DE102006035340A1

DE102006035340A1 - Kraftstoffeinspritzgerät mit einer Kraftstoffzuführung für eine Verdrängungsverstärkungskammer

Info

Publication number: DE102006035340A1
Application number: DE102006035340A
Authority: DE
Inventors: Yoshio Toyoshima
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2005-10-12
Filing date: 2006-10-11
Publication date: 2007-04-26
Also published as: JP4609271B2; US20070079807A1; US7520267B2; JP2007107417A

Abstract

Gemäß der vorliegenden Erfindung weist ein Kraftstoffeinspritzgerät einen Hochdruckdurchgang, einen Niederdruckdurchgang, ein Stellglied, einen ersten und einen zweiten Kolben, eine Verdrängungsverstärkungskammer, einen Kraftstoffeinspritzmechanismus und eine Kraftstoffzuführung auf. Der Hochdruckdurchgang ist gestaltet, um mit einem Hochdruckkraftstoff gefüllt zu werden. Der Niederdruckdurchgang ist gestaltet, um mit einem Niederdruckkraftstoff gefüllt zu werden. Der erste Kolben ist gestaltet, um durch das Stellglied verdrängt zu werden. Die Verdrängungsverstärkungskammer kommuniziert mit dem Niederdruckdurchgang und arbeitet, um eine Verdrängung des ersten Kolbens mittels des in ihr befindlichen Niederdruckkraftstoffs zu dem zweiten Kolben zu verstärken und zu diesem zu übertragen. Der Kraftstoffeinspritzmechanismus ist gestaltet, um den Hochdruckkraftstoff in einen Zylinder einer Brennkraftmaschine in Antwort auf die Verdrängung des zweiten Kolbens einzuspritzen. Die Kraftstoffzuführung arbeitet, um den Hochdruckkraftstoff von dem Hochdruckdurchgang durch Druckreduktion direkt zu dem Niederdruckdurchgang zuzuführen.

Description

Diese Anmeldung basiert auf und beansprucht eine Priorität von der japanischen Patentanmeldung mit der Nummer 2005-297412, die am 12. Oktober 2005 eingereicht wurde, wobei nachstehend auf deren Inhalt in dieser Anmeldung Bezug genommen wird.

Hintergrund der Erfindung

Technisches Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Kraftstoffeinspritzgeräte oder Systeme zum Einspritzen von Kraftstoff in Zylinder einer Brennkraftmaschine. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf ein Kraftstoffeinspritzgerät für einen Dieselverbrennungsmotor eines Kraftfahrzeugs, der eine Verdrängungsverstärkungskammer aufweist, die in diesem ausgebildet ist, und eine Kraftstoffzuführung zum schnellen Auffüllen der Verdrängungsverstärkungskammer mit einem mit niedrigen Druck beaufschlagten Kraftstoff nach einem Start des Verbrennungsmotors aufweist.

Ein bekanntes Kraftstoffeinspritzgerät, das in einem Common Rail Kraftstoffeinspritzsystem für einen Dieselverbrennungsmotor eines Kraftfahrzeugs verwendet wird, weist einen Hochdruckdurchgang, einen Niederdruckdurchgang, ein Stellglied, einen ersten und einen zweiten Kolben, eine Verdrängungsverstärkungskammer und einen Kraftstoffeinspritzmechanismus auf.

Der Hochdruckdurchgang ist mit einer Common Rail des Systems hydraulisch verbunden, um mit einem mit Hochdruck beaufschlagten Kraftstoff (Hochdruckkraftstoff) gefüllt zu sein (werden). Der Niederdruckdurchgang ist gestaltet, um mit auszuströmendem Kraftstoff von dem Hochdruckdurchgang unter einem vorbestimmten Druck gefüllt zu werden. Das Stellglied arbeitet, um den ersten Kolben zu verdrängen. Die Verdrängungsverstärkungskammer, die mit dem Niederdruckdurchgang kommuniziert, arbeitet, um zu dem zweiten Kolben eine Verdrängung des ersten Kolbens mittels eines darin mit einem niedrigen Druck beaufschlagten Kraftstoffs (Niederdruckkraftstoff) zu verstärken und zu übertragen. Der Kraftstoffeinspritzmechanismus ist gestaltet, um den Hochdruckkraftstoff von dem Hochdruckdurchgang in einen Zylinder des Verbrennungsmotors in Antwort auf die Verdrängung des zweiten Kolbens einzuspritzen.

Zusätzlich zu dem Kraftstoffeinspritzgerät weist das Kraftstoffeinspritzsystem im Allgemeinen eine Förderpumpe, die mit dem Kraftstoffbehälter hydraulisch verbunden ist, und eine Hochdruckpumpe auf, die mit der Common Rail hydraulisch verbunden ist. Die Förderpumpe arbeitet, um Kraftstoff von dem Kraftstoffbehälter mit Druck zu beaufschlagen und diesen zu der Hochdruckpumpe zu fördern. Die Hochdruckpumpe arbeitet, um den Kraftstoff von der Förderpumpe auf einen höheren Druck weiter zu beaufschlagen, und den resultierenden Hochdruckkraftstoff zu der Common Rail zu zuführen.

In einem derartigen Kraftstoffeinspritzsystem, wenn ein adäquater Kraftstoff in dem Kraftstoffbehälter beinhaltet ist, kann die Förderpumpe nur den Kraftstoff von dem Kraftstoffbehälter ansaugen. Jedoch kann, wenn nur eine äußerst kleine Menge des Kraftstoffs in dem Kraftstoffbehälter übrig ist, die Förderpumpe Luft gemeinsam mit dem Kraftstoff von dem Kraftstoffbehälter ansaugen. Die angesaugte Luft wird dann in die Hochdruckpumpe, die Common Rail, den Hochdruck- und Niederdruckdurchgang und die Verdrängungsverstärkungskammer eingebracht, wobei sie an diesen Stellen in der Form von kleinen Luftblasen besteht.

