DE69814350T2

DE69814350T2 - Zweitaktbrennkraftmaschine mit einem ventil integriert mit einem einspritzventil

Info

Publication number: DE69814350T2
Application number: DE69814350T
Authority: DE
Inventors: R. Charles MILLER; W. John WINKLER; G. Willibald BERLINGER
Original assignee: Caterpillar Inc
Current assignee: Southern Illinois University Foundation
Priority date: 1997-11-19
Filing date: 1998-11-09
Publication date: 2004-03-25
Anticipated expiration: 2018-11-10
Also published as: US5934245A; EP0954685B1; DE69814350D1; WO1999025969A1; JP2001508523A; EP0954685A1

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf Brennstoffeinspritzvorrichtungen und Gasaustauschventile für Motoren und insbesondere auf einen Zwei-Takt-Motor mit einem elektrisch gesteuerten Mono-Ventil, welches mit einer Brennstoffeinspritzvorrichtung integriert ist.
Technischer Hintergrund
Ingenieure suchen dauernd nach Wegen zur Verbesserung des Wirkungsgrades und der Leistung von Zwei-Takt-Motoren. Verschiedene miteinander in Konflikt stehende Anforderungen an manche Motoren haben unerwünschte Raumeinschränkungen bezüglich des (der) Einlass- oder Auslassventile) mit sich gebracht genauso wie das Vorsehen eines geeigneten Brennstoffeinspritzsystems. Im Fall von Zwei-Takt-Motoren sieht eine ideale Spülkonfiguration einen "Durchfluss" oder einen "Uni-Fluss" vor, und zwar durch Zugabe von Auslass- oder Einlassventilen in dem Kopf. Jedoch verursacht das Hinzufügen des Ventilstrangs in heutigen Zwei-Takt-Dieselmotoren zwei Probleme: (1) gesteigerte Herstellungs- und Instandhaltungskosten; und (2) einen Kompromiss zwischen der Lage des Ventils zum Atmen und der optimalen Lage der Einspritzvorrichtung für die Verbrennung.
Zusätzlich zu den oben dargelegten Problemen haben Diesel-Zwei-Takt-Freikolbenmotoren spezielle Einschränkungen, die eine Verbesserung benötigen. Im allgemeinen kann die Leistungsdichte eines Freikolbenmotors gesteigert werden durch Reduzierung der Motorgrösse in zwei Arten: (1) ein kürzerer Hub mit einer proportional gesteigerten Frequenz; und (2) ein reduzierter Kolbendurchmesser mit einer gesteigerten Frequenz (begleitet durch eine gesteigerte mittlere Kolbengeschwindigkeit). Die primäre Einschränkung für letzteres ist der Einlassluftfluss oder die Spülung. Die leistungsdichten Einschränkungen des Freikolbenmotors könnten deutlich überwunden werden durch Vorsehen von Uni-Fluss- bzw. Uni-Flow-Spülvorteilen, um höhere mittlere Kolbengeschwindigkeiten zu gestatten.
Bei vielen Motoren sind sowohl das (die) Gasaustauschventil(e) als auch das Brennstoffeinspritzsystem in ihrem Betrieb mit der Kolbenposition innerhalb des Motors gekoppelt. Die Ingenieure haben erkannt, dass der Verbrennungswirkungsgrad und die Gesamtmotorleistung verbessert werden kann durch Entkoppelung des Betriebs des Brennstoffeinspritzsystems von der Position des Kolbens im Motor. In dieser Hinsicht hat Caterpillar Inc. Peoria, Illinois beträchtlichen Erfolg gehabt, in dem hydraulisch betätigte, elektronisch gesteuerte Brennstoffeinspritzvorrichtungen in Motoren vorgesehen wurden. Diese Brennstoffeinspritzsysteme gestatten es einem Motorcomputer, eine berechnete Brennstoffmenge, oft in einer vorbestimmten Art und Weise, in den Brennraum zu einem Zeitpunkt einzuspritzen, der auf abgefühlten Betriebszuständen und anderen Parametern basiert.
Teilweise wegen der Verbesserungen, die durch das Vorsehen von hydraulisch betätigten, elektronisch gesteuerten Brennstoffeinspritzvorrichtungen beobachtet wurden, vermuten die Ingenieure, dass weitere Verbesserungen der Leistung und des Wirkungsgrades ebenfalls durch Entkoppelung von mindestens einem der Gasaustauschventile von der Kolbenposition in einem Zwei-Takt-Motor erreicht werden können. Anders gesagt ist es auch wünschenswert, dass mindestens eines der Auslass- oder Einlassventile elektronisch gesteuert wird, um die Auslass- und Einlassteile des Motorzyklus in unabhängigerer und wirkungsvollerer Weise für einen gegebenen Betriebszustand zu steuern.
Die vorliegende Erfindung ist darauf gerichtet, eines oder mehrere der obigen und andere Probleme zu überwinden, genauso wie den Wirkungsgrad und die Leistung von Zwei-Takt-Motoren im allgemeinen zu verbessern.
US 2 280 386 A bezieht sich auf ein kombiniertes Motorzylinderventil und eine Brennstoffeinspritzvorrichtung. Die Ventilspindel erstreckt sich in einen stationären Brennstoffpumpzylinder, und es gibt eine Leitung durch die Ventilspindel vom Pumpendruckraum zum Einspritzventil, welches in dem Ventil kopf eingebaut ist, und zur Einspritzdüse, die sich durch deren Mitte erstreckt.
US 2 179 278 A bezieht sich auf Dieselmotoren und insbesondere auf einen Leistungszylinder, weiter auf einen Zylinderkopf dafür, in dem ein mittig angeordneter Anschluss ist, auf ein Ventil für den erwähnten Anschluss mit einer Ausnehmung in der Stirnseite davon, wobei der innerste Teil des Ventils in einer Ebene benachbart zur Innenfläche des Zylinderkopfes ist, weiter auf Mittel zur Einspritzung von Brennstoff durch das Ventil in die Ausnehmung, auf einen Kolben, der in dem Zylinder betreibbar bzw. bewegbar ist, der eine Ausnehmung in seinem Oberteil hat, wobei die Ausnehmungen einen Auslass besitzen, der im wesentlichen von gleicher Fläche bzw. von gleichem Querschnitt ist und wobei diese geeignet sind, um miteinander zusammen zu arbeiten, um eine Vorbrennkammer zu bilden, wenn der Kolben am Oberteil seines Hubes ist, und eine ringförmige Hauptbrennkammer, die in der Wand des Zylinders und dem ringförmigen Teil des Oberteils des Zylinders um die Ausnehmung im letzteren herum ausgebildet ist, wobei die Verbindung zwischen den Kammern durch Material eingeschränkt ist, wenn der Kolben auf dem oberen Todpunkt ist.
