die von dem Einspritzvorrichtungskörper 31 definiert wird, strömungsmittelmäßig mit dem Brennstoffdruck in einer Steuerversorgungsleitung 76 verbunden. Die Steuerversorgungsleitung 76 ist strömungsmittelmäßig mit einer Brennstoffdruckkammer 85 verbunden. Wenn ein Versorgungsrückschlagventil 79 aufgesetzt ist und das Ventilglied 47 in seiner unteren Position ist, herrscht der hohe Druck in der Brennstoffdruckkammer 85 und der Steuerversorgungsleitung 76 in der Steuerleitung 77 vor. Zwischen den Einspritzereignissen ist Brennstoff auf niedrigem Druck in der gesamten Einspritzvorrichtung 30. Wenn die Betätigungsvorrichtung 42 erregt wird, bewegt der Anker 45 das Ventilglied 47 nach oben, um den Hochdruck-Sitz 49 zu schließen. Wenn das Ventilglied 47 in dieser Position ist, ist die Steuerleitung 77 strömungsmittelmäßig mit dem niedrigen oder mittleren Druck in der Brennstoffversorgungsleitung 20 verbunden.
Mit Bezug auf die Brennstoffeinspritzvorrichtung 30 und wiederum mit Bezug auf 2b und die schematische Darstellung der 4 ist ein Kolbenventilglied 55 ebenfalls im Einspritzvorrichtungskörper 31 positioniert und ist bewegbar zwischen einer oberen Position, wie gezeigt, und einer unteren Position. Das Kolbenventilglied 55 ist zu seiner oberen Position durch eine Vorspannfeder 60 vorgespannt. Das Kolbenventilglied 55 definiert einen Hochdruck-Ring 57, der immer zu dem Hochdruck-Durchlass 51 über eine Vielzahl von radialen Löchern offen ist. Der Durchlass 51 ist so positioniert, dass er einen Betätigungsströmungsmitteldurchlass 68 zum Hochdruck-Durchlass 51 öffnen kann, wenn das Kolbenventilglied 55 in seiner unteren Position ist. Ein Niederdruck-Ring 58 ist auch an dem Kolbenventilglied 55 vorgesehen, der den Betätigungsströmungsmitteldurchlass 68 mit einem Niederdruck-Ablaufdurchlass 52 verbindet, der von dem Einspritzvorrichtungskörper 31 definiert wird, wenn das Kolbenventilglied 55 in seiner oberen Position ist, wie gezeigt. Das Kolbenventilglied 55 hat eine hydraulische Steuerfläche 63, die dem Strömungsmitteldruck in einem Kolbenhohlraum 65 ausgesetzt ist, und eine Hochdruck-Fläche 56, die kontinuierlich dem hohen Druck in dem Hochdruck-Durchlass 51 ausgesetzt ist. Die Oberflächen 56 und 63 haben vorzugsweise ungefähr die gleiche effektive Oberfläche, könnten jedoch unterschiedlich sein, falls erwünscht, wie beispielsweise um eine hydraulische Vorspannung anstelle der Vorspannfeder 60 zu erzeugen. Der Kolbenhohlraum 65 ist strömungsmittelmäßig mit dem variablen Druckdurchlass 67 verbunden.
Wenn der variable Druckdurchlass 67 strömungsmittelmäßig mit der Hochdruck-Sammelleitung 14 verbunden ist, wie beispielsweise wenn das Ventilglied 37 in seiner vorgeschobenen Position ist, ist der Druck innerhalb des Kolbenhohlraumes 56 hoch, und das Kolbenventilglied 55 ist vorzugsweise hydraulisch ausgeglichen und wird in seiner zurückgezogenen Position durch die Vorspannfeder 60 gehalten. Wenn das Kolbenventilglied 55 in dieser Position ist, wird der Betätigungsströmungsmitteldurchlass 68 von einer Strömungsmittelverbindung mit dem Hochdruck-Durchlass 51 abgeblockt, jedoch strömungsmittelmäßig mit den Niederdruck-Durchlass 52 über den Nieder druck-Ring 58 verbunden. Wenn im Gegensatz dazu der variable Druckdurchlass 67 strömungsmittelmäßig mit dem Niederdruck-Reservoir 12 verbunden ist, wie beispielsweise wenn das Ventilglied 37 in seiner zurückgezogenen Position ist (Betätigungsvorrichtung 32 erregt), ist der Druck innerhalb des Kolbenhohlraumes 65 ausreichend niedrig, so dass der hohe Druck, der auf die Hochdruck-Fläche 56 wirkt, die Kraft der Vorspannfeder 60 überwinden kann, und das Kolbenventilglied 55 sich zu seiner unteren Position hin bewegen kann. Wenn das Kolbenventilglied 55 in dieser unteren Position ist, wird der Betätigungsströmungsmitteldurchlass 68 gegenüber dem Niederdruck-Durchlass 52 abgeblockt, ist jedoch offen zum Hochdruck-Durchlass 51 über den Hochdruck-Ring 57.
Wiederum mit Bezug auf die Brennstoffeinspritzvorrichtung 30 ist ein Verstärkerkolben 80 bewegbar in dem Einspritzvorrichtungskörper 31 positioniert und hat eine hydraulische Oberfläche 81, die dem Strömungsmitteldruck im Betätigungsströmungsmitteldurchlass 68 ausgesetzt ist. Der Kolben 80 ist zu seiner zurückgezogenen oberen Position durch eine Vorspannfeder 84 vorgespannt. Wenn jedoch der Druck innerhalb des Betätigungsströmungsmitteldurchlasses 68 ausreichend hoch ist, wie beispielsweise wenn er zum Hochdruck-Durchlass 51 offen ist, kann der Kolben 80 sich zu einer vorgeschobenen unteren Position gegen die Wirkung der Vorspannfeder 84 bewegen. Ein Stößel 83 ist auch bewegbar in dem Einspritzvorrichtungskörper 31 positioniert und bewegt sich in entsprechender Weise mit dem Kolben 80. Wenn der Kolben 80 zu seiner vorgeschobenen Position bewegt wird, bewegt sich der Stößel 83 auch nach vorne und wirkt dahingehend, dass er den Brennstoff innerhalb einer Brennstoffdruckkammer 85 unter Druck setzt. Wenn der Stößel 83 seinen Rückzugshub ausführt, tritt neuer Brennstoff in die Kammer 85 über einen Brennstoffeinlass 86 über ein Versorgungsrückschlagventil 87 ein. Abhängig von dem Flächenverhältnis des Kolbens 80 zum Stößel 83 wird der Brennstoffdruck auf ein gewisses Vielfaches des Betätigungsströmungsmitteldruckes angehoben. Der Brennstoffeinlasses 86 ist in Strömungsmittelverbindung mit der Brennstoffquelle 19 über die Brennstoffversorgungsleitung 20. Während eines Einspritzereignisses, wenn sich der Stößel 83 zu seiner unteren Position hin bewegt, wird das Rückschlagventil 87 geschlossen, und der Stößel 83 kann dahingehend wirken, dass er den Brennstoff innerhalb der Brennstoffdruckkammer 85 komprimiert. Wenn der Stößel 83 zu seiner oberen Position zurückkehrt, wird Brennstoff in die Brennstoffdruckkammer 85 über das Rückschlagventil 87 gezogen.
Ein Druckentlastungsventil 70 ist bewegbar in dem Einspritzvorrichtungskörper 31 positioniert, um Druckspitzen aus dem Betätigungsströmungsmitteldurchlass 68 zu entlüften. Druckspitzen können erzeugt werden, wenn der Kolben 80 und der Stößel 83 abrupt ihre Abwärtsbewegung aufgrund des abrupten Verschlusses von entweder dem HCCI-Düsenauslass 126 oder dem herkömmlichen Düsenauslass 128 stoppen. Weil die Druckspitzen manchmal eine unkontrollierte und unerwünschte sekundäre Einspritzung aufgrund einer Gegenwirkung der Komponenten und der Durchlasswege über einen kurzen Moment nachdem die Haupteinspritzung geendet hat verursacht werden können, erstreckt sich ein Druckentlastungsdurchlass 75 zwischen dem Betätigungsströmungsmitteldurchlass 68 und einer Niederdruck-Entlüftung. Wenn das Kolbenventilglied 55 in seiner unteren Position ist, wie beispielsweise während eines Einspritzereignisses, hält ein Stift 71 das Druckentlastungskugelventilglied 70 nach unten, um einen Sitz 72 zu schließen. Wenn das Druckentlastungsventil 70 in dieser Position ist, wird der Betätigungsströmungsmitteldurchlass 68 zum Druckentlastungsdurchlass 75 hin abgeschlossen, und Druck kann sich innerhalb des Betätigungsströmungsmitteldurchlasses 68 aufbauen. Direkt nach den Einspritzereignissen, wenn der Kolben 80 und der Stößel 83 hydraulisch verlangsamt und gestoppt werden, kann jedoch ein restlicher hoher Druck in dem Betätigungsströmungsmitteldurchlass 68 gegen das Druckentlastungsventil 70 wirken. Weil der Druck innerhalb des Kolbenhohlraumes 65 hoch ist, ist das Kolbenventilglied 55 hydraulisch ausgeglichen und kann sich zu seiner oberen Position unter der Wirkung der Vorspannfeder 60 bewegen. Das Druckentlastungsventil 70 kann dann vom Sitz 72 abheben, um den Betätigungsströmungsmitteldurchlass 68 zum Druckentlastungsdurchlass 75 zu öffnen, was somit gestattet, dass der Druck innerhalb des Betätigungsströmungsmit teldurchlasses 68 entlüftet wird. Zum gleichen Zeitpunkt kann die Aufwärtsbewegung des Druckentlastungsventils 70 und daher des Stiftes 71 bei der Bewegung des Kolbenventilgliedes 55 zu seiner oberen Position helfen.
Wiederum mit Bezug auf 3 weist die Brennstoffeinspritzvorrichtung 30 eine Düsenanordnung 90 mit einem Nadelventil 100 auf. Wie veranschaulicht weist das Nadelventil 100 vorzugsweise ein HCCI-Nadelventilglied 107 und ein herkömmliches Nadelventilglied 117 auf. Das HCCI-Nadelventilglied 107 ist bewegbar zwischen einer offenen Position, die strömungsmittelmäßig die Brennstoffdruckkammer 85 mit dem HCCI-Düsenauslass 126 verbindet, und einer geschlossenen Position. Das Ventilglied 107 ist zu seiner geschlossenen Position durch eine Vorspannfeder 101 vorgespannt. Das HCCI-Nadelventilglied 107 weist vorzugsweise einen Anschlagstift 105 auf, der die Laufdistanz zwischen den offenen und geschlossenen Positionen definiert. Das HCCI-Nadelventilglied 107 weist auch einen Kolbenteil 103 auf, der eine hydraulische Verschlussfläche 106 vorsieht, die dem Strömungsmitteldruck in einer HCCI-Nadelsteuerkammer 102 ausgesetzt ist, die strömungsmittelmäßig mit dem Druckverbindungsdurchlass 88 verbunden ist. Ein Nadelteil 104 ist auch an dem HCCI-Nadelventilglied 107 vorgesehen, welches eine hydraulische Öffnungsfläche 110 vorsieht, die dem Strömungsmitteldruck in einer HCCI-Düsenkammer 109 ausgesetzt ist. Vorzugsweise ist die Düsenkammer 109 teilweise durch das HCCI-Nadelventilglied 107 und das herkömmlichen Nadelventil 117 definiert und ist strömungsmittelmäßig mit der Brennstoffdruckkammer 85 über einen HCCI-Düsenversorgungsdurchlass 108 verbunden, der von dem herkömmlichen Nadelventilglied 117 definiert wird.
Vorzugsweise sind die hydraulische Öffnungsfläche 110 und die hydraulische Verschlussfläche 106 so bemessen und positioniert, dass wenn die Nadelsteuerkammer 102 zum Hochdruck-Durchlass 51 über den Druckverbindungsdurchlass 88 offen ist, das Nadelventilglied 107 in seiner unteren geschlossenen Position bleiben wird oder sich zu dieser hin bewegen wird, und zwar ungeachtet des Brennstoffdruckes, der auf die hydraulische Öff nungsfläche 110 wirkt. Wenn das Nadelventilglied 107 in seiner geschlossenen Position ist, schließt eine konische oder kugelförmige Ventilfläche 121, die an dem Nadelteil 104 vorgesehen ist, einen konischen Ventilsitz 122, der an dem Nadelventilglied 117 vorgesehen ist, um den Düsenversorgungsdurchlass 108 von einer Strömungsmittelverbindung mit dem HCCI-Düsenauslass (den HCCI-Düsenauslässen) 126 abzublocken. Wenn jedoch die Nadelsteuerkammer 102 zum Niederdruck-Durchlass 40 offen ist und der Brennstoffdruck innerhalb der Düsenkammer 109 einen HCCI-Ventilöffnungsdruck erreicht, kann das Nadelventilglied 107 gegen die Vorspannung der Vorspannfeder 101 zu seiner offenen Position hin angehoben werden, was somit die Ventilfläche 121 vom Ventilsitz 122 abhebt. Es sei bemerkt, dass der HCCI-Ventilöffnungsdruck eine Funktion der Kraft der Vorspannfeder 101 genauso wie der Größe der hydraulischen Öffnungsfläche 110 ist. Brennstoff kann nun in den Zylinder 25 über den HCCI-Düsenauslass 126 sprühen, wenn der Sitz 122 offen ist. Es sei daran erinnert, dass wenn eine Brennstoffeinspritzung über den HCCI-Düsenauslass 126 auftritt, die Brennstoffeinspritzvorrichtung 30 in ihrer ersten Konfiguration ist, wie oben gezeigt. Wenn die Brennstoffeinspritzvorrichtung 30 in dieser Konfiguration ist, ist der Brennstoffstrahl in den Zylinder 25 in einem relativ kleinen Winkel θ mit Bezug auf die Einspritzvorrichtungsmittellinie 29 und die Zylindermittellinie 27. Wie am besten in 3 veranschaulicht, ist der HCCI-Düsenauslass 126 vorzugsweise so definiert, dass θ für dieses Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung Null ist.
Wiederum mit Bezug auf die Düsenanordnung 90 weist das Nadelventil 100 auch ein herkömmliches Nadelventilglied 117 auf, welches ein äußeres Rückschlagglied 115 vorsieht. Das Nadelventilglied 117 hat eine hydraulische Verschlussfläche 116, die an dem äußeren Rückschlagglied 115 vorgesehen ist, die dem Strömungsmitteldruck in einer herkömmlichen Nadelsteuerkammer 112 ausgesetzt ist, die zumindest teilweise durch den Einspritzvorrichtungskörper 31 definiert wird. Das Nadelventilglied 117 weist auch vorzugsweise eine hydraulische Öffnungsfläche 120 auf, die dem Strömungsmitteldruck in einem Düsenversorgungsdurchlass 118 ausgesetzt ist, die von dem Einspritzvorrichtungskörper 31 definiert ist. Das herkömmliche Nadelventilglied 117 ist zu einer geschlossenen Position durch eine Vorspannfeder 111 vorgespannt. Wie bei dem HCCI-Nadelventilglied 107 sind vorzugsweise die jeweiligen Oberflächen und Stärken der Federn, der hydraulischen Verschlussfläche 116, der hydraulische Öffnungsfläche 120 und der Vorspannfeder 111 derart, dass das Nadelventilglied 117 in seiner unteren Position bleiben wird, wenn hoher Druck auf die hydraulische Verschlussfläche 116 wirkt, und zwar ungeachtet des Brennstoffdruckes, der auf die hydraulische Öffnungsfläche 120 wirkt.
Wenn die Brennstoffdruckkraft, die auf die hydraulische Verschlussfläche 116 wirkt, und die Vorspannkraft der Vorspannfeder 111 die Brennstoffdruckkraft überschreiten, die auf die hydraulische Öffnungsfläche 120 wirkt, bleibt das Nadelventilglied 117 in seiner vorgespannten geschlossenen Position, was die herkömmlichen Düsenauslässe 128 blockiert. Anders gesagt, ist die Ventilfläche 123 in Kontakt mit dem Verschlusssitz 124. Wenn die Brennstoffdruckkraft, die auf die hydraulische Öffnungsfläche 120 wirkt, den Strömungsmitteldruck, der auf die hydraulische Verschlussfläche 116 wirkt, die Vorspannkraft der Vorspannfeder 111 (d. h. den Öffnungsdruck des herkömmlichen Ventils), die Vorspannkraft der Feder 101 und die hydraulische Kraft auf der hydraulischen Verschlussfläche 106 überschreitet, wird das Nadelventilglied 117 zu einer offenen Position angehoben, die strömungsmittelmäßig den Düsenversorgungsdurchlass 118 mit den herkömmlichen Düsenauslässen 128 verbindet. Wenn die Brennstoffeinspritzung über die herkömmlichen Düsenauslässe 128 auftritt, sei daran erinnert, dass die Brennstoffeinspritzvorrichtung 30 in ihrer zweiten Konfiguration ist, wie oben gezeigt. Es sei bemerkt, dass ein Führungsspiel vorzugsweise zwischen dem Nadelventilglied 117 und dem Einspritzvorrichtungskörper 31 vorhanden ist, so dass der Brennstoff im Wesentlichen nicht um das Nadelventilglied 117 herum laufen kann und aus dem HCCI-Düsenauslass 126 während des herkömmlichen Einspritzereignisses heraus sprühen kann. Wenn die Brennstoffeinspritzvorrichtung 30 in dieser zweiten Konfiguration ist, hat der Brennstoffstrahl in den Zylinder 25 ein zweites Strahlmuster entsprechend dem relativ großen Winkel α von herkömmlichen Düsenauslässen 128 mit Bezug zu den Mittellinien 27 und 29.
Es sei bemerkt, dass während das Nadelventilglied 107 auch durch die Aufwärtsbewegung des Nadelventilgliedes 117 angehoben wird, der HCCI-Düsenauslass 126 während dem herkömmlichen Einspritzungsereignis geschlossen bleibt. Dies kommt von einer Anzahl von Faktoren. Als erstes ist der Ventilöffnungsdruck des herkömmlichen Nadelventilgliedes 117 geringer als der Ventilöffnungsdruck des HCCI-Nadelventilgliedes 107. Anders gesagt, wenn der niedrige Druck sowohl auf die hydraulische HCCI-Verschlussfläche 106 als auch auf die herkömmliche hydraulische Verschlussfläche 116 in ihren jeweiligen Nadelsteuerkammern 102, 112 wirkt, wird bei dem herkömmlichen Nadelventilglied 117 der herkömmliche Ventilöffnungsdruck erreicht werden, bevor der HCCI-Ventilöffnungsdruck erreicht wird. Es sei bemerkt, dass weil das herkömmliche Nadelventilglied 117 die Federkraft von sowohl der HCCI-Vorspannfeder 101 als auch der herkömmlichen Vorspannfeder 111 überwinden muss, die hydraulische Öffnungsfläche 120 entsprechend mit Bezug auf die hydraulische Öffnungsfläche 110 bemessen sein muss, um einen niedrigeren herkömmlichen Ventilöffnungsdruck als den HCCI-Ventilöffnungsdruck zu gestatten. Somit wird das herkömmlichen Nadelventilglied 117 beginnen, sich zu seiner offenen Position hin zu bewegen, was das HCCI-Nadelventilglied 107 nach oben bewegt, bevor das HCCI-Nadelventilglied 107 sich von selbst nach oben bewegen kann. Zusätzlich begrenzt der Anschlagstift 105 des HCCI-Nadelventilgliedes 107 auch die Aufwärtsbewegung des herkömmlichen Nadelventilgliedes 117. Sobald das herkömmliche Nadelventilglied 117 seine obere Position erreicht hat, verhindert somit der Anschlagstift 105, dass das HCCI-Nadelventilglied 107 sich weg von dem herkömmlichen Nadelventilglied 117 abhebt. Der Fachmann wird erkennen, dass der jeweilige HCCI-Ventilöffnungsdruck und der herkömmliche Ventilöffnungsdruck in gewisser Weise unabhängig sein können, und zwar durch geeignete Bemessung der Oberflächen 110, 120, 106 und 116, genauso wie durch entsprechende Auswahl der Vorspannungen der Federn 101 und 111.
II. 5
Nun mit Bezug auf 5 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Düsenanordnung 190 zur Anwendung bei der vorliegenden Erfindung gezeigt. Die Düsenanordnung 190 weist ein ineinander liegendes Nadelventil 200 auf, welches ein inneres HCCI-Nadelventilglied 207 und ein äußeres oder herkömmliches Nadelventilglied 217 vorsieht. Es sei bemerkt, dass mit kleineren Modifikationen an der Brennstoffeinspritzvorrichtung 30 das Nadelventil 200 in den Einspritzvorrichtungskörper 31 eingeführt werden könnte, um eine vollständige Einspritzvorrichtung zu erzeugen. Somit bleibt der Hauptteil der Komponenten der Brennstoffeinspritzvorrichtung 30 unverändert, die für das Ausführungsbeispiel der 1–4 der vorliegenden Erfindung beschrieben wurden, wenn die Düsenanordnung 190 statt dessen in der Brennstoffeinspritzvorrichtung 30 eingesetzt wird. Wenn sie mit der Düsenanordnung 190 verwendet wird, weist die Brennstoffeinspritzvorrichtung 30 beispielsweise weiterhin eine erste elektrische Betätigungsvorrichtung 32 auf, die den Fluss des hydraulischen Strömungsmittels zu einer Steuerfläche 63 des Kolbenventilgliedes 55 und der hydraulische Verschlussfläche 206 des HCCI-Nadelventilgliedes 207 steuert. Zusätzlich weist die Brennstoffeinspritzvorrichtung 30 auch vorzugsweise weiter eine zweite elektrische Betätigungsvorrichtung 42 auf, die den Druck der hydraulischen Verschlussfläche 216 des herkömmlichen Nadelventilgliedes 217 steuert. Weiterhin sieht die Brennstoffeinspritzvorrichtung 30 auch eine Kolben/Stößel-Anordnung vor, um Brennstoff innerhalb der Einspritzvorrichtung 30 auf Einspritzniveaus unter Druck zu setzen. Während diese Komponenten nicht im Detail beschrieben werden, werden jene Komponenten der Brennstoffeinspritzvorrichtung 30 und der Düsenanordnung 190, die von dem vorherigen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung abweichen, besprochen werden.
Das HCCI-Ventilglied 207 ist bewegbar zwischen einer unteren geschlossenen Position und einer oberen offenen Position und ist zu seiner geschlossenen Position durch eine Vorspannfeder 201 vorgespannt. Ein Anschlagstift 205 begrenzt die Aufwärtsbewegung des Nadelventilgliedes 207. Das HCCI-Nadelventilglied 207 sieht eine hydraulische Verschlussfläche 206 vor, die dem Strömungsmitteldruck in einer HCCI-Nadelsteuerkammer 202 ausgesetzt ist, die strömungsmittelmäßig mit dem Druckverbindungsdurchlass 88 verbunden ist (2b). Ebenfalls ist an dem Nadelventilglied 207 eine hydraulische Öffnungsfläche 210 vorgesehen, die dem Strömungsmitteldruck in einer Düsenkammer 209 ausgesetzt ist. Die Düsenkammer 209 ist strömungsmittelmäßig mit der Brennstoffdruckkammer 85 verbunden (2c), und zwar über einen Düsenversorgungsdurchlass 218 und einen Düsenverbindungsdurchlass 208. Vorzugsweise sind die relativen Größen und Stärken der hydraulischen Verschlussfläche 206, der hydraulischen Öffnungsfläche 210 und der Vorspannfeder 201 so, dass das Nadelventilglied 207 in seiner unteren Position bleibt oder sich dort hin bewegt, wenn die hydraulische Verschlussfläche 206 Hochdruck-Betätigungsströmungsmittel ausgesetzt ist, und zwar ungeachtet dessen, ob Brennstoffdruck auf Einspritzniveaus auf die hydraulische Öffnungsfläche 210 aufgebracht wird. Wenn das Nadelventilglied 207 in seiner geschlossenen Position ist, wird ein Satz von HCCI-Düsenauslässen 226 gegenüber einem Düsenversorgungsdurchlass 218 abgeblockt. Wenn das Nadelventilglied 207 in seiner offenen Position ist, entsprechend der ersten Konfiguration der Brennstoffeinspritzvorrichtung 30, sind die HCCI-Düsenauslässe 226 zum Düsenversorgungsdurchlass 218 über einen Düsenversorgungsdurchlass 208 und die Düsenkammer 209 offen. Wenn die Brennstoffeinspritzvorrichtung 30 in dieser Konfiguration ist, ist der Brennstoffstrahl in den Zylinder 25 über die HCCI-Düsenauslässe 226 in einem relativ kleinen Winkel θ mit Bezug auf die Einspritzvorrichtungsmittellinie 29 und die Zylindermittellinie 27. Jedoch im Gegensatz zu dem zuvor veranschaulichten Ausführungsbeispiel sei bemerkt, dass θ bei diesem Ausführungsbeispiel größer ist als Null. Es sei jedoch bemerkt, dass ein oder mehrere HCCI-Düsenauslass (Düsenauslässe), die in einem Winkel von Null orientiert sind, wie im vorherigen Ausführungsbeispiel statt dessen vorgesehen werden könnten.
