![]() Einspritzeinheit mit stabilisierter Voreinspritzung
专利摘要:
EineEinspritzeinheitsanordnung ist vorgesehen, die dabei hilft, einenmaximalen Einspritzfluss sicherzustellen, während sie die schädlichenEinflüssevon Druckwellen innerhalb der Einspritzeinheitsanordnung minimiert.Die Einspritzeinheitsanordnung hat einen ersten Brennstoffdurchlassweg,der sich von der Pumpenkammer des Stößelkolbens zur Einspritzungskammerdes Spitzenrückschlagschaftund dem Ventilsitz erstreckt. Die Einspritzeinheitsanordnung hateinen zweiten Brennstoffdurchlassweg, der sich von dem Spitzenrückschlagschaft derEinspritzkammer zu einer Brennstoffsteuerventilanordnung erstreckt.Ein flusseinschränkenderBrennstoffdurchlassweg verbindet die Pumpenkammer oder den ersten Brennstoffdurchlasswegmit dem zweiten Brennstoffdurchlassweg und wirkt dahingehend, dasser die Kavitation am Ventilsitz minimiert und wirkungsvoll Druckwelleninnerhalb der Einspritzeinheitsanordnung eliminiert. 公开号:DE102004017147A1 申请号:DE200410017147 申请日:2004-04-07 公开日:2004-12-30 发明作者:Mingchun Bloomington Dong;Avtar S. Bloomington Sandhu 申请人:Caterpillar Inc; IPC主号:F02M45-04
专利说明:
[0001] DieseErfindung bezieht sich allgemein auf eine Brennstoffeinspritzeinheitfür einenVerbrennungsmotor und insbesondere auf eine Einspritzeinheit miteiner stabilisierten Voreinspritzung. [0002] Brennstoffeinspritzeinheitensind in der Technik wohlbekannt, um den Zeitpunkt und das Volumendes Brennstoffes zu steuern, der in jeweiligen Brennkammern einesMotors eingespritzt wird. Typischerweise werden viele dieser Einspritzeinheiten mechanischoder hydraulisch betätigt.Bei den meisten Anwendungen, die gegenwärtig verwendet werden, wirdder Zeitpunkt der jeweiligen Einspritzungen elektronisch basierendauf verschiedenen Systemparametern gesteuert. Bei einem Beispielvon diesen bekannten Einspritzeinheiten wird Brennstoff in eine Pumpenkammerdurch eine elektrisch gesteuerte Ventilanordnung geliefert, undein Stösselkolben wirktansprechend auf die Drehung einer Nockenanordnung, die den Stösselkolbenbewegt, um den Brennstoff aus der Pumpenkammer herauszudrücken. Wenndie elektrisch gesteuerte Ventilanordnung geschlossen ist, wirdBrennstoff zu einem druckempfindlichen Rückschlagventil gedrückt, und darauffolgend zu einer Brennstoffdüsezur Einspritzung in die Brennkammer des Motors. Wenn das elektrischgesteuerte Ventil währendder Bewegung des Stösselkolbensoffen ist, wird der Brennstoff dazu gezwungen, zurück in dieNiederdruck-Brennstoffgallerie zu fließen. Bei vielen dieser bekannten Systemekann eine instabile Voreinspritzung auftreten. Diese instabilenVoreinspritzungen könnendas Ergebnis von Fluktuationen des Druckes in dem System auf Grundvon dynamischen Verhalten des Strömungsmittels darin sein. EinBeispiel eines solchen Systems wird veranschaulicht im US-Patent5 494 220, welches am 27. Februar 1996 an R. D. Shinogle u. a. ausgegebenwurde. Dieses Patent versucht, Druckveränderungen um den Umfang desVentilsitzes herum zu versetzen bzw. zu verschieben, um die Abschwächung einerStrömungsmitteldichtungan dem Ventilsitz zu verhindern oder zu minimieren. Die Druckveränderungensind typischerweise ein Ergebnis von plötzlichen Veränderungendes Strömungsmittelsflussesinnerhalb der Einspritzeinheit, die unerwünschte Druckfluktuationen (Druckspitzen)zur Folge haben. Genauso könnendie Druckspitzen auch eine Kavitation an der Düsenspitze während der Einspritzung vonBrennstoff