US 4 809 655 A offenbart, dass ein Einlassventil und eine Einspritzdüse für einen Dieselmotor mit einer Direkteinspritzung miteinander derart kombiniert sind, dass sie eine einzige Einheit bilden. Der Brennstoff wird für eine direkte Einspritzung in der Mitte des Brennraums in dem Zylinderkopf zerstäubt.
Offenbarung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung ist ein Motor nach Anspruch 1. Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung können aus den abhängigen Ansprüchen gewonnen werden.
Weitere Details der vorliegenden Erfindung werden aus einem Studium der folgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels in Kombination mit den beigefügten Figuren offensichtlicher.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist eine teilweise schematische Ansicht eines Motors und eines Brennstoffeinspritzsystems gemäss eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung.
2a–d zeigen grafisch verschiedene Parameter, die die Kolbenposition, die Gasventilgliedposition bzw. die Elektromagnetposition gegenüber der Zeit für einen Zwei-Takt-Motor gemäss eines beispielhaften Aspektes der vorliegenden Erfindung aufweist.
3 ist eine teilweise schematische geschnittene Seitenansicht eines Motors und eines Brennstoffeinspritzsystems gemäss der vorliegenden Erfindung während eines Leistungsteils eines Motorzyklus.
4 ist eine schematische Ansicht ähnlich der 3, ausser dass sie den Kolben an dem unteren Todpunkt zeigt, wenn dieser im Spülteil des Motorzyklus ist.
5 ist eine schematische Ansicht ähnlich der 3 und 4, die den Motor in dem Kompressions- bzw. Verdichtungsteil des Motorzyklus zeigt.
6 ist eine schematische Ansicht ähnlich der 3–5, ausser dass sie den Motor und das Brennstoffeinspritzsystem im Einspritzteil des Motorzyklus zeigt.
7 ist eine diagrammartige teilweise schematische Ansicht eines Zwei-Takt-Freikolbenmotors gemäss eines anderen Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung.
Bester Weg zur Ausführung der Erfindung
Mit Bezug auf 1 weist ein Motor 10 ein integriertes Brennstoffeinspritz- und Zylinderventil 12 (integrierte Brennstoffeinspritz- und Zylinderventilvorrichtung), das in einem Motorgehäuse 11 montiert ist. In diesem beispielhaften Ausführungsbeispiel ist der Motor 10 als ein Zwei-Takt-Dieselmotor geeignet. Das Motorgehäuse 11 definiert einen zylindrisch geformten hohlen Kolbenhohlraum 14, der von einem Einlassgasdurchlassweg 17 durch einen Ventilsitz 19 getrennt ist. Eine Vielzahl von Auslassgasdurchlasswegen 16 öffnet sich in dem hohlen Kolbenzylinder 14 an einer Vielzahl von Positionen, die um die Mittellinie 5 herum verteilt sind. Wie in einem herkömmlichen Motor ist ein Kolben 15 in einem hohlen Kolbenhohlraum 14 positioniert und ist durch eine (nicht gezeigte) Kurbelwelle zwischen einer unteren Todpunktposition und einer oberen Todpunktposition bewegbar, wie gezeigt. Die Auslassgasdurchlasswege 16 sind normalerweise zur Brennkammer hin blockiert, die durch einen hohlen Kolbenhohlraum im Kolben 15 gebildet wird, sie sind jedoch zu diesen offen, wenn der Kolben 15 an seiner unteren Todpunktposition ist. Die integrierte Brennstoffeinspritzvorrichtung und das Zylinderventil 12, der hohle Kolbenzylinder 14 und der Kolben 15 haben alle eine gemeinsame Mittellinie 5.
Das integrierte Brennstoffeinspritz- und Zylinderventil 12 verwendet eine hydraulische Betätigungsvorrichtung 46, die vorzugsweise durch einen einzigen Elektromagneten 48 aktiviert wird, um die Brennstoffeinspritzvorrichtung 45 zu steuern und mit Leistung zu versorgen, genauso wie für die Bewegung des Mono-Gasventilgliedes 51. Somit ist die hydraulische Betätigungsvorrichtung 46 sowohl mit der Brennstoffeinspritzvorrichtung 45 als auch mit dem Gasventil 51 gekoppelt. Das Mono-Gasventilglied 51 ist ein Teil des Einspritzvorrichtungskörpers 50 und wird durch die hydraulische Betätigungsvorrichtung 46 mit Bezug auf einen restlichen Teil des Einspritzvorrichtungskörpers 50 bewegt, um den hohlen Zylinderhohlraum 14 zum Einlassgasdurchlassweg 17 über dem Ventilsitz 19 zu öffnen und zu schliessen. Der hohle Kolbenhohlraum 14, der Kolben 15 und das Gasventilglied 51 definieren die Brennkammer. Brennstoff wird zu der integrierten Brennstoffeinspritzvorrichtung und dem Zylinderventil 12 an einem Brennstoffeinlass 37 geliefert, und Betätigungsströmungsmittel mit geliefert, und Betätigungsströmungsmittel mit relativ hohem Druck, wie beispielsweise Motorschmieröl, wird zu der hydraulischen Betätigungsvorrichtung 46 beim Betätigungsströmungsmitteleinlass 27 geliefert. Der Elektromagnet 48 ist an einem Steuerventil 61 (3) innerhalb des integrierten Brennstoffeinspritz- und Zylinderventils 12 angebracht und dies sind die Mittel, durch welche der Betätigungsströmungsmitteleinlass 27 geöffnet und geschlossen wird. Wiederum wird die Aktivierung des Elektromagneten 48 durch ein herkömmliches elektronisches Steuermodul 40 über eine Kommunikationsleitung 42 gesteuert.