Wie veranschaulicht ist das HCCI-Nadelventilglied 207 innerhalb einer Boh rung bewegbar, die von einem herkömmlichen Nadelventilglied 217 definiert wird. Das herkömmliche Nadelventilglied 217 weist eine hydraulische Verschlussfläche 216 auf, die dem Strömungsmitteldruck in einer herkömmlichen Nadelsteuerkammer 212 ausgesetzt ist, die in Strömungsmittelverbindung mit der Steuerdruckleitung 77 ist (2c). Der Strömungsmitteldruck in der herkömmlichen Nadelsteuerkammer 212 wird durch die zweite elektrische Betätigungsvorrichtung 42 in der gleichen Weise gesteuert, wie für das vorherige Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung beschrieben. Es ist an dem herkömmlichen Nadelventilglied 217 auch eine hydraulische Öffnungsfläche 220 vorgesehen, die dem Strömungsmitteldruck in einer Düsenkammer 219 ausgesetzt ist. Die Düsenkammer 219 ist strömungsmittelmäßig mit der Brennstoffdruckkammer 85 verbunden (2c) und zwar über den Düsenversorgungsdurchlass 218. Vorzugsweise sind, wie bei dem HCCI-Nadelventilglied 207, die relativen Größen und Stärken der hydraulischen Verschlussfläche 216, der hydraulische Öffnungsfläche 220 und der Vorspannfedern 201 und 211 derart, dass das herkömmlichen Nadelventilglied 217 in der geschlossenen Position bleibt oder sich nach unten zu dieser hin bewegt, wenn Hochdruck-Brennstoff auf die hydraulische Verschlussfläche 216 wirkt, und zwar ungeachtet dessen, ob der Brennstoffdruck auf die hydraulische Öffnungsfläche 220 wirkt, Einspritzniveaus erreicht hat. Wenn das Nadelventilglied 217 in seiner geschlossenen Position ist, wird ein Satz von herkömmlichen Düsenauslässen 228 gegenüber der Düsenkammer 219 abgeblockt. Anders gesagt, sitzt die Ventilfläche 221 auf dem Sitz 222. Wenn das Nadelventilglied 217 in seiner offenen Position ist, entsprechend der zweiten Konfiguration der Brennstoffeinspritzvorrichtung 30, sind die Düsenauslässe 228 zur Düsenkammer 219 offen, und unter Druck gesetzter Brennstoff kann in den Zylinder 25 sprühen. Wenn die Brennstoffeinspritzvorrichtung 30 in dieser zweiten Konfiguration ist, ist der Brennstoffstrahl in den Zylinder 25 in einem zweiten Sprühmuster entsprechend dem relativ großen Winkel α der herkömmlichen Düsenauslässe 228 mit Bezug auf die Mittellinien 27 und 29.
Es sei bemerkt, dass während das Nadelventilglied 207 auch durch die Auf wärtsbewegung des Nadelventilgliedes 217 angehoben wird, die HCCI-Düsenauslässe 226 während des herkömmlichen Einspritzereignisses geschlossen bleiben. Dies liegt an einer Anzahl von Faktoren, ähnlich jenen, die bei dem vorherigen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung besprochen wurden. Erstens ist der Ventilöffnungsdruck des herkömmlichen Nadelventilgliedes 217 geringer als der Ventilöffnungsdruck des HCCI-Nadelventilgliedes 207. Anders gesagt, wenn der Druck sowohl auf die hydraulische HCCI-Verschlussfläche 206 als auch auf die herkömmliche hydraulische Verschlussfläche 216 in den jeweiligen Nadelsteuerkammern 202, 212 wirkt, wird das herkömmliche Nadelventilglied 217 den herkömmlichen Ventilöffnungsdruck erreichen, bevor der HCCI-Ventilöffnungsdruck erreicht wird. Es sei bemerkt, dass weil das herkömmliche Nadelventilglied 217 die Federkraft von sowohl der HCCI-Vorspannfeder 201 als auch der herkömmlichen Vorspannfeder 211 überwinden muss, die hydraulische Öffnungsfläche 220 entsprechend für einen erwünschten Ventilöffnungsdruck für das herkömmliche Ventil bemessen sein sollte, der vorzugsweise niedriger ist als der HCCI-Ventilöffnungsdruck. Somit wird das herkömmliche Nadelventilglied 217 beginnen, sich zu seiner offenen Position hin zu bewegen, was das HCCI-Nadelventilglied 207 nach oben bewegt, bevor das HCCI-Nadelventilglied 207 sich von selbst nach oben bewegen kann. Zusätzlich ist die Aufwärtsbewegung des HCCI-Nadelventilgliedes 207 und des herkömmlichen Nadelventilgliedes 217 durch den Anschlagstift 205 begrenzt. Sobald das herkömmliche Nadelventilglied 217 seine obere Position erreicht verhindert somit der Anschlagstift 205, dass das HCCI-Nadelventilglied 207 sich weg vom herkömmlichen Nadelventilglied 217 anhebt.
III. 6–7
Nun mit Bezug auf die 6 und 7 ist dort eine schematische Darstellung einer Brennstoffeinspritzvorrichtung 230 genauso wie einer weiteren Düsenanordnung 290 zur Anwendung bei der vorliegenden Erfindung veranschaulicht. Es sei bemerkt, dass die Brennstoffeinspritzvorrichtung 230 sehr ähnlich der Brennstoffeinspritzvorrichtung 30 ist und eine Anzahl von ähnli chen Komponenten enthält. Beispielsweise sieht die Brennstoffeinspritzvorrichtung 230 auch zwei elektrische Betätigungsvorrichtungen vor, die den Druck und den Strömungsmittelfluss innerhalb der Einspritzvorrichtung steuern. Jedoch steuert in diesem Ausführungsbeispiel die erste elektrische Betätigungsvorrichtung 232 den Druck des hydraulischen Strömungsmittels, der auf eine hydraulische Steuerfläche des Kolbenventilgliedes 255 wirkt, welches den Fluss des Hochdruck-Betätigungsströmungsmittels zum Verstärkerkolben 280 steuert. Die zweite elektrische Betätigungsvorrichtung 242 steuert den Druck des hydraulischen Strömungsmittels, der auf die hydraulische Verschlussfläche des HCCI-Nadelventilgliedes 307 wirkt. Es sei bemerkt, dass die erste elektrische Betätigungsvorrichtung 232 und die zweite elektrische Betätigungsvorrichtung 242 vorzugsweise ähnlich der ersten elektrischen Betätigungsvorrichtung 32 und der zweiten elektrischen Betätigungsvorrichtung 42 sind, die in dem Ausführungsbeispiel der 2–4 der vorliegenden Erfindung offenbart worden sind. Es sei jedoch bemerkt, dass sie statt dessen irgendwelche geeigneten Betätigungsvorrichtungen sein könnten, die piezoelektrische Betätigungsvorrichtungen, Schwingungsspulen oder möglicherweise sogar Schrittmotoren aufweisen könnten, jedoch nicht darauf eingeschränkt sind. Zusätzlich, wie am besten in 6 veranschaulicht, sieht die Brennstoffeinspritzvorrichtung 230 auch eine Verstärkerkolben/Stößel-Anordnung vor, die vorzugsweise ähnlich jener ist, die in 2a gezeigt wurde, und zwar um Brennstoff in der Einspritzvorrichtung auf Einspritzungsniveaus unter Druck zu setzen. Dieses Ausführungsbeispiel weicht dahingehend ab, dass die äußere Nadel 317 durch eine Feder 311 geschlossen vorgespannt ist, jedoch nicht direkt gesteuert wird. Anders gesagt, weist das äußere Nadelventilglied keine hydraulische Verschlussfläche auf, die unterschiedlichen Drücken basierend auf dem Erregungszustand der Betätigungsvorrichtungen 32 und 42 ausgesetzt sind. Wiederum mit Bezug auf die 6 und 7 sieht die Düsenanordnung 290 ein Nadelventil 300 mit einem HCCI-Nadelventilglied 307, mit einem herkömmlichen oder äußeren Nadelventilglied 317 und einem inneren Dichtungsglied 315 vor. Wie in 7 veranschaulicht, wird das innere Dichtungsglied 315 vorzugsweise zu einer unteren Position durch eine Tellerfeder 325 vorgespannt, um einen ringförmigen Hohlraum 323 von einem Hohlraum 324 abzublocken. Vorzugsweise wird die Feder 325 das innere Dichtungsglied 315 in dieser unteren Position kontinuierlich halten, und zwar ungeachtet dessen, ob das äußere Rückschlagglied 317 in seiner oberen offenen Position oder in seiner unteren geschlossenen Position ist. Es sei bemerkt, dass während eine Tellerfeder veranschaulicht worden ist, irgendwelche anderen Vorspannmittel vorgesehen sein könnten, um das innere Dichtungsglied 315 in seiner unteren Position zu halten.
Das HCCI-Nadelventilglied 307 ist bewegbar zwischen einer oberen offenen Position und einer unteren geschlossenen Position und ist zu seiner geschlossenen Position (wie gezeigt) durch eine Vorspannfeder 301 geschlossen. Das HCCI-Nadelventilglied 307 weist eine hydraulische Verschlussfläche 306 auf, die dem Strömungsmitteldruck in einer HCCI-Nadelsteuerkammer 302 ausgesetzt ist. Wenn die zweite elektrische Betätigungsvorrichtung 242 erregt ist, ist die Nadelsteuerkammer 302 vorzugsweise strömungsmittelmäßig mit der Hochdruck-Ölleitung bzw. Hochdruck-Öl-Rail 14 über einen Hochdruck-Durchlass und eine Drucksteuerleitung verbunden, die von der Brennstoffeinspritzvorrichtung 230 definiert wird. Wenn die zweite elektrische Betätigungsvorrichtung 242 erregt ist, ist alternativ die Nadelsteuerkammer 302 vorzugsweise strömungsmittelmäßig mit dem Niederdruck-Reservoir 12 durch die Drucksteuerleitung und einen Niederdruck-Durchlass verbunden, der durch die Brennstoffeinspritzvorrichtung 230 definiert wird. Das Nadelventilglied 307 weist auch vorzugsweise eine hydraulische Öffnungsfläche 310 auf, die dem Brennstoffdruck in einer ersten HCCI-Düsenkammer 309 ausgesetzt ist. Vorzugsweise ist die HCCI-Düsenkammer 309 strömungsmittelmäßig mit einer Brennstoffdruckkammer (wie beispielsweise mit der Brennstoffdruckkammer 85, die in 2b veranschaulicht ist) über einen Düsenversorgungsdurchlass 318 verbunden, der von dem Einspritzvorrichtungskörper 231 definiert wird. Die relativen Größen und Stärken der hydraulischen Öffnungsflächen 310, der hydraulischen Verschlussfläche 306 und der Vorspannfeder 301 sind vorzugsweise so, dass das Nadelventilglied 307 in seiner unteren geschlossenen Position bleiben wird oder sich dorthin bewegen wird, wenn die Nadelsteuerkammer 302 zu der Hochdruck-Rail 14 hin offen ist.
Das Nadelventilglied 307 weist eine Schneidkantenventilfläche 321 auf, die einen ebenen Ventilsitz 322 schließt, der an dem äußeren Nadelventilglied 317 vorgesehen ist, wenn das Nadelventilglied 307 in seiner unteren geschlossenen Position ist. Wenn der Ventilsitz 322 geschlossen ist, ist die Düsenkammer 309 gegenüber einem HCCI-Düsenauslass 326 abgeblockt, der von dem Einspritzvorrichtungskörper 231 definiert wird. Wenn der Ventilsitz 322 offen ist, wie beispielsweise wenn das Nadelventilglied 307 entfernt vom Ventilsitz 322 ist, wird die Düsenkammer 309 strömungsmittelmäßig mit dem HCCI-Düsenauslass (den HCCI-Düsenauslässen) 326 über einen Düsenverbindungsdurchlass 308 verbunden, der von dem herkömmlichen Nadelventilglied 317 und einem Sprühdurchlass 305 definiert wird, der von dem inneren Dichtungsglied 315 definiert wird. Wenn der Ventilsitz 322 offen ist, ist die Brennstoffeinspritzvorrichtung 230 in ihrer ersten Konfiguration. Wenn die Brennstoffeinspritzvorrichtung 230 in dieser Konfiguration ist, ist der Brennstoffstrahl in den Zylinder 25 auf einem relativ kleinen Winkel θ mit Bezug auf die Einspritzvorrichtungsmittellinie 229 und die Zylindermittellinie 27. Wie am besten in 7 veranschaulicht, ist der HCCI-Düsenauslass 126 vorzugsweise so definiert, dass θ für dieses Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung Null ist.
Wiederum mit Bezug auf das Nadelventil 300 ist auch ein herkömmliches Nadelventilglied 317 vorgesehen, welches zwischen einer oberen offenen Position und einer unteren geschlossenen Position bewegbar ist. Das Nadelventilglied 317 ist zu seiner unteren Position durch eine Vorspannfeder 311 vorgespannt. Das Nadelventilglied 317 weist eine hydraulische Öffnungsfläche 320 auf, die dem Brennstoffdruck in einer zweiten oder herkömmlichen Düsenkammer 319 ausgesetzt ist. Vorzugsweise ist die Düsenkammer 319 strömungsmittelmäßig mit einer Brennstoffdruckkammer über den Düsenversorgungsdurchlass 318 verbunden. Wenn das Nadelventilglied 317 in seiner unteren Position ist, sind die herkömmlichen Düsenauslässe 328 von der Düsenkammer 319 abgeblockt. Wenn das Nadelventilglied 317 von seiner geschlossenen Position entfernt ist, ist die Brennstoffeinspritzvorrichtung 230 in ihrer zweiten Konfiguration, und die herkömmlichen Düsenauslässe 328 sind zur Düsenkammer 319 hin offen, um zu gestatten, dass eine Brennstoffeinspritzung aus den herkömmlichen Düsenauslässen 328 beginnt. Es sei daran erinnert, dass wenn die Brennstoffeinspritzung über die herkömmlichen Düsenauslässe 328 auftritt, die Brennstoffeinspritzvorrichtung 230 in ihrer zweiten Konfiguration ist, wie oben erwähnt. Wenn die Brennstoffeinspritzvorrichtung 230 in dieser zweiten Konfiguration ist, ist die Brennstoffeinspritzung in den Zylinder 25 in einem zweiten Strahlmuster entsprechend einem relativ großen Winkel α der herkömmlichen Düsenauslässe 328 mit Bezug auf die Mittellinie 27 und 229.
Es sei bemerkt, dass während das Nadelventilglied 307 auch durch die Aufwärtsbewegung des Nadelventilgliedes 317 angehoben wird, der HCCI-Düsenauslass 326 während dem herkömmlichen Einspritzereignis geschlossen bleibt. Dies kommt von der Tatsache, dass Hochdruck-Betätigungsströmungsmittel, welches auf die hydraulische Verschlussfläche 306 wirkt, verhindert, dass sich das Ventilglied 307 von seinem Sitz 322 abhebt. Die jeweiligen Ventilöffnungsdrücke können in gewisser Weise unabhängig eingestellt werden, und zwar durch entsprechende Einstellung der Vorspannungen für die Federn 301 und 311, genauso wie durch entsprechende Bemessung der hydraulischen Verschlussfläche 306 und den hydraulischen Öffnungsflächen 310 und 320. Jedoch ist der HCCI-Ventilöffnungsdruck vorzugsweise geringer als der herkömmliche Ventilöffnungsdruck bzw. Öffnungsdruck für das herkömmliche Ventil, um zu vermeiden, dass beide Sätze von Auslässen gleichzeitig geöffnet werden. Wenn hoher Druck auf die hydraulische HCCI-Verschlussfläche 306 wirkt, wird der herkömmlichen Ventilöffnungsdruck vor einem ausreichenden Druck erreicht, um das HCCI-Nadelventilglied 307 gegen die Kraft von sowohl dem hydraulischen Strömungsmittel, das auf die hydraulische Verschlussfläche 306 wirkt, als auch die abwärts gerichtete Kraft der Vorspannfeder 301 anzuheben. Es sei bemerkt, dass weil das herkömmliche Nadelventilglied 317 die Federkraft von sowohl der HCCI-Vorspannfeder 301 als auch der herkömmlichen Vorspannfeder 311 genauso wie die hydraulische Kraft überwinden muss, die auf die hydraulische Verschlussfläche 302 ausgeübt wird, die hydraulische Öffnungsfläche 320 entsprechend mit Bezug auf die hydraulische Öffnungsfläche 310 bemessen werden sollte, um einen höheren herkömmlichen Ventilöffnungsdruck zuzulassen als der HCCI-Ventilöffnungsdruck. Somit wird das herkömmliche Nadelventilglied 317 beginnen, sich zu seiner offenen Position hin zu bewegen, was das HCCI-Nadelventilglied 307 nach oben bewegt, bevor das HCCI-Nadelventilglied 307 sich von selbst nach oben bewegen kann. Es sei bemerkt, dass wenn man in einem HCCI-Betriebszustand arbeitet, der Brennstoffdruck unter dem herkömmlichen Ventilöffnungsdruck gehalten werden sollte, um zu vermeiden, dass sich beide Sätze von Auslassen gleichzeitig öffnen. Jedoch kann eine gleichzeitige Öffnung in manchen Fällen wünschenswert sein.
IV. 8–9
Nun mit Bezug auf die 8 und 9 ist eine schematische Darstellung einer Brennstoffeinspritzvorrichtung 330 gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung gezeigt, genauso wie eine Düsenanordnung 390 zur Anwendung mit der Brennstoffeinspritzvorrichtung 330. Die Brennstoffeinspritzvorrichtung der 8 und 9 ist ähnlich jener der 6 und 7 dahingehend, dass die äußere Nadel oder HCCI-Nadel 407 nicht direkt über das Aufbringen eines hohen oder niedrigen Druckes auf eine hydraulische Verschlussfläche gesteuert wird. Statt dessen ist die Nadel 407 nur durch Federvorspannung geschlossen. In dem Ausführungsbeispiel der 6 und 7 wurde die HCCI-Nadel direkt gesteuert, während die herkömmliche Nadel nur federvorgespannt war. Es sei auch bemerkt, dass die Brennstoffeinspritzvorrichtung 330 sehr ähnlich der Brennstoffeinspritzvorrichtung 30 ist und eine Anzahl von ähnlichen Komponenten enthält. Beispielsweise sieht die Brennstoffeinspritzvorrichtung 330 auch zwei elektrische Betätigungsvorrichtungen vor, die den Druck und den Strömungsmittelfluss innerhalb der Einspritzvorrichtung steuern. Es sei bemerkt, dass die erste elektrische Betätigungsvorrichtung 332 und die zweite elektrische Betätigungsvorrichtung 342 vorzugsweise ähnlich der ersten elektrischen Betätigungsvorrichtung 32 und der zweiten elektrischen Betätigungsvorrichtung 42 sind, die für das Ausführungsbeispiel der 2–4 der vorliegenden Erfindung offenbart wurden, es sei jedoch bemerkt, dass sie statt dessen irgendwelche geeigneten Betätigungsvorrichtungen sein könnten, wie beispielsweise piezoelektrische Betätigungsvorrichtungen, Schwingungsspulen oder Schrittmotoren. Zusätzlich, wie am besten in 8 veranschaulicht, sieht die Brennstoffeinspritzvorrichtung 330 auch eine Anordnung aus einem Kolben 380 und einem Stößel 383 vor, um dem Brennstoff in der Einspritzvorrichtung auf Einspritzniveaus unter Druck zu setzen. Wie bei der zuvor besprochenen Betätigungsvorrichtung 32 steuert die erste elektrische Betätigungsvorrichtung 332 den Strömungsmitteldruck auf einer Steuerfläche an dem Kolbenventilglied 355, was wiederum dessen Bewegung steuert. Wenn das Kolbenventilglied aus einer ersten vorgespannten Position in eine zweite vorgeschobene Position bewegt wird, wird eine hydraulische Fläche 381 eines Verstärkerkolbens 380 dem Hochdruck-Betätigungsströmungsmittel ausgesetzt. Vorzugsweise ist dieses Betätigungsströmungsmittel eine Menge von Hochdruck-Motorschmieröl, es sei jedoch bemerkt, dass irgendein geeignetes Betätigungsströmungsmittel statt dessen eingesetzt werden könnte, wie beispielsweise Brennstoff oder Kühlströmungsmittel. Wenn der hohe Druck auf die hydraulische Oberfläche 381 wirkt, läuft der Kolben 380 zusammen mit einem Stößel 381 nach vorne, um Brennstoff innerhalb der Brennstoffeinspritzvorrichtung 330 für ein Einspritzereignis unter Druck zu setzen.
Mit Bezug nun wiederum auf die Düsenanordnung 390 ist ein ineinander sitzendes Nadelventil 400 vorgesehen, welches ein HCCI-Nadelventilglied 407 und ein herkömmliches Nadelventilglied 417 aufweist. Anders als bei den vorherigen Ausführungsbeispielen, die veranschaulicht worden sind, sei bemerkt, dass das HCCI-Nadelventilglied 407 das äußere Nadelventilglied ist, während das herkömmliche Nadelventilglied 417 das innere Nadelventilglied bei diesem Ausführungsbeispiel ist. Das äußere HCCI-Nadelventilglied 407 ist bewegbar zwischen einer unteren geschlossenen Position und einer oberen offenen Position, die die HCCI-Düsenauslässe 426 öffnet, und es wird in seiner Aufwärtsbewegung durch eine Hülse 406 begrenzt. Das HCCI-Nadelventilglied 407 ist zu seiner unteren Position durch eine Vorspannfeder 401 vorgespannt, was die HCCI-Düsenauslässe 426 schließt. An dem HCCI-Nadelventilglied 407 ist eine hydraulische Öffnungsfläche 410 vorgesehen, die dem Strömungsmitteldruck in einem Düsenversorgungsdurchlass 418 ausgesetzt ist. Wie bei den zuvor offenbarten Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung sind vorzugsweise die relative Größe und Stärke der Vorspannfeder 401 und der hydraulischen Öffnungsfläche 410 so, dass das Nadelventilglied 407 in seiner geschlossenen Position bleibt, wenn der Brennstoffdruck in dem Düsenversorgungsdurchlass 418 unter einem vorbestimmten HCCI-Ventilöffnungsdruck ist.
Wenn das HCCI-Nadelventilglied 407 in seiner geschlossenen Position ist, wie beispielsweise wenn die erste elektrische Betätigungsvorrichtung 332 entregt ist und der Kolben 380 und der Stößel 383 sich nicht bewegt haben, um Brennstoff innerhalb der Einspritzvorrichtung 330 unter Druck zu setzen, ist eine Ventilfläche 421, die an dem Nadelventilglied 407 vorgesehen ist, in Kontakt mit einem flachen Ventilsitz 422, der an dem herkömmlichen Nadelventilglied 417 vorgesehen ist. Wenn der Ventilsitz 422 geschlossen ist, blockiert die Ventilfläche 421 des Ventilgliedes 407 den Düsenversorgungsdurchlass 418 gegen eine Strömungsmittelverbindung mit einem HCCI-Düsenauslass 426. Wenn der Ventilsitz 422 offenen ist, wie beispielsweise wenn das Nadelventilglied 407 in seiner oberen Position ist, ist der HCCI-Düsenauslass 426 zum Düsenversorgungsdurchlass 418 über einen Ring 407 und einen Strahldurchlass 405 offen, die beide durch das Nadelventilglied 407 definiert werden. Wenn das Nadelventilglied 407 in dieser Position ist, was einer ersten Konfiguration der Brennstoffeinspritzvorrichtung 330 entspricht, kann unter Druck gesetzter Brennstoff durch den Ring 404 und den Strahldurchlass 405 fließen und in den Zylinder 25 über den HCCI-Düsenauslass 426 sprühen. Wenn die Brennstoffeinspritzvorrichtung 330 in dieser Konfiguration ist, ist der Brennstoffstrahl in den Zylinder 25 in einem relativ kleinen Winkel θ mit Bezug auf die Einspritzvorrichtungsmittellinie 329 und die Zylindermittellinie 27. Wie am besten in 3 veranschaulicht, ist der HCCI-Düsenauslass 426 vorzugsweise so definiert, dass θ klein ist und auch für dieses Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung Null sein kann. Es sei bemerkt, dass während nur ein HCCI-Düsenauslass 426 veranschaulicht worden ist, der Spitzenendteil 395 irgendeine praktische Anzahl von HCCI-Düsenauslässen definieren könnte, die bemessen und positioniert sind, um den Brennstoffstrahl in einem erwünschten und wahrscheinlich relativ kleinen Winkel mit Bezug zur Einspritzvorrichtungsmittellinie 29 oder der Zylindermittellinie 27 zu leiten. Zusätzlich sei bemerkt, dass wenn das HCCI-Nadelventilglied 407 sich zu seiner oberen Position anhebt, eine Brennstoffmenge in die Federkammer 402 wandern kann, die über dem Nadelventilglied 407 gelegen ist. Daher verbindet vorzugsweise eine Niederdruck-Brennstoffrückleitung 427 strömungsmittelmäßig die Federkammer 402 mit einem Brennstoffablauf, um zu gestatten, dass dieser wandernde Brennstoff verdrängt werden kann, wenn das Nadelventilglied 407 sich zu seiner oberen Position anhebt, wie gezeigt.