Während eines Betriebs des Kraftstoffeinspritzgeräts ist der Niederdruckdurchgang immer mit dem auszuströmenden Kraftstoff von dem Hochdruckdurchgang unter dem vorbestimmten Druck gefüllt. Dem gemäß sind in der Verdrängungsverstärkungskammer, die mit dem Niederdruckdurchgang kommuniziert, die Luftblasen klein und die Kraftstoffdichte ist hoch. Folglich kann die Verdrängungsverstärkungskammer normal funktionieren.

Jedoch führt es dazu, wenn das Kraftstoffeinspritzsystem gemeinsam mit dem Verbrennungsmotor angehalten wird, dass der Niederdruckkraftstoff in dem Niederdruckdurchgang über ein Kontrollventil ausströmt, das mit dem Niederdruckdurchgang hydraulisch verbunden ist, um den darin geführten Kraftstoff auf den vorbestimmten Druck zu regulieren. Folglich nimmt in der Verdrängungsverstärkungskammer dem gemäß der Kraftstoffdruck ab, so dass die kleinen Luftblasen zu großen Luftblasen werden, und die Kraftstoffdichte nimmt ab (das heißt, der prozentuelle Anteil der Luftblasen nimmt zu).

Weiter ist, wenn das Kraftstoffeinspritzsystem gemeinsam mit dem Verbrennungsmotor wieder gestartet wird, eine gewisse Zeitdauer erforderlich, um sowohl den Niederdruckdurchgang als auch die Verdrängungsverstärkungskammer mit den ausströmenden Kraftstoff von dem Hochdruckdurchgang aufzufüllen, und um den Kraftstoffdruck wieder auf den vorbestimmten Druck aufzubauen.

Folglich werden während der gewissen Zeitdauer die großen Luftblasen innerhalb der Verdrängungsverstärkungskammer verdichtet, so dass die Verdrängungsverstärkungskammer nicht normal funktionieren kann, und somit kann der Kraftstoffeinspritzmechanismus den Hochdruckkraftstoff in die Zylinder des Verbrennungsmotors nicht zeitgerecht einspritzen.

Um ein derartiges Problem zu lösen, offenbart das US-Patent mit der Nummer 6 899 069 eine Vorgangsweise, gemäß der ein Teil des Kraftstoffs, der von einer Förderpumpe 13 abgegeben wird, über einen Umleitungskanal 38 zu einer Systemregion 21 (die zu dem Niederdruckdurchgang korrespondiert) zugeführt wird; und ein Füllen eines Hydraulikkopplers 29 (der zu der Verdrängungsverstärkungskammer korrespondiert), der innerhalb der Systemregion 21 angeordnet ist, wird über einen ringförmigen Leckagespalt ausgeführt, der zwischen einer Bohrung 25 und einem Kolben 24 ausgebildet ist, der in der Bohrung 25 eingesetzt ist.

Jedoch ist die Hauptfunktion der Förderpumpe 13 die, dass der Kraftstoff gefördert wird, der von dieser zu einer Hochdruckpumpe 12 abgegeben wird. Somit steht nur wenig Kraftstoff zur Verfügung, der von der Förderpumpe 13 abgegeben wird, um diesen zu der Systemregion 21 zu zuführen. Folglich ist es mit der begrenzten Menge des Kraftstoffs schwierig, den Hydraulikkoppler 29 nach dem Start des Verbrennungsmotors schnell aufzufüllen.

Im Gegensatz dazu kann, wenn die Menge des Kraftstoffs, der zu der Systemregion 21 zugeführt wird, zum Zweck eines schnellen Nachfüllens des Hydraulikkopplers 29 die Menge des Kraftstoffs, der zu der Hochdruckpumpe 12 gefördert wird, dem gemäß abnehmen, so dass die Hochdruckpumpe 12 einen adäquaten Hochdruckkraftstoff zu der Common Rail und somit zu dem Hochdruckdurchgang nicht zuführen kann.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung wurde in Anbetracht des vorstehend erwähnten Problems ausgeführt.

Es ist daher eine primäre Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Kraftstoffeinspritzgerät für eine Brennkraftmaschine vorzusehen, das eine Verdrängungsverstärkungskammer, die in diesem Gerät ausgebildet ist, schnell mit einem mit niedrigen Druck beaufschlagten Kraftstoff (Niederdruckkraftstoff) nach einem Start des Verbrennungsmotors auffüllen kann, wodurch eine Kraftstoffeinspritzung zeitgerecht durchgeführt wird.

Gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein Kraftstoffeinspritzgerät vorgesehen, das einen Hochdruckdurchgang, einen Niederdruckdurchgang, ein Stellglied, einen ersten und einen zweiten Kolben, eine Verdrängungsverstärkungskammer, einen Kraftstoffeinspritzmechanismus und eine Kraftstoffzuführung aufweist.