Der Betätigungsströmungsmitteleinlass 27 empfängt Betätigungsströmungsmittel mit relativ hohem Druck über dem Versorgungsdurchlass 25, der mit einer Hochdruckpumpe 24 verbunden ist. Eine Zirkulationspumpe 22 mit relativ niedrigem Druck zieht Niederdruckbetätigungsströmungsmittel von dem Reservoir 20 in den Zirkulationsdurchlass 21 und auf die Hochdruckpumpe 24 über den Betätigungsströmungsmittelversorgungsdurchlass 23. Das elektronische Steuermodul 40 steuert die Grösse des Betätigungsströmungsmitteldruckes durch Steuerung der Hochdruckpumpe 24 über die Kommunikations- bzw. Verbindungsleitung 41. Durch Steuerung des Druckes des Betätigungsströmungsmittels wird ein zusätzliches Steuerungselement über das integrierte Brennstoffeinspritz- und Zylinderventil 12 erreicht. Nach der Ausführung der Arbeit innerhalb der hydraulischen Betätigungsvorrichtung 46 wird das Betätigungsströmungsmittel zum Reservoir 20 über einen Betätigungsströmungsmittelrückleitungsdurchlass 26 zurückgeleitet. Der Fachmann wird erkennen, dass irgend ein geeignetes Strömungsmittel verwendet werden könnte, um die hydraulische Betätigungsvorrichtung 46 mit Leistung zu versorgen, welches Schmieröl, Brennstoffströmungsmittel, Kühlströmungsmittel usw. mit einschliesst jedoch nicht darauf eingeschränkt ist.
Brennstoff wird zu der Brennstoffeinspritzvorrichtung 45 über einen Brennstoffversorgungsdurchlass 35 geliefert, der an einem Ende mit dem Brennstoffeinlass 37 verbunden ist, und der an seinem anderen Ende mit einer Brennstoffzirkulationspumpe 34 verbunden ist. Die Brennstoffzirkulations pumpe 34 zieht Brennstoff vom Brennstofftank 30 entlang des Brennstoffzirkulationsdurchlasses 31 durch Brennstoffilter 32 und schliesslich in die Pumpe 34 über den Brennstoftversorgungsdurchlass 33. Irgendwelcher Brennstoff, der während des regulären Betriebszyklus des integrierten Brennstoffeinspritzsteuerventils 12 nicht verwendet wird, wird zum Brennstofftank 30 über den Brennstoffrückleitungsdurchlass 36 zurückzirkuliert.
Mit Bezug auf 3 weist das sich nach innen öffnende Ventilsystem einen Ventilteil 86 des Gasventilgliedes 51 auf, der in dem hohlen Kolbenhohlraum 14 positioniert ist. Während der Verbrennungs- und Einspritzereignisse wird die Ventilkontaktfläche 85 im Kontakt mit dem Ventilsitz 19 gehalten, um den Brennraum von dem Einlassgasdurchlassweg 17 zu isolieren. Ebenfalls wie bei einem herkömmlichen Ventilsystem dient der Kompressions- bzw. Verdichtungs- und Verbrennungsdruck, der auf die Verschlussdruckfläche 84 des Gasventilgliedes 51 wirkt, dazu, dieses während der Verdichtungs- und Verbrennungsereignisse geschlossen zu halten. Das Gasventilglied 51 ist normalerweise zu einer geschlossenen Position hin vorgespannt, wie in 3 gezeigt, und zwar durch ein Strömungsmittel mit niedrigerem Druck, der auf eine Gasventilrückstellschulter 59 wirkt, die innerhalb der Gasventilvorspannkammer 53 positioniert ist.
Die restlichen Teile der inneren Struktur des integrierten Brennstoffeinspritzund Steuerventils 12 sind im wesentlichen ähnlich wie bei den hydraulisch betätigten, elektronisch gesteuerten Brennstoffeinspritzvorrichtungen der Bauart, die von Caterpillar Inc., Peoria, Illinois hergestellt wird, und die im Detail in zahlreichen herausgegebenen Patenten beschrieben wurde. Trotzdem weist der Einspritzvorrichtungskörper 50 eine Betätigungsströmungsmitteleinlassleitung 60 auf, die sich an einem Ende zum Betätigungsströmungsmitteleinlass 27 öffnet, der in 1 gezeigt ist. Ein elektromagnetbetätigtes Steuerventil 61 ist zwischen der Betätigungsströmungsmitteleinlassleitung 60 und dem Betätigungsströmungsmittelhohlraum 65 positioniert. Das elektromagnetbetätigte Steuerventil 61 ist an dem Elektromagneten 48 angebracht und wird von diesem bewegt. Wenn der Elektromagnet aktiviert wird, bewegt sich das Steuerventil 61 zu einer ersten Position, in der die Betätigungsströmungsmitteleinlassleitung 60 zum Betätigungsströmungsmittelhohlraum 65 über dem Verbindungsdurchlass 63 offen ist. Das Steuerventil 61 ist normalerweise zu einer zweiten Position über irgend welche herkömmlichen Mittel vorgespannt, wie beispielsweise durch eine (nicht gezeigte) Feder, so dass der Betätigungsströmungsmittelhohlraum 65 mit dem Ablaufdurchlass 62 über Verbindungsdurchlässe 63 und 64 verbunden ist. Wiederum mit Rückbezug auf 1 ist der Ablaufdurchlass 62 an der Aussenfläche des Einspritzvorrichtungskörpers 50 mit dem Betätigungsströmungsmittelrückleitungsdurchlass 26 verbunden.
Ein Verstärkerkolben 66 ist in dem Betätigungsströmungsmittelhohlraum 65 positioniert und ist bewegbar zwischen einer zurückgezogenen Position, wie in 3 gezeigt, und einer vorgeschobenen Position, wie in 4 gezeigt. Der Verstärkerkolben 66 weist eine obere hydraulische Oberfläche 67 auf, auf die ein Strömungsmitteldruck wirkt, der innerhalb des Betätigungsströmungsmittelhohlraums 65 vorhanden ist. Das Betätigungsströmungsmittelsteuerventil 61 zusammen mit dem Betätigungsströmungsmittelhohlraum 65 und dem Verstärkerkolben 66 genauso wie die assoziierten Durchlasswege bilden die hydraulische Betätigungsvorrichtung 46 gemäss der vorliegenden Erfindung.