Wiederum mit Rückbezug auf das Nadelventil 400 ist das innere herkömmlichen Nadelventilglied 417 bewegbar zwischen einer oberen offenen Position und einer unteren geschlossenen Position. Das Nadelventilglied 417 weist vorzugsweise einen oberen Führungsteil 403 und einen unteren Führungsteil 423 auf. Zusätzlich zur Leitung des Nadelventilgliedes 417 in seiner Bewegung helfen diese Passungsspiele vorzugsweise dabei, die Wanderung von verschiedenen Einspritzvorrichtungsströmungsmitteln über die Führungsflächen zu beenden. Eine Vorspannfeder 411 spannt vorzugsweise das herkömmliche Nadelventilglied 417 zu seiner unteren geschlossenen Position vor. Das Nadelventilglied 417 weist eine hydraulische Verschlussfläche 416 auf, die dem Strömungsmitteldruck in einer Nadelsteuerkammer 412 ausgesetzt ist. Der Strömungsmitteldruck in der Nadelsteuerkammer 412 wird vorzugsweise durch die zweite elektrische Betätigungsvorrichtung 342 gesteuert. Wenn die zweite elektrische Betätigungsvorrichtung 342 entregt bzw. ausgeschaltet ist, ist vorzugsweise die hydraulische Verschlussfläche 416 einer Menge an Hochdruck-Betätigungsströmungsmittel ausgesetzt, wie beispielsweise Motorschmieröl. Wenn die zweite elektrische Betätigungsvorrichtung 342 erregt ist, dann ist die hydraulische Verschlussfläche 416 niedrigem Druck ausgesetzt. Während das Motorschmieröl vorzugsweise als das Betätigungsströmungsmittel verwendet wird, welches der hydraulischen Verschlussfläche 416 ausgesetzt wird, sei bemerkt, dass irgendein anderes Betätigungsströmungsmittel ebenfalls verwendet werden könnte, wie beispielsweise Brennstoff.
Ebenfalls an dem Nadelventilglied 417 ist eine hydraulische Öffnungsfläche 420 vorgesehen, die dem Strömungsmitteldruck in der Düsenkammer 409 ausgesetzt ist. Wenn der Druck innerhalb des Düsenversorgungsdurchlasses 418 unter einem Öffnungsdruck für das herkömmliche Ventil ist, bleibt das Nadelventilglied 417 in seiner unteren vorgespannten Position, was einen Satz von herkömmlichen Düsenauslässen 428 verschließt. Es sei bemerkt, dass der Ventilöffnungsdruck des Nadelventilgliedes 417 niedriger als der Ventilöffnungsdruck des Nadelventilgliedes 407 sein sollte. Dies wird dabei helfen, sicherzustellen, dass das Nadelventilglied 407 sich nicht zu seiner oberen offenen Position bewegt, wenn das herkömmliche Nadelventilglied 417 sich für ein herkömmliches Einspritzereignis anhebt. Als ein Ergebnis des relativ hohen Ventilöffnungsdruckes des Nadelventilgliedes 407 wird somit die Vorspannfeder 401 das Ventilglied 407 in einer unteren Position mit Bezug zum Nadelventilglied 417 halten, so dass der Ventilsitz 422 nicht während eines herkömmlichen Einspritzereignisses geöffnet wird. Anders gesagt bleibt der Brennstoffdruck vorzugsweise unter dem HCCI-Ventilöffnungsdruck, und zwar zumindest bis das HCCI-Nadelventilglied die Hülse 406 berührt, die dahingehend wirkt, dass sie den flachen Sitz 422 während eines herkömmlichen Einspritzereignisses geschlossen hält. Zusätzlich ist der untere Führungsteil 423 so positioniert, dass der Düsenauslass 426 von der Düsenkammer 409 abgeblockt bleibt, wenn das Nadelventilglied 417 in seiner offenen Position ist.
Wenn das Nadelventilglied 417 in seiner geschlossenen Position ist, sind die herkömmlichen Düsenauslässe 428 geschlossen, wodurch eine Brennstoffeinspritzung in den Zylinder 25 über diese Zumessöffnungen blockiert wird. Wenn jedoch der Brennstoffdruck, der auf die hydraulische Öffnungsfläche 420 wirkt, einen Ventilöffnungsdruck überschreitet, wird das Nadelventilglied 417 in seiner offenen Position angehoben, was der zweiten Konfiguration der Brennstoffeinspritzvorrichtung 330 entspricht. Unter Druck gesetzter Brennstoff in dem Düsenversorgungsdurchlass 408 kann dann in den Zylinder 25 über herkömmliche Düsenauslässe 428 spritzen. Wenn die Brennstoffeinspritzung über die herkömmlichen Düsenauslässe 428 auftritt, sei daran erinnert, dass die Brennstoffeinspritzvorrichtung 330 in ihrer zweiten Konfiguration ist, wie oben gezeigt. Wenn die Brennstoffeinspritzvorrichtung 330 in dieser zweiten Konfiguration ist, ist der Brennstoffstrahl in den Zylinder 25 in einem zweiten Strahlmuster entsprechend dem relativ großen Winkel α der herkömmlichen Düsenauslässe 428 mit Bezug zu den Mittellinien 27 und 329.
Es sei daran erinnert, dass während das Nadelventilglied 407 auch durch die Aufwärtsbewegung des Nadelventilgliedes 417 angehoben wird, der HCCI-Düsenauslass 426 während dem herkömmlichen Einspritzereignis geschlossen bleibt. Dies kommt von einer Vielzahl von Gründen. Zuerst ist dies der Unterschied der Ventilöffnungsdrücke des HCCI-Nadelventilgliedes 407 und des herkömmlichen Nadelventilgliedes 417. Der herkömmliche Ventilöffnungsdruck, der erforderlich ist, um das herkömmliche Nadelventilglied 417 von seiner geschlossenen Position anzuheben, ist geringer als der HCCI-Ventilöffnungsdruck, der erforderlich ist, um das HCCI-Nadelventilglied 307 von seiner geschlossenen Position anzuheben. Es sei bemerkt, dass weil das herkömmliche Nadelventilglied 417 die Federkraft von sowohl der HCCI-Vorspannfeder 401 als auch der herkömmlichen Vorspannfeder 411 überwinden muss, die hydraulische Öffnungsfläche 420 entsprechend mit Bezug auf die hydraulische Öffnungsflächen 410 bemessen sein sollte, um einen niedrigeren Ventilöffnungsdruck für das herkömmliche Ventil als den HCCI-Ventilöffnungsdruck zu gestatten. Somit wird das herkömmliche Nadelventilglied 417 beginnen, sich zu seiner offenen Position hin zu bewegen, was das HCCI-Nadelventilglied 407 nach oben bewegt, bevor das HCCI-Nadelventilglied 407 sich von selbst nach oben bewegen kann. Zusätzlich begrenzt die Hülse 406 auch die Aufwärtsbewegung des herkömmlichen Nadelventilgliedes 417. Sobald somit das herkömmliche Nadelventilglied 417 seine obere Position erreicht, verhindert die Hülse 406, dass das HCCI-Nadelventilglied 407 sich vom herkömmlichen Nadelventilglied 417 weg hebt.
V. 10–11
Nun mit Bezug auf die 10 und 11 ist dort eine schematische Darstellung einer Brennstoffeinspritzvorrichtung 430 gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung veranschaulicht, genauso wie eine Düsenanordnung 490 zur Anwendung bei der Brennstoffeinspritzvorrichtung 430. Die Brennstoffeinspritzvorrichtung 430 ist ähnlich der Brennstoffeinspritzvorrichtung 330, die zuvor besprochen wurde und in den 8 und 9 veranschaulicht wurde. Während jedoch die zweite elektrische Betätigungsvorrichtung 342 der Brennstoffeinspritzvorrichtung 330 (8) den Fluss des hydraulischen Strömungsmittels auf das herkömmliche Nadelventilglied 417 gesteuert hat, steuert die zweite elektrische Betätigungsvorrichtung 442 der Brennstoffeinspritzvorrichtung 430 (10) den Fluss des Betätigungsströmungsmittels, der dem oberen Teil eines HCCI-Nadelventilgliedes 507 ausgesetzt ist. Jedoch arbeitet die erste elektrische Betätigungsvorrichtung 432, wie veranschaulicht, in ähnlicher Weise wie die erste elektrische Betätigungsvorrichtung 332, die zuvor besprochen wurde. Beispielsweise steuert die erste elektrische Betätigungsvorrichtung 432 den Fluss des Betätigungsströmungsmittels, vorzugsweise des Motorschmieröls, zu einer hydraulischen Steuerfläche an einem Kolbenventilglied 455. Wenn das Kolbenventilglied 455 sich von seiner ersten vorgespannten Position zu einer zweiten Position bewegt, kann Hochdruck-Betätigungsströmungsmittel auf eine hydraulische Oberfläche 481 eines Verstärkerkolbens 480 wirken. Der Kolben 480 kann zusammen mit dem Stößel 483 dann dahingehend wirken, dass er den Brennstoff innerhalb der Brennstoffeinspritzvorrichtung 430 unter Druck setzt. Während die Brennstoffeinspritzvorrichtung 430 vorzugsweise Motorschmieröl als Betätigungsströmungsmittel verwendet, sei bemerkt, dass andere Strömungsmittel, wie beispielsweise Brennstoff oder Kühlströmungsmittel, ebenfalls verwendet werden könnten. Es sei bemerkt, dass mit Modifikationen an verschiedenen Strömungsmitteldurchlässen, beispielsweise die Brennstoffeinspritzvorrichtung 430 ein Teil eines gesamten Brennstoffsystems sein könnte, in dem Brennstoff sowohl als das Arbeitsströmungsmittel als auch das Einspritzströmungsmittel verwendet wird.
Nun mit Rückbezug auf die Brennstoffeinspritzvorrichtung 430 weist ein ineinander liegendendes Nadelventil 500 ein inneres HCCI-Nadelventilglied 507 und ein äußeres herkömmliches Nadelventilglied 517 auf. Das Nadelventilglied 507, welches vorzugsweise ein Stift ist, weist eine hydraulische Verschlussfläche 506 auf, die dem Strömungsmitteldruck in einer HCCI-Nadelsteuerkammer 502 ausgesetzt ist, die mit einem Drucksteuerdurchlass 501 verbunden ist. Wenn die zweite elektrische Betätigungsvorrichtung 442 entregt ist, ist die hydraulische Verschlussfläche 506 dem Hochdruck-Betätigungsströmungsmittel in einem Drucksteuerdurchlass 501 ausgesetzt. Es sei bemerkt, dass wenn die zweite elektrische Betätigungsvorrichtung 442 ähnlich der zweiten elektrischen Betätigungsvorrichtung 42 (2c) ist, der Drucksteuerdurchlass 501 zum hohen Druck hin durch ein Ventilglied offen sein wird, welches an der zweiten elektrischen Betätigungsvorrichtung 442 angebracht ist. Wenn die zweite elektrische Betätigungsvorrichtung 442 erregt ist, ist die hydraulische Verschlussfläche 506 dem niedrigen Druck in dem Drucksteuerdurchlass 501 ausgesetzt. Wiederum sei bemerkt, dass wenn die zweite elektrische Betätigungsvorrichtung 442 ähnlich der zweiten elektrischen Betätigungsvorrichtung 42 ist (2c), das Betätigungsvorrichtungsventilglied durch die Betätigungsvorrichtung 442 bewegt werden wird, um den Drucksteuerdurchlass 501 von dem Hochdruck-Strömungsmittel abzublocken und zu einem Niederdruck-Ablaufdurchlass zu öffnen.
Das Nadelventilglied 507 sieht auch eine hydraulische Öffnungsfläche 510 vor, die dem Strömungsmitteldruck in einer Düsenkammer 509 ausgesetzt ist. Die Düsenkammer 509 ist strömungsmittelmäßig mit einem Düsenversorgungsdurchlass 518 verbunden, der von dem Einspritzvorrichtungskörper 431 definiert wird, und zwar durch einen Verbindungsdurchlass 508, der durch das herkömmliche Nadelventilglied 517 definiert wird. Die hydraulische Verschlussfläche 506 und die hydraulische Öffnungsfläche 510 sind vorzugsweise so bemessen, dass wenn hoher Druck auf die hydraulische Verschlussfläche 506 in der Nadelsteuerkammer 502 wirkt, das Nadelventilglied 507 in einer unteren geschlossenen Position bleiben wird oder sich zu dieser hin bewegen wird, wie sie gezeigt ist. In ähnlicher Weise sind diese Oberflächen vorzugsweise so bemessen, dass das Nadelventilglied 507 zu seiner offenen Position durch den Brennstoffdruck in der Düsenkammer 509 über einem HCCI-Ventilöffnungsdruck angehoben wird, und dass niedriger Druck auf die hydraulische Verschlussfläche 506 wirkt.
Wenn das Nadelventilglied 507 in seiner unteren Position ist, schließt eine Winkelmesserkantenventilfläche 521 des Nadelventilgliedes 507 auf einem flachen Ventilsitz 522, der an dem Nadelventilglied 517 vorgesehen ist, um die HCCI-Düsenauslässe 526 von dem Düsenversorgungsdurchlass 518 abzublocken. Wenn der Drucksteuerdurchlass 501 zum niedrigen Druck hin offen ist, wird ein HCCI-Ventilöffnungsbrennstoffdruck, der auf die hydraulische Öffnungsfläche 510 in der Düsenkammer 509 wirkt, das Nadelventilglied 507 zu einer offenen Position anheben. Es sei jedoch bemerkt, dass bei diesem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung Brennstoff vorzugsweise mit einem höheren Versorgungsdruck als dem HCCI-Ventilöffnungsdruck geliefert wird. Somit kann der Einspritzdruck für ein HCCI-Einspritzereignis gleich einem mittleren Brennstoffversorgungsdruck sein.
Wenn das Nadelventilglied 507 in seiner offenen Position ist, was der ersten Konfiguration der Brennstoffeinspritzvorrichtung 430 entspricht, ist die Ventilfläche 521 entfernt vom Ventilsitz 522, um den Verbindungsdurchlass 508 mit den HCCI-Düsenauslässen 526 über den Sprühdurchlass bzw. Strahldurchlass 504 zu öffnen. Wenn das Nadelventilglied 507 in dieser Position ist, kann die Brennstoffeinspritzung über die HCCI-Düsenauslässe 526 in den Zylinder 25 beginnen. Wenn die Brennstoffeinspritzvorrichtung 430 in dieser Konfiguration ist, ist die Brennstoffeinspritzung in den Zylinder 25 in einem relativ kleinen Winkel θ mit Bezug auf die Einspritzvorrichtungsmittellinie 429 und die Zylindermittellinie 27. Wie am besten in 11 veranschaulicht, schneiden sich die Mittellinien der HCCI-Düsenauslässe 526 vorzugsweise. Diese Orientierung der HCCI-Düsenauslässe 526 ist vorzuziehen, weil angenommen wird, dass das Zusammentreffen der Flussströme in dem Zylinder 25 vorteilhaft für die Zerstäubung und die Vermischung von Brennstoff mit Luft sein könnte. Es sei jedoch bemerkt, dass die Mittellinien dieser Düsenauslässe sich nicht schneiden müssen. Zusätzlich sei bemerkt, dass während mehr als ein HCCI-Düsenauslass 526 veranschaulicht worden ist, die Einspritzvorrichtung 430 statt dessen nur einen einzigen HCCI-Düsenauslass aufweisen könnte.
Nun wieder mit Bezug auf das Nadelventil 500 weist das herkömmliche Nadelventilglied 517 eine hydraulische Öffnungsfläche 520 auf, die dem Strömungsmitteldruck in der Düsenkammer 519 ausgesetzt ist. Das Nadelventilglied 517 ist zu seiner unteren geschlossenen Position durch eine Vorspannfeder 511 vorgespannt. Vorzugsweise sind die relative Größe und die Stärke der hydraulische Öffnungsfläche 520, der Vorspannfeder 511 und der hydraulischen Verschlussfläche 506 des Nadelventilgliedes 507 so, dass das Nadelventilglied 517 zu seiner oberen offenen Position angehoben wird, wenn die hydraulische Öffnungsfläche 520 dem verstärkten Hochdruck-Brennstoff in der Düsenkammer 519 ausgesetzt ist, der einem Öffnungsdruck eines herkömmlichen Ventils entspricht, der vorzugsweise wesentlich höher ist als sowohl der Brennstoffversorgungsdruck als auch der HCCI-Ventilöffnungsdruck. Anders gesagt, sollte der Ventilöffnungsdruck des Nadelventilgliedes 517 größer sein als jener des Nadelventilgliedes 507, so dass das Nadelventilglied 507 sich für die niedrigeren HCCI-Einspritzdrücke anheben wird. Zusätzlich wird der herkömmliche Ventilöffnungsdruck relativ hoch sein, um die abwärts gerichtete Kraft von sowohl der Vorspannfeder 511 als auch der Hochdruck-Strömungsmittelkraft zu überwinden, die auf die hydraulische Verschlussfläche 506 des Nadelventilgliedes 507 wirkt. Somit kann das herkömmliche Einspritzereignis eintreten, ohne dass die zweite elektrische Betätigungsvorrichtung 442 aktiviert wird. Wenn das Nadelventilglied 517 in seiner unteren vorgespannten Position ist, sind die Düsenauslässe 528 blockiert. Wenn jedoch das Nadelventilglied 517 in seiner oberen offenen Position ist, sind die herkömmlichen Düsenauslässe 528 offen, und eine Brennstoffeinspritzung in den Zylinder 25 kann beginnen. Wenn die Brennstoffeinspritzung über die herkömmlichen Düsenauslässe 528 auftritt, sei daran erinnert, dass die Brennstoffeinspritzvorrichtung 430 in ihrer zweiten Konfiguration ist. Wenn die Brennstoffeinspritzvorrichtung 430 in dieser zweiten Konfiguration ist, ist die Brennstoffeinspritzung in den Zylinder 25 in einem zweiten Sprühmuster bzw. Strahlmuster entsprechend dem relativ großen Winkel α der herkömmlichen Düsenauslässe 528 mit Bezug zu den Mittellinien 27 und 429.
Es sei bemerkt, dass während das Nadelventilglied 507 auch durch die Aufwärtsbewegung des Nadelventilgliedes 517 angehoben wird, die HCCI-Düsenauslässe 526 während dem herkömmlichen Einspritzereignis geschlossen bleiben. Dies kommt von einer Anzahl von Faktoren. Wenn hoher Druck auf die hydraulische HCCI-Verschlussfläche 506 wirkt, wird das HCCI-Nadelventilglied 507 aufgesetzt bleiben. Es sei bemerkt, dass weil das herkömmliche Nadelventilglied 517 die Federkraft der herkömmlichen Vorspannfeder 111 überwinden muss, genauso wie die Strömungsmittelkraft, die auf die hydraulische Verschlussfläche 506 des Nadelventilgliedes 507 wirkt, die hydraulische Öffnungsfläche 520 entsprechend bemessen sein sollte, so dass herkömmliche Einspritzereignisse nur auftreten, wenn der Brennstoffdruck durch die Bewegung des Verstärkerkolbens 480 verstärkt wird. Somit wird das herkömmliche Nadelventilglied 517 beginnen, sich zu seiner offenen Position hin zu bewegen, was das HCCI-Nadelventilglied 507 nach oben bewegt, während das HCCI-Nadelventilglied 507 aufgesetzt bleibt. Zusätzlich ist die Aufwärtsbewegung des HCCI-Nadelventilgliedes 507 und somit die Aufwärtsbewegung des herkömmlichen Nadelventilgliedes 117, durch den Einspritzvorrichtungskörper 431 eingeschränkt. Sobald das herkömmliche Nadelventilglied 517 seine obere Position erreicht, wird somit verhindert, dass das HCCI-Nadelventilglied 507 sich weg von dem herkömmlichen Nadelventilglied 517 abhebt. Dieses Ausführungsbeispiel gestattet HCCI-Einspritzereignisse mit einem mittleren Versorgungsdruck und herkömmliche Einspritzereignisse mit einem stark verstärkten Druck.
VI. 12–15
Nun mit Bezug auf 12 ist dort eine Düsenanordnung 590 gemäß noch einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung veranschaulicht. Die Düsenanordnung 590 sieht eine Nadelventilanordnung 600 vor, die ein HCCI-Nadelventilglied 607, ein herkömmliches Nadelventilglied 617 und ein inneres Dichtungshülsenglied 615 aufweist. Das Nadelventil 600 ist in einer ersten Position veranschaulicht worden, in der ein Satz von HCCI-Düsenauslässen 626 und ein Satz von herkömmlichen Düsenauslässen 628 blockiert ist, die beide von dem Einspritzvorrichtungskörper 531 definiert werden. Das Nadelventil 600 ist von seiner ersten Position zu einer zweiten Position bewegbar, in der die HCCI-Düsenauslässe 626 offen sind und die herkömmlichen Düsenauslässe 628 blockiert sind. Das Nadelventil 600 ist auch zu einer dritten Position hin bewegbar, in der die HCCI-Düsenauslässe 626 blockiert sind, und die herkömmlichen Düsenauslässe 628 offen sind. Wie am besten in 12 veranschaulicht, ist das innere Dichtungsglied 615 zu einer unteren Position durch eine Vorspannfeder 614 vorgespannt. Das innere Dichtungsglied 615 wird vorzugsweise in dieser Position während des Betriebs der Brennstoffeinspritzvorrichtung 530 gehalten, so dass eine Ventilfläche 625 des inneren Dichtungsgliedes 615 einen konischen Ventilsitz 627 schließt, der von dem Einspritzvorrichtungskörper 530 definiert wird, um die HCCI-Düsenauslässe 626 von den herkömmlichen Düsenauslässen 628 zu trennen.
Wenn das Nadelventil 600 in seiner ersten Position ist, sind das HCCI-Nadelventilglied 607 und das herkömmliche Nadelventilglied 617 beide in den unteren geschlossenen Positionen, wie gezeigt. Wenn das Nadelventil glied 607 in seiner geschlossenen Position ist, schließt eine Ventilfläche 621, die an dem Nadelventilglied 607 vorgesehen ist, einen konischen Ventilsitz 622, der von dem Einspritzvorrichtungskörper 531 definiert wird. Wenn das Nadelventilglied 617 in seiner geschlossenen Position ist, schließt in ähnlicher Weise eine Ventilfläche 623, die an dem Nadelventilglied 617 vorgesehen ist, einen konischen Ventilsitz 624, der von dem Einspritzvorrichtungskörper 531 definiert wird. Das Nadelventilglied 607 und das Nadelventilglied 617 sind zu ihren geschlossenen Positionen hin durch eine Vorspannfeder 601 bzw. eine Vorspannfeder 611 vorgespannt. Das Nadelventilglied 607 weist eine hydraulische Öffnungsfläche 610 auf, die dem Brennstoffdruck in der Düsenkammer 609 ausgesetzt ist. Die Düsenkammer 609 ist strömungsmittelmäßig mit einer Quelle für unter Druck gesetzten Brennstoff über einen Düsenversorgungsdurchlass 608 verbunden. Wenn der Druck, der auf die hydraulischen Öffnungsflächen 610A und 610B innerhalb der Düsenversorgungskammer 609 wirkt, den ersten Ventilöffnungsdruck überschreitet, der von der abwärts gerichteten Vorspannung der Vorspannfeder 601 definiert wird, wird das Nadelventilglied 607 zu seiner offenen Position hin angehoben, was der zweiten Position des Nadelventils 600 entspricht. Es sei daran erinnert, dass diese zweite Position des Nadelventils 600 einer ersten Konfiguration der Brennstoffeinspritzvorrichtung 530 entspricht. Wenn die Brennstoffeinspritzvorrichtung 30 in dieser Konfiguration ist, ist die Brennstoffeinspritzung in den Zylinder 25 auf einem relativ kleinen Winkel θ mit Bezug zu der Einspritzvorrichtungsmittellinie 529 und der Zylindermittellinie 29. Jedoch könnten die Ventilöffnungsdrücke für das Nadelventilglied 607 und das Nadelventilglied 617 die gleichen oder andere sein, wie unten veranschaulicht, und zwar abhängig von der für das Nadelventil 600 verwendeten Steuerstrategie.