Der Hochdruckdurchgang ist gestaltet, um mit einem mit hohem Druck beaufschlagten Kraftstoff (Hochdruckkraftstoff) gefüllt zu werden. Der Niederdruckdurchgang ist gestaltet, um mit einem mit Niedrigendruck beaufschlagten Kraftstoff (Niederdruckkraftstoff) gefüllt zu werden. Der erste Kolben ist gestaltet, um durch das Stellglied verdrängt zu werden. Die Verdrängungsverstärkungskammer kommuniziert mit dem Niederdruckdurchgang und arbeitet, um eine Verdrängung des ersten Kolbens mittels des in ihr geführten Niederdruckkraftstoffs zu dem zweiten Kolben zu verstärken und zu übertragen. Der Kraftstoffeinspritzmechanismus ist gestaltet, um den Hochdruckkraftstoff in einen Zylinder einer Brennkraftmaschine in Antwort auf die Verdrängung des zweiten Kolbens einzuspritzen. Die Kraftstoffzuführung arbeitet, um den Hochdruckkraftstoff von dem Hochdruckdurchgang durch Druckreduktion direkt zu dem Niederdruckdurchgang zu zuführen.

Mit der Kraftstoffzuführung ist es für das Kraftstoffeinspritzgerät möglich, die Zeit zu minimieren, die erforderlich ist, um die Verdrängungsverstärkungskammer mit dem Niederdruckkraftstoff nach einem Start des Verbrennungsmotors aufzufüllen, wodurch die Kraftstoffeinspritzung zeitgerecht durchgeführt wird.

Gemäß einer weiteren Ausführung der Erfindung ist die Kraftstoffzuführung mit einem ersten Regulierungsventil, einem Zufuhrdurchgang und einem zweiten Regulierungsventil gestaltet. Das erste Regulierungsventil arbeitet, um einen Druck des Hochdruckkraftstoffs auf einen ersten vorbestimmten Druck zu regulieren. Der Zufuhrdurchgang verbindet das erste Regulierungsventil mit dem Niederdruckdurchgang hydraulisch. Das zweite Regulierungsventil arbeitet, um einen Druck des Niederdruckkraftstoffs auf einen zweiten vorbestimmten Druck zu regulieren.

Mit der vorstehenden Gestaltung ist es möglich, sowohl die Kraftstoffdrücke in dem Hochdruckdurchgang als auch in dem Niederdruckdurchgang zu regulieren, und die Verdrängungsverstärkungskammer mit dem Niederdruckkraftstoff gemäß dem zweiten vorbestimmten Druck zuverlässig aufzufüllen.

Das Kraftstoffeinspritzgerät wird in einem Common Rail Kraftstoffeinspritzsystem für einen Dieselverbrennungsmotor verwendet, und der Hochdruckdurchgang kommuniziert mit einer Common Rail des Systems. Weiter ist das erste Regulierungsventil ein Druckreduzierungsventil, das an der Common Rail eingerichtet ist, um einen Kraftstoffdruck in der Common Rail zu regulieren.

Mit der vorstehenden Gestaltung ist es möglich, das Druckreduzierungsventil zu verwenden, das bereits in dem bestehenden Common Rail Kraftstoffeinspritzsystem verwendet wird, wodurch die Herstellungskosten des Kraftstoffeinspritzgeräts minimiert werden.

Das zweite Regulierungsventil ist ein Kontrollventil, das mit dem Niederdruckdurchgang hydraulisch verbunden ist.

Der Niederdruckdurchgang ist ferner gestaltet, um einen ausströmenden Kraftstoff von dem Hochdruckdurchgang aufzunehmen, wie bereits vorstehend in dem bestehenden Kraftstoffeinspritzgerät beschrieben ist.