Das Gasventilglied 51 weist eine Stösselbohrung 70 auf, in der sich ein Stössel 68 zwischen einer vorgeschobenen Position und einer zurückgezogenen Position hin und her bewegt. Der Stössel 68 ist mit der Unterseite des Verstärkerkolbens 66 so verbunden, dass beide zu ihren jeweiligen zurückgezogenen Positionen durch eine Rückstellfeder 69 vorgespannt sind. Der untere Teil der Stösselbohrung 70 ist eine Öffnungsdruckfläche 54 für das Gasventilglied 51. Die Öffnungsdruckfläche 54 ist in Beziehung zur Verschlussdruckfläche 84 so bemessen, dass das Gasventilglied 51 sich zu seiner offenen Position bewegen wird, wie in 4 gezeigt, wenn der Brennstoffdruck, der auf die Öffnungsdruckfläche 54 wirkt, ausreicht, um irgend eine Gegenkraft zu überwinden, die aus dem Gasdruck resultiert, der auf die Verschlussdruckfläche 84 innerhalb des hohlen Kolbenhohlraums 14 wirkt. Diese zwei Druckflächen sind so bemessen, dass sich das Gasventilglied 51 nur in seine offene Position bewegen kann, wenn der Druck innerhalb des hohlen Kolbenhohlraums 14 auf seinem relativ niedrigen Gasaustauschdruck ist. Wenn der Druck innerhalb des hohlen Kolbenhohlraums auf seinem relativ hohen Kompressionsdruck oder auf dem noch höheren Verbrennungsdruck ist, sind die Druckflächen 54 und 84 so bemessen, dass das Gasventilglied 51 sich nicht in seine offene Position bewegen kann. Wie zuvor bemerkt, ist das Gasventilglied 51 zu seiner geschlossenen Position nur durch den relativ niedrigen Druck vorgespannt, der in dem Ablaufdurchlass 62 vorhanden ist, der mit der Gasventilvorspannkammer 53 über einen Vorspannverbindungsdurchlass 71 verbunden ist. Es ist wichtig zu bemerken, dass die Laufdistanz des Kolbens 66 von seiner zurückgezogenen Position zu seiner vorgeschobenen Position derart ist, dass dieser in Kontakt mit dem unteren Anschlag ist, wenn das Gasventilglied 51 in seiner offenen Position ist. Diese Laufdistanz verhindert irgendeine weitere Bewegung des Verstärkerkolbens 66, so dass kein Brennstoff in den hohlen Kolbenzylinder 14 eingespritzt wird, wenn das Gasventilglied 51 in seiner offenen Position ist.
Wenn der Gasdruck innerhalb des hohlen Kolbenhohlraums 14, der auf die Verschlussdruckfläche 84 wirkt, ausreicht, um das Gasventilglied 51 geschlossen zu halten, verhalten sich die restlichen Teile des integrierten Brennstoffeinspritz- und Steuerventils 12 im wesentlichen wie eine hydraulisch betätigte Brennstoffeinspritzvorrichtung. Insbesondere definieren der Stössel 68, die Stösselbohrung 70 und die Öffnungsdruckfläche 54 alle eine Brennstoffdruckkammer 75, die mit einer Düsenkammer 76 über einen Düsenversorgungsdurchlass 77 verbunden ist. Wiederum ist die Düsenkammer 76 zum Düsenauslass 80 offen, der sich direkt in dem hohlen Kolbenzylinder 14 öffnet. Es ist wichtig zu bemerken, dass der Düsenauslass 80 vorzugsweise an der ungefähren Mitte des Ventilteils 86 und des hohlen Kolbenhohlraums 14 positioniert ist, um die Verbrennung zu optimieren.
Ein Nadelventilglied 55 ist innerhalb des Gasventilgliedes 51 positioniert und ist bewegbar zwischen einer Einspritzposition, in der die Düsenkammer 76 zum Düsenauslass 80 hin offen ist, und einer blockierten Position, in der die Düsenkammer 76 zum Düsenauslass 80 hin abgeblockt ist. Vorzugsweise bewegen sich das Nadelventilglied 55, das Gasventilglied 51 und der Kolben 15 alle entlang einer gemeinsamen Mittellinie 5. Das Nadelventilglied 55 ist normalennreise zu seiner blockierten Position durch eine Nadelrückstellfeder 79 vorgespannt, er kann sich jedoch zu seiner Einspritzposition bewegen, wenn der Brennstoffdruck, der auf die hydraulische Hubfläche 56 wirkt, einen ausreichenden Ventilöffnungsdruck erreicht, um die Nadelrückstellfeder 79 zu überwinden. Wie bei einer herkömmlichen Brennstoffeinspritzvorrichtung ist der Ventilöffnungsdruck zwischen einem relativ niedrigen Brennstoffversorgungsdruck und einem relativ hohen Einspritzdruck. Es ist wichtig zu bemerken, dass die Grösse des Brennstoffdruckes, die nötig ist, um das Gasventilglied 51 in seine offene Position zu bewegen, beträchtlich niedriger ist als der Ventilöffnungsdruck, der nötig ist, um das Nadelventilglied 55 in seiner Einspritzposition zu heben. Somit sind die Öffnungsdruckfläche 54, die Verschlussdruckfläche 84 und die hydraulische Hubfläche 56 alle relativ zueinander bemessen, und entsprechende Laufdistanzen der Komponenten sind derart definiert, dass: (1) Brennstoff nicht in den hohlen Zylinderhohlraum 14 eingespritzt wird, wenn das Gasventilglied 51 in seiner offenen Position ist; dass (2) nur entweder das Gasventilglied 51 oder das Nadelventilglied 55 bewegt werden, wenn die hydraulische Betätigungsvorrichtung 46 aktiviert ist; dass (3) das Gasventilglied 51 geschlossen bleibt, wenn der Druck in dem hohlen Zylinderhohlraum 14 relativ hoch während der Kompression und der Verbrennung ist; und dass (4) das Nadelventilglied 55 in seiner Einspritzposition nur dann angehoben werden kann, wenn das Gasventilglied 51 in seiner geschlossenen Position durch den hohen Druck innerhalb des hohlen Kolbenhohlraums 14 gehalten wird.
Mit Bezug auf 7 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung in Form eines Zwei-Takt-Freikolbenmotors 110 veranschaulicht. Viele der Merkmale des Motors 110 sind jenen Merkmalen ähnlich, die schon mit Bezug auf den Kurbelwellenmotor besprochen wurden. Diese Merkmale weisen das integrierte Brennstoffeinspritz- und Zylinderventil 12 auf, genauso wie die Brennstoffzirkulationssysteme, und identische Bezugs zeichen werden verwendet, um diese Merkmale zu identifizieren. Es wird Bezug auf die frühere Beschreibung für eine Besprechung dieser identischen Merkmale genommen.