Zusätzlich zu dem HCCI-Nadelventilglied 607 sieht das Nadelventil 600 auch ein herkömmliches Nadelventilglied 617 vor. Das Nadelventilglied 617 ist zwischen einer unteren geschlossenen Position und einer oberen offenen Position bewegbar und ist zu seiner geschlossenen Position durch eine Vorspannfeder 611 vorgespannt. Das Nadelventilglied 617 sieht eine hydrauli sche Öffnungsfläche 620 vor, die dem Brennstoffdruck in einer Düsenkammer 619 ausgesetzt ist. Die Düsenkammer 619 ist strömungsmittelmäßig mit der Brennstoffdruckkammer 585 über einen Düsenversorgungsdurchlass 618 verbunden. Wenn der Brennstoffdruck, der auf die hydraulische Öffnungsfläche 620 wirkt, die abwärts gerichtete Kraft der Vorspannfeder 611 überschreitet, wird das Nadelventilglied 617 zu seiner offenen Position angehoben, was der dritten Position des Nadelventils 600 entspricht. Diese dritte Position des Nadelventils 600 entspricht einer zweiten Konfiguration der Brennstoffeinspritzvorrichtung 530. Wenn die Brennstoffeinspritzvorrichtung 530 in dieser zweiten Konfiguration ist, ist die Brennstoffeinspritzung in den Zylinder 25 in einem zweiten Sprühmuster bzw. Strahlmuster entsprechend dem relativ großen Winkel α der herkömmlichen Düsenauslässe 628 mit Bezug auf die Mittellinien 27 und 529.
Es sei bemerkt, dass die Steuerung des Nadelventils 600 auf einer Anzahl von unterschiedlichen Weisen ausgeführt werden kann. Beispielsweise ist zusätzlich mit Bezug auf 13 eine schematische Darstellung einer Brennstoffeinspritzvorrichtung 530 gemäß einer ersten Steuerstrategie für das Nadelventil 600 gezeigt. Es sei bemerkt, dass nur jene Komponenten der Brennstoffeinspritzvorrichtung 530, die integral zur Steuerung des Nadelventils 600 sind, dargestellt worden sind. Die Einspritzvorrichtung 530 weist eine erste elektrische Betätigungsvorrichtung 532 und eine zweite elektrische Betätigungsvorrichtung 542 auf. Die erste elektrische Betätigungsvorrichtung 532 ist vorzugsweise einen Zwei-Positionen-Elektromagnet, und die zweite elektrische Betätigungsvorrichtung 542 ist vorzugsweise eine Drei-Positionen-Rückschlagsteuerbetätigungsvorrichtung. Es sei jedoch bemerkt, dass andere geeignete Betätigungsvorrichtungen, wie beispielsweise piezoelektrische Betätigungsvorrichtungen, statt dessen eingesetzt werden könnten.
Die erste elektrische Betätigungsvorrichtung 532 steuert den Betätigungsströmungsmitteldruck auf einer Steuerfläche eines Kolbenventilgliedes 555. Es sei bemerkt, dass das Kolbenventilglied 555 ähnlich wie das Kolbenven tilglied 55 sein könnte, wie in 2 veranschaulicht. In diesem Fall könnte das Kolbenventilglied 555 zwischen einer vorgespannten oberen Position und einer unteren Position bewegbar sein. Eine hydraulische Oberfläche 581 des Kolbens 580 könnte einem niedrigen Druck ausgesetzt werden, wenn das Kolbenventilglied 555 in seiner oberen Position ist, und sie könnte einem Hochdruck-Betätigungsströmungsmittel ausgesetzt sein, wenn das Kolbenventilglied 555 in seiner unteren Position ist. Es sei bemerkt, dass das Kolbenventilglied 555 auch in einer anderen Weise orientiert sein könnte, so dass die hydraulische Oberfläche 581 des Kolbens 580 einem Hochdruck-Betätigungsströmungsmittel ausgesetzt ist, wenn das Kolbenventilglied 555 in seiner oberen Position ist und einem niedrigen Druck ausgesetzt ist, wenn das Kolbenventilglied 555 in seiner unteren Position ist.
Ungeachtet der Orientierung des Kolbenventilgliedes 555 sei bemerkt, dass der Kolbens 580 und der Stößel 583 sich zu ihren vorgeschobenen Positionen bewegen, wenn die hydraulische Oberfläche 581 dem Hochdruck-Betätigungsströmungsmittel ausgesetzt ist. Wenn der Kolben 580 und der Stößel 583 vorlaufen, wird Brennstoff innerhalb der Brennstoffeinspritzvorrichtung 530 unter Druck gesetzt. Unter Druck gesetzter Brennstoff kann durch die zweite elektrische Betätigungsvorrichtung 542 blockiert werden oder kann zu der HCCI-Düsensteuerkammer 609 oder der herkömmlichen Düsensteuerkammer 619 geleitet werden. Anders gesagt, wenn die zweite elektrische Betätigungsvorrichtung 542 in einer ersten Position ist, wird unter Druck gesetzter Brennstoff dagegen blockiert, aus der Brennstoffeinspritzvorrichtung 530 entweder über die HCCI-Düsenauslässe 626 oder die herkömmlichen Düsenauslässe 628 auszutreten. Wenn die zweite elektrische Betätigungsvorrichtung 542 in einer zweiten Position ist, kann unter Druck gesetzter Brennstoff in die HCCI-Düsenkammer 609 über den HCCI-Düsenversorgungsdurchlass 608 fließen. Wenn der Druck des Brennstoffes in der HCCI-Düsenkammer 609 die abwärts gerichtete Kraft der Vorspannfeder 601 überschreitet, wird das HCCI-Nadelventilglied 607 auf seine oberen Position angehoben. Unter Druck gesetzter Brennstoff kann nun aus der Brennstoffeinspritzvorrichtung 530 über die HCCI-Düsenauslässe 626 sprü hen. Wenn die zweite elektrische Betätigungsvorrichtung 542 in einer dritten Position ist, kann unter Druck gesetzter Brennstoff in die herkömmliche Düsenkammer 619 über den Düsenversorgungsdurchlass 618 fließen. Wenn der Druck des Brennstoffes in der herkömmlichen Düsenkammer 619 die abwärts gerichtete Kraft der Vorspannfeder 611 überschreitet, wird das herkömmliche Nadelventilglied 617 zu seiner oberen Position angehoben, was gestattet, dass Brennstoff in den Zylinder 25 über die herkömmlichen Düsenauslässe 628 sprüht.
Nun mit Bezug auf 14 ist dort eine schematische Darstellung einer Brennstoffeinspritzvorrichtung 530' gemäß einer weiteren Steuerstrategie gezeigt. Die Brennstoffeinspritzvorrichtung 530' weist eine erste elektrische Betätigungsvorrichtung 532 und eine zweite elektrische Betätigungsvorrichtung 542' auf. Die erste elektrische Betätigungsvorrichtung 532 ist eine Zwei-Positionen-Betätigungsvorrichtung, die eine verstärkte Einspritzung über die herkömmlichen Düsen 628 steuert. Die zweite elektrische Betätigungsvorrichtung 542' ist eine Zwei-Positionen-Betätigungsvorrichtung, die die Einspritzung über die HCCI-Düsen 626 steuert. Wie bei der Steuerstrategie der 13 steuert die erste elektrische Betätigungsvorrichtung 532 den Druck des hydraulischen Strömungsmittels, der auf eine Steuerfläche des Kolbenventils 555 wirkt. Anders als bei dem Ausführungsbeispiel der 13 wird die Brennstoffeinspritzung über die HCCI-Düsen 626 nur durch den Brennstofftransferpumpendruck gesteuert, wie von der zweiten elektrischen Betätigungsvorrichtung 542' angewiesen. Wenn somit die zweite elektrische Betätigungsvorrichtung 542' deaktiviert wird, wie beispielsweise zwischen den HCCI-Einspritzereignissen, wird die hydraulische Öffnungsfläche 610 des HCCI-Nadelventilgliedes 607 von der Brennstoffleitung 20 abgeblockt, und keine Einspritzung über die HCCI-Düsenauslässe 626 kann auftreten. Wenn jedoch die zweite elektrische Betätigungsvorrichtung 542' aktiviert ist, ist die hydraulische Öffnungsfläche 610 des HCCI-Nadelventilgliedes 607 dem Brennstoffdruck in der Brennstoffleitung 20 ausgesetzt (1a) was ausreicht, um das HCCI-Nadelventilglied 607 zu seiner oberen offenen Position zu bewegen, um eine Brennstoffeinspritzung über die HCCI-Düsenauslässe 626 zu gestatten. Es sei bemerkt, dass weil Brennstoff, der während dem HCCI-Einspritzereignis eingespritzt wird, direkt von der Brennstoffleitung 20 geliefert wird, dies ein Einspritzereignis mit relativ niedrigem Druck sein wird. Anders gesagt, weil der Brennstoff für dieses Einspritzereignis direkt von der Brennstoffleitung 20 geliefert wird, hat das Nadelventilglied 607 vorzugsweise einen relativ niedrigen Ventilöffnungsdruck, so dass das Nadelventilglied 607 zu seiner offenen Position gegen die Federvorspannkraft angehoben wird, wenn die Düsenkammer 609 strömungsmittelmäßig mit der Brennstoffleitung 20 verbunden ist.
Wiederum mit Bezug auf die erste elektrische Betätigungsvorrichtung 532 und das herkömmliche Einspritzereignis ist das Kolbenventilglied 555 in einer ersten Position, die strömungsmittelmäßig eine hydraulische Oberfläche des Kolbens 580 mit niedrigem Druck verbindet, wenn die erste elektrische Betätigungsvorrichtung 532 enträgt bzw. ausgeschaltet ist, wie beispielsweise zwischen herkömmlichen Einspritzereignissen. In diesem Zustand sind der Kolben 580 und der Stößel 583 in ihren zurückgezogenen Positionen, und der Brennstoff, der auf die hydraulische Öffnungsfläche 620 wirkt, reicht nicht aus, um das herkömmliche Nadelventilglied 617 in seine obere offene Position zu bewegen. Wenn die erste elektrische Betätigungsvorrichtung 532 erregt ist, ist jedoch das Kolbenventilglied 555 in einer zweiten Position, die die hydraulische Oberfläche des Kolbens 580 hohem Druck ausgesetzt, um zu gestatten, dass der Kolben 580 und der Stößel 583 sich zu ihren vorgeschobenen Positionen bewegen, um den Brennstoff innerhalb der Brennstoffeinspritzvorrichtung 530' unter Druck zu setzen. Wenn der Brennstoffdruck einen Ventilöffnungsdruck überschreitet, wird das herkömmliche Nadelventilglied 617 zu seiner offenen Position angehoben, und eine Brennstoffeinspritzung über die herkömmlichen Düsenauslässe 628 kann beginnen. Der herkömmliche Ventilöffnungsdruck ist somit vorzugsweise wesentlich höher als der Brennstofftransferdruck.
Nun mit Bezug auf 15 ist noch eine weitere schematische Darstellung einer Steuerstrategie für eine Brennstoffeinspritzvorrichtung 530'' veran schaulicht. Es sei bemerkt, dass in diesem Ausführungsbeispiel die Einspritzung über die HCCI-Düsenauslässe 626 durch die Zwei-Positionen-Betätigungsvorrichtung 542' gesteuert wird, wie bei der Steuerstrategie der 14 beschrieben. Jedoch weicht dieses Ausführungsbeispiel von dem Ausführungsbeispiel der 14 dahingehend ab, dass das herkömmliche Nadelventilglied 617 nun eine hydraulische Verschlussfläche 616 aufweist, die dem Strömungsmitteldruck in einer herkömmlichen Nadelsteuerkammer 612 ausgesetzt ist. Der Strömungsmitteldruck in der Nadelsteuerkammer 612 wird durch die erste elektrische Betätigungsvorrichtung 532 gesteuert. Wenn die erste elektrische Betätigungsvorrichtung 532 entregt bzw. ausgeschaltet ist, wie beispielsweise zwischen herkömmlichen Einspritzereignissen, wird somit Hochdruck-Betätigungsströmungsmittel sowohl auf einer Steuerfläche auf dem Kolbenventilglied 555 als auch auf eine hydraulische Verschlussfläche 616 aufgebracht. Während die Brennstoffeinspritzvorrichtung 530'' vorzugsweise Öl als ein Betätigungsströmungsmittel verwendet, sei bemerkt, dass andere Strömungsmittel, wie beispielsweise Brennstoff, statt dessen verwendet werden könnten. Vorzugsweise ist das Kolbenventilglied 555 in einer Position, die die hydraulische Oberfläche 581 des Kolbens 580 einem niedrigen Druck ausgesetzt, wenn die erste elektrische Betätigungsvorrichtung 532 entregt ist, was somit verhindert, dass Brennstoff innerhalb der Brennstoffdruckkammer 85 unter Druck gesetzt wird (2). Zusätzlich ist jedoch vorzuziehen, dass die hydraulische Verschlussfläche 616 und die Vorspannfeder 611 so bemessen und positioniert sind, dass das herkömmliche Nadelventilglied 617 in seiner unteren geschlossenen Position bleiben wird oder sich dorthin bewegen wird, wenn die hydraulische Verschlussfläche 616 hohem Druck ausgesetzt ist, und zwar ungeachtet dessen, ob der Brennstoffdruck, der auf die hydraulische Öffnungsfläche 620 wirkt, auf Einspritzniveaus ist. Wenn die erste elektrische Betätigungsvorrichtung 532 erregt wird, werden das Kolbenventilglied 555 und die hydraulische Verschlussfläche 616 einem niedrigen Druck ausgesetzt. Sobald der Druck des Brennstoffes, der auf die hydraulische Öffnungsfläche 620 wirkt, einen Ventilöffnungsdruck überschreitet, kann die Brennstoffeinspritzung über die herkömmlichen Düsenauslässe 626 beginnen. Es sei bemerkt, dass dieses Einspritzereignis ein Einspritzereignis mit relativ hohen Druck im Vergleich zu dem HCCI-Einspritzereignis ist, wie bei dem Ausführungsbeispiel der 14. Anders gesagt, weil der Brennstoff, der über die herkömmlichen Düsenauslässe 628 eingespritzt wird, bezüglich des Druckes durch den Kolben 580 und den Stößel 583 verstärkt worden ist, wird der Einspritzdruck des Brennstoffes, der während dem herkömmlichen Einspritzereignis eingespritzt wird, größer sein als der Einspritzdruck des Brennstoffes, der während des HCCI-Einspritzereignisses eingespritzt wird, der auf einem mittleren Brennstoffsversorgungsdruck von der Quelle 619 ist, welche eine Brennstoff-Common-Rail sein könnte.
VII. 16–18
Nun mit Bezug auf die 16–18 ist dort eine Brennstoffeinspritzvorrichtung 630 gemäß noch einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung veranschaulicht, genauso wie eine Düsenventilanordnung 690 zur Anwendung bei der Brennstoffeinspritzvorrichtung 630. Wiederum weist die Brennstoffeinspritzvorrichtung 630 vorzugsweise eine Anzahl von ähnlichen Komponenten auf, wie die Brennstoffeinspritzvorrichtung 30, wie in 2 veranschaulicht. Beispielsweise weist die Brennstoffeinspritzvorrichtung 630 eine erste elektrische Betätigungsvorrichtung 632 auf, die den Strömungsmitteldruck sowohl in einem variablen Druckdurchlass 667 als auch in einem Druckverbindungsdurchlass 688 steuert. Wie in 16 veranschaulicht, wirkt der Strömungsmitteldruck in dem variablen Druckdurchlass 667 auf eine Steuerfläche das Kolbenventilgliedes 655, während der Strömungsmitteldruck in dem Druckverbindungsdurchlass 688 auf eine hydraulische Verschlussfläche 706 des Nadelventilgliedes 707 wirkt. Vorzugsweise ist die erste elektrische Betätigungsvorrichtung 632 eine Zwei-Positionen-Betätigungsvorrichtung, die den Fluss des unter Druck gesetzten Motorschmieröls dahingehend steuert, dass es auf diese Komponenten wirkt. Es sei jedoch bemerkt, dass die erste elektrische Betätigungsvorrichtung 632 eine andere geeignete Betätigungsvorrichtung sein könnte, wie beispielsweise eine piezoelektrische Betätigungsvorrichtung. Es sei zusätzlich weiter bemerkt, dass ein anderes geeignetes Betätigungsströmungsmittel verwendet werden könnte, wie beispielsweise Brennstoff. Wenn die erste elektrische Betätigungsvorrichtung 632 entregt ist, wie beispielsweise zwischen Einspritzereignissen, ist das Kolbenventilglied 655 in einer ersten Position, was eine hydraulische Oberfläche 681 eines Verstärkerkolbens 680 einem Niederdruck-Betätigungsströmungsmittel aussetzt. Zusätzlich ist der Druckverbindungsdurchlass 688 zum Hochdruck-Betätigungsströmungsmittel hin offen, so dass hoher Druck auf die hydraulische Verschlussfläche 706 wirkt. Wenn die erste elektrische Betätigungsvorrichtung 632 erregt bzw. eingeschaltet wird, wird das Kolbenventilglied 655 zu einer zweiten Position bewegt, in der Hochdruck-Betätigungsströmungsmittel auf die hydraulische Oberfläche 681 wirken kann. Wenn dies auftritt, können der Kolben 681, genauso wie ein Stößel 683, sich zu vorgeschobenen Positionen bewegen, um Brennstoff innerhalb der Brennstoffeinspritzvorrichtung 630 unter Druck zu setzen. Wenn die erste elektrische Betätigungsvorrichtung 632 erregt ist, ist zusätzlich die hydraulische Verschlussfläche 706 einem niedrigen Druck über den Druckverbindungsdurchlass 688 ausgesetzt.
Wiederum mit Bezug auf die Brennstoffeinspritzvorrichtung 630 ist eine zweite elektrische Betätigungsvorrichtung 642 vorgesehen, die den Strömungsmitteldruck steuert, der auf eine hydraulische Oberfläche 669 einer Anschlagkomponente 670 wirkt, die dem Strömungsmitteldruck in einer Anschlagsteuerkammer 671 über den Strömungsmitteltransferdurchlass 672 ausgesetzt ist. Die zweite elektrische Betätigungsvorrichtung 642 ist auch vorzugsweise eine Zwei-Positionen-Betätigungsvorrichtung, jedoch könnte wiederum eine andere geeignete Betätigungsvorrichtung dafür eingesetzt werden, wie beispielsweise eine oiezoelektrische Betätigungsvorrichtung. Vorzugsweise steuert die zweite elektrische Betätigungsvorrichtung 642 den Brennstofffluss von einer Brennstoffdruckkammer 85 (2) zur Anschlagsteuerkammer 671, jedoch könnte irgendein anderes geeignetes Betätigungsströmungsmittel verwendet werden, wie beispielsweise unter Druck gesetztes Motorschmieröl. Wenn die zweite elektrische Betätigungsvorrichtung 642 entregt bzw. ausgeschaltet ist, wie beispielsweise zwischen Ein spritzereignissen, ist die Anschlagsteuerkammer 671 zu einem niedrigen Druck hin über den Strömungsmitteltransferdurchlass 672 offen. Wenn niedriger Druck auf die hydraulische Oberfläche 669 wirkt, ist die Anschlagkomponente 670 in einer zurückgezogenen Position, wie veranschaulicht. Die Anschlagkomponente 670 ist zu dieser zurückgezogenen Position durch eine Vorspannfeder 673 vorgespannt. Wenn die zweite elektrische Betätigungsvorrichtung 632 erregt ist, ist die Anschlagsteuerkammer 671 zu hohem Druck über den Strömungsmitteltransferdurchlass 672 offen. Wenn hoher Druck auf die hydraulische Oberfläche 669 wirkt, kann die Anschlagkomponente 670 sich zu einer vorgeschobenen Position gegen die Kraft der Vorspannfeder 673 bewegen. Wie in 17 veranschaulicht, ist ein Ablaufdurchlass 675 vorgesehen, um das Abfließen von Strömungsmittel zu gestatten, welches von der Anschlagsteuerkammer 671 um die Anschlagkomponente 670 gelaufen ist.
Mit Rückbezug zu der Düsenanordnung 690 ist ein Nadelventil 700 vorgesehen, welches vorzugsweise ein Drei-Positionen-Nadelventil ist, und welches ein einzelnes Nadelventilglied 707 aufweist. Das Nadelventilglied 707 weist eine hydraulische Öffnungsfläche 710 auf, die dem Brennstoffdruck in einer Düsenkammer 709 ausgesetzt ist, die strömungsmittelmäßig mit der Brennstoffdruckkammer 85 über einen Düsenversorgungsdurchlass 708 verbunden ist. Zusätzlich definiert das Nadelventilglied 707 ein einen T-förmigen Düsenversorgungsdurchlass 713, der strömungsmittelmäßig den Düsenversorgungsdurchlass 708 entweder mit einem Satz von HCCI-Düsenauslässen 726 oder mit einem Satz von herkömmlichen Düsenauslässen 728 verbindet, die von der Spitze 795 definiert werden. Das Nadelventilglied 707 ist bewegbar zwischen einer ersten unteren Position (18a), einer zweiten Position mit maximalem Hub (18b) und einer dritten Zwischenposition (18c). Wenn das Nadelventilglied 707 in seiner ersten Position ist, wie veranschaulicht, ist es außer Kontakt mit der Anschlagkomponente 670. Wenn das Nadelventilglied 707 in dieser zweiten Position ist, ist es jedoch in Kontakt mit der Anschlagkomponente 670, die in ihrer zurückgezogenen Position ist. Wenn das Nadelventilglied 707 in seiner dritten Position ist, ist es in ähn licher Weise auch in Kontakt mit der Anschlagkomponente 670, die in ihrer vorgeschobenen Position ist. Das Nadelventilglied 707 ist vorzugsweise zu seiner ersten Position durch eine Vorspannfeder 701 vorgespannt. Zusätzlich sind die relativen Größen und die Stärke der hydraulischen Verschlussfläche 706, der hydraulischen Öffnungsfläche 710 und der Vorspannfeder 701 vorzugsweise so, dass das Nadelventilglied 707 in seiner ersten Position bleiben wird, wenn die hydraulische Verschlussfläche 706 einem Hochdruck-Strömungsmittel in der Nadelsteuerkammer 702 ausgesetzt ist, und zwar ungeachtet des Druckes des Brennstoffes, der auf die hydraulische Öffnungsfläche 710 wirkt.
Wenn das Nadelventilglied 707 in seiner unteren geschlossenen Position ist, wie beispielsweise wenn die erste elektrische Betätigungsvorrichtung 632 entregt bzw. ausgeschaltet ist, ist der Düsenversorgungsdurchlass 713 von einer Strömungsmittelverbindung mit dem Düsenversorgungsdurchlass 708 aufgrund des Verschließens des Sitzes 722 durch die Ventilfläche 721 blockiert. Somit wird eine Brennstoffeinspritzung entweder über die HCCI-Düsenauslässe 726 oder die herkömmlichen Düsenauslässe 728 verhindert. Wenn das Nadelventilglied 707 in seiner Position mit maximalem Hub ist, wie beispielsweise wenn die erste elektrische Betätigungsvorrichtung 632 erregt ist und die zweite elektrische Betätigungsvorrichtung 642 entregt bzw. ausgeschaltet ist, um die Anschlagkomponente 670 in ihrer zurückgezogenen Position zu halten, sind die HCCI-Düsenauslässe 726 offen zum Düsenversorgungsdurchlass 708 über den Düsenversorgungsdurchlass 713. Wenn das Nadelventilglied 707 in seiner maximalen Hubposition ist, entspricht dies einer ersten Konfiguration der Brennstoffeinspritzvorrichtung 630. Wenn die Brennstoffeinspritzvorrichtung 630 in dieser Konfiguration ist, ist die Brennstoffeinspritzung in den Zylinder 25 in einem relativ kleinen Winkel θ mit Bezug auf die Einspritzvorrichtungsmittellinie 629 und die Zylindermittellinie 27. Wie am besten in 18c veranschaulicht, sind die HCCI-Düsenauslässe 726 vorzugsweise so definiert, dass θ relativ klein für dieses Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist. Es ist in 17 zu erkennen, dass die herkömmlichen Düsenauslässe 728 kurz zum Düsenversorgungsdurch lass 708 über einen Ring 711 geöffnet werden, der von dem Nadelventilglied 707 definiert wird, wenn das Nadelventilglied 707 sich zu seiner maximalen Hubposition bewegt.
Wenn das Nadelventilglied 707 in seiner Zwischenhubposition ist, wie beispielsweise wenn die erste elektrische Betätigungsvorrichtung 632 erregt ist und die zweite elektrische Betätigungsvorrichtung 642 erregt ist, so dass die Anschlagkomponente 670 zu ihrer vorgeschobenen Position bewegt wird, der Ring 711 zum Düsenversorgungsdurchlass 708 offen ist, so dass Brennstoff aus den herkömmlichen Düsenauslässen 728 in den Zylinder 25 sprühen kann. Wenn jedoch der Nadelversorgungsdurchlass 713 zum Düsenversorgungsdurchlass 708 offen ist, wenn das Nadelventilglied 707 in dieser Position ist, bleiben die HCCI-Düsenauslässe 726 durch das Nadelventilglied 707 blockiert, so dass die Brennstoffeinspritzung in den Zylinder 25 über die HCCI-Düsenauslässe 726 nicht auftritt. Wenn das Nadelventilglied 707 in dieser Zwischenhubposition ist, entspricht dies einer zweiten Konfiguration der Brennstoffeinspritzvorrichtung 630. Wenn die Brennstoffeinspritzvorrichtung 630 in dieser zweiten Konfiguration ist, ist die Brennstoffeinspritzung in den Zylinder 25 in einem zweiten Sprühmuster bzw. Strahlmuster entsprechend dem relativ großen Winkel α der herkömmlichen Düsenauslässe 128 mit Bezug zur Mittellinie 629, wie am besten in 18c veranschaulicht.