Der Kraftstoffeinspritzmechanismus ist mit einem Gehäuse, einer Druckkammer, die innerhalb des Gehäuses ausgebildet ist, einem Steuerventil, das gestaltet ist, um durch den zweiten Kolben betätigt zu werden, um einen Kraftstoffdruck in der Druckkammer zu steuern, einem Kraftstoffsammelraum, der innerhalb des Gehäuses ausgebildet ist und mit dem Hochdruckdurchgang kommuniziert, zumindest einem Einspritzloch, das durch das Gehäuse hindurch ausgebildet ist, um mit dem Kraftstoffsammelbehälter zu kommunizieren, und einer Düsennadel vorgesehen, die gestaltet ist, um innerhalb des Gehäuses in Übereinstimmung mit dem Kraftstoffdruck in der Druckkammer bewegt zu werden, um wahlweise das Einspritzloch zu öffnen und zu schließen.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die vorliegende Erfindung ist aus der nachstehenden, ausführlichen Beschreibung und aus den beigefügten Zeichnungen der bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung besser verständlich, die jedoch nicht dazu dienen, die Erfindung mit dem spezifischen Ausführungsbeispiel zu beschränken, sondern sie dienen nur zu Erläuterungszwecken und zum Verständnis.
1 ist ein schematisches Abbild, das die gesamte Gestaltung eines Common Rail Kraftstoffeinspritzsystems zeigt, in dem ein Kraftstoffeinspritzgerät gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung vorgesehen ist;
2 ist ein schematisches Abbild, das die Gestaltung des Kraftstoffeinspritzsystems gemäß dem Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt;
3A bis 3C sind schematische Abbilder, die die Veränderung von Luftblasen in einer Verdrängungsverstärkungskammer in dem Kraftstoffeinspritzgerät von 2 zeigen; und
4 ist ein grafisches Diagramm, das einen Vorteil des Kraftstoffeinspritzgeräts von 2 gegenüber einem bestehenden Kraftstoffeinspritzgerät darstellt.
BESCHREIBUNG DES BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELS
Das bevorzugte Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist nachstehend mit Bezug auf 1 bis 4 beschrieben.
1 zeigt die gesamte Gestaltung eines Common Rail Kraftstoffeinspritzsystems für einen Dieselverbrennungsmotor eines Kraftfahrzeugs, in dem ein Kraftstoffeinspritzgerät gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung vorgesehen ist.
Wie in 1 gezeigt ist, wird ein Kraftstoff, der in einem Kraftstoffbehälter A beinhaltet ist, durch eine Förderpumpe C durch einen Filter B hindurch angesaugt und zu einer Hochdruckpumpe D gefördert.
Die Hochdruckpumpe D beaufschlagt den Kraftstoff mit einem hohen Druck und führt den resultierenden mit einem hohen Druck beaufschlagten Kraftstoff (Hochdruckkraftstoff) zu einer Common Rail E zu. Die Hochdruckpumpe D ist durch den (nicht gezeigten) Verbrennungsmotor angetrieben und weist eine ausreichend große Abgaberate auf, so dass sie die Common Rail E mit dem Hochdruckkraftstoff nach einem Start des Verbrennungsmotors schnell auffüllen kann.
Ein Drucksensor F ist an der Common Rail E eingerichtet, um den Kraftstoffdruck in der Common Rail E zu messen. Der Drucksensor F sieht ein Drucksignal, das den gemessenen Kraftstoffdruck anzeigt, zu einer ECU (elektronische Steuereinheit) G vor.
Die ECU G erzeugt ein Befehlsignal auf der Grundlage von gemessenen Signalen von verschiedenen Sensoren wie zum Beispiel des Drucksignals von dem Drucksensor F und eines Verbrennungsmotordrehzahlsignals von einem Verbrennungsmotordrehzahlsensor und sendet das Befehlssignal zu einer EDU (elektronische Antriebseinheit) H.
In Übereinstimmung mit dem Befehlssignal von der ECU G treibt die EDU H ein Druckreduzierungsventil I an, das an der Common Rail E eingerichtet ist, um den Kraftstoffdruck in der Common Rail E auf einen ersten vorbestimmten Druck zu regulieren.
Insbesondere wird, wenn der Kraftstoffdruck in der Common Rail E den ersten vorbestimmten Druck übersteigt, das Druckreduzierungsventil I geöffnet, um den Hochdruckkraftstoff von der Common Rail E freizugeben, um dadurch den Kraftstoffdruck in der Common Rail E auf dem ersten vorbestimmten Druck zu halten.
Der Hochdruckkraftstoff, der in der Common Rail E gespeichert ist, wird über einen Hochdruckdurchgang 17 zu einer Kraftstoffeinspritzeinrichtung J zugeführt. Die Kraftstoffeinspritzeinrichtung J ist auch durch die EDU H angetrieben und arbeitet, um den Hochdruckkraftstoff in einen Zylinder des Verbrennungsmotors einzuspritzen.
Es sollte angemerkt werden, dass, obwohl nur die eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung J in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel dargestellt ist, das Kraftstoffeinspritzsystem im Allgemeinen eine Vielzahl von Kraftstoffeinspritzeinrichtungen J gemäß der Anzahl von Zylindern des Verbrennungsmotors aufweist.
Während einem Betrieb tritt eine Leckage (ein Ausströmen) des Hochdruckkraftstoffs in der Kraftstoffeinspritzeinrichtung J auf, was nachstehend ausführlich beschrieben ist, und der ausströmende Kraftstoff wird in einen Niederdruckdurchgang 8 eingebracht und dort als ein mit niedrigen Druck beaufschlagter Kraftstoff (Niederdruckkraftstoff) gespeichert.