Der Freikolbenmotor 110 weist ein Motorgehäuse 113 auf, welches einen hohlen Kolbenhohlraum 114 definiert, innerhalb dem ein Kolben 115 positioniert ist, um sich zwischen einer unteren Position, wie gezeigt, und einer oberen Position zu bewegen. Das Motorgehäuse 113 definiert einen Einlassgasdurchlassweg 117, der sich in dem hohlen Kolbenhohlraum 114 öffnet, wenn der Kolben 115 an seiner unteren Position ist, wie gezeigt, wird jedoch zum Brennraum abgeblockt, wenn der Kolben 115 sich zu seiner oberen Position bewegt. Obwohl dies in dieser Ansicht nicht sichtbar ist, gibt es vorzugsweise mehrere Einlassgasdurchlasswege, die um die gemeinsame Mittellinie 105 verteilt sind. Das Motorgehäuse 113 weist auch einen Auslassgasdurchlassweg 116 auf, der abwechselnd zum hohlen Kolbenhohlraum 114 durch das Gasventilglied 51 geöffnet und geschlossen wird. Bei jeder Hin- und Herbewegung des Kolbens 115 wird frische Luft in den Frischlufthohlraum 125 gezogen, und zwar über das Einweg-Ventil 135 und durch den Lufteinlassdurchlass 139. Diese Luft wird innerhalb des Frischlufthohlraums 125 komprimiert, wenn der Kolben 115 sich zu seiner unteren Position bewegt.
An dem Kolben 115 ist ein Arbeitsstössel 111 angebracht, der einen vergrösserten Teil 112 aufweist. Wenn sich der Kolben 115 von seiner oberen Position zu seiner unteren Position bewegt, wie gezeigt, wird ein Strömungsmittel, wie beispielsweise Schmieröl, innerhalb der Pumpenkammer 118 komprimiert und in den Hochdruck-Akkumulator 120 über das Einwegventil 121 gedrückt. Ein Teil des Hochdruckströmungsmittels in dem Akkumulator 120 wird zu der hydraulischen Betätigungsvorrichtung 46 über den Betätigungsströmungsmittelversorgungsdurchlass 123 geliefert. Ein anderer Teil des Hochdruckströmungsmittels in dem Akkumulator 120 wird zu der Hochdruckleitung 122 geliefert, wo es Arbeit mit einem gewissen Teil der (nicht gezeigten) Maschinerie ausführt.
Das elektronische Steuermodul 40 steuert nicht nur die Aktivierung des integrierten Brennstoffeinspritz- und Zylinderventils 12, sondern steuert die Einleitung der Bewegung des Kolbens 115 durch Steuerung des Kompressions- bzw. Verdichtungsstarterventils 153 über eine herkömmliche Kommunikationsleitung 142. Wenn das Kompressionsstarterventil 153 angewiesen wird, sich zu öffnen, fliesst Strömungsmittel mit mittlerem Druck von dem Kompressionsdruckakkumulator 150, um auf den vergrösserten Teil 112 des Arbeitsstössels 111 zu wirken. Dies beginnt, den Arbeitsstössel 111 und den Kolben 115 nach links zu bewegen, bis sich der vergrösserte Teil 112 über die offene Leitung 151 bewegt, um den Fluss des Strömungsmittels mit mittlerem Druck von dem Kompressionsdruckakkumulator 150 zu steigern. Der Strömungsmitteldruck innerhalb des Druckakkumulators 150 ist vorzugsweise hoch genug, um den Kolben 115 in seine obere Position zu drücken, um die frische Luft für ein darauf folgendes Verbrennungsereignis zu komprimieren. Wenn der Kolben 115 sich nach rechts bewegt, wird ein Teil des Strömungsmittels in den Kompressionsakkumulator 150 durch eine offene Leitung 151 zurückgeleitet, genauso wie über ein Einweg-Ventil 152. Irgendwelche Strömungsmitteldruckverluste in den Druckakkumulator 150 können in einer in der Technik bekannten Weise aufgefangen bzw. nachgefüllt werden, wie beispielsweise durch eine (nicht gezeigte) Pumpe oder eine Strömungsmittelverbindung zwischen dem Akkumulator 150 und dem Hochdruck-Akkumulator 120.
Bei jeder Hin- und Herbewegung des Kolbens 115 und des Arbeitsstössels 111 wird Strömungsmittel erneut in die Arbeitskammer 118 von einem Niederdruckakkumulator 130 über das Einweg-Ventil 131 zurückgeliefert.
Industrielle Anwendbarkeit
Mit Bezug auf die 2–6 wird der Betrieb der Motoren 10 und 110 im allgemeinen für einen Zwei-Takt-Dieselmotor veranschaulicht. Die vertikal gestrichelten Linien der 2a–d veranschaulichen wo die Aufnahmedarstellungen der 3–7 während des Motorzyklus aufgenommen sind. 3 zeigt den Motor, wo der Kolben 15 sich während des Leistungsteils des Motorzyklus zu seiner unteren Todpunktposition bewegt. Wenn der Kolben weiter seine Abwärtsbewegung zu seiner unteren Todpunktposition fortsetzt, werden die Auslassdurchlasswege 16 geöffnet, und der restliche Druck innerhalb des Brennraums wird abgelassen, und eine wesentliche Menge von verbrannten Gasen entweicht durch den Auslassdurchlassweg 16. Im Fall des in 7 gezeigten Freikolbenmotors öffnet sich das Mono-Ventil zuerst, weil in diesem beispielhaften Ausführungsbeispiel der Auslassdurchlass 116 durch das Mono-Ventil 51 geöffnet und geschlossen wird und nicht durch den Kolben wie im ersten Ausführungsbeispiel.