in die Brennkammer verursachen. [0003] Dievorliegende Erfindung ist darauf gerichtet, eines oder mehrere deroben dargelegten Probleme zu überwinden. [0004] Gemäß einesAspektes der vorliegenden Erfindung ist eine Brennstoffeinspritzanordnungvorgesehen, um steuerbar Brennstoff zu einer Brennkammer eines Motorszu liefern. Die Einspritzeinheitsanordnung weist einen Einspritzvorrichtungskörper mit einerStösselkolbenbohrungund einer Einspritzkammerbohrung auf, die darin definiert sind.Eine Ventilanordnung ist in dem Einspritzvorrichtungskörper angeordnetund ist selektiv bewegbar zwischen einer Flussdurchleitungspositionund einer Flussblockierungsposition. Eine Stösselanordnung ist in dem Einspritzvorrichtungskörper angeordnetund hat einen Stösselkolben,der in der Stösselkolbenbohrungdes Einspritzvorrichtungskörpersangeordnet ist, um eine Pumpenkammer darin zu definieren. Eine Einspritzvorrichtungsspitzenanordnungist in dem Einspritzvorrichtungskörper angeordnet und hat einenspitzen Rückschlagschaft,der in der Einspritzkammerbohrung des Einspritzvorrichtungskörpers angeordnetist und betreibbar ist, um den Fluss des eingespritzten Brennstoffesaus der Einspritzkammerbohrung in die Brennkammer zu steuern. Einerster Brennstoffdurchlassweg ist in dem Einspritzvorrichtungskörper zwischender Pumpenkammer und der Einspritzkammerbohrung definiert, und einzweiter Brennstoffdurchlassweg ist in dem Einspritzvorrichtungskörper zwischender Einspritzkammerbohrung und der Ventilanordnung definiert. Einflusseinschrän kender Brennstoffdurchlasswegist in dem Einspritzvorrichtungskörper definiert, der die erstenund zweiten Brennstoffdurchlasswege verbindet. [0005] Gemäß einesweiteren Aspektes der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren vorgesehen,um Druckspitzen in einer Einspritzeinheitsanordnung zu steuern.Das Verfahren weist den Schritt auf, eine Stösselanordnung vorzusehen, diemit einer Einspritzvorrichtungsspitzenanordnung durch einen erstenBrennstoffdurchlassweg verbunden ist; weiter das Vorsehen einerVentilanordnung, die mit der Einspritzvorrichtungsspitzenanordnungdurch einen zweiten Brennstoffdurchlassweg verbunden ist; und dasVorsehen eines flusseingeschränktenBrennstoffdurchlassweges zwischen den ersten und zweiten Brennstoffdurchlasswegen. [0006] 1 ist eine teilweise diagrammartigeund teilweise schematische Darstellung eines Ausführungsbeispielsder vorliegenden Erfindung gemäß einesBetriebszustandes; und [0007] 2 ist eine teilweise diagrammartigeund teilweise schematische Darstellung eines Ausführungsbeispielsder vorliegenden Erfindung gemäß einesweiteren Betriebszustandes. [0008] MitBezug auf die 1 und 2 ist eine Einspritzeinheitsanordnung 10 inVerbindung mit einer Nockenanordnung 12 eines (nicht gezeigten)Motors veranschaulicht, weiter eine Brennstoffquelle 14 und eineBrennkammer 16 des (nicht gezeigten) Motors. Die Nockenanordnung 12 hatin wohlbekannter Weise einen darauf angeordneten Nockenansatz 17. [0009] DieEinspritzeinheitsanordnung 10 weist einen Einspritzvorrichtungskörper 18 miteiner Stösselkolbenbohrung 20 undeiner Einspritzkammerbohrung 22 auf, die darin definiertsind. Eine Stösselanordnung 23 hateinen Stösselkol ben 24,der verschiebbar in der Stösselkolbenbohrung 20 angeordnetist und definiert eine Pumpenkammer 26 in der Stösselkolbenbohrung 20.Der Stösselkolben 24 erstrecktsich von dem Einspritzvorrichtungskörper 18 und ist inzusammenpassendem Kontakt