Ein Kontrollventil K ist mit dem Niederdruckdurchgang 8 hydraulisch verbunden, um den Kraftstoffdruck in dem Niederdruckdurchgang 8 auf einen zweiten vorbestimmten Druck zu regulieren. Insbesondere wird, wenn der Kraftstoffdruck in dem Niederdruckdurchgang 8 den zweiten vorbestimmten Druck übersteigt, das Kontrollventil K geöffnet, um den übermäßigen Niederdruckkraftstoff zu dem Kraftstoffbehälter A zurück zuführen, um dadurch den Kraftstoffdruck in dem Niederdruckdurchgang 8 auf den zweiten vorbestimmten Druck zu halten.
Weiter wird der Hochdruckkraftstoff, der von der Common Rail E freigegeben wird, durch das Druckreduzierungsventil I druckreduziert und stromaufwärtig des Kontrollventils K über einen Zufuhrdurchgang 60 zugeführt, der mit dem Niederdruckdurchgang 8 hydraulisch verbunden ist.
Mit der vorstehenden Gestaltung verringert sich, wenn das Kraftstoffeinspritzsystem angehalten wird, der Kraftstoffdruck in dem Niederdruckdurchgang 8 bis unterhalb des zweiten vorbestimmten Drucks auf Grund von einer Leckage des Niederdruckkraftstoffs von dem Kontrollventil K.
Jedoch wird, wenn das Kraftstoffeinspritzsystem wieder gemeinsam mit dem Verbrennungsmotor gestartet wird, die Common Rail E schneller mit dem Hochdruckkraftstoff auf Grund der ausreichend großen Abgaberate der Hochdruckpumpe D aufgefüllt. Dem gemäß wird kurz nach dem erneuten Starten das Druckreduzierungsventil I geöffnet, um den Hochdruckkraftstoff von der Common Rail E stromaufwärtig des Kontrollventils K durch Druckreduktion frei zu geben, um dadurch den Kraftstoffdruck in dem Niederdruckdurchgang 8 wieder schnell auf den zweiten vorbestimmten Druck aufzubauen.
Zusätzlich steuert die ECU G ferner auf der Grundlage der gemessenen Signale von den Sensoren die Hochdruckpumpe D, um den Hochdruckkraftstoff mit einer optimalen Rate abzugeben. Weiter wird der übermäßige Kraftstoff, der von der Förderpumpe C abgegeben wird, der nicht zu der Hochdruckpumpe D gefördert wird, zu dem Kraftstoffbehälter A zurückgeführt.
2 zeigt die Gestaltung des Kraftstoffeinspritzgeräts gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel.
Wie in 2 gezeigt ist, weist das Kraftstoffeinspritzgerät die Kraftstoffeinspritzeinrichtung J, das Druckreduzierungsventil I und das Kontrollventil K auf.
Die Kraftstoffeinspritzeinrichtung J weist ein Gehäuse 1 auf, in dem ein piezoelektrisches Stellglied 2 angeordnet ist, das mit seinem oberen Ende 2a an dem Gehäuse 1 anliegt. Das piezoelektrische Stellglied 2 (auch als Piezostapel bezeichnet) ist aus einem Verbund aus Bleizirkoniumtitanat-(PZT-)Schichten und Elektrodenschichten hergestellt und ist gestaltet, um sich in der Verbundrichtung (das heißt der senkrechten Richtung in 2) auszudehnen und zusammenzuziehen. Die Struktur von derartigen piezoelektrischen Vorrichtungen ist aus dem Stand der Technik bekannt, und deren ausführliche Erläuterung ist somit nachstehend unterlassen.
Ein Kolben 3 mit großem Durchmesser ist senkrecht gleitend in einer zylindrischen Kammer 1a mit einem großen Durchmesser angeordnet, die in dem Gehäuse 1 ausgebildet ist. Der Kolben 3 mit einem großen Durchmesser weist an seinem oberen Ende einen Flanschabschnitt 3a auf, der durch eine Feder 4 des Kolbens mit großem Durchmesser dazu gedrängt wird, um an einem unteren Ende 2b des piezoelektrischen Stellglieds 2 anzuliegen. Weiter ist in dem Gehäuse 1 auch eine zylindrische Kammer 1b mit einem kleinen Durchmesser ausgebildet, in der ein Kolben 5 mit kleinem Durchmesser vertikal gleitend angeordnet ist.
In der vorstehenden Gestaltung ist eine Verdrängungsverstärkungskammer 6 in dem Gehäuse 1 definiert, die den Raum umfasst, der durch eine untere Endfläche des Kolbens 3 mit großem Durchmesser, eine obere Endfläche des Kolbens 5 mit kleinem Durchmesser und durch innere Flächen der zylindrischen Kammern 1a mit großem Durchmesser und 1b mit kleinem Durchmesser eingeschlossen ist. Weiter ist innerhalb der Verdrängungsverstärkungskammer 6 ein Kolben 7 mit kleinem Durchmesser vorgesehen, der den Kolben 5 mit kleinem Durchmesser nach unten drängt.
Die Verdrängungsverstärkungskammer 6 ist mit dem Niederdruckkraftstoff gefüllt, der in diese von dem Niederdruckdurchgang 8 über einen ringförmigen Spalt zwischen der äußeren Fläche des Kolbens 3 mit großem Durchmesser und der inneren Fläche der zylindrischen Kammer 1a mit großem Durchmesser eingeströmt ist. In anderen Worten kommuniziert die Verdrängungsverstärkungskammer 6 mit dem Niederdruckdurchgang 8.
Mit der vorstehenden Gestaltung kann die Verdrängungsverstärkungskammer 6 so arbeiten, um eine Verdrängung des Kolbens 3 mit großem Durchmesser mittels des in ihr gefüllten Niederdruckkraftstoffs zu dem Kolben 5 mit kleinem Durchmesser zu verstärken und zu diesem übertragen.