Wenn der Kolben 15 seine Bewegung fortsetzt und seine untere Todpunktposition erreicht, wird der Elektromagnet 48 erregt, und das Mono-Ventil 51 wird zu seiner offenen Position bewegt, um den Einlassdurchlass 17 zum Brennraum zu öffnen. Während dieses Spülteils des Motorzyklus wird Frischluft in den hohlen Kolbenhohlraum in einer einzigen Flussrichtung (uniflow) geleitet, so dass die restlichen verbrannten Abgase durch den Auslassdurchlass 16 ausgestossen werden. Im Fall des Freikolbenmotors 110 der 7 wird die komprimierte Frischluft in dem Frischlufthohlraum 125 in den hohlen Kolbenhohlraum 114 abgelassen, um irgendwelche restlichen Abgase über das Mono-Ventil 151 in den Auslassdurchlassweg 116 zu drücken, um den Hohlraum 115 mit frischer Luft für den nächsten Verdichtungs/Verbrennungszyklus zu füllen. Der Spülluftfluss ist von oben nach unten in dem in den 1–3 und 3–6 veranschaulichten Ausführungsbeispiel, während der Spülluftfluss von unten nach oben in dem in 7 gezeigten Freikolbenmotor ist. Der Grund ist, dass die Einlass- und Auslassdurchlasswege in den zwei Beispielen umgekehrt sind. Dies veranschaulicht, dass das Mono-Ventil der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann, um entweder einen Einlassgasdurchlassweg zu öffnen und zu schliessen, wie bei dem ers ten Motor 10 oder als Auslassgasdurchlassweg in dem Freikolbenmotor 110, der in 7 gezeigt ist.
Mit Bezug auf 5 bewegt sich der Kolben in dem Verdichtungsteil des Motorzyklus nach oben, nach dem die Spülung vollendet wurde. Diese Bewegung schliesst den Auslassdurchlass 16. Zur gleichen Zeit wird der Elektromagnet entregt, um das Mono-Ventil 51 zu schliessen. Somit wird während dieses Teils des Motorzyklus der Brennraum innerhalb des hohlen Kolbenhohlraums 14, oder 114 im Fall des Motors 110, geschlossen, und Druck baut sich auf, was schliesslich zu dem Einspritzereignis führt, welches in 6 veranschaulicht ist.
Wenn der Kolben auf oder nahe seiner oberen Todpunktposition ist, wie in 6 gezeigt, wird der Elektromagnet wiederum erregt, um das Einspritzereignis einzuleiten. Weil der Druck innerhalb des Brennraums relativ hoch ist, ist der hohe Druck, der auf die Verschlussdruckfläche 84 wirkt, ebenfalls hoch, und somit kann sich das Mono-Ventil 51 nicht in seine offene Position bewegen. Statt dessen bewirkt die Abwärtsbewegung des Kolbens 66, dass sich Brennstoffdruck innerhalb der Brennstoffdruckkammer 75 aufbaut. Schliesslich erreicht dieser Brennstoffdruck einen Ventilöffnungsdruck, der ausreicht, um das Nadelventilglied 55 gegen die Wirkung der Rückstellfeder 79 anzuheben, was bewirkt, dass das Brennstoffeinspritzereignis beginnt.
Dieses Brennstoffeinspritzereignis wird beendet durch Entregung des Elektromagneten, um das Steuerventil 61 zu schliessen, so dass der Betätigungsströmungsmitteldruck auf der Oberseite 67 des Verstärkerkolbens 66 entlastet wird. Wenn der Strömungsmitteldruck in dem Betätigungsströmungsmittelhohlraum 65 entlastet wird, fällt der Brennstoffdruck innerhalb der Brennstoffdruckkammer 75 schliesslich unter einen Ventilöffnungsdruck. Dies hat zur Folge, dass sich das Nadelventilglied 55 zurück zu seiner blockierten Position unter der Wirkung der Vorspannfeder 79 bewegt, um das Einspritzereignis zu beenden.
Während des abwärts gerichteten Leistungshubes des Kolbens 15 werden der Verstärkerkolben 66 und der Stössel 68 zu ihren jeweiligen zurückgezogenen Positionen unter der Wirkung der Rückstellfeder 69 zurückgestellt. Dies stellt das integrierte Brennstoffeinspritz- und Mono-Ventil 12 für den nächsten Spülteil des Motorzyklus zurück. Wenn der Leistungshub nahezu vollendet ist und ein darauf folgender Spülteil des Motorzyklus beginnt, wird der Elektromagnet wieder erregt, und das Hochdruckbetätigungsströmungsmittel fliesst in den Betätigungsströmungsmittelhohlraum 65, um wiederum auf den Verstärkerkolben 66 zu wirken. Dies setzt wiederum Brennstoff in der Brennstoffdruckkammer 75 unter Druck. Weil jedoch der Druck innerhalb des Brennraums niedriger ist, kann sich das Mono-Ventil 51 zu seiner offenen Position bewegen, da der Druck, der auf die Öffnungsdruckfläche 54 wirkt, grösser ist, als die restliche Druckkraft, die auf die Verschlussdruckfläche 84 innerhalb des Brennraums wirkt. Somit bewegt sich das Mono-Ventil 51 zu seiner offenen Position, und der nächste Spülteil des Motorzyklus beginnt.
Das integrierte Brennstoffeinspritz- und Mono-Zylinderventil der vorliegenden Erfindung spricht verschiedene hauptsächliche Probleme an, die bei Konstruktionen von Zwei-Takt-Motoren existieren. Zuerst werden in dem bevorzugten Ausführungsbeispiel sowohl das Mono-Ventil als auch die Brennstoffeinspritzvorrichtung elektronisch gesteuert, so dass die Betätigung von beiden Untersystemen unabhängig von der Kolbenposition erreicht werden kann. Dies ermöglicht, dass der Betrieb des Motors für verschiedene Betriebszustände und andere Umweltfaktoren optimiert werden kann. Zusätzlich kann durch Ausnutzung von Druckbedingungen, die in dem hohlen Kolbenzylinder vorhanden sind, das Mono-Ventil und die Brennstoffeinspritzvorrichtung unabhängig voneinander betätigt werden, da ihre jeweiligen Betätigungsvorgänge während unterschiedlicher Teile des Motorbetriebszyklus auftreten. Die Konstruktion des Mono-Ventils eliminiert auch die in Konflikt stehenden räumlichen Anforderungen der Untersysteme der Brennstoffeinspritzvorrichtung und der Ventile. Anders gesagt gestattet dies, dass die Brennstoffeinspritzvorrichtung an einer optimalen zentralen Stelle in der Brennkammer gelegen ist, und zwar ohne dass ein Kompromiss bezüglich der Anordnungen der Einlässe und des Ventils nötig sind, die für die Motorbeatmung nötig sind. Das Mono-Ventil sieht auch einen relativ grossen Flussquerschnitt vor und eliminiert somit die Notwendigkeit für Kolbenventiltaschen und andere Kompromisse in der Brennkammer eines druckgezündeten Dieselmotors. Der Fachmann wird erkennen, dass einige der Vorteile der vorliegenden Erfindung immer noch beibehalten werden könnten, wenn eine herkömmliche Nockenbetätigungsvorrichtung für die bevorzugte hydraulische Betätigungsvorrichtung eingesetzt würde, die in den Zeichnungen veranschaulicht ist.