mit der Nockenanordnung 12. DerStösselkolben 24 istzu der Nockenanordnung durch eine Feder 28 vorgespannt. Essei bemerkt, dass der Stösselkolben 24 auszwei oder mehr Elementen zusammengesetzt sein könnte, ohne vom Kern der vorliegendenErfindung abzuweichen. [0010] EineVentilanordnung 30 ist betriebsmässig in dem Einspritzvorrichtungskörper 18 angeordnet undist mit der Brennstoffquelle 14 durch eine Leitung 32 verbunden.Die Ventilanordnung 30 ist selektiv bewegbar zwischen einergeschlossenen Flußblockierungsposition,wie in 1 gezeigt, undeiner offenen Flußdurchlaßposition,wie in 2 veranschaulicht.Die Ventilanordnung 30 ist in wohlbekannter Weise bewegbarzwischen ihren offenen und geschlossenen Positionen, und zwar ansprechendauf ein elektrisches Signal, welches durch eine elektrische Leitung 34 geliefertwird. Es sei bemerkt, dass die Ventilanordnung 30 von demEinspritzvorrichtungskörper 18 getrenntsein könnteund mit dem Einspritzvorrichtungskörper 18 über eine(nicht gezeigte) Leitung verbunden sein könnte. [0011] EineEinspritzvorrichtungsspitzenanordnung 36 ist in dem Einspritzvorrichtungskörper 18 angeordnetund weist eine Düsenspitze 38 auf,die in dem Einspritzvorrichtungskörper 18 angeordnetist. Die Düsenspitze 38 hateinen Ventilsitz 40, der an einem Ende der Einspritzkammerbohrung 22 angeordnet ist.Eine Vielzahl von Durchlässen 41 istin der Düsenspitze 38 zwischendem Ventilsitz 40 und der Brennkammer 16 definiert.Ein Spitzenrückschlagschaft 42 istin der Einspritzkammerbohrung 22 angeordnet und wird durcheine Feder 44 zu dem Ventilsitz 40 vorgespannt.Eine Differenzfläche 46 wirdauf einem Teil des Spitzenrückschlagschaftes 42 innerhalbder Einspritzkammerbohrung 22 definiert. In wohlbekannterWeise ist die Differenzfläche 46 dahingehendwirksam, um ansprechend auf unter Druck gesetzten Brennstoff inder Einspritzkammerbohrung 22 den Spitzenrückschlagschaft 42 wegvon dem Ventilsitz 40 gegen die Vorspannung der Feder 44 zudrücken. [0012] Einerster Brennstoffdurchlassweg 50 ist in dem Einspritzvorrichtungskörper 18 durcheinen ersten Durchlass 52 definiert, der zwischen der Pumpenkammer 26 undder Einspritzkammerbohrung 22 angeordnet ist. Ein zweiterBrennstoffdurchlassweg 54 ist in dem Einspritzvorrichtungskörper 18 durcheinen zweiten Durchlass 56 definiert, der zwischen der Ventilanordnung 30 undder Einspritzkammerbohrung 22 angeordnet ist. [0013] EinflusseinschränkenderBrennstoffdurchlassweg 58 ist in dem Einspritzvorrichtungskörper 18 durcheinen Verbindungsdurchlass 60 definiert, der zwischen derPumpenkammer 26 und dem zweiten Durchlass 56 angeordnetist. Der Verbindungsdurchlass 60 hat eine darin angeordneteZumessöffnung 62.Es sei bemerkt, dass der flussbegrenzende Brennstoffdurchlassweg 58 auchzwischen den ersten und zweiten Durchlasswegen 50, 54 angeschlossenensein könnte,ohne vom Kern der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Es sei bemerkt,dass der Verbindungsdurchlass 60 von ausreichender Größe seinkönnte,um die benötigteFlusseinschränkungzu bieten, ohne die Zumessöffnung 62 vorsehenzu müssen. [0014] Essei bemerkt, dass die vorliegende Erfindung bei verschiedenen Einspritzvorrichtungsventilanordnungenverwendet werden könnte,ohne vom Kern der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Beispielsweisekönnteder Brennstoff, der zu der Pumpenkammer 26 geliefert wird,direkt zu der Pumpenkammer geliefert werden, ohne durch die Ventilanordnung 30 