Insbesondere dehnt sich das piezoelektrische Stellglied 2 senkrecht aus, wenn es erregt wird, um den Kolben 3 mit großem Durchmesser nach unten zu verdrängen. Bei der Verdrängung des Kolbens 3 mit großem Durchmesser wird der Niederdruckkraftstoff in der Verdrängungsverstärkungskammer 6 verdichtet, wodurch verursacht wird, dass der Kolben 5 mit kleinem Durchmesser auch nach unten verdrängt wird. Da der Durchmesser des Kolbens 3 mit großem Durchmesser größer als der des Kolbens 5 mit kleinem Durchmesser ist, wird die Verdrängung des Kolbens 3 mit großem Durchmesser dem gemäß durch den Niederdruckkraftstoff in der Verdrängungsverstärkungskammer 6 zu dem Kolben 5 mit kleinem Durchmesser verstärkt und übertragen.
Zusätzlich strömt, wenn der Kolben 3 mit großem Durchmesser sich nach unten bewegt, um den Niederdruckkraftstoff in der Verdrängungsverstärkungskammer 6 mit Druck zu beaufschlagen, der Niederdruckkraftstoff von der Verdrängungsverstärkungskammer 6 über den ringförmigen Spalt zwischen der äußeren Fläche des Kolbens 3 mit großem Durchmesser und der inneren Fläche der zylindrischen Kammer 1a mit großem Durchmesser aus. Jedoch verringert sich, wenn sich der Kolben 3 mit großem Durchmesser nach oben bewegt, um zu seiner Anfangsposition zurückzukehren, der Kraftstoffdruck in der Verdrängungsverstärkungskammer 6 unterhalb des Drucks in der Niederdruckkammer 8, so dass der Niederdruckkraftstoff wieder in die Verdrängungsverstärkungskammer 6 von der Niederdruckkammer 8 über den ringförmigen Spalt einströmt, um dadurch die Kammer 6 mit dem Niederdruckkraftstoff wieder aufzufüllen. Außerdem bewegt sich ein unterer Teil des Kolbens 5 mit kleinem Durchmesser in einer Kolbenkammer 10 mit kleinem Durchmesser senkrecht nach oben, während ein oberer Teil des Kolbens sich in der zylindrischen Kammer 1b mit kleinem Durchmesser senkrecht bewegt.
Ein Dreiweg-Steuerventil 12 ist einer Ventilkammer 11 angeordnet, die über eine Hauptöffnung 15 und einen Kontrolldurchgang 16 mit einer Gegendruckkammer 14 konstant (dauernd) kommuniziert.
Das Steuerventil 12 ist ein senkrecht beweglicher Kolben und weist einen Ventilabschnitt 12a, einen Gleitabschnitt 12b und einen Verbindungsabschnitt 12c auf. Der Ventilabschnitt 12a weist einen großen Durchmesser auf und ist innerhalb der Ventilkammer 11 angeordnet. Der Gleitabschnitt 12b ist innerhalb einer längsverlaufenden Bohrung angeordnet, die mit einem Hochdruckanschluss 18 des Hochdruckdurchgangs 17 an ihrem oberen Ende kommuniziert. Der Verbindungsabschnitt 12c verbindet den Ventilabschnitt 12a und den Gleitabschnitt 12b und weist einen kleineren Durchmesser als sowohl der Ventilabschnitt 12a als auch der Gleitabschnitt 12b auf. Der Verbindungsabschnitt 12c mit kleinem Durchmesser ist innerhalb des Hochdruckanschlusses 18 so angeordnet, dass der Hochdruckkraftstoff von dem Hochdruckdurchgang 17 über einen ringförmigen Spalt zwischen dem Verbindungsabschnitt 12c und dem Hochdruckanschluss 18 in die Ventilkammer 11 einströmen kann. Zusätzlich ist unterhalb der längsverlaufenden Bohrung, die den Gleitabschnitt 12b aufnimmt, eine Federkammer 19 vorgesehen, in der eine Ventilfeder 20 angeordnet ist, um das Steuerventil 12 nach oben zu drängen.
Die Gegendruckkammer 14 ist ein Raum, der durch eine obere Endfläche einer Düsennadel 13 und der Wandfläche einer längsverlaufenden Bohrung 21 definiert ist. Die Gegendruckkammer 14 kommuniziert über eine Nebenöffnung 22 konstant mit dem Hochdruckdurchgang 17. Weiter wird in der Gegendruckkammer 14 der Hochdruckkraftstoff von dem Hochdruckdurchgang 17 als Steueröl über den Hochdruckanschluss 18, die Ventilkammer 11, den Steuerdurchgang 16 und die Hauptöffnung 15 eingebracht. Der eingebrachte Kraftstoff erzeugt einen Gegendruck auf die Düsennadel 13, die gemeinsam mit der Last einer Feder 24, die innerhalb der Gegendruckkammer 14 angeordnet ist, die Düsennadel 13 nach unten drängt, um sich auf einen Düsensitz 26 zu stützen, der in dem Gehäuse 1 ausgebildet ist.
Andererseits ist ein Kraftstoffsammelraum 23 innerhalb dem Gehäuse 1 vorgesehen, der konstant mit dem Hochdruckdurchgang 17 kommuniziert und somit mit dem Hochdruckkraftstoff jederzeit gefüllt ist. Der Hochdruckkraftstoff in dem Kraftstoffsammelraum 23 erzeugt einen Druck auf die Düsennadel 13, die die Düsennadel 13 nach oben drückt, um von dem Düsensitz 26 weg zu kommen.
Während einer Bewegung des Steuerventils 12 nach oben stützt sich eine obere Endfläche des Ventilabschnitts 12a auf einen oberen Ventilsitz 12d, die an den Niederdruckanschluss 9 angrenzt, um dadurch die hydraulische Kommunikation zwischen der Ventilkammer 11 und dem Niederdruckdurchgang 8 zu sperren. Somit wird die Gegendruckkammer 14 über die Hauptöffnung 15, den Steuerdurchgang 16, die Ventilkammer 11 und den Hochdruckanschluss 18 mit dem Hochdruckdurchgang 17 in eine hydraulische Kommunikation gebracht, so dass der Hochdruckkraftstoff von dem Hochdruckdurchgang 17 in die Gegendruckkammer 14 einströmt, um dadurch den Gegendruck auf die Düsennadel 13 zu erhöhen. Als Ergebnis wird die Düsennadel 13 nach unten gedrückt, um sich auf den Düsensitz 26 abzustützen, wie es in 2 gezeigt ist.