Industrielle Anwendbarkeit
I. 2–4
Mit Bezug auf die 1–4 herrscht vor einem Einspritzereignis, wobei die erste Betätigungsvorrichtung 32 und die zweite Betätigungsvorrichtung 42 entregt bzw. ausgeschaltet sind, der niedrige Druck in der Brennstoffeinspritzvorrichtung 30 an den meisten Stellen vor, und das Kolbenventil 55 ist in seiner oberen Position, die den Betätigungsströmungsmitteldurchlass 68 zum Niederdruck-Durchlass 52 über den Niederdruck-Ring 58 öffnet. Während niedrige Druck auf die hydraulische Oberfläche 81 wirkt, sind der Kol ben 80 und der Stößel 83 in ihrem zurückgezogenen Positionen. Die HCCI-Nadelsteuerkammer 102 ist hohem Druck über dem Druckverbindungsdurchlass 88 ausgesetzt, so dass das HCCI-Nadelventilglied 107 in seiner unteren geschlossenen Position ist, die den HCCI-Düsenauslass 126 schließt. Das herkömmlichen Nadelventilglied 117 ist in seiner unteren vorgespannten Position, die die herkömmlichen Düsenauslässe 128 schließt.
Vor dem Kompressionshub des Kolbens 26 bewertet das elektronische Steuermodul 17 die Betriebsbedingungen des Motors 10, um zu bestimmen, ob der Motor 10 in einem herkömmlichen Betriebszustand, in einem HCCI-Betriebszustand oder in einem Übergangsbetriebszustand arbeitet. Der Motor 10 kann in einem HCCI-Betriebszustand arbeiten, wie beispielsweise bei einer Bedingung mit niedriger Last. Anders gesagt, wird die Einspritzvorrichtung 30 nur ein HCCI-Einspritzereignis vorzugsweise zum Beginn oder nahe dem Beginn des Kompressionshubes des Kolbens 26 ausführen. Wenn der Motor 10 unter einer Bedingung mit hoher Belastung arbeitet, wird die Einspritzvorrichtung 30 vorzugsweise in einem herkömmlichen Betriebszustand arbeiten. Anders gesagt, wird die Einspritzvorrichtung 30 nur eine herkömmliche Einspritzung ausführen, und zwar vorzugsweise am Ende oder nahe dem Ende des Kompressionshubes des Kolbens 26. Wenn schließlich bestimmt wird, dass der Motor 10 unter einer Bedingung mit Übergangslast arbeitet, wird die Einspritzvorrichtung 30 in einem gemischten Betriebszustand arbeiten. Wenn die Einspritzvorrichtung 30 in einem gemischten Betriebszustand arbeitet, werden sowohl eine HCCI-Einspritzung als auch die herkömmliche Einspritzung während des Kompressionshubes des Kolbens 26 ausgeführt werden. Anders gesagt, wird die Einspritzvorrichtung 30 eine HCCI-Einspritzung ausführen, wenn der Kolben 26 relativ Nahe an der unteren Totpunktposition seines Kompressionshubes ist, und wird dann eine herkömmliche Einspritzung ausführen, wenn der Kolben 26 relativ Nahe an der oberen Totpunktposition des gleichen Kompressionshubes ist. Der Rest des Betriebs des Ausführungsbeispiels der Einspritzvorrichtung 30 wird für eine Betriebsbedingung mit Übergangslast des Motors 10 beschrieben, was einem Betrieb der Brennstoffeinspritzvorrichtung 30 in einem gemischten Be triebszustand entspricht.
Mit Bezug auf 26 wird die erste elektrische Betätigungsvorrichtung 32 gerade vor dem Beginn des HCCI-Einspritzereignisses, wenn der Motor 26 relativ weit von seiner oberen Totpunktposition ist, erregt, und das Ventilglied 37 wird durch den Anker 35 gegen die Kraft der Vorspannfeder 33 nach oben bewegt, um den Hochdruck-Sitz 39 zu schließen. Der variable Druckdurchlass 67 und der Druckverbindungsdurchlass 88 sind nun strömungsmittelmäßig mit dem Niederdruck-Durchlass 40 verbunden. Wenn der Strömungsmitteldruck, der auf die Steuerfläche 63 in dem Kolbenhohlraum 65 wirkt, nun niedriger ist, reicht der hohe Druck, der auf die Hochdruck-Fläche 56 bewirkt, um die Kraft der Vorspannfeder 60 zu überwinden, und das Kolbenventilglied 55 bewegt sich zu seiner vorgeschobenen Position, was den Betätigungsströmungsmitteldurchlass 68 vom Niederdruck-Durchlass 52 blockiert und ihn zum Hochdruck-Durchlass 51 über den Hochdruck-Ring 57 öffnet. Der hohe Druck, der auf die hydraulische Oberfläche 81 im Betätigungsströmungsmitteldurchlass 68 wirkt, bewirkt, dass der Kolben 80 beginnt, sich zu seiner vorgeschobenen Position zu bewegen. Wenn sich der Kolben 80 nach vorne bewegt, bewegt sich der Stößel 83 in entsprechender Weise. Diese Vorschubbewegung des Kolbens 80 und des Stößels 83 ist ausreichend, um den Brennstoff in der Brennstoffdruckkammer 85 und in dem HCCI-Düsenversorgungsdurchlass 108 auf Einspritzniveaus unter Druck zu setzen.
Es sei daran erinnert, dass der Druckverbindungsdurchlass 88 auch zum Niederdruck-Durchlass 40 hin offen ist, was somit die hydraulische Verschlussfläche 106 des HCCI-Nadelventilgliedes 107 dem niedrigen Druck in der Nadelsteuerkammer 102 aussetzt. Sobald der Druck des Brennstoffes innerhalb der Düsenkammer 109 einen HCCI-Ventilöffnungsdruck überschreitet, wird daher das HCCI-Nadelventilglied 107 auf seine offene Position angehoben, was der ersten Konfiguration der Brennstoffeinspritzvorrichtung 30 entspricht. Der HCCI-Düsenauslass 126 ist nun strömungsmittelmäßig mit dem Düsenversorgungsdurchlass 108 und der Düsenkammer 109 verbunden. Weil der Hochdruck-Brennstoff auf die hydraulische Verschlussfläche 116 wirkt, bleibt jedoch das herkömmlichen Nadelventilglied 117 in seiner unteren geschlossenen Position. Unter Druck gesetzter Brennstoff kann nun in den Zylinder 25 über den HCCI-Düsenauslass 126 sprühen. Wiederum mit Bezug auf 1a sei daran erinnert, dass Brennstoff in den Zylinder 25 in einem ersten Strahlmuster bzw. Sprühmuster mit Bezug zur Zylindermittellinie 27 gesprüht werden wird, wenn die Brennstoffeinspritzvorrichtung 30 Brennstoff über den HCCI-Düsenauslass 26 einspritzt. Diese Brennstoffeinspritzung geschieht vorzugsweise in einem relativ kleinen Winkel, hier Null Grad, mit Bezug zur Zylindermittellinie 27.
Wenn die erwünschte Brennstoffmenge für das HCCI-Einspritzereignis eingespritzt worden ist, wird die erste elektrische Betätigungsvorrichtung 32 entregt, und das Ventilglied 37 wird zu seiner vorgeschobenen Position unter der Kraft der Vorspannfeder 33 zurückgebracht. Der variable Druckdurchlass 67 und der Druckverbindungsdurchlass 88 sind nun zum Hochdruck-Durchlass 51 hin geöffnet. Wenn hoher Druck auf die hydraulische Verschlussfläche 106 wirkt, wird das Nadelventilglied 107 zurück zu seiner geschlossenen Position gebracht, um den Düsenauslass 126 vom Düsenversorgungsdurchlass 108 abzublocken und die Brennstoffeinspritzung in den Zylinder 25 zu beenden.
Sobald der Düsenauslass 126 geschlossen ist, reicht der restliche hohe Druck in dem Betätigungsströmungsmitteldurchlass 68 aus, um das Druckentlastungsventil 70 nach oben weg vom Sitz 72 zu bewegen, um strömungsmittelmäßig den Betätigungsströmungsmitteldurchlass 68 mit dem Druckentlastungsdurchlass 75 zu verbinden. Das Druckentlastungsventil 70 kann daher dabei helfen, dass Hochdruck-Betätigungsströmungsmittel vom Betätigungsströmungsmitteldurchlass 68 zu entlüften, um zu verhindern, dass Druckspitzen unerwünschte sekundäre Einspritzungen verursachen. Zum gleichen Zeitpunkt bewirkt die Aufwärtsbewegung des Druckentlastungsventils 70, dass der Stift 71 dem Kolbenventilglied 55 dabei hilft, zu seiner oberen Position zurückzukehren. Es sei daran erinnert, dass die Steuerfläche 63 wieder dem hohen Druck in dem Kolbenhohlraum 65 ausgesetzt ist, was bewirkt, dass das Kolbenventilglied 55 wiederum hydraulisch ausgeglichen ist, so dass es zu seiner oberen Position unter der Kraft der Vorspannfeder 60 zurückkehren kann, und zwar zusätzlich zu der aufwärts gerichteten Kraft des Stiftes 71. Wenn das Kolbenventilglied 55 beginnt, wenn sich zurückzuziehen, beenden der Kolben 80 und der Stößel 83 ihre Abwärtsbewegung. Als eine Folge der hydraulischen Verriegelung beginnen sie jedoch nicht sofort, sich zurückzuziehen. Sobald das Kolbenventilglied 55 zu seiner oberen Position zurückgebracht ist, wird der Betätigungsströmungsmitteldurchlass 68 von einer Strömungsmittelverbindung mit dem Hochdruck-Durchlass 51 abgeblockt und strömungsmittelmäßig mit dem Niederdruck-Durchlass 52 verbunden, was weiter den Druck innerhalb des Betätigungsströmungsmitteldurchlasses 68 reduziert. Der Kolben 80 und der Stößel 83 können sich nun zu ihren zurückgezogenen Positionen bewegen. Wenn der Stößel 83 sich zurückzieht, kann Brennstoff von der Brennstoffquelle 19 in die Brennstoffdruckkammer 85 über den Brennstoffeinlass 86 über das Rückschlagventil 87 gezogen werden. Verbrauchtes Betätigungsströmungsmittel wird zum Ablauf 52 abgeleitet.
Wenn das HCCI-Einspritzereignis nun vollendet ist, geht der Kolben 26 weiter voran zu seiner oberen Totpunktposition. Der Brennstoff und die Luft innerhalb des Zylinders 25 beginnen, sich zu einer homogenen Mischung zu vermischen. Zusätzlich bereitet die Brennstoffeinspritzvorrichtung 30 das herkömmliche Einspritzereignis vor. Es sei daran erinnert, dass die Brennstoffeinspritzvorrichtung 30 vorzugsweise nur sowohl das HCCI-Einspritzereignis als auch das herkömmliche Einspritzereignis während des gleichen Kolbenhubes ausführen wird, wenn der Motor 10 in einem gemischten Betriebszustand arbeitet, wie beispielsweise während einer Bedingung mit mittlerer Belastung. Um das herkömmliche Einspritzereignis einzuleiten, wird die zweite elektrische Betätigungsvorrichtung 42 erregt, wenn der Zylinderkolben 26 sich seiner oberen Totpunktposition nähert, und das Ventilglied 47 wird zu seiner zurückgezogenen Position durch den Anker 45 bewegt, um den Hochdruck-Sitz 49 zu schließen und die herkömmliche Nadelsteuer kammer 112 zu dem relativ niedrigen Druck in der Brennstoffleitung 20 über die Drucksteuerleitung 77 zu öffnen. Jedoch bleibt das herkömmlichen Nadelventilglied 117 in dieser unteren geschlossenen Position unter der Kraft der Vorspannfeder 111. Als erstes wird die elektrische Betätigungsvorrichtung 32 wieder erregt bzw. eingeschaltet, und das Ventilglied 37 wird wiederum zu seiner zurückgezogenen Position durch den Anker 35 zurückgezogen, was den Hochdruck-Sitz 39 schließt. Der Kolbenhohlraum 65 ist wieder offen zum Niederdruck-Durchlass 40 über den variablen Druckdurchlass 67. Zusätzlich ist der Druckverbindungsdurchlass 88 auch zum Niederdruck-Durchlass 40 geöffnet, was somit die hydraulische HCCI-Verschlussfläche 106 dem niedrigen Druck in der HCCI-Nadelsteuerkammer 102 aussetzt. Wie bei dem herkömmlichen Nadelventilglied 117 bleibt jedoch das HCCI-Nadelventilglied 107 in seiner unteren geschlossenen Position unter der Kraft der Vorspannfeder 101.
Wenn der Kolbenhohlraum 65 zum Niederdruck-Durchlass 40 hin offen ist, ist das Kolbenventilglied 55 nicht länger hydraulisch ausgeglichen und wird zu seiner vorgeschobenen Position unter der Kraft des Hochdruck-Strömungsmittels bewegt, welches auf die Hochdruck-Fläche 65 wirkt. Der Betätigungsströmungsmitteldurchlass 68 ist nun zum Hochdruck-Durchlass 51 über den Hochdruck-Ring 57 offen. Wenn hoher Druck auf die hydraulische Oberfläche 81 in dem Betätigungsströmungsmitteldurchlass 68 wirkt, beginnen der Kolben 80 und der Stößel 83, sich zu ihren vorgeschobenen Positionen zu bewegen. Diese Bewegung steigert jedoch den Druck des Brennstoffes innerhalb der Brennstoffdruckkammer 85 und in dem Düsenversorgungsdurchlass 118 auf Einspritzdruckniveaus für das herkömmliche Einspritzereignis.
Sobald der Druck des Brennstoffes innerhalb des Düsenversorgungsdurchlasses 118 und der Düsenkammer 119 den Öffnungsdruck des herkömmlichen Ventils erreicht, der geringer ist als der HCCI-Ventilöffnungsdruck ist, wird das herkömmliche Ventilglied 117 zu seiner oberen Position angehoben, um die herkömmlichen Düsenauslässe 128 zu öffnen, was der zweiten Konfiguration der Brennstoffeinspritzvorrichtung 30 entspricht. Wenn das herkömmliche Nadelventilglied 117 angehoben wird, wird das HCCI-Nadelventilglied 107 auch zu seiner oberen Position bewegt. Weil das Nadelventilglied 107 mit dem Nadelventilglied 117 angehoben wird und nicht weg von dem HCCI-Ventilsitz 122 gehoben wird, bleibt jedoch der HCCI-Düsenauslass 126 blockiert. Das HCCI-Nadelventilglied 107 wird nicht unabhängig von dem herkömmlichen Nadelventilglied 117 angehoben, weil der Öffnungsdruck des herkömmlichen Ventils, der benötigt wird, um das herkömmliche Nadelventilglied 117 in seiner oberen Position anzuheben, niedriger ist als der Ventilöffnungsdruck, der erforderlich ist, um das HCCI-Nadelventilglied 107 gegen die Kraft der Vorspannfeder 101 anzuheben. Es sei daran erinnert, dass die abweichenden Ventilöffnungsdrücke vorzugsweise eine Folge des Unterschiedes der Vorspannungen und Stärken der Vorspannfedern 101, 111 genauso wie eine Folge einer Differenz der relativen Größen der hydraulischen Öffnungsflächen 110, 120 ist. Sobald das herkömmliche Nadelventilglied 117 seine obere Position erreicht, wird zusätzlich durch den Anschlagstift 105 verhindert, dass das HCCI-Nadelventilglied 107 weg vom HCCI-Ventilsitz 122 abgehoben wird. Um sicherzustellen, dass der HCCI-Düsenauslass 126 während eines herkömmlichen Einspritzereignisses geschlossenen bleibt, erreicht das herkömmliche Nadelventilglied 117 seine vollständig offene Position bevor der Brennstoffdruck den HCCI-Ventilöffnungsdruck erreicht. Somit kann Brennstoff in den Zylinder 25 über die herkömmlichen Düsenauslässe 128 jedoch nicht aus dem HCCI-Düsenauslass 126 sprühen. Es sei daran erinnert, dass diese Brennstoffeinspritzung auftritt, wenn der Zylinderkolben 26 relativ nahe an seiner oberen Totpunktposition ist. Wiederum mit Bezug auf 1b sei daran erinnert, dass die Brennstoffeinspritzung über die herkömmlichen Düsenauslässe 128 in einem zweiten Strahlmuster bzw. Sprühmuster mit Bezug auf die Zylindermittellinie 27 auftritt. Wie veranschaulicht, entspricht dieses zweite Strahlmuster einem Brennstoffstrahl mit einem relativ großen Winkel mit Bezug zur Zylindermittellinie 27.
Wenn die erwünschte Brennstoffmenge über die herkömmlichen Düsenaus lässe 128 eingespritzt worden ist, wird die erste elektrische Betätigungsvorrichtung 32 entregt, und das Ventilglied 37 wird zu seiner vorgeschobenen Position durch die Vorspannfeder 33 zurückgestellt, was den Niederdruck-Sitz 38 schließt. Dies setzt die hydraulische Verschlussfläche 116 des herkömmlichen Nadelventilgliedes dem Hochdruck-Betätigungsströmungsmittel aus. Die HCCI-Nadelsteuerkammer 102 bleibt für den Hochdruck-Brennstoff über den Druckverbindungsdurchlass 88 offen. Die abwärts gerichtete Kraft, die auf die Nadelventilglieder 107 und 117 durch den unter Druck gesetzten Brennstoff in der Nadelsteuerkammer 102, das unter Druck gesetzte Aktivierungsströmungsmittel in der Kammer 112 und die Vorspannkräfte von den Federn 101 und 111 ausgeübt wird, ist ausreichend, um das HCCI-Nadelventilglied 107 und das herkömmliche Nadelventilglied 117 nach unten zu ihren geschlossenen Positionen zu bewegen, um das Einspritzereignis zu beenden. Die zweite elektrische Betätigungsvorrichtung 42 bleibt entregt, um zu gestatten, dass das Ventilglied 47 zu seiner vorgeschobenen Position unter der Kraft der Vorspannfeder 43 zurückkehrt, was die herkömmliche Nadelsteuerkammer 112 zum hohen Druck in der Steuerversorgungsleitung 76 über die Steuerdruckleitungen 77 öffnet, was somit die herkömmliche hydraulische Verschlussfläche 116 dem hohen Druck aussetzt.
Sobald der Düsenauslass 126 geschlossen ist, reicht der restliche hohe Druck in dem Betätigungsströmungsmitteldurchlass 68, um das Druckentlastungsventil 70 nach oben weg vom Sitz 72 zu bewegen, um strömungsmittelmäßig den Betätigungsströmungsmitteldurchlass 68 mit dem Druckentlastungsdurchlass 75 zu verbinden. Das Druckentlastungsventil 70 kann daher helfen, Hochdruck-Betätigungsströmungsmittel aus dem Betätigungsströmungsmitteldurchlass 68 zu entlüften, um zu verhindern, dass Druckspitzen unerwünschte sekundäre Einspritzungen verursachen. Zum gleichen Zeitpunkt bewirkt die Aufwärtsbewegung des Druckentlastungsventils 70, dass der Stift 71 dabei hilft, das Kolbenventilglied 55 zu seiner oberen Position zurückzubringen. Es sei daran erinnert, dass die Steuerfläche 63 wiederum dem hohen Druck in dem Kolbenhohlraum 65 ausgesetzt ist, was bewirkt, dass das Kolbenventilglied 55 wieder hydraulisch ausgeglichen ist, so dass es zu seiner oberen Position unter der Kraft der Vorspannfeder 60 zusätzlich zu der aufwärts gerichtete Kraft des Stiftes 71 zurückkehren kann. Wenn das Kolbenventilglied 55 beginnt, sich zurückzuziehen, beenden der Kolben 80 und der Stößel 83 ihre Abwärtsbewegung, jedoch als eine Folge der hydraulischen Verriegelung beginnen sie nicht sofort, sich zurückzuziehen. Sobald das Kolbenventilglied 55 zu seiner oberen Position zurückgebracht ist, wird der Betätigungsströmungsmitteldurchlass 68 gegenüber einer Strömungsmittelverbindung mit dem Hochdruck-Durchlass 51 abgeblockt und strömungsmittelmäßig mit dem Niederdruck-Durchlass 52 verbunden, was weiter den Druck innerhalb des Betätigungsströmungsmitteldurchlasses 68 reduziert. Der Kolben 80 und der Stößel 83 können sich nun zu ihren zurückgezogenen Positionen hin bewegen. Wenn der Stößel 83 sich zurückzieht, kann Brennstoff von der Brennstoffquelle 19 in die Brennstoffdruckkammer 85 über den Brennstoffeinlasses 86 über das Rückschlagventil 87 gezogen werden. Verbrauchtes Betätigungsströmungsmittel wird in den Ablauf 52 abgeleitet.
Nach der Vollendung des herkömmlichen Einspritzereignisses bereitet sich der Motor 10 für das darauf folgende Brennstoffeinspritzereignis vor. Die Verbrennung im Zylinder 25 treibt den Kolben 26 nach unten für seinen Leistungshub. Der Kolben 26 führt seine Auslass- und Einlasshübe in Vorbereitung für das nächste Einspritzereignis in herkömmlicher Weise aus. Das elektronische Steuermodul 17 bewertet den Betriebszustand des Motors 10, um einen erwünschten Betriebszustand für die Brennstoffeinspritzvorrichtung 30 während des darauf folgenden Einspritzereignisses zu bestimmen. Wenn der Betriebszustand des Motors 10 sich verändert hat, könnte die Brennstoffeinspritzvorrichtung 30 statt dessen entweder in einem HCCI-Betriebszustand oder in einem herkömmlichen Betriebszustand für das darauf folgende Einspritzereignis arbeiten.
II. 5
Nun mit Bezug auf 5 wird der Betrieb der Brennstoffeinspritzvorrichtung 30 für dieses alternative Ausführungsbeispiel des Nadelventils 200 für ein Brennstoffeinspritzereignis im gemischten Betriebszustand beschrieben. Vor einem Einspritzereignis wird die erste elektrische Betätigungsvorrichtung 32 entregt bzw. ausgeschaltet, so dass das Ventilglied 37 den Niederdruck-Sitz 38 schließt, und die zweite elektrische Betätigungsvorrichtung 42 wird entregt, so dass das Ventilglied 47 den Niederdruck-Sitz 48 schließt. Niedriger Druck herrscht an den meisten Stellen der Brennstoffeinspritzvorrichtung 30 vor, und das Kolbenventilglied 55 ist in seiner oberen Position, die den Betätigungsströmungsmitteldurchlass 68 zum Niederdruck-Durchlass 52 über den Niederdruck-Ring 58 öffnet, der Kolben 80 und der Stößel 83 sind in ihren zurückgezogenen Positionen, und das HCCI-Nadelventilglied 207 und das herkömmliche Nadelventilglied 217 sind in ihren jeweiligen unteren geschlossenen Positionen. Wenn der Kolben 26 beginnt, sich von seiner unteren Totpunktposition seines Verdichtungs- bzw. Kompressionshubes zurückzuziehen, wird das Einspritzereignis eingeleitet.
Um das HCCI-Einspritzereignis einzuleiten wird die erste elektrische Betätigungsvorrichtung 32 erregt, und das Ventilglied 37 wird bewegt, um den Hochdruck-Sitz 39 durch den Anker 35 zu schließen. Der variable Druckdurchlass 67 und der Druckverbindungsdurchlass 88 sind nun strömungsmittelmäßig mit dem Niederdruck-Durchlass 40 verbunden. Wenn der Druck in dem Kolbenhohlraum 65 nun niedrig ist, reicht der hohe Druck, der auf die Hochdruck-Fläche 56 wirkt, um die Kraft der Vorspannfeder 60 zu überwinden, und das Kolbenventilglied 55 bewegt sich zu seiner vorgeschobenen Position, die den Betätigungsströmungsmitteldurchlass 68 vom Niederdruck-Durchlass 52 abblockt und ihn zum Hochdruck-Durchlass 51 über den Hochdruck-Ring 57 öffnet. Der hohe Druck, der auf die hydraulische Oberfläche 81 im Betätigungsströmungsmitteldurchlass 68 wirkt, bewirkt, dass der Kolben 80 beginnt, sich zu seiner vorgeschobenen Position hin zu bewegen. Wenn der Kolben 80 nach vorne läuft, bewegt sich der Stößel 83 in entsprechender Weise. Es sei bemerkt, dass weil die HCCI-Düsenauslässe 226 immer noch geschlossen sind, der Kolben 80 und der Stößel 83 nur eine kleine Distanz bei diesem Mal nach vorne laufen. Jedoch ist diese Vorwärts bewegung des Kolbens 80 und des Stößels 83 ausreichend, um den Brennstoff in der Brennstoffdruckkammer 85 und dem Düsenversorgungsdurchlass 218 unter Druck zu setzen.