Das Vorsehen des Mono-Ventils in einem Kompressions- bzw. druckgezündeten Zwei-Takt-Motor sieht auch eine ideale Spülkonfiguration vor, in dem ein Durchfluss oder ein Uni-Fluss bzw. Fluss in einer Richtung durch Hinzufügen von entweder dem Auslass- oder dem Einlassdurchlassweg in dem Kopf erzeugt wird. Zusätzlich sorgt die Integration des Mono-Ventils in einer Brennstoffeinspritzvorrichtung für die Vorteile einer Uni-Flow-Spülung bzw. Spülung in einer Richtung bei niedrigeren Herstellungskosten und einer geringeren Teilezahl als gegenwärtige Zwei-Takt-Uni-Flow-Konstruktionen erreichen können, und zwar ohne einen Kompromiss bezüglich der Lage des Ventils und der Einspritzvorrichtung. In dem Fall eines Zwei-Takt-Freikolbenmotors kann die Leistungsdichte durch Anwendung eines Mono-Ventils gesteigert werden, da die Uni-Flow-Konstruktion die Anwendung eines kürzeren Kolbenhubes möglich macht genauso wie eines verringerten Kolbendurchmessers, und zwar ohne eine Abnahme der Leistungsausgabe aus dem Motor. Zusätzlich können beide dieser Vorteile bei geringeren Kosten als bei gegenwärtigen Konstruktionen erreicht werden. Insbesondere gestattet das Ventil und der Kopf, dass ein voller Umfang für eine Anschlusswirkung bzw. Anschlussanordnung mit einziger Funktion (Auslass oder Einlass) verfügbar ist, was somit die Hublänge verringert, die erforderlich ist, um einen ordnungsgemässen Anschlussflussquerschnitt zu erreichen. Zusätzlich gestattet die verbesserte Uni-Flow-Spülung höhere mittlere Kolbengeschwindigkeiten.
Der Fachmann wird die zahlreichen Modifikationen und alternativen Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung erkennen, die im Hinblick auf die vorangegangene Beschreibung offensichtlich werden. Beispielsweise könnte die vorliegende Erfindung entweder bei einem Zwei-Takt-Freikolbenmotor oder bei einem Kurbelwellenmotor verwendet werden. Zusätzlich könnte das System für ein nockenbetätigtes System modifiziert werden, wie früher besprochen, oder die vorliegende Erfindung könnte in einem oder in mehreren Ventilen in einem Motorsystem mit mehreren Ventilen vorgesehen werden. Entsprechend soll die obige Beschreibung nur als veranschaulichend gesehen werden und ist zum Zwecke der Belehrung des Fachmanns über den besten Weg zur Ausführung der Erfindung vorgesehen. Die Details der Struktur können wesentlich variiert werden ohne vom Umfang der Erfindung abzuweichen, wie er in den beigefügten Ansprüchen definiert ist.

Claims

Motor (10, 110), der folgendes aufweist: ein Motorgehäuse (11, 113), welches einen hohlen Kolbenhohlraum (14, 114) definiert, ferner einen ersten Gasdurchlassweg (17, 116) und einen zweiten Gasdurchlassweg (17, 116), und wobei der hohle Kolbenhohlraum (14, 114) von dem ersten Gasdurchlassweg (17, 116) durch einen Ventilsitz (19) getrennt ist; einen Kolben (15, 115) positioniert in dem hohlen Kolbenhohlraum (14, 114) und beweglich zwischen einer oberen Position, in der der zweite Gasdurchlassweg (16, 117) zum hohlen Kolbenhohlraum (14, 114) blockiert ist und einer unteren oder Bodenposition, in der der zweite Gasdurchlassweg (16, 117) zum hohlen Kolbenhohlraum (14, 114) offen ist; ein hydraulisch betätigtes Gasventilglied (51) positioniert benachbart zu dem erwähnten Ventilsitz (19) und beweglich zwischen einer offenen Position und einer geschlossenen Position, wobei in der offenen Position ein Teil des Gasventilglieds (51) von dem Ventilsitz (19) beabstandet ist, während in der geschlossenen Position der erwähnte Teil auf dem erwähnten Ventilsitz (19) sitzt; wobei das Gasventilglied (51) einen Düsenauslass (80) definiert, der sich direkt in den hohlen Kolbenhohlraum (14, 114) öffnet; und ein hydraulisch betätigtes Nadelventilglied (55) positioniert in dem Gasventilglied (51) und beweglich zwischen einer Einspritzposition, in der der Düsenauslass (80) offen ist, und einer blockierten Position, in der der Düsenauslass (80) blockiert ist.
Motor (10, 110) nach Anspruch 1, wobei der hohle Kolbenhohlraum (14, 114) eine Mittellinie (5, 105) besitzt; und wobei der Ventilsitz (19) ein einziger Ventilsitz (19) ist, der die Mittellinie (5, 105) umgibt.
Motor (10, 110) nach Anspruch 1, wobei ferner eine hydraulische Betätigungsvorrichtung (46) mit dem Gasventilglied (51) gekuppelt ist.
Motor (10, 110) nach Anspruch 1, wobei entweder der erste Gasdurchlassweg oder der zweite Gasdurchlassweg ein Einlassdurchlass (17, 117) ist; und wobei ferner der andere Gasdurchlassweg entweder der erste Gasdurchlassweg oder der zweite Gasdurchlassweg ein Auslassdurchlass (16, 116) ist.
Motor (10, 110) nach Anspruch 1, wobei der Kolben (115) an einem Arbeitsstössel (111) angebracht ist.