Im Gegensatz dazu stützt sich während einer Bewegung des Steuerventils 12 nach unten eine konische untere Fläche des Ventilabschnitts 12a auf einem unteren Ventilsitz 12e ab, der an den Hochdruckanschluss 18 angrenzt, um dadurch die hydraulische Kommunikation zwischen der Ventilkammer 11 und dem Hochdruckdurchgang 17 zu sperren. Somit wird die Gegendruckkammer 14 über die Hauptöffnung 15, den Steuerdurchgang 16, die Ventilkammer 11 und die Kolbenkammer 10 mit kleinem Durchmesser mit dem Niederdruckdurchgang 8 in eine hydraulische Kommunikation gebracht, um dadurch den Gegendruck auf die Düsennadel 13 zu verringern. Als Ergebnis wird die Düsennadel 13 durch den Druck nach oben gedrückt, um von dem Düsensitz 26 weg zu kommen.
Wenn der innere Durchmesser des oberen Ventilssitzes 12d der innere Durchmesser des unteren Ventilsitzes 12e und der äußere Durchmesser des Gleitabschnitts 12b des Steuerventils 12 ungefähr gleich groß sind, ist die Kraft des Hochdruckkraftstoffs in der Ventilkammer 11, die den Ventilabschnitt 12a des Steuerventils 12 nach oben drückt, ungefähr mit der im Gleichgewicht, die den Gleitabschnitt 12b nach unten drückt, wenn der Niederdruckanschluss 9 durch das Steuerventil 12 geschlossen ist. Folglich ist es möglich, eine Antriebskraft, die zum Drücken des Ventilabschnitts 12a des Steuerventils 12 nach unten erforderlich ist, um von dem oberen Ventilsitz 12d weg zu kommen, um die Kraftstoffeinspritzung zu veranlassen, zu minimieren. Bevorzugter Weise sind die inneren Durchmesser des oberen Ventilsitzes 12d und des unteren Ventilsitzes 12e ein wenig größer als der äußere Durchmesser des Gleitabschnitts 12b des Steuerventils 12.
Wenn das piezoelektrische Stellglied 2 sich nicht ausdehnt und somit seine ursprüngliche Länge aufweist, wird das Steuerventil 12 durch den Hochdruckkraftstoff in der Ventilkammer 11 und der Last der Ventilfeder 20 nach oben gedrängt, um sich an dem oberen Ventilsitz 12d abzustützen, wodurch der Niederdruckanschluss 9 geschlossen wird. Somit ist die Gegendruckkammer 14 von dem Niederdruckdurchgang 8 hydraulisch getrennt und weist einen so hohen Druck auf, dass sich die Düsennadel 13 auf den Düsensitz 26 abstützt, und somit wird kein Kraftstoff durch die Einspritzlöcher 25 hindurch eingespritzt.
Wenn es erforderlich ist, einen Kraftstoff einzuspritzen, wird das piezoelektrische Stellglied 2 erregt, so dass es sich ausdehnt, um den Kolben 3 mit großem Durchmesser nach oben zu drücken, wodurch der Kraftstoffdruck in der Verdrängungsverstärkungskammer 6 erhöht wird. Aufgrund des erhöhten Kraftstoffdrucks in der Verdrängungsverstärkungskammer 6 bewegt sich der Kolben 5 mit kleinem Durchmesser nach unten, um das Steuerventil 12 zu drücken, wodurch es von dem oberen Ventilsitz 12d weg bewegt wird, und sich auf den unteren Ventilsitz 12e abstützt. Folglich ist der Hochdruckanschluss 18 geschlossen, und die Gegendruckkammer 14 wird über die Hauptöffnung 15, den Steuerdurchgang 16, die Ventilkammer 11, den Niederdruckanschluss 9 und die Kolbenkammer 10 mit kleinem Durchmesser mit dem Niederdruckdurchgang 8 in eine hydraulische Kommunikation gebracht. Als Ergebnis verringert sich der Kraftstoffdruck in der Gegendruckkammer 14, so dass die Düsennadel 13 nach oben bewegt wird, um von dem Düsensitz 26 weg zu kommen, wodurch die Kraftstoffeinspritzung durch die Einspritzlöcher 25 hindurch veranlasst wird.
Wenn es erforderlich ist, die Kraftstoffeinspritzung zu beenden, wird das piezoelektrische Stellglied 2 entregt, so dass es sich auf seine ursprüngliche Länge zusammenzieht. Somit bewegt sich der Kolben 3 mit großem Durchmesser gemeinsam mit dem piezoelektrischen Stellglied 2 durch die Drängkraft der Feder 4 des Kolbens mit großem Durchmesser nach oben, wodurch der Kraftstoffdruck in der Verdrängungsverstärkungskammer 6 verringert wird. Der verringerte Kraftstoffdruck in der Verdrängungsverstärkungskammer 6 verursacht, dass das Steuerventil 12 von der Druckkraft des Kolbens 5 mit kleinem Durchmesser freigegeben wird, so dass das Steuerventil 12 sich nach oben bewegt, um von dem unteren Ventilsitz 12e wegzukommen, und um sich wieder auf dem oberen Ventilsitz 12d abzustützen. Folglich ist der Niederdruckanschluss 9 wieder geschlossen, und der Kraftstoffdruck in der Gegendruckkammer 14 wird durch den Hochdruckkraftstoff erhöht, der von dem Hochdruckdurchgang 17 über die Hauptöffnung 15 und die Nebenöffnung 22 in diese Kammer einströmt. Als Ergebnis stützt sich die Düsennadel 13 wieder auf dem Düsensitz 26 ab, wodurch die Kraftstoffeinspritzung beendet wird. In diesem Zustand kann, wenn der innere Durchmesser des unteren Ventilsitzes 12e ein wenig größer als der äußere Durchmesser des Gleitabschnitts 12d des Steuerventils 12 ist, der hohe Druck an dem Hochdruckanschluss 18 auf das Steuerventil 12 nach oben wirken, wobei es somit für das Steuerventil 12 einfacher ist, von dem unteren Ventilsitz 12e weg zu kommen.