Es sei daran erinnert, dass der Druckverbindungsdurchlass 88 auch zum Niederdruck-Durchlass 40 hin offen ist, was somit die hydraulische Verschlussfläche 206 des HCCI-Nadelventilgliedes 207 dem niedrigen Druck in der Nadelsteuerkammer 202 aussetzt. Die hydraulische Öffnungsfläche 210 ist dem Brennstoffdruck in der Düsenkammer 209 ausgesetzt, die strömungsmittelmäßig mit dem Düsenversorgungsdurchlass 218 über den Düsenversorgungsdurchlass 208 verbunden ist. Sobald der Druck des Brennstoffes innerhalb der Düsenkammer 209 einen Ventilöffnungsdruck überschreitet, wird das HCCI-Nadelventilglied 207 zu seiner offenen Position angehoben, was strömungsmittelmäßig die HCCI-Düsenauslässe 226 mit dem Düsenversorgungsdurchlass 208 verbindet. Unter Druck gesetzter Brennstoff kann nun in den Zylinder 25 über die HCCI-Düsenauslässe 226 in einem ersten Strahlmuster mit Bezug zur Zylindermittellinie 27 sprühen (1a). Es sei daran erinnert, dass dieses Sprühmuster bzw. Strahlmuster dem Brennstoffstrahl in einem kleinen Winkel mit Bezug zur Zylindermittellinie 27 entspricht. Wie veranschaulicht, ist der Kolben 26 immer noch relativ weit entfernt von seiner oberen Totpunktposition, wo dieses HCCI-Einspritzereignis auftritt.
Wenn die erwünschte Brennstoffmenge für das HCCI-Einspritzereignis eingespritzt worden ist, wird als erstes die elektrische Betätigungsvorrichtung 32 entregt, und das Ventilglied 37 wird zu seiner vorgeschobenen Position unter der Kraft der Vorspannfeder 33 zurückgebracht. Der variable Druckdurchlass 67 und der Druckverbindungsdurchlass 88 werden nun zu dem Hochdruck-Durchlass 51 hin geöffnet. Wenn hoher Druck auf die hydraulische Verschlussfläche 206 wirkt, wird das Nadelventilglied 207 zu seiner geschlossenen Position zurückgebracht, um die Düsenauslässe 226 vom Düsenversorgungsdurchlass 208 abzublocken und das Einspritzereignis zu beenden. Beim Ende des HCCI-Einspritzereignisses setzen verschiedene Komponen ten der Brennstoffeinspritzvorrichtung 30 sich zurück in Vorbereitung für das nächste Einspritzereignis, wie für das vorherige Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung beschrieben. Wenn jedoch ein darauf folgendes Einspritzereignis zeitlich Nahe liegt, kann die Einspritzvorrichtung sich nicht selbst zurücksetzen. Der Kolben 80 und der Stößel 83 kehren in ihre zurückgezogenen Positionen zurück, und Brennstoff wird in die Brennstoffdruckkammer 85 mit der Rückzugsbewegung des Kolbens 83 für das nächste Einspritzereignis gezogen. Zusätzlich geht der Kolben 26 weiter voran zu seiner oberen Totpunktposition, während der Brennstoff und die Luft innerhalb des Zylinders 25 beginnen sich zu einer homogenen Mischung zu vermischen.
Es sei daran erinnert, dass das HCCI-Einspritzereignis vorzugsweise auftritt, während der Kolben 26 auf oder nahe seiner oberen Totpunktposition seines Kompressionshubes ist. Wenn der Motor 10 in einem gemischten Betriebszustand arbeitet, führt die Einspritzvorrichtung 30 auch ein herkömmliches Einspritzereignis aus, wenn der Kolben 26 auf oder nahe seiner oberen Totpunktposition ist. Gerade vor dem erwünschten Beginn des herkömmlichen Einspritzereignisses, wenn sich der Kolben 26 seiner oberen Totpunktposition nähert, wird die zweite elektrische Betätigungsvorrichtung 42 erregt, und das Ventilglied 47 wird bewegt, um den Hochdruck-Sitz 49 zu schließen und die herkömmliche Nadelsteuerkammer 212 zum niedrigen Druck hin zu öffnen. Die erste elektrische Betätigungsvorrichtung 32 wird dann wieder erregt, und das Ventilglied 37 wird bewegt, um den Hochdruck-Sitz 39 zu schließen. Der Kolbenhohlraum 65 ist nun wieder zum Niederdruck-Durchlass 40 über den variablen Druckdurchlass 67 geöffnet. Wenn niedriger Druck auf die Steuerfläche 63 wirkt, reicht der hohe Druck, der auf die Hochdruck-Fläche 56 wirkt, um das Kolbenventilglied 55 zu seiner unteren Position zu bewegen. Der Betätigungsströmungsmitteldurchlass 68 ist nun vom Niederdruck-Durchlass 52 abgeblockt und zum Hochdruck-Durchlass 51 über den Niederdruck-Ring 58 offen.
Wenn der hohe Druck wieder auf die hydraulische Fläche 81 wirkt, beginnen der Kolben 80 und der Stößel 83, sich zu ihrem vorgeschobenen Positionen zu bewegen. Weil jedoch die HCCI-Düsenauslässe 226 und die herkömmlichen Düsenauslässe 228 geschlossen sind, bewegen sich der Kolben 80 und der Stößel 83 nur über eine kleine Distanz. Wie bei dem HCCI-Einspritzereignis reicht diese Distanz aus, um den Brennstoff innerhalb der Brennstoffdruckkammer 85, der Düsenkammer 209 und der Düsenkammer 219 auf Einspritzdrücke unter Druck zu setzen. Wenn niedriger Druck nun auf die hydraulische Verschlussfläche 216 wirkt, wird das herkömmliche Nadelventilglied 217 auf seine offene Position angehoben, sobald der Brennstoffdruck innerhalb der Düsenkammer 209 seinen Ventilöffnungsdruck überschreitet. Es sei daran erinnert, dass die verschiedenen Größen und Stärken der herkömmlichen hydraulischen Öffnungsfläche 220, der hydraulischen HCCI-Öffnungsfläche 210, der herkömmlichen hydraulischen Verschlussfläche 216, der hydraulischen HCCI-Verschlussfläche 206, der herkömmlichen Vorspannfeder 211 und der HCCI-Vorspannfeder 201 vorzugsweise so sind, dass der herkömmliche Ventilöffnungsdruck vor dem HCCI-Ventilöffnungsdruck erreicht wird, wenn niedriger Druck sowohl auf die hydraulische Verschlussfläche 206 als auch auf die hydraulische Verschlussfläche 216 wirkt. Zusätzlich sei daran erinnert, dass der Anschlagstift 205 verhindert, dass das HCCI-Nadelventilglied 207 sich vom herkömmlichen Nadelventilglied 217 abhebt, sobald das herkömmliche Nadelventilglied seine obere Position erreicht. Dies wird verhindern, dass die HCCI-Düsenauslässe 226 sich während des herkömmlichen Einspritzereignisses öffnen. Während das HCCI-Nadelventilglied 207 zu seiner oberen Position angehoben wird, wenn das herkömmliche Nadelventilglied 217 sich öffnet, werden somit die HCCI-Düsenauslässe 226 geschlossen bleiben, weil das HCCI-Nadelventilglied 207 sich nicht unabhängig von dem herkömmlichen Nadelventilglied 217 nach oben anhebt, um den Ventilsitz 222 zu öffnen.
Es sei daran erinnert, dass die Brennstoffeinspritzung über die herkömmlichen Düsenauslässe 228 in einem zweiten Strahlmuster mit Bezug zur Zylindermittellinie 27 auftritt (1b). Dieses zweite Strahlmuster hat einen relativ großen Winkel mit Bezug zur Zylindermittellinie 27. Sobald die erwünschte Brennstoffmenge für das herkömmliche Einspritzereignis einge spritzt worden ist, wird die erste elektrische Betätigungsvorrichtung 32 entregt bzw. ausgeschaltet, und das Ventilglied 37 wird zu seiner vorgespannten Position zurückgebracht, was den Niederdruck-Sitz 38 schließt. Sobald der Druckverbindungsdurchlass 88 zum Hochdruck-Durchlass 51 offen ist, reicht der hohe Druck, der auf die hydraulische HCCI-Verschlussfläche 206 wirkt, in Kombination mit den jeweiligen Kräften der Vorspannfedern 201 und 211, um sowohl das HCCI-Nadelventilglied 207 als auch das herkömmliche Nadelventilglied 217 zu ihren unteren Positionen zu bewegen, um das Einspritzereignis zu beenden. Es sei bemerkt, dass die Einspritzung über die HCCI-Düsenauslässe 226 nicht während des herkömmlichen Einspritzereignisses vorteilhaft ist. Daher sollten die verschiedenen hydraulischen Oberflächen und Vorspannfederkräfte derart sein, dass die Brennstoffkräfte, die auf das herkömmliche Nadelventilglied 207 ausgeübt werden, bewirken werden, dass es sich anhebt, bevor das HCCI-Nadelventilglied 217 sich selbst anheben kann. Zusätzlich sei bemerkt, dass die hydraulische HCCI-Verschlussfläche 206 dem hohen Druck ausgesetzt sein sollte, bevor die herkömmliche hydraulische Verschlussfläche 216 einem hohen Druck ausgesetzt wird, so dass das HCCI-Nadelventilglied 207 zu seiner unteren Position gleichzeitig mit dem herkömmlichen Nadelventilglied 217 zurückkehrt.
Sobald das herkömmliche Einspritzereignis beendet ist, setzen die verschiedenen restlichen Komponenten der Brennstoffeinspritzvorrichtung 30 sich in Vorbereitung für das nächste Einspritzereignis zurück. Die zweite elektrische Betätigungsvorrichtung 42 wird entregt, so dass die herkömmliche Nadelsteuerkammer 212 wiederum mit dem hohen Druck verbunden ist. Zusätzlich gestattet der hohe Druck, der in dem Kolbenhohlraum 56 als ein Ergebnis der Deaktivierung der ersten elektrischen Betätigungsvorrichtung 32 wirkt, dass das Kolbenventilglied 55 wieder hydraulisch ausgeglichen wird und zu seiner oberen vorgespannten Position durch die Kraft der Vorspannfeder 60 zurückkehrt. Der Betätigungsströmungsmitteldurchlass 68 ist zum Niederdruck-Durchlass 52 offen, und der Kolben 80 und der Stößel 83 kehren in ihre zurückgezogenen Positionen zurück, und zwar in ähnlicher Weise, wie für das vorherige Ausführungsbeispiel beschrieben.
III. 6–7
Nun mit Bezug auf die 6 und 7 wird der Betrieb dieses Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung für ein Einspritzereignis in gemischtem Zustand beschrieben. Wenn der Motor 10 unter einer Bedingung mit niedriger Belastung arbeitet, wird die Brennstoffeinspritzvorrichtung 230 vorzugsweise in einem HCCI-Betriebszustand arbeiten, wobei nur ein HCCI-Einspritzereignis während des Kompressionshubes des Kolbens 26 ausgeführt wird. Wenn der Motor 10 unter einer Bedingung mit hoher Belastung arbeitet, wird die Brennstoffeinspritzvorrichtung 230 vorzugsweise in einem herkömmlichen Betriebszustand arbeiten, wobei sie nur ein herkömmliches Einspritzereignis während des Kompressionshubes des Kolbens 26 ausführt.
Vor einem Einspritzereignis herrscht niedriger Druck in der Brennstoffeinspritzvorrichtung 230 vor, und der Kolben 280 und der Stößel 283 sind in ihren zurückgezogenen Positionen. Als erstes werden die elektrische Betätigungsvorrichtung 232 und die zweite elektrische Betätigungsvorrichtung 242 entregt, so dass der Kolbenhohlraum 256 zum hohen Druck hin offen ist und das Kolbenventilglied 255 hydraulisch ausgeglichen ist und in seiner oberen zurückgezogenen Position durch die Vorspannfeder 260 gehalten wird. Zusätzlich wirkt hoher Druck auf die hydraulische Verschlussfläche 306 des HCCI-Nadelventilgliedes 307 und hält dieses in der unteren geschlossenen Position.
Gerade vor dem erwünschten Beginn des HCCI-Einspritzereignisses, wenn der Kolben 26 von seiner unteren Totpunktposition zurückkehrt, wird die erste elektrische Betätigungsvorrichtung 232 erregt. Der niedriger Druck wirkt nun auf das Kolbenventilglied 255, so dass das Kolbenventilglied 255 nicht länger hydraulisch ausgeglichen ist. Das Kolbenventilglied 255 bewegt sich dann zu seiner zweiten Position, wobei die hydraulische Fläche 281 des Kolbens 280 dem hohen Druck ausgesetzt wird. Die zweite elektrische Betätigungsvorrichtung 242 wird auch erregt, um die Nadelsteuerkammer 302 zum niedrigen Druck hin zu öffnen. Jedoch bleibt das HCCI-Nadelventilglied 307 an diesem Punkt in seiner geschlossenen Position unter der Kraft der Vorspannfeder 301.
Wenn der hohe Druck nun auf die hydraulische Fläche 281 wirkt, beginnen der Kolben 280 und der Stößel 283, sich zu ihren vorgeschobenen Positionen hin zu bewegen. Weil der HCCI-Düsenauslass 326 immer noch geschlossen ist, bewegen sich der Kolben 280 und der Stößel 283 nur über eine kleine Distanz. Jedoch laufen der Kolben 280 und der Stößel 283 über eine ausreichende Distanz, um den Druck des Brennstoffes innerhalb der Brennstoffdruckkammer 285, der Düsenversorgungsdurchlässe 318, 308 und der Düsenkammer 309 auf Einspritzdruck anzuheben. Wenn der Brennstoffdruck innerhalb der Düsenkammer 309 ausreicht, um die abwärts gerichtete Kraft der Vorspannfeder 301 zu überwinden, wird das Nadelventilglied 307 zu seiner oberen Position hin angehoben, was den HCCI-Düsenauslass 326 öffnet, um die Brennstoffeinspritzung in den Zylinder 25 über den HCCI-Düsenauslass 326 zu beginnen. Es sei daran erinnert, dass der HCCI-Ventilöffnungsdruck des Nadelventilgliedes 3O7 niedriger als der herkömmliche Ventilöffnungsdruck des Nadelventilgliedes 317 ist, wobei somit nur das HCCI-Nadelventilglied 307 sich zu diesem Zeitpunkt öffnen wird.
Die Brennstoffeinspritzung über die HCCI-Düsenauslässe 326 tritt auf, wenn der Kolben 26 immer noch relativ weit von seiner oberen Totpunktposition entfernt ist. Die Brennstoffeinspritzung in den Zylinder 25 geschieht in einem ersten Sprühtmuster bzw. Strahlmuster mit Bezug zur Zylindermittellinie 27. Dieses erste Strahlmuster entspricht einem Brennstoffstrahl mit einem relativ kleinen Winkel, hier Null Grad, mit Bezug zur Zylindermittellinie 27. Wenn die erwünschte Brennstoffmenge über den HCCI-Düsenauslass 326 eingespritzt worden ist, wird die elektrische Betätigungsvorrichtung 232 entregt. Die hydraulische Verschlussfläche 306 ist wieder einem hohen Druck in der Nadelsteuerkammer 302 ausgesetzt. Wenn der hohe Druck nun auf die hydraulische Verschlussfläche 306 wirkt, wird das HCCI-Nadelventilglied 307 zu seiner unteren geschlossenen Position zurückgebracht, was den HCCI- Düsenauslass 326 blockiert und das Einspritzereignis beendet. Der Kolben 280 und der Stößel 283 stoppten ihre Abwärtsbewegung, ziehen sich jedoch als ein Ergebnis des fortgesetzten hohen Druckes, der auf die hydraulische Oberfläche 281 wirkt, nicht zurück. Weil das HCCI-Einspritzereignis eine Einspritzung von nur einer kleinen Brennstoffmenge zur Folge hatte, was dem entspricht, dass der Stößel 283 über weniger als den vollen Hub fährt, bleibt eine ausreichende Brennstoffmenge in der Brennstoffeinspritzvorrichtung 230, um ein weiteres Einspritzereignis auszuführen. Es sei bemerkt, dass diese Komponenten zurückgesetzt werden könnten, wenn ausreichend Zeit vor dem nächsten Einspritzereignis verfügbar ist. Weiterhin sei daran erinnert, dass das HCCI-Nadelventilglied 307 zu seiner geschlossenen Position zurückkehren wird, auch wenn relativ hoher Brennstoffdruck auf die hydraulische Öffnungsfläche 310 aufgrund der relativen Größe und Stärke der hydraulischen Verschlussfläche 306 und der Vorspannfeder 301 wirkt.
Nach dem HCCI-Einspritzereignis bewegt sich der Kolben 26 weiter zu seiner oberen Totpunktposition. Der Brennstoff, der während des HCCI-Einspritzereignisses eingespritzt worden ist, wird mit Luft vermischt, die in den Zylinder 25 während des Einlasshubes des Kolbens 26 über das (nicht gezeigte) Einlassventil gezogen wurde. Wenn der Kolben 26 sich seiner oberen Totpunktposition nähert, bereitet die Brennstoffeinspritzvorrichtung 230 sich für das herkömmliche Einspritzereignis vor. Die elektrische Betätigungsvorrichtung 232 wird wieder erregt, um eine Abwärtsbewegung des Kolbens 280 und des Stößels 283 einzuleiten. Die Betätigungsvorrichtung 242 bleibt entregt, um Hochdruck-Strömungsmittel auf der hydraulischen Verschlussfläche 306 der Nadel 307 zu halten. Sobald der Druck des Brennstoffes innerhalb der Düsenkammer 319 einen herkömmlichen Ventilöffnungsdruck erreicht, wird das herkömmliche Nadelventilglied 317 zu seiner oberen offenen Position angehoben, und eine Brennstoffeinspritzung in den Zylinder 25 über die herkömmlichen Düsenauslässe 328 kann beginnen. Es sei bemerkt, dass weil der hohe Druck immer noch auf die hydraulische Verschlussfläche 306 des HCCI-Nadelventilgliedes 307 wirkt, das HCCI-Nadelventilglied 307 in seiner unteren Position mit Bezug zu dem herkömmlichen Nadelventilglied 317 bleibt. Anders gesagt, während das HCCI-Nadelventilglied 307 durch die Aufwärtsbewegung des herkömmlichen Nadelventilgliedes 317 nach oben bewegt wird, bleibt die Ventilfläche 321 in Kontakt mit dem Ventilsitz 322, und daher bleibt der HCCI-Düsenauslass 326 vom Düsenversorgungsdurchlass 308 abgeblockt.
Es sei daran erinnert, dass die Brennstoffeinspritzung über die herkömmlichen Düsenauslässe 328 in einem zweiten Strahlmuster mit Bezug zur Zylindermittellinie 27 auftritt (1b). Dieses zweite Strahlmuster ist in einem relativ großen Winkel mit Bezug zur Zylindermittellinie 27. Wenn die erwünschte Brennstoffmenge aus den herkömmlichen Düsenauslässen 326 eingespritzt worden ist, wird die erste elektrische Betätigungsvorrichtung 232 entregt. Das Kolbenventilglied 255 wird zu dieser ersten Position zurückgebracht, um die hydraulische Oberfläche 281 dem niedrigen Druck auszusetzen. Der Kolben 280 und der Stößel 283 beenden wiederum ihre Vorschubbewegung, kehren jedoch nicht sofort zurück zu ihren zurückgezogenen Positionen, und zwar als eine Folge des restlichen hohen Druckes, der auf die hydraulische Fläche 231 wirkt. Wenn der Kolben 280 und der Stößel 283 sich nicht länger voran bewegen, beginnt der Brennstoffdruck im Düsenversorgungsdurchlass 318 und in der Düsenkammer 319 abzufallen. Wenn der Brennstoffdruck in der Düsenkammer 319 unter einen Ventilverschlussdruck fällt, wird das herkömmliche Nadelventilglied 317 zu seiner geschlossenen Position zurückgebracht, um das herkömmliche Einspritzereignis zu beenden.
Sobald das herkömmliche Einspritzereignis beendet ist, setzen die verschiedenen Komponenten der Brennstoffeinspritzvorrichtung 230 und des Motors 10 sich wiederum in Vorbereitung für das nächste Brennstoffeinspritzereignis zurück. Der Kolben 280 und der Stößel 283 kehren zu ihren zurückgezogenen Positionen zurück, und Brennstoff wird in die Brennstoffeinspritzvorrichtung 230 als ein Ergebnis der Rückzugsbewegung des Stößels 283 gezogen. Wenn die Betriebsbedingung des Motors 10 sich verändert, könnte die Brennstoffeinspritzvorrichtung 230 statt dessen entweder in einem HCCI- Betriebszustand oder in einem herkömmlichen Betriebszustand während des folgenden Einspritzereignisses arbeiten.
IV. 8–9
Nun mit Bezug auf das Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung aus den 8 und 9 wird der Betrieb der Brennstoffeinspritzvorrichtung 330 für ein Einspritzereignis für einen gemischten Betriebszustand beschrieben. Wie bei dem vorherigen Ausführungsbeispiel sei bemerkt, dass die Brennstoffeinspritzvorrichtung 330 statt dessen in einem HCCI-Betriebszustand oder in einem herkömmlichen Betriebszustand arbeiten könnte, wie beispielsweise in einem Motorbetriebszustand mit niedriger Belastung bzw. einem Motorbetriebszustand mit hoher Belastung.
Gerade vor einem Einspritzereignis sind das HCCI-Nadelventilglied 407 und das herkömmliche Nadelventilglied 417 in ihren unteren Positionen, was den HCCI-Düsenauslass 426 bzw. den herkömmlichen Düsenauslass 428 schließt. Um ein Einspritzereignis einzuleiten, wird zuerst die elektrische Betätigungsvorrichtung 332 erregt bzw. eingeschaltet, so dass der Druck, der auf eine Steuerfläche des Kolbenventilgliedes 355 wirkt, nun niedrig ist. Das Kolbenventilglied 355 bewegt sich zu seiner zweiten Position, was die hydraulische Oberfläche 381 dem Hochdruck-Betätigungsströmungsmittel aussetzt. Hoher Druck, der auf die hydraulische Oberfläche 381 wirkt, bewirkt, dass der Kolben 380 beginnt, sich zu seiner vorgeschobenen Position hin zu bewegen. Wenn der Kolben 380 sich voran bewegt, bewegt sich der Stößel 383 in entsprechender Weise. Es sei bemerkt, dass weil der HCCI-Düsenauslass 426 immer noch geschlossen ist, der Kolben 380 und der Stößel 383 sich zu diesem Zeitpunkt nur über eine kleine Distanz bewegen. Jedoch reicht die Vorwärtsbewegung des Kolbens 380 und des Stößels 383, um den Brennstoff in der Brennstoffeinspritzvorrichtung 330 auf Einspritzniveaus unter Druck zu setzen.
Wenn der Brennstoffdruck in dem Düsenversorgungsdurchlass 408 den ab wärts gerichteten Druck überschreitet, der auf das Nadelventilglied 407 durch die Vorspannfeder 401 ausgeübt wird, wird das Nadelventilglied 307 in seine obere Position angehoben, um den HCCI-Düsenauslass 426 zum Düsenversorgungsdurchlass 408 über den Düsenversorgungsdurchlass 405 zu öffnen. Es sei bemerkt, dass der HCCI-Ventilöffnungsdruck, der erforderlich ist, um das HCCI-Nadelventilglied 407 in seine offene Position anzuheben, vorzugsweise geringer ist, als die Kraft, die erforderlich wäre, um das herkömmliche Nadelventilglied 417 gegen die abwärts gerichtete Kraft von sowohl der Vorspannfeder 411 als auch die hydraulische Kraft, die auf die hydraulische Verschlussfläche 416 wirkt, anzuheben. Somit bleibt das herkömmliche Nadelventilglied 417 zu diesem Zeitpunkt in seiner geschlossenen Position. Es sei daran erinnert, dass dieses HCCI-Einspritzereignis auftritt, wenn der Kolben 26 immer noch relativ weit entfernt von seiner oberen Totpunktposition ist. Die Brennstoffeinspritzung für dieses HCCI-Einspritzereignis tritt in einem ersten Strahlmuster mit Bezug zu einer Zylindermittellinie 27 auf (1a). Dieses erste Strahlmuster bzw. Sprühmuster entspricht einem relativ kleinen Strahlwinkel, hier Null Grad, mit Bezug zur Zylindermittellinie 27.
Wenn die erwünschte Brennstoffmenge eingespritzt worden ist, wird die erste elektrische Betätigungsvorrichtung 332 entregt, und das Kolbenventilglied 355 wird zu seiner ersten Position zurückgebracht. Die hydraulische Oberfläche 381 wird wiederum dem niedrigen Druck ausgesetzt, und der Kolben 380 und der Stößel 383 stoppen ihre Vorwärtsbewegung. Jedoch verhindert der restliche hohe Druck, der auf die hydraulische Oberfläche 381 wirkt, dass sie sofort zu ihren zurückgezogenen Positionen zurückkehren. Während der Kolben 380 und der Stößel 383 ihre Abwärtsbewegung zu ihren vorgeschobenen Positionen hin beenden, beginnt der Druck innerhalb des Düsenversorgungsdurchlasses 408, abzunehmen. Wenn der Brennstoffdruck in dem Düsenversorgungsdurchlass 408 nicht länger den abwärts gerichteten Druck überschreitet, der von der Vorspannfeder 401 ausgeübt wird, wird das Nadelventilglied 407 zu seiner unteren geschlossenen Position zurückgebracht, was den HCCI-Düsenauslass 426 vom Düsenversorgungsdurchlass 408 ab blockt und das HCCI-Einspritzereignis beendet.