zulaufen. Bei dieser Art von Anordnung wird der Brennstoff zu derPumpenkammer 26 durch eine andere Leitung geleitet, inder ein Einweg-Rückschlagventilist. Genauso könntebei anderen Brennstoffeinspritzvorrichtungsanordnungen der Spitzenrückschlagschaft 42 dervorliegenden Offenbarung durch einen direkt betätigtes Rückschlagventil (Nadelventil)ersetzt werden, bei welchen das Nadelventil direkt gesteuert wirdund nicht durch den Einspritzdruck innerhalb der Einspritzkammerbohrung 22 gesteuertwird. Andere mögliche Wegezur Anwendung der vorliegenden Erfindung würden dem Fachmann leicht offensichtlichwerden. [0015] DieEinspritzeinheitsanordnung 10 der 1 ist in ihrem Betriebszustand zur Einspritzungvon Brennstoff veranschaulicht, wobei die Ventilanordnung 30 inihrer Flussblockierungsposition ist. Wenn der Nockenansatz 17 inEingriff mit dem Stösselkolben 24 kommt,wird der Stösselkolben 24 gegendie Vorspannung der Feder 28 bewegt und drückt Brennstoffaus der Pumpenkammer 26. Bevor der Hubteil des Nockenansatzes 17 mitdem Stösselkolben 24 in Eingriffkommt, ist die Ventilanordnung 30 in ihrer Flussdurchlassposition,wie in 2 veranschaulicht.Wenn die Ventilanordnung 30 offen ist, wird Brennstoffvon der Brennstoffquelle 14 durch die Ventilanordnung 30 geliefert,weiter durch den zweiten Brennstoffdurchlassweg 54, durchdie Einspritzkammerbohrung 22 und den ersten Brennstoffdurchlassweg 50 zurPumpenkammer 26. Die Ventilanordnung 30 wird geschlossen,bevor der Hubteil des Nockenansatzes 17 den Stösselkolben 24 berührt. Wennder Nockenansatz 17 den Stösselkolben 24 gegendie Vorspannung der Feder 28 drückt, wird Brennstoff durchden ersten Brennstoffdurchlassweg 50 in die Einspritzkammerbohrung 22 gedrückt. Da dieVentilanordnung 30 in ihrer Flussblockierungsposition ist,steigt der Druck des Brennstoffes innerhalb der Einspritzkammerbohrung 22 schnell.Der unter Druck gesetzte Brennstoff in der Einspritzkammerbohrung 22 wirktauf die Differenzfläche 46 desSpitzenrückschlagschaftes 42,was eine Kraft erzeugt, die den Spitzenrückschlagschaft 22 gegendie Vorspannung der Feder 44 drückt. [0016] Sobalddie Kraft, die von dem unter Druck gesetzten Brennstoff erzeugtwird, der auf die Differenzfläche 46 desSpitzenrückschlagschaftes 42 wirkt,einen vorbestimmten Wert erreicht hat, bewegt sich der Spitzenrückschlagschaft 42 wegvon dem Ventilsitz 40. Der vorbestimmte Wert der Kraftwird erreicht, wenn der Druck in der Einspritzkammerbohrung 22,der auf die Differenzfläche 46 wirkt,die Kraft der Feder 44 überwindet.Wenn der Spitzen rückschlagschafft 42 sichweg vom Ventilsitz 40 bewegt, wird Brennstoff dort hindurchgeleitet und überdie Vielzahl von Durchlässen 41 indie Brennkammer 16 eingespritzt. [0017] Aufgrundder Gesamtlängeder ersten und zweiten Brennstoffdurchlasswege 50, 54 können Druckfluktuationen(Spitzen) innerhalb der Einspritzkammerbohrung 22 auftreten.Diese Druckfluktuationen könnenbewirken, dass der Spitzenrückschlagschafft 42 infalscher Weise arbeitet, indem er vorzeitig während des Einspritzbetriebszustandes öffnet undschließt.Solche Druckfluktuationen könneneine Kavitation von Brennstoff in dem Ventilsitz 40 zurFolge haben. Druckfluktuationen in der Einspritzkammerbohrung 22 werdenin erster Linie durch den Fluss einschränkenden Brennstoffdurchlassweg 58 versetztbzw. verschoben, der die Pumpenkammer 26 oder den erstenBrennstoffdurchlassweg 50 mit dem zweiten Brennstoffdurchlassweg 54 verbindet. DereingeschränkteFluss