Während eines Betriebs der Kraftstoffeinspritzeinrichtung J wird ein ausströmender Kraftstoff von dem Hochdruckdurchgang 17 durch den Niederdruckdurchgang 8 aufgenommen und strömt in Richtung des Kontrollventils K.
Das Kontrollventil K weist eine gewöhnliche Bauart auf, in der ein ballförmiges Ventil 52 innerhalb eines Hauptkörpers 51 angeordnet ist und durch eine Feder 23 gedrängt wird, um sich auf einem Sitzabschnitt 54 des Hauptkörpers 51 abzustützen.
Wenn das Ventil 52 sich auf dem Sitzabschnitt 54 des Hauptabschnitts 51 abstützt, wird der ausströmende Kraftstoff von dem Hochdruckdurchgang 17 in dem Niederdruckdurchgang 8 gespeichert, wobei somit der Kraftstoffdruck in dem Durchgang erzeugt wird. Jedoch wird, wenn der Kraftstoffdruck, der in dem Niederdruckdurchgang 8 erzeugt wird, größer als die Drängkraft der Feder 53 wird, das Ventil 52 bewegt, um sich von dem Sitzabschnitt 45 des Hauptkörpers 51 weg zu bewegen, wodurch der ausströmende Kraftstoff zu dem Kraftstoffbehälter A zurückkehrt.
Bei einer solchen Funktion des Kontrollventils K wird der Kraftstoffdruck in dem Niederdruckdurchgang 8 auf dem zweiten vorbestimmten Druck gehalten, der der Drängkraft der Feder 53 entspricht. Zusätzlich sind weiter ein Stutzen 55 zum Verbinden des Kontrollventils K mit einem Rohr, das zu dem Kraftstoffbehälter A führt, und eine Dichtung 56 zum Sichern der Kraftstoffdichtheit zwischen dem Hauptkörper 51 des Kontrollventils K und dem Stutzen 55 vorgesehen.
Wie vorstehend beschrieben ist, wenn ein adäquater Kraftstoff in dem Kraftstoffbehälter A beinhaltet ist, saugt die Förderpumpe C nur den Kraftstoff an. Jedoch kann, wenn nur eine äußerst kleine Menge des Kraftstoffs in dem Kraftstoffbehälter A übrig ist, die Förderpumpe C Luft gemeinsam mit dem Kraftstoff von dem Kraftstoffbehälter A ansaugen. Die angesaugte Luft wird dann in die Hochdruckpumpe D, die Common Rail E, den Hochdruckdurchgang 17 und den Niederdruckdurchgang 8, und die Verdrängungsverstärkungskammer 6 eingebracht.
Während eines Betriebs des Kraftstoffeinspritzgeräts ist der Niederdruckdurchgang 8 immer mit dem ausströmenden Kraftstoff von dem Hochdruckdurchgang 17 gemäß dem zweiten vorbestimmten Druck gefüllt. Somit besteht in der Verdrängungsverstärkungskammer 6, die mit dem Niederdruckdurchgang 8 kommuniziert, die angesaugte Luft in der Form von kleinen Luftblasen, wie in 3A dargestellt ist, und die Kraftstoffdichte ist hoch. Folglich kann in der Verdrängungsverstärkungskammer 6 die Druckbeaufschlagung von Kraftstoff durch den Kolben 3 mit großem Durchmesser normal ausgeführt werden.
Jedoch kann, wenn das Kraftstoffeinspritzsystem gemeinsam mit dem Verbrennungsmotor angehalten wird, der Niederdruckkraftstoff in dem Niederdruckdurchgang 8 über einen kleinen Abstand zwischen dem Ventil 52 und dem Sitzabschnitt 54 des Hauptkörpers 51 des Kontrollventils K ausströmen, so dass sich der Kraftstoffdruck in dem Niederdruckdurchgang 8 fast auf den Atmosphärendruck verringert. Somit verringert sich in der Verdrängungsverstärkungskammer 6 dem gemäß der Kraftstoffdruck, so dass die kleinen Luftblasen größere Luftblasen werden, wie in 3B dargestellt ist, und die Kraftstoffdichte verringert sich (das heißt, der prozentuelle Anteil der Luftblasen erhöht sich).
Weiter ist, wenn das Kraftstoffeinspritzsystem gemeinsam mit dem Verbrennungsmotor wieder gestartet wird, eine gewisse Zeitdauer erforderlich, um den Kraftstoffdruck in dem Niederdruckdurchgang 8 auf den zweiten vorbestimmten Druck wieder aufzubauen, wenn nur der ausströmende Kraftstoff von dem Hochdruckdurchgang 17 verwendet wird, um sowohl den Niederdruckdurchgang 8 als auch die Verdrängungsverstärkungskammer 6 wieder zu füllen. In einem derartigen Fall verdichtet während der gewissen Zeitdauer der Kolben 5 mit großem Durchmesser die großen Blasen anstelle des Kraftstoffs in der Verdrängungsverstärkungskammer 6, so dass die Verdrängung des Kolbens 3 mit großem Durchmesser nicht verstärkt werden kann und nicht an den Kolben 5 mit kleinem Durchmesser übertragen werden kann. Folglich kann die Einspritzeinrichtung J den Hochdruckkraftstoff nicht in die Zylinder des Verbrennungsmotors zeitgerecht einspritzen.
Um ein derartiges Problem zu lösen, wird in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel der Hochdruckkraftstoff, der von den Common Rail E freigegeben wird, durch das Druckreduzierungsventil I druckreduziert und über den Zufuhrdurchgang 60 zu dem Niederdruckdurchgang 8 zugeführt.
Das Druckreduzierungsventil I weist eine Solenoidbauart auf und einen Hauptkörper 61 auf, der an der Common Rail E befestigt ist. In dem Kern des Hauptkörpers 61 ist ein Kraftstoffeinbringungsloch 62 zum Einbringen des Hochdruckkraftstoffs von der Common