Motor (10, 110) nach Anspruch 1, wobei ferner folgendes vorgesehen ist: eine Nadelvorspannfeder (79) positioniert zur Vorspannung des Nadelventilglieds (51) zu der blockierten Position hin; eine hydraulische Betätigungsvorrichtung (46) gekuppelt mit dem Gasventilglied (51); wobei mindestens eines der folgenden Elemente eine Brennstoffdruckkammer (75) definiert, die sich zu einer Düsenkammer (76) hin öffnet; das Motorgehäuse (11, 113), das Gasventilglied (51) und die hydraulische Betätigungsvorrichtung (46); wobei das Nadelventilglied (55) eine hydraulische Hubfläche (56) besitzt, die dem Strömungsmitteldruck in der Düsenkammer (76) ausgesetzt ist; und wobei das Gasventilglied (51) eine Schliessdruckfläche (84) besitzt, die dem Strömungsmitteldruck in dem hohlen Kolbenhohlraum (14, 114) ausgesetzt ist und mit einer Öffnungsdruckfläche (54) ausgesetzt gegenüber dem Strömungsmitteldruck in der Brennstoffdruckkammer (75).
Motor (10, 110) nach Anspruch 6, wobei die Brennstoffdruckkammer (75) zyklisch zwischen einem relativ niedrigen Brennstoffdruck und einem relativ hohen Einspritzdruck während jedes Motorzyklus hin und her geht; wobei ein Ventilöffnungsdruck zwischen dem erwähnten relativ niedrigen Brennstoffdruck und dem relativ hohen Einspritzdruck liegt; wobei der hohle Kolbenhohlraum (14, 114) zwischen einem relativ hohen Kompressionsdruck und einem relativ niedrigen Gaswechseldruck während jedes Motorzyklus wechselt; und wobei die hydraulische Huboberfläche (67), die erwähnte Verschlussdruckfläche (84) und die erwähnte Öffnungsdruckfläche (54) relativ zueinander in einer Beziehung bemessen sind, die von dem relativ hohen Kompressionsdruck, dem relativ niedrigen Gaswechseldruck und dem erwähnten Ventilöffnungsdruck abhängt.
Motor (10, 110) nach Anspruch 1, wobei ferner eine hydraulische Betätigungsvorrichtung(46) mit dem Gasventilglied (51) gekuppelt ist und wobei die hydraulische Betätigungsvorrichtung(46) mit einer Quelle von Betätigungsströmungsmittel (20) in Verbindung steht, welches sich vom Brennstoff unterscheidet.
Motor (10, 110) nach Anspruch 1, wobei der zweite Gasdurchlassweg (16, 117) vom hohlen Kolbenhohlraum (14, 114) durch eine Vielzahl von Öffnungen getrennt ist, die um die Mittellinie (5, 105) herum verteilt sind.
Motor (10, 110) nach den Ansprüchen 1, 2, 4 oder 8, wobei der hohle Kolbenhohlraum (14, 114), das Gasventilglied (51) und der Kolben (15) eine Brennkammer definieren; und der Düsenauslass (80) sich direkt in die Brennkammer öffnet.
Motor (10, 110) nach Anspruch 2, wobei der Kolben (15, 115) das Gasventilglied (51) und das Nadelventilglied (55) sich sämtlich entlang der Mittellinie (5, 105) bewegen.
Motor (10, 110) nach Anspruch 10, wobei der zweite Gasdurchlassweg (16, 117) von dem hohlen Kolbenhohlraum (14, 114) durch eine Vielzahl von Öffnungen getrennt ist, die um die erwähnte Mittellinie (5, 105) herum verteilt ist.
Motor (10, 110) nach Anspruch 10, wobei das Gasventilglied (51) ein Teil eines Einspritzvorrichtungskörpers (50) ist, der eine Brennstoffdruckkammer (75) definiert, die sich zu dem Düsenauslass (80) hin öffnet; wobei das Nadelventilglied (55) eine hydraulische Hubfläche (56) besitzt, und zwar ausgesetzt gegenüber dem Strömungsmitteldruck in der Brennstoffdruckkammer (75); und wobei das Gasventil (51) eine Verschlussdruckfläche (58) aufweist, die gegenüber dem Strömungsmitteldruck in dem hohlen Kolbenhohlraum (14, 114) ausgesetzt ist und schliesslich mit einer Öffnungsdruckfläche (54) ausgesetzt gegenüber dem Strömungsmitteldruck in der Brennstoffdruckkammer (75).
Motor (110) nach den Ansprüchen 1, 4, 8 oder 9, wobei ferner folgendes vorgesehen ist: ein Arbeitsstössel (111) angebracht an dem Kolben (115); eine Brennstoffeinspritzvorrichtung (45) mit dem Nadelventilglied (55), wobei eine hydraulische Betätigungsvorrichtung (46) und ein Einspritzvorrichtungskörper (50), eine Brennstoffdruckkammer (75) definieren, die sich zu dem Düsenauslass (80) hin öffnet; wobei das Nadelventilglied (51) in dem Einspritzvorrichtungskörper (50) positioniert ist und beweglich ist zwischen einer Einspritzposition, in der die Brennstoffdruckkammer (75) zu dem Düsenauslass (80) hin offen ist und einer blockierten Position, in der die Brennstoffdruck kammer (75) gegenüber dem Düsenauslass (80) blockiert ist; wobei ein Teil des Einspritzvorrichtungskörpers (50) benachbart zum Düsenauslass (80) das erwähnte Gasventilglied (51) ist, und zwar positioniert benachbart zu dem erwähnten Ventilsitz (19) und beweglich zwischen einer offenen Position und einer geschlossenen Position, wobei in der offenen Position ein Teil des Gasventilglieds (51) beabstandet ist von dem Ventilsitz (19) und wobei in der geschlossenen Position der erwähnte Teil gegen den Ventilsitz (19) sitzt; und wobei der hohle Kolbenhohlraum (114), das Gasventilglied (51) und der Kolben (115) eine Brennkammer definieren.
Motor (10) nach Anspruch 14, wobei das Gasventilglied (51) eine Öffnungsdruckfläche (54) ausgesetzt gegenüber dem Strömungsmitteldruck innerhalb des Einspritzvorrichtungskörpers (50) besitzt; wobei das Gasventilglied (51) eine Verschlussdruckfläche (84) aufweist, und zwar ausgesetzt gegenüber dem Strömungsmitteldruck ausserhalb des Einspritzvorrichtungskörpers (50); wobei das Nadelventilglied (51) eine hydraulische Hubfläche (56) besitzt, und zwar ausgesetzt gegenüber dem Strömungsmitteldruck in der Brennstoffdruckkammer (75); und wobei die hydraulische Hubfläche (56), die Verschlussdruckfläche (84) und die Öffnungsdruckfläche (54) relativ zueinander bemessen sind.