Nach dem HCCI-Einspritzereignis bewegt sich der Kolben 26 weiter zu seiner oberen Totpunktposition. Der Brennstoff innerhalb des Zylinders 25 vermischt sich mit Luft, um eine homogene Mischung zu erzeugen. Zu diesem Zeitpunkt setzen die verschiedenen Komponenten der Brennstoffeinspritzvorrichtung 330 sich in Vorbereitung für das herkömmliche Einspritzereignis zurück, und zwar unter der Annahme, dass ausreichend Zeit verfügbar ist. Brennstoff für das nächste Einspritzereignis ist entweder schon in der Einspritzvorrichtung, oder wird in die Brennstoffeinspritzvorrichtung 330 durch die Rückzugsbewegung des Stößels 383 gezogen.
Wenn der Kolben 26 sich seiner oberen Totpunktposition nähert, und gerade vor dem Start des herkömmlichen Einspritzereignisses, wird die zweite elektrische Betätigungsvorrichtung 342 erregt. Niederdruck-Betätigungsströmungsmittel wirkt nun auf die hydraulische Verschlussfläche 416 des herkömmlichen Nadelventilgliedes 417. Jedoch bleibt das herkömmliche Nadelventilglied 417 in seiner geschlossenen Position unter der Kraft der Vorspannfeder 411. Die erste elektrische Betätigungsvorrichtung 332 wird wieder erregt, und das Kolbenventilglied 355 beginnt, sich zu seiner zweiten Position hin zu bewegen. Die hydraulische Oberfläche 381 ist wiederum offen zu dem Hochdruck-Betätigungsströmungsmittel, und der Kolben 380 und der Stößel 383 beginnen wiederum, sich zu ihren vorgeschobenen Positionen zu bewegen, um Brennstoff innerhalb der Brennstoffeinspritzvorrichtung 330 unter Druck zu setzen. Sobald der Brennstoffdruck, der auf die hydraulische Öffnungsfläche 420 in dem Düsenversorgungsdurchlass 408 wirkt, einen herkömmlichen Ventilöffnungsdruck überschreitet, wird das Nadelventilglied 417 zu seiner oberen Position bewegt, um die herkömmlichen Düsenauslässe 428 zu öffnen. Das HCCI-Nadelventilglied 407 wird mit dem herkömmlichen Nadelventilglied 417 angehoben, jedoch bleibt der HCCI-Düsenauslass 426 geschlossen, weil die Ventilfläche 421 nicht den Ventilsitz 422 öffnet. Es sei daran erinnert, dass dies daher kommt, dass der herkömmliche Ventilöffnungsdruck geringer als der HCCI-Ventilöffnungsdruck ist, wenn niedrige Druck auf die hydraulische Verschlussfläche 416 wirkt. Zusätzlich sei daran erinnert, dass, sobald das Nadelventilglied 417 seine obere Position erreicht, die Hülse 406 das Nadelventilglied 407 von einer weiteren Aufwärtsbewegung abhält. Somit beginnt die Brennstoffeinspritzung über die herkömmlichen Düsenauslässe 428, während die Brennstoffeinspritzung über den HCCI-Düsenauslass 426 verhindert wird. Es sei daran erinnert, dass dieses herkömmliche Brennstoffeinspritzereignis auftritt, wenn der Kolben 26 relativ nahe an seiner oberen Totpunktposition ist und eine Brennstoffeinspritzung in den Zylinder 25 in einem zweiten Strahlmuster zur Folge hat (1b). Dieses zweite Strahlmuster hat einen relativ großen Winkel mit Bezug zur Zylindermittellinie 27, wie veranschaulicht.
Wenn die erwünschte Brennstoffmenge von der Brennstoffeinspritzvorrichtung 330 über herkömmliche Düsenauslässe 428 eingespritzt worden ist, werden die erste elektrische Betätigungsvorrichtung 332 und die zweite elektrische Betätigungsvorrichtung 342 entregt. Wenn hoher Druck nun auf eine hydraulische Verschlussfläche 416 in der Nadelsteuerkammer 412 wirkt, kehrt das Nadelventilglied 417 zu seiner unteren Position zurück, was die herkömmlichen Düsenauslässe 428 blockiert und das Einspritzereignis beendet. Sobald das Einspritzereignis vorbei ist, beginnen die verschiedenen Komponenten der Brennstoffeinspritzvorrichtung 330, sich in Vorbereitung für das nächste Einspritzereignis zurück zu setzen. Der Kolben 380 und der Stößel 383 kehren in ihre zurückgezogenen Positionen zurück, und Brennstoff für das darauf folgende Einspritzereignis wird in die Brennstoffeinspritzvorrichtung 330 mit der Rückzugsbewegung des Stößels 383 gezogen. Zusätzlich bereitet sich der Motor 10 ebenfalls für das darauf folgende Brennstoffeinspritzereignis vor. Der Kolben 26 führt seinen Leistungshub aus, und zwar als eine Folge einer Verbrennung innerhalb des Zylinders 25 folgend auf das herkömmliche Einspritzereignis, und führt dann seine Auslass- und Einlasshübe in herkömmlicher Weise aus. Das elektronische Steuermodul 17 bewertet den Betriebszustand des Motors 10, um einen erwünschten Betriebszustand für die Brennstoffeinspritzvorrichtung 330 während des darauf folgenden Einspritzereignisses zu bestimmen.
V. 10–11
Nun mit Bezug auf das Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung der 10 und 11 wird der Betrieb der Brennstoffeinspritzvorrichtung 430 für ein Brennstoffeinspritzereignis für einen gemischten Betriebszustand beschrieben. Es sei bemerkt, dass dieses Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ein Einspritzereignis für einen gemischten Betriebszustand in irgendeinem erwünschten Betriebszustand ausführen kann. Wie bei dem vorherigen Ausführungsbeispiel wird vorzugsweise nur eine HCCI-Einspritzung ausgeführt, wenn der Motor 10 unter Bedingungen mit niedriger Belastung arbeitet.
Gerade vor dem erwünschten Beginn des HCCI-Einspritzereignisses, wenn der Kolben 26 relativ weit entfernt von seiner oberen Totpunktposition ist, wird die Betätigungsvorrichtung 442 erregt. Die hydraulische Verschlussfläche 506 des Nadelventilgliedes 507 ist nun dem Niederdruck-Betätigungsströmungsmittel in der Nadelsteuerkammer 502 ausgesetzt. Wenn der hohe Druck nicht länger das Nadelventilglied 507 in seiner unteren Position hält, reicht der Brennstoffdruck innerhalb des Düsenversorgungsdurchlasses 508 und der Düsenkammer 509, während er auf einem mittleren Brennstofftransferdruck ist, um das Nadelventilglied 507 zu seiner oberen Position anzuheben. Brennstoff kann nun aus der Brennstoffeinspritzvorrichtung 430 über die HCCI-Düsenauslässe 526 spritzen. Wenn eine Brennstoffeinspritzung auftritt, wird frischer Brennstoff in die Brennstoffeinspritzvorrichtung 430 über einen Brennstoffeinlass gezogen.
Es sei daran erinnert, dass eine Brennstoffeinspritzung über die HCCI-Düsenauslässe 526 in einem ersten Strahlmuster bzw. Sprühmuster mit Bezug zur Zylindermittellinie 27 auftreten wird (1a). Dieses erste Strahlmuster entspricht einem relativ kleinen Strahlwinkel mit Bezug auf die Zylindermittellinie 27. Wenn die erwünschte Brennstoffmenge über die HCCI-Düsenauslässe 526 eingespritzt worden ist, wird die zweite elektrische Betä tigungsvorrichtung 442 entregt, und Hochdruck-Betätigungsströmungsmittel kann wiederum auf die hydraulische Verschlussfläche 506 wirken. Das Nadelventilglied 507 wird dann zu seiner unteren geschlossenen Position zurückgebracht, und die Brennstoffeinspritzung über die HCCI-Düsenauslässe 526 wird beendet.
Wenn der Zylinderkolben 26 sich zu seiner oberen Totpunktposition bewegt, vermischt sich der Brennstoff innerhalb des Zylinders 25 mit der darin enthaltenen Luft, um eine homogene Mischung zu erzeugen. Gleichzeitig bereitet sich die Brennstoffeinspritzvorrichtung 430 auf das herkömmliche Einspritzereignis vor. Gerade vor dem erwünschten Beginn der Brennstoffeinspritzung wird die erste elektrische Betätigungsvorrichtung 432 erregt, und das Kolbenventilglied 455 wird zu seiner zweiten Position bewegt, was die hydraulische Oberfläche 481 des Kolbens 480 dem Hochdruck-Betätigungsströmungsmittel aussetzt. Der Kolben 480 und der Stößel 483 beginnen somit, sich voran zu bewegen, um Brennstoff innerhalb der Brennstoffeinspritzvorrichtung 430 unter Druck zu setzen. Wenn der Brennstoffdruck innerhalb der Düsenkammer 519 ausreicht, um die Kraft der Vorspannfeder 511 und die Hochdruck-Kraft, die auf die hydraulische Verschlussfläche 506 des Nadelventilgliedes 507 wirkt, zu überwinden, wird das Nadelventilglied 517 in seine oberen Position angehoben. Die Brennstoffeinspritzung über herkömmliche Düsenauslässe 528 kann nun beginnen. Wenn jedoch immer noch hoher Druck auf die hydraulische Verschlussfläche 506 wirkt, wird das Nadelventilglied 507 in seiner unteren Position mit Bezug auf das Nadelventilglied 517 bleiben, so dass die Ventilfläche 521 weiter den Ventilsitz 522 als eine Folge der abweichenden Ventilöffnungsdrücke der zwei Nadelventilglieder schließt, was vorzugsweise aufgrund der entsprechenden Bemessung der verschiedenen hydraulischen Oberflächen und der Vorspannungsstärken der jeweiligen Vorspannfedern auftritt. Somit werden die HCCI-Düsenauslässe 526 während des herkömmlichen Einspritzereignisses geschlossen bleiben.
Die Brennstoffeinspritzung über die herkömmlichen Düsenauslässe 528 tritt in einem zweiten Strahlmuster mit Bezug zur Zylindermittellinie 27 auf (1b). Dieses zweite Strahlmuster entspricht einem relativ großen Strahlwinkel mit Bezug auf die Zylindermittellinie 27. Wenn die erwünschte Brennstoffmenge über die herkömmlichen Düsenauslässe 528 eingespritzt worden ist, wird die erste elektrische Betätigungsvorrichtung 432 entregt, und das Kolbenventilglied 455 wird zu seiner ersten Position zurückgebracht. Wenn der hohe Druck nicht länger auf die hydraulische Oberfläche 481 wirkt, beenden der Kolben 480 und der Stößel 483 ihre Vorschubbewegung. Der Brennstoffdruck innerhalb der Düsenkammer 519 beginnt abzufallen, so dass er nicht länger reicht, um die Kraft der Vorspannfeder 511 und die hydraulische Kraft zu überwinden, die auf die hydraulische Verschlussfläche 516 wirkt. Das Nadelventilglied 517 kehrt dann zu seiner unteren geschlossenen Position unter der Kraft der Vorspannfeder 511 zurück. Zusätzlich bewegt sich das Nadelventilglied 507 zu seiner entsprechenden unteren Position unter der hydraulischen Kraft, die auf die hydraulische Verschlussfläche 506 ausgeübt wird.
Zwischen den Einspritzereignissen setzen die verschiedenen Komponenten der Brennstoffeinspritzvorrichtung 430 sich für das nächste Einspritzereignis zurück. Der Kolben 480 und der Stößel 483 kehren zu ihren zurückgezogenen Positionen zurück, und der Brennstoff für das darauf folgende Einspritzereignis wird in die Brennstoffeinspritzvorrichtung 430 mit der Rückzugsbewegung dieser Komponenten gezogen. Zusätzlich bereitet sich der Motor 10 auch für das darauf folgende Brennstoffeinspritzereignis vor. Der Kolben 26 führt seinen Leistungshub aus, und zwar als eine Folge der Verbrennung innerhalb des Zylinders 25 folgend auf das herkömmliche Einspritzereignis, und er führt dann seine Auslass- und Einlasshübe in herkömmlicher Weise aus. Das elektronische Steuermodul 17 bewertet den Betriebszustand des Motors 10, um einen erwünschten Betriebszustand für die Brennstoffeinspritzvorrichtung 430 während des darauf folgenden Einspritzereignisses zu bestimmen.
VI. 12–15
Nun mit Bezug auf das Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung der 12 und 13 herrscht vor einem Einspritzereignis niedriger Druck in der Brennstoffeinspritzvorrichtung 530 vor. Wie bei den vorherigen Ausführungsbeispielen wird der Betrieb der Brennstoffeinspritzvorrichtung 530 für ein Einspritzereignis im gemischten Betriebszustand beschrieben, was dem gemischten Betriebszustand der Brennstoffeinspritzvorrichtung 530 entspricht. Es sei jedoch bemerkt, dass wenn der Motor 10 unter einer anderen Bedingung arbeitet, die Brennstoffeinspritzvorrichtung 530 in einem HCCI-Betriebszustand arbeiten könnte, wobei sie nur ein HCCI-Einspritzereignis während des Motorzyklus ausführt. Wenn in ähnlicher Weise der Motor 10 in noch einem weiteren Zustand arbeitet, wird die Brennstoffeinspritzvorrichtung 530 vorzugsweise in einem herkömmlichen Betriebszustand arbeiten, wobei nur ein herkömmliches Einspritzereignis während des Motorzyklus ausgeführt wird.
Vor einem Einspritzereignis werden die erste elektrische Betätigungsvorrichtung 532 und die zweite elektrische Betätigungsvorrichtung 542 entregt, und das HCCI-Nadelventilglied 607 und das herkömmliche Nadelventilglied 617 sind in ihren unteren Positionen, was die Brennstoffeinspritzung aus den HCCI-Düsenauslässen 626 bzw. den herkömmlichen Düsenauslässen 628 blockiert. Gerade vor einem erwünschten Einspritzereignis wird die erste elektrische Betätigungsvorrichtung 532 erregt, und eine Steuerfläche des Kolbenventilgliedes 555 wird niedrigem Druck ausgesetzt. Das Kolbenventilglied 555 bewegt sich nun zu einer Position, die die hydraulische Oberfläche 581 des Kolbens 580 einem hohen Druck aussetzt. Der Kolben 580 und der Stößel 583 beginnen, sich zu ihren vorgeschobenen Positionen hin zu bewegen. Weil die zweite elektrische Betätigungsvorrichtung 542 immer noch entregt ist, wird der Brennstofffluss zum HCCI-Düsenversorgungsdurchlass 608 und zum herkömmlichen Düsenversorgungsdurchlass 618 abgeblockt, und daher können der Kolben 580 und der Stößel 583 nur über eine kleine Distanz vorlaufen. Jedoch ist diese kleine Bewegung ausreichend, um den Druck des Brennstoffes innerhalb der Brennstoffeinspritzvorrichtung 530 auf einen Ein spritzdruck anzuheben.
Um das HCCI-Einspritzereignis einzuleiten, wird die zweite elektrische Betätigungsvorrichtung 542 in ihre erste Position bewegt, wenn der Kolben 26 relativ weit entfernt von seiner oberen Totpunktposition ist, was den Düsenversorgungsdurchlass 608 zum unter Druck gesetzten Brennstoff hin öffnet. Wenn dieser unter Druck gesetzte Brennstoff in die Düsenkammer 609 über den Düsenversorgungsdurchlass 608 fließt, wirkt er auf die hydraulische Öffnungsfläche 610 des HCCI-Nadelventilgliedes 607 und hebt dieses in seine offene Position an. Die Brennstoffeinspritzung in den Zylinder 25 über die HCCI-Düsenauslässe 626 in einem ersten Strahlmuster kann nun beginnen. Es sei daran erinnert, dass dieses erste Strahlmuster einem relativ kleinen Strahlwinkel mit Bezug zur Zylindermittellinie 27 entspricht (1a). Wenn die erwünschte Brennstoffmenge eingespritzt worden ist, wird die zweite elektrische Betätigungsvorrichtung 542 entregt, und der Düsenversorgungsdurchlass 608 wird wieder blockiert. Wenn unter Druck gesetzter Brennstoff nicht weiter auf die hydraulische Öffnungsfläche 610 wirkt, wird das Nadelventilglied 607 zu seiner unteren geschlossenen Position zurückgebracht, um das Einspritzereignis unter der Kraft der Vorspannfeder 601 zu beenden.
Gerade vor dem Beginn des herkömmlichen Einspritzereignisses, wenn der Zylinderkolben 26 relativ nahe an seiner oberen Totpunktposition ist, wird die zweite elektrische Betätigungsvorrichtung 542 zu ihrer dritten Position bewegt, wobei sich der Düsenversorgungsdurchlass 618 öffnet. Unter Druck gesetzter Brennstoff kann nun auf die hydraulische Öffnungsfläche 620 in der Düsenkammer 619 bewirken. Das Nadelventilglied 617 wird nun zu seiner offenen Position angehoben, und eine Brennstoffeinspritzung über die herkömmlichen Düsenauslässe 628 kann in einem zweiten Strahlmuster beginnen. Es sei daran erinnert, dass dieses zweite Strahlmuster einem relativ großen Strahlwinkel bzw. Sprühwinkel mit Bezug auf die Zylindermittellinie 27 entspricht (1b).
Um das herkömmliche Einspritzereignis zu beenden, wird die zweite elektri sche Betätigungsvorrichtung 542 wiederum entregt, und ein Brennstofffluss in die Düsenkammer 619 wird beendet. Das herkömmliche Nadelventilglied 617 wird dann zu seiner unteren geschlossenen Position unter der Kraft der Vorspannfeder 611 gebracht. Die Brennstoffeinspritzung in den Zylinder 25 über die herkömmlichen Düsenauslässe 628 wird somit beendet. Die erste elektrische Betätigungsvorrichtung 532 wird dann entregt, und das Kolbenventilglied 555 wird zu seiner ersten Position zurückgebracht, was die hydraulische Oberfläche 581 dem niedrigem Druck aussetzt. Der Fachmann wird auch erkennen, das Einspritzereignisse beendet werden können durch Entregung der Betätigungsvorrichtung 532, während die Betätigungsvorrichtung 542 erregt bleibt. Der Kolben 580 und der Stößel 583 beenden ihre Vorschubbewegung. Zwischen den Einspritzereignissen beginnen die verschiedenen Komponenten der Brennstoffeinspritzvorrichtung 530 wiederum, sich in Vorbereitung für das folgende Einspritzereignis zurückzusetzen. Der Kolben 580 und der Stößel 583 kehren in ihre zurückgezogenen Positionen zurück, während sie frischen Brennstoff in die Brennstoffeinspritzvorrichtung 530 für das nächste Einspritzereignis ziehen. Zusätzlich bereitet der Motor 10 sich ebenfalls für das folgende Einspritzereignis vor. Der Kolben 26 führt seinen Verbrennungshub als eine Folge der Verbrennung innerhalb des Zylinders 25 folgend auf das herkömmliche Einspritzereignis durch, und führt dann seine Auslass- und Einlasshübe aus. Das elektronische Steuermodul 17 bewertet die Betriebsbedingung des Motors 10, um den erwünschten Betriebszustand für die Brennstoffeinspritzvorrichtung 530 während des darauf folgenden Einspritzereignisses zu bestimmen.
Nun mit Bezug auf das Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung der 14 ist die Brennstoffeinspritzung über die herkömmlichen Düsenauslässe 628 ähnlich jener in dem Ausführungsbeispiel der 14. Jedoch wird in diesem Ausführungsbeispiel das HCCI-Einspritzereignis durch den Brennstoff-Rail-Druck über die zweite elektrische Betätigungsvorrichtung 542' gesteuert. Das HCCI-Einspritzereignis wird eingeleitet, wenn der Kolben 26 immer noch relativ weit entfernt von seiner oberen Totpunktposition ist. Um das HCCI-Einspritzereignis einzuleiten, wird die zweite elektrische Betä tigungsvorrichtung 542' aktiviert, und die HCCI-Düsenkammer 609 wird zu einer (nicht gezeigten) Brennstoff-Rail mit mittleren Druck geöffnet. Der Brennstoff, der auf die hydraulische Öffnungsfläche 610 des HCCI-Nadelventilgliedes 607 wirkt, ist auf einem mittleren Niveau, jedoch reicht es aus, die abwärts gerichtete Vorspannung der Vorspannfeder 601 zu überwinden. Das HCCI-Nadelventilglied 607 wird dann angehoben, und eine Brennstoffeinspritzung in den Zylinder 25 über die HCCI-Düsenauslässe 626 kann in einem ersten Strahlmuster beginnen. Es sei daran erinnert, dass dieses erste Strahlmuster einem relativ kleinen Strahlwinkel bzw. Sprühwinkel mit Bezug zur Zylindermittellinie 27 entspricht (1a). Wenn die erwünschte Brennstoffmenge über die HCCI-Düsenauslässe 626 eingespritzt worden ist, wird die zweite elektrische Betätigungsvorrichtung 542' entregt, und die Brennstoff-Rail wird wiederum von der HCCI-Düsenkammer 609 abgeblockt. Das HCCI-Nadelventilglied 607 wird dann zu seiner unteren Position unter der Kraft der Vorspannfeder 601 zurückgebracht, und das HCCI-Einspritzereignis wird beendet.
Gerade vor dem erwünschten Beginn des herkömmlichen Einspritzereignisses, wenn der Kolben 26 relativ nahe an seiner oberen Totpunktposition ist, wird die erste elektrische Betätigungsvorrichtung 532 erregt, und das Kolbenventilglied 555 wird zu seiner zweiten Position bewegt, was die hydraulische Oberfläche 581 des Kolbens 580 dem hohen Druck aussetzt. Der Kolben 580 und der Stößel 583 werden nun beginnen, sich zu ihren vorgeschobenen Positionen zu bewegen. Während diese Komponenten sich nur über eine kleine Distanz bewegen können, weil die herkömmlichen Düsenauslässe 628 blockiert bleiben, ist diese Bewegung ausreichend, um den Druck des Brennstoffes in der Brennstoffeinspritzvorrichtung 530 auf einen Einspritzdruck anzuheben. Wenn der Druck des Brennstoffes in der Düsenkammer 619 die abwärts gerichtete Kraft der Vorspannfeder 611 überschreitet, wird das herkömmliche Nadelventilglied 617 zu seiner oberen Position angehoben. Die Brennstoffeinspritzung in den Zylinder 25 über die herkömmlichen Düsenauslässe 628 kann in einem zweiten Sprühmuster bzw. Strahlmuster beginnen. Es sei daran erinnert, dass dieses zweite Strahlmuster einem rela tiv großen Strahlwinkel mit Bezug zur Zylindermittellinie 27 entspricht (1).
Wenn die erwünschte Brennstoffmenge über die herkömmlichen Düsenauslässe 628 eingespritzt worden ist, wird die erste elektrische Betätigungsvorrichtung 532 entregt bzw. ausgeschaltet. Das Kolbenventilglied 555 wird nun in seine erste Position zurückgebracht, die die hydraulische Oberfläche 581 dem niedrigem Druck aussetzt. Der Kolben 580 und der Stößel 583 beenden ihre Abwärtsbewegung, beginnen jedoch nicht sofort ihre Rückzugsbewegung als eine Folge des restlichen hohen Druckes, dem die hydraulische Oberfläche 581 ausgesetzt ist. Sobald der Druck des Brennstoffes, der auf die hydraulische Öffnungsfläche 620 wirkt, unter die Kraft der Vorspannfeder 611 fällt, wird das herkömmliche Nadelventilglied 617 zu seiner unteren Position zurückgebracht, um die Brennstoffeinspritzung über die herkömmlichen Düsenauslässe 628 zu beenden. Der Motor 10 bereitet sich genauso für das darauf folgende Brennstoffeinspritzereignis vor. Der Kolben 26 führt seinen Verbrennungshub als eine Folge der Verbrennung innerhalb des Zylinders 25 folgend auf das herkömmliche Einspritzereignis aus und führt dann seine Auslass- und Einlasshübe aus. Das elektronische Steuermodul 17 bewertet den Betriebszustand des Motors 10, um den erwünschten Betriebszustand für die Brennstoffeinspritzvorrichtung 530 während dem folgenden Einspritzereignis zu bestimmen.