des Brennstoffes überden flusseinschränkendenBrennstoffdurchlass 58 wirkt dahingehend, dass er schnellerden Brennstoff in dem zweiten Brennstoffdurchlassweg 54 unterDruck setzt. Dies eliminiert die Tendenz, dass eine Druckquelle(Wasserhammereffekt) innerhalb der ersten und zweiten Brennstoffdurchlasswege 50 und 54 und derEinspritzkammerbohrung 22 erzeugt wird. Die Druckelle (Zunahmeund Abnahme des Druckes) tendiert dazu, sich innerhalb der erstenund zweiten Brennstoffdurchlasswege 50, 54 undder Einspritzkammerbohrung 22 hin und her zu bewegen. Dieser Fallbewirkt, dass der Spitzenrückschlagschaft 42 falscharbeitet und springt, was nachteilig die Qualität des Einspritzzyklus beeinflusst. [0018] Sobaldder Nockenansatz 17 gestattet, dass sich der Stösselkolben 24 zurückzieht,reduziert sich der Druck in der Einspritzkammerbohrung 22 schnell, unddie Kraft der Feder 44 drückt den Spitzenrückschlagschaft 42 gegenden Ventilsitz 40, was somit den Brennstoffeinspritzzyklusschließt.Zur gleichen Zeit wird die Ventilanordnung 30 in ihre Flussdurchlasspositionbewegt. Wenn die Ventilanordnung 30 in der Flussdurchlasspositionist, wird Brennstoff wiederum durch die ersten und zweiten Brennstoffdurchlasswege 54, 50 geliefert,um die Pumpenkammer 26 zu füllen, wenn der Stösselkolben 24 sichzurückzieht.Bei der Vollendung des Brennstoffeinspritzzyklus stellt der flusseinschränkendenDurchlassweg 58 sicher, dass der Spitzenrückschlagschaft 42 schnell undpositiv auf dem Ventilsitz 40 aufsetzt, und zwar durchVorsehen eines zusätzlichenPfades füreinen Brennstofffluss, um schneller den unter Druck gesetzten Brennstoffin der Pumpenkammer 26 zu verringern. [0019] Ausdem Vorangegangenen wird es leicht offensichtlich, dass die vorliegendeEinspritzeinheitsanordnung 10 einen maximalen Einspritzungsflussin die Brennkammer 16 frei von Kavitation am Ventilsitz 40 bietet,währendsie eine stabile durchgängigeBewegung des Spitzenrückschlagschaftes 42 aufrechterhält. [0020] AndereAspekte, Ziele und Vorteile der Erfindung können aus einem Studium derZeichnungen, der Offenbarung und der beigefügten Ansprüche erhalten werden.
权利要求:
Claims (10) [1] Einspritzeinheitsanordnung (10) zurEinspritzung von Brennstoff in eine Brennkammer (16) eines Motors,wobei die Einspritzeinheitsanordnung (10) folgendes aufweist: einenEinspritzvorrichtungskörper(18), der eine Stösselkolbenbohrung(20) und eine Einspritzkammerbohrung (22) darindefiniert; eine Ventilanordnung (30), die selektivbewegbar ist zwischen einer Flussdurchlassposition und einer Flussblockierungsposition; eineStösselanordnung(23) mit einem Stösselkolben (24),wobei der Stösselkolben(24) in der Stösselkolbenbohrung(20) des Einspritzvorrichtungskörpers (18) angeordnetist, um eine Pumpenkammer (26) in dem Einspritzvorrichtungskörper (18)zu definieren; eine Einspritzvorrichtungsspitzenanordnung (36)mit einem Spitzenrückschlagschaft(42), wobei der Spitzenrückschlagschaft (42)in der Einspritzkammerbohrung (22) des Einspritzvorrichtungskörpers (18) angeordnetist und betreibbar ist, um den Fluss des eingespritzten Brennstoffesaus der Einspritzkammerbohrung (22) zu steuern; einenersten Brennstoffdurchlassweg (50), der in dem Einspritzvorrichtungskörper (18)zwischen der Pumpenkammer (26) und der Einspritzkammerbohrung(22) definiert ist; einen zweiten Brennstoffdurchlassweg(54), der in dem Einspritzvorrichtungskörper (18) zwischender Einspritzkammerbohrung (22) und der Ventilanordnung(30) definiert ist; einen flusseinschränkendenBrennstoffdurchlassweg (58), der in dem Einspritzvorrichtungskörper (18)definiert ist, der die Pumpenkammer (26) oder den erstenBrennstoffdurchlassweg (50) mit dem zweiten Brennstoffdurchlassweg(54) verbindet. [2] Einspritzeinheitsanordnung (10) nach Anspruch1, wobei der flusseinschränkendeBrennstoffdurchlassweg (58) einen Verbindungsdurchlass(60) mit einer darin angeordneten Zumessöffnung (62) besitzt. [3] Einspritzeinheitsanordnung (10) nach Anspruch1, wobei der flusseinschränkendeBrennstoffdurchlassweg (58) die Pumpenkammer (26)mit dem zweiten Brennstoffdurchlassweg (58) verbindet. [4] Einspritzeinheitsanordnung (10) nach Anspruch1, wobei die Einspritzvorrichtungsspitzenanordnung (36)eine Düsenspitze(38) mit einem Ventilsitz (40) an einem Ende derEinspritzkammerbohrung (22) besitzt, und wobei der Spitzenrückschlagschaft(42) in der Einspritzkammerbohrung (22) angeordnetist und betreibbar ist, um mit dem Ventilsitz (40) in Eingriffzu kommen. [5] Einspritzeinheitsanordnung (10) nach Anspruch4, wobei eine Differenzfläche(46) auf dem Spitzenrückschlagschaft(42) innerhalb der Einspritzkammerbohrung (22)definiert ist und im Gebrauch betreibbar ist, um den Spitzenrückschlagschaft(42) weg von dem Ventilsitz (40) zu drücken. [6] Einspritzeinheitsanordnung (10) nach Anspruch1 in Kombination mit einer Nockenanordnung (12), wobeider Stösselkolben(24) der Stösselanordnung(23) in betrieblichem Eingriff mit der Nockenanordnung(12) ist und in einer Richtung zu der Nockenanordnung (12)federvorgespannt ist. [7] Einspritzeinheitsanordnung (10) nach Anspruch1 in Kombination mit einer Brennstoffquelle (14) und einerVentilanordnung (30), die betriebsmässig mit der Brennstoffquelle(14) verbunden ist. [8] Verfahren zur Steuerung von Druckspitzen in einerEinspritzeinheitsanordnung (10), wobei das Verfahren folgendeSchritte aufweist: Vorsehen einer Stösselanordnung (23)mit einer Pumpenkammer (26), die mit einer Einspritzvorrichtungsspitzenanordnung(36) durch einen ersten Brennstoffdurchlassweg (50)verbunden ist; Vorsehen einer Ventilanordnung (30),die mit der Einspritzvorrichtungsspitzenanordnung (36)durch einen zweiten Brennstoffdurchlassweg (54) verbunden ist;und Vorsehen eines flusseinschränkenden Brennstoffdurchlassweges(58), der die Pumpenkammer (26) oder den erstenBrennstoffdurchlassweg (50) mit dem zweiten Brennstoffdurchlassweg(54) verbindet. [9] Verfahren nach Anspruch 8, wobei bei dem Schritt,einen flusseinschränkendenBrennstoffdurchlassweg (58) vorzusehen, der flusseinschränkende Brennstoffdurchlassweg(58) zwischen der Pumpenkammer (26) und dem zweitenBrennstoffdurchlassweg (54) angeschlossenen ist. [10] Verfahren nach Anspruch 8, wobei bei dem Schritt,einen flusseinschränkendenBrennstoffdurchlassweg (58) vorzusehen, weiter vorgesehenist, dass ein Verbindungsdurchlassweg (60) zwischen demersten Brennstoffdurchlassweg (50) und dem zweiten Brennstoffdurchlassweg(58) vorgesehen wird, und eine Zumessöffnung (62) darinangeordnet wird.
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引用文献:
公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
法律状态:
2011-04-28| 8110| Request for examination paragraph 44| 2011-04-28| R012| Request for examination validly filed|Effective date: 20110203 | 2017-11-03| R119| Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee|
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