Nun mit Bezug auf das Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung der 15 sei daran erinnert, dass das HCCI-Einspritzereignis in ähnlicher Weise ausgeführt wird, wie für das Ausführungsbeispiel der 14 offenbart. Daher wird nur das herkömmliche Einspritzereignis beschrieben. Gerade vor dem erwünschten Start des herkömmlichen Einspritzereignisses wird die erste elektrische Betätigungsvorrichtung 532 erregt, und das Kolbenventilglied 555 wird zu seiner zweiten Position bewegt, was die hydraulische Oberfläche 581 des Kolbens 580 dem Hochdruck-Betätigungsströmungsmittel aussetzt. Der Kolben 580 und der Stößel 583 bewegen sich nun zu ihrem vorgeschobenen Positionen, was den Brennstoff in der Brennstoffeinspritzvorrichtung 530'' unter Druck setzt. Zusätzlich hat die Aktivierung der ersten elektrischen Betätigungsvorrichtung 532 auch zur Folge, dass die herkömmliche Nadelsteuerkammer 612 gegenüber dem hohen Druck abgeblockt wird und strömungsmittelmäßig mit dem Niederdruck-Reservoir 12 verbunden wird. Wenn niedriger Druck auf die hydraulische Verschlussfläche 616 wirkt, reicht der Brennstoffdruck, der auf die hydraulische Öffnungsfläche 620 wirkt, nun um das herkömmliche Nadelventilglied 617 zu seiner oberen Position anzuheben. Eine Brennstoffeinspritzung über die herkömmlichen Düsenauslässe 628 kann nun in dem zweiten Strahlmuster beginnen, wie bei dem Ausführungsbeispiel der 14 beschrieben.
Wenn die erwünschte Brennstoffmenge über herkömmliche Düsenauslässe 628 eingespritzt worden ist, wird die erste elektrische Betätigungsvorrichtung 532 entregt. Die hydraulische Verschlussfläche 616 ist wiederum dem hohen Druck in der Nadelsteuerkammer 612 ausgesetzt. Die abwärts gerichtete Kraft, die auf das herkömmliche Nadelventilglied 617 wirkt, reicht nun aus, um das herkömmliche Nadelventilglied 617 in seine untere geschlossene Position zurückzubringen. Wenn die herkömmlichen Düsenauslässe 628 nun blockiert sind, beenden der Kolben 580 und der Stößel 583 ihre Abwärtsbewegung. Ungefähr zur gleichen Zeit wird das Kolbenventilglied 555 zu seiner ersten Position zurückgebracht, was die hydraulische Fläche 581 dem niedrigem Druck aussetzt. Zwischen den Einspritzereignissen kehren der Kolben 580 und der Stößel 583 zu ihrem zurückgezogenen Positionen zurück. Die Rückzugsbewegung des Stößels 583 zieht Brennstoff in die Brennstoffeinspritzvorrichtung 530'' für das nächste Einspritzereignis. Zusätzlich bereitet der Motor 10 sich ebenfalls für das folgende Brennstoffeinspritzereignis vor. Der Kolben 26 führt seinen Leistungshub als eine Folge der Verbrennung innerhalb des Zylinders 25 folgend auf das herkömmliche Einspritzereignis aus und durchläuft dann seine Auslass- und Einlasshübe in herkömmlicher Weise. Das elektronische Steuermodul 17 bewertet die Betriebsbedingung des Motors 10, um den erwünschten Betriebszustand für die Brennstoffeinspritzvorrichtung 530 während des folgenden Einspritzereignisses zu bestimmen.
VII. 16–18
Nun mit Bezug auf die 16–18 wird der Betrieb der Brennstoffeinspritzvorrichtung 630 für ein Einspritzereignis in einem gemischten Betriebszustand beschrieben. Vor dem Einspritzereignis werden die erste elektrische Betätigungsvorrichtung 632 und die zweite elektrische Betätigungsvorrichtung 642 entregt, und das Kolbenventilglied wird positioniert, um die hydraulische Fläche 681 des Kolbens 680 dem Niederdruck-Betätigungsströmungsmittel auszusetzen. Das Nadelventilglied 707 ist in seiner unteren geschlossenen Position außer Kontakt mit der Anschlagkomponente 670. Zusätzlich wirkt Niederdruck-Brennstoff auf die hydraulische Oberfläche 669 der Anschlagkomponente 670, so dass die Anschlagkomponente 670 in ihrer vorgespannten zurückgezogenen Position ist. Gerade vor dem erwünschten Beginn des HCCI-Einspritzereignisses, während der Kolben 26 relativ nahe an der unteren Totpunktposition seines Kompressionshubes ist, wird die erste elektrische Betätigungsvorrichtung 632 erregt.
Sobald die erste elektrische Betätigungsvorrichtung 632 erregt ist, wird die hydraulische Verschlussfläche 706 dem niedrigem Druck in der Nadelsteuerkammer 702 über den Druckverbindungsdurchlass 688 ausgesetzt. Zusätzlich wird das Kolbenventilglied 655 zu seiner zweiten Position bewegt, was die hydraulische Oberfläche 681 des Kolbens 680 dem Hochdruck-Betätigungsströmungsmittel aussetzt. Der Kolben 680 und der Stößel 683 beginnen nun, sich vorwärts zu bewegen, um den Brennstoff innerhalb der. Brennstoffeinspritzvorrichtung 630 unter Druck zu setzen. Weil jedoch der HCCI-Düsenauslass 726 und die herkömmlichen Düsenauslässe 728 zu diesem Zeitpunkt geschlossen bleiben, bewegen sich der Kolben 680 und der Stößel 683 nur über eine kleine Distanz voran. Jedoch reicht diese kleine Vorwärtsbewegung, um den Druck des Brennstoffes innerhalb der Brennstoffdruckkammer 685 und des Düsenversorgungsdurchlasses 708 auf Einspritzdrücke anzuheben. Sobald der Brennstoffdruck, der auf die hydraulische Öffnungsfläche 710 wirkt, die abwärts gerichtete Vorspannung der Vor spannfeder 701 überschreitet, wird das Nadelventilglied 707 zu seiner maximalen Hubposition bewegt, und zwar in Kontakt mit der Anschlagkomponente 670, was somit gestattet, dass Brennstoff in den Zylinder 25 über die HCCI-Düsenauslässe 726 in einem ersten Strahlmuster spritzt (siehe 18b). Es sei daran erinnert, dass dieses erste Sprühmuster bzw. Strahlmuster einem relativ kleinen Strahlwinkel mit Bezug zur Zylindermittellinie 27 entspricht (1a). Wenn das Nadelventilglied 707 sich zu seiner maximalen Hubposition bewegt, werden zusätzlich die herkömmlichen Düsenauslässe 728 kurz durch den Ring 711 geöffnet, was somit eine kurze Brennstoffeinspritzung über die herkömmlichen Düsenauslässe 728 in den Zylinder 25 erzeugt.
Wenn die erwünschte Brennstoffmenge über die HCCI-Düsenauslässe 726 eingespritzt worden ist, wird die erste elektrische Betätigungsvorrichtung 632 erregt, und die hydraulische Fläche 706 wird dem hohen Druck in der Nadelsteuerkammer 702 ausgesetzt. Der Druck in der Nadelsteuerkammer 702 zusammen mit der Kraft der Vorspannfeder 701 bewegen das Nadelventilglied 707 zu seiner vorgeschobenen geschlossenen Position.
Wenn ein herkömmliches Einspritzereignis erwünscht ist, werden beide Betätigungsvorrichtungen 632 und 642 erregt. Die Erregung der Betätigungsvorrichtung 632 wirkt dahingehend, dass sie den Brennstoff in der Einspritzvorrichtung 630 unter Druck setzt, wie zuvor beschrieben. Die Erregung der Betätigungsvorrichtung 642 verbindet den Strömungsmitteltransferdurchlass 672 mit dem Hochdruck-Betätigungsströmungsmittel, um eine Hochdruck-Kraft auf der Oberfläche 669 der Anschlagkomponente 670 zu erzeugen. Dies bewirkt, dass die Anschlagkomponente sich nach unten gegen die Wirkung der Feder 673 bewegt. Wenn der Brennstoffdruck den Ventilöffnungsdruck überschreitet, wird das Nadelventilglied 707 sich in Kontakt mit der Anschlagkomponente 670 anheben, um die Zwischenposition einzunehmen, wie in 18c gezeigt.
Das Nadelventilglied 707 wird nun zu seiner Zwischenposition bewegt, im mer noch in Kontakt mit der Anschlagkomponente 670, was die HCCI-Düsenauslässe 726 blockiert und die herkömmlichen Düsenauslässe 728 über den Ring 711 öffnet. Die Brennstoffeinspritzung in den Zylinder 25 über die herkömmlichen Düsenauslässe 728 kann nun in einem zweiten Strahlmuster beginnen. Es sei daran erinnert, dass dieses zweite Strahlmuster einem relativ großen Strahlwinkel mit Bezug zur Zylindermittellinie 27 entspricht (1b). Wenn die erwünschte Brennstoffmenge über die herkömmlichen Düsenauslässe 728 eingespritzt worden ist, wird die erste elektrische Betätigungsvorrichtung 632 entregt. Der Druckverbindungsdurchlass 688 ist wiederum offen zum Hochdruck-Betätigungsströmungsmittel. Wenn der hohe Druck wieder auf die hydraulische Verschlussfläche 706 wirkt, wird das Nadelventilglied 707 zu seiner unteren geschlossenen Position zurückgebracht, um das Einspritzereignis zu beenden. Sobald das Einspritzereignis geendet hat, setzen die verschiedenen Komponenten der Brennstoffeinspritzvorrichtung 630 sich für das nächste Einspritzereignis zurück. Nachdem der Brennstoffdruck abfällt, kann die Betätigungsvorrichtung 642 entregt werden. Wenn die herkömmlichen Düsenauslässe 728 geschlossen sind, beenden der Kolben 680 und der Stößel 683 ihre Vorwärtsbewegung. Jedoch beginnen sie nicht sofort, sich zurückzuziehen, und zwar als eine Folge des restlichen hohen Druckes, der auf die hydraulische Fläche 681 wirkt. Wenn die hydraulische Fläche 669 wieder dem niedrigem Druck in der Anschlagsteuerkammer 671 ausgesetzt ist, kann die Anschlagkomponente 670 wieder zu ihrer zurückgezogenen Position unter der Kraft der Vorspannfeder 673 zurückkehren.
Es sei bemerkt, dass eine Anzahl von Modifikationen an der Brennstoffeinspritzvorrichtung 630 vorgenommen werden könnten, ohne vom Kern der Erfindung abzuweichen. Beispielsweise könnte die zweite elektrische Betätigungsvorrichtung 642 weggelassen werden, und der Brennstoffdruck in der Anschlagsteuerkammer 671 könnte durch einen Brennstoffversorgungsdurchlass gesteuert werden, der ein Teil des Düsenversorgungsdurchlasses 708 ist. In diesem Fall würde die Anschlagkomponente 670 in ihrer oberen Position bleiben, bis der Brennstoffdruck innerhalb der Anschlagsteuerkam mer 671 auf ein ausreichendes Niveau angehoben ist, um die Kraft der Vorspannfeder 673 zu überwinden. An diesem Punkt würde die Anschlagkomponente 670 zu ihrer vorgeschobenen Position bewegt werden, was somit das Nadelventil 700 zu seiner Zwischenposition bewegt. Zusätzlich könnte die Anschlagkomponente 670 modifiziert werden, so dass die Vorspannfeder 673 die Anschlagkomponente 650 in ihre untere Position vorspannt. In diesem Fall könnte der Strömungsmitteltransferdurchlass 672 ein Teil des Düsenversorgungsdurchlasses 708 sein und könnte strömungsmittelmäßig eine Anschlagsteuerkammer 671 verbinden bzw. anschließen, die unter einem Schulterteil der Anschlagkomponente 670 gelegen ist. Hier würde der hohe Brennstoffdruck gegen die Kraft der Vorspannfeder wirken, um die Anschlagkomponente 670 in ihrer oberen Position zu halten, während die Einspritzvorrichtung 630 ihr HCCI-Einspritzereignis ausführen würde. Wenn der Druck innerhalb der Anschlagsteuerkammer 671 während dem Einspritzereignis abnimmt, wird die Kraft der Vorspannfeder 673 ausreichend, um die Kraft des Brennstoffes in der Anschlagsteuerkammer 671 zu überwinden. Sobald diese Strömungsmitteldruckkraft überwunden werden kann, würde die Anschlagkomponente 670 in ihre untere Position unter der Kraft der Vorspannfeder 673 bewegt werden, was somit das Nadelventilglied 700 zu seiner Zwischenposition nach unten bewegt. Es sei bemerkt, dass diese beiden alternativen Ausführungsbeispiele die Einstellung des Brennstoffdruckes mit der Zeit während des Einspritzereignisses erfordern. Im ersten Fall muss der Brennstoffdruck während des Einspritzereignisses zunehmen können, um zu gestatten, dass das herkömmliche Einspritzereignis auftritt. Im zweiten Fall muss der Brennstoffdruck während dem Brennstoffereignis abnehmen können, damit das herkömmliche Einspritzereignis auftritt. Zusätzlich zu diesen Modifikationen sei bemerkt, dass die Anschlagkomponente 670 nicht in einer Brennstoffeinspritzvorrichtung vorgesehen werden muss, die Fähigkeiten zum gemischten Betrieb hat. Statt dessen könnte die Anschlagkomponente 670 in irgendeiner Düsenanordnung vorgesehen sein, die ein Nadelventilglied hat, welches zu drei Positionen bewegbar ist.
Es sei bemerkt, dass eine Anzahl von zusätzlichen Modifikationen an der vorliegenden Erfindung zusätzlich zu jenen, die hier veranschaulicht und beschrieben wurden, vorgenommen werden könnte. Während nur eine hydraulisch betätigte Brennstoffeinspritzvorrichtung veranschaulicht worden ist, sei bemerkt, dass beispielsweise eine nockengetriebene Brennstoffeinspritzvorrichtung ebenfalls Vorteile aus der Anwendung der vorliegenden Erfindung ziehen könnte. Beispielsweise könnte eine Brennstoffeinspritzvorrichtung, die in Verbindung mit einer Nocke mit zwei Ansätzen bzw. Spitzen arbeitet, so modifiziert werden, dass sie irgendeines der Ausführungsbeispiele der oben beschriebenen Düsenanordnung aufweisen könnte. Zusätzlich könnte die Düsenanordnung der vorliegenden Erfindung in einer Brennstoffeinspritzvorrichtung mit Pumpe und Leitung (Pump-Line-Brennstoffeinspritzvorrichtung) eingesetzt werden. Mit kleineren Modifikationen an der Zuleitung der Einspritzvorrichtung könnte die Brennstoffeinspritzvorrichtung mit Pumpe und Leitung auch als Dual-Modus-Brennstoffeinspritzvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung arbeiten. Während die vorliegende Erfindung im Zusammenhang mit einer hydraulisch betätigten Brennstoffeinspritzvorrichtung veranschaulicht worden ist, die Öl als das Betätigungsströmungsmittel verwendet, wird der Fachmann erkennen, dass beispielsweise diese Erfindung gleichfalls auf andere Brennstoffsysteme anwendbar ist, wie beispielsweise auf ein Common-Rail-System mit einem einzigen Strömungsmittelverstärkerkolben (APCRS-System, single fluid amplifier piston common rail system), wie es in der Schrift "Heavy Duty Diesel Engines – The Potential of Injection Rate Shaping for Optimizing Emmissions and Fuel Consumption" (Schwerlast-Dieselmotoren – das Potenzial der Einspritzratenformung zur Optimierung von Emissionen und Brennstoffverbrauch) veranschaulicht wird, die von Bernd Mahr, Manfred Dürnholz, Wilhelm Polach und Hermann Grieshaber, Robert Bosch GmbH, Stuttgart, Deutschland auf dem 21. International Engine Symposium, am 4.–5. Mai 2000 in Wien, Österreich vorgestellt wurde. Mit einigen kleineren Modifikationen könnte das APCRS-System von Bosch gemäß der vorliegenden Erfindung ausgeführt werden.
Der Fachmann wird erkennen, dass alle offenbarten Ausführungsbeispiele eine Vielzahl von montierten Komponenten aufweisen, die HCCI-Düsenauslässe und herkömmlichen Düsenauslässe definieren. Diese Auslässe können durch eine oder mehrere Körperkomponenten definiert werden, können durch ein Nadelventilglied definiert werden oder können möglicherweise durch einen Raum zwischen einer Körperkomponente und einem Ventilglied definiert werden. Mit Bezug auf letzteres könnte ein Düsenauslass gemäß der vorliegenden Erfindung eine ringförmige Öffnung zwischen einem sich nach außen öffnenden Stiftventilglied und einer Körperkomponente sein. Zusätzlich haben in allen Ausführungsbeispielen die HCCI-Düsenauslässe und die herkömmlichen Düsenauslässe unterschiedliche Strahlmuster.
Es sei bemerkt, dass die obige Beschreibung nur zu Veranschaulichungszwecken vorgesehen ist und nicht den Umfang der vorliegenden Erfindung in irgendeiner Weise einschränkend soll. Während jede der Brennstoffeinspritzvorrichtungen, die veranschaulicht worden sind, zwei getrennte Betätigungsvorrichtungen hat, die an dem Einspritzvorrichtungskörper angebracht sind, ist dies beispielsweise nicht nötig. Eine Alternative dafür wäre die Anwendung von Betätigungsvorrichtungen, die in den Strömungsmittelleitungen positioniert sind, die nicht an dem Einspritzvorrichtungskörper angebracht sind. Weiterhin könnten diese Betätigungsvorrichtungen entweder lineare Betätigungsvorrichtungen oder Dreh-Betätigungsvorrichtung sein. Der Fachmann wird erkennen, dass andere Aspekte, Ziele und Vorteile dieser Erfindung aus einem Studium der Zeichnungen, der Offenbarung und der beigefügten Ansprüche erhalten werden kann.

Claims

Düsenanordnung (90, 190, 390, 490, 590, 690), die Folgendes aufweist: eine Vielzahl von montierten Komponenten (31, 231, 331, 431, 531, 631) mit einer Mittellinie (29, 229, 329, 429, 529, 639) die eine Vielzahl von Düsenauslässe (126, 128, 226, 228, 326, 328, 426, 428, 526, 528, 626, 628, 726, 728) definieren; wobei ein Teil für homogene kompressionsgezündete Ladung bzw. HCCI-Teil (126, 226, 326, 426, 526, 626, 726) der Vielzahl von Düsenauslässen (126, 128, 226, 228, 326, 328, 426, 428, 526, 528, 626, 628, 726, 728) in einem ersten durchschnittlichen Winkel (θ) mit Bezug auf die Mittellinie (29, 229, 329, 429, 529, 639) orientiert ist; wobei ein herkömmlicher Teil (128, 228, 328, 428, 528, 628, 728) der Vielzahl von Düsenauslässen (126, 128, 226, 228, 326, 328, 426, 428, 526, 528, 626, 628, 726, 728) in einem zweiten durchschnittlichen Winkel (α) mit Bezug zur Mittellinie (29, 229, 329, 429, 529, 639) orientiert ist; wobei die zusammengebauten Komponenten (31, 231, 331, 431, 531, 631) ein Nadelventil (100, 200, 300, 400, 500, 600, 700) aufweisen, das positioniert ist, um sich zwischen Positionen zu bewegen, die die Vielzahl von Düsenauslässen (126, 128, 226, 228, 326, 328, 426, 428, 526, 528, 626, 628, 726, 728) öffnen und schließen, und wobei sie bewegbar sind zwischen einer ersten Position, in der der erste Teil (126, 226, 326, 426, 526, 626, 726) offen ist, jedoch der zweite Teil (128, 228, 328, 428, 528, 628, 728) geschlossen ist, und einer zweiten Position, in der der zweite Teil (128, 228, 328, 428, 528, 628, 728) offen ist, jedoch der erste Teil (126, 226, 326, 426, 526, 626, 726) geschlossen ist; wobei mindestens ein Steuerventilglied (37, 47) positioniert ist, um sich zwischen einem Hochdruck-Sitz (39, 49) und einem Niederdruck-Sitz (38, 48) zu bewegen; und wobei mindestens eine elektrische Betätigungsvorrichtung mit dem Nadelventil (100, 200, 300, 400, 500, 600, 700) über das mindestens eine Steuerventilglied (37, 47) gekoppelt ist.
Düsenanordnung (90, 190, 290, 390, 490, 590, 690) nach Anspruch 1, wobei der erste durchschnittliche Winkel (θ) relativ klein ist, und wobei der zweite durchschnittliche Winkel (α) relativ groß ist.
Düsenanordnung (90, 190, 290, 390, 490, 590) nach Anspruch 1, wobei ein erstes Nadelventilglied (117, 217, 317, 407, 517, 617) und/oder ein zweites Nadelventilglied (107, 207, 307, 417, 507, 607) eine hydraulische Verschlussfläche (106, 116, 206, 216, 306, 416, 506, 616) aufweist, die dem Strömungsmitteldruck in einer Nadelsteuerkammer (102, 112, 202, 212, 302, 412, 502, 612) ausgesetzt ist.
Motor (10) mit mindestens zwei Betriebszuständen, der Folgendes aufweist: ein Motorgehäuse (11), welches eine Vielzahl von Zylindern (25) definiert; eine einzige Brennstoffeinspritzvorrichtung (30, 230, 330, 430, 530, 630) für jeden der Vielzahl von Zylindern (25), wobei jede Brennstoffeinspritzvorrichtung (30, 230, 330, 430, 530, 630) eine Spitze hat, die zumindest teilweise in einem der Vielzahl von Zylindern (25) positioniert ist; wobei jede Brennstoffeinspritzvorrichtung (30, 230, 330, 430, 530, 630) eine erste Konfiguration für einen HCCI-Betriebszustand (HCCI- = homogeneous charge compression ignition) hat, in dem Brennstoff in einem ersten Strahlmuster eingespritzt wird; und wobei jede Brennstoffeinspritzvorrichtung (30, 230, 330, 430, 530, 630) eine zweite Konfiguration für einen herkömmlichen Betriebszustand hat, in dem Brennstoff in einem zweiten Strahlmuster eingespritzt wird; und wobei jede Brennstoffeinspritzvorrichtung mindestens ein Steuerventil (37, 47) aufweist, das positioniert ist, um sich zwischen einem Hochdruck-Sitz (39, 49) und einem Niederdruck-Sitz (38, 48) zu bewegen.
Brennstoffeinspritzvorrichtung (30, 230, 330, 430, 530, 630), die Folgendes aufweist: eine Vielzahl von montierten Komponenten (31, 231, 331, 431, 531, 631) mit einer Mittellinie (29, 229, 329, 429, 529, 629) die eine Vielzahl von Düsenauslässen (126, 128, 226, 228, 326, 328, 426, 428, 526, 528, 626, 628, 726, 728) definieren; wobei ein Teil für homogene kompressionsgezündete Ladung bzw. HCCI-Teil (126, 226, 326, 426, 526, 626, 726) der Vielzahl von Düsenauslässen (126, 128, 226, 228, 326, 328, 426, 428, 526, 528, 626, 628, 726, 728) in einem ersten durchschnittlichen Winkel (θ) mit Bezug zur Mittellinie (29, 229, 329, 429, 529, 629) orientiert ist; wobei ein herkömmlicher Teil (128, 228, 328, 428, 528, 628, 728) der Vielzahl von Düsenauslässen (126, 128, 226, 228, 326, 328, 426, 428, 526, 528, 626, 628, 726, 728) in einem zweiten durchschnittlichen Winkel (α) mit Bezug zur Mittellinie (29, 229, 329, 429, 529, 629) orientiert ist; wobei die montierten Komponenten (31, 231, 331, 431, 531, 631) mindestens ein Nadelventilglied (107, 117, 207, 217, 307, 317, 407, 417, 507, 517, 607, 617, 707) aufweisen, welches benachbart zu der Vielzahl von Düsenauslässen (126, 128, 226, 228, 326, 328, 426, 428, 526, 528, 626, 628, 726, 728) positioniert ist; wobei das mindestens eine Nadelventilglied (107, 117, 207, 217, 307, 317, 407, 417, 507, 517, 607, 617, 707) eine erste Position hat, in der der HCCI-Teil (126, 226, 326, 426, 526, 626, 726) offen ist, jedoch der herkömmliche Teil (128, 228, 328, 428, 528, 628, 728) geschlossen ist, und eine zweite Position, in der der herkömmliche Teil (128, 228, 328, 428, 528, 628, 728) offen ist, jedoch der HCCI-Teil (126, 226, 326, 426, 526, 626, 726) geschlossen ist; wobei das mindestens eine Nadelventilglied (107, 117, 207, 217, 307, 317, 407, 417, 507, 517, 607, 617, 707) eine hydraulische Verschluss fläche (106, 116, 206, 216, 306, 416, 506, 616, 706) aufweist, die dem Strömungsmitteldruck in einer Nadelsteuerkammer (102, 112, 202, 212, 302, 412, 502, 612, 702) ausgesetzt ist; wobei mindestens ein Steuerventilglied (37, 47) positioniert ist, um sich zwischen einem Hochdruck-Sitz (39, 49) und einem Niederdruck-Sitz (38, 48) zu bewegen; und mindestens eine elektrische Betätigungsvorrichtung, die an dem Einspritzvorrichtungskörper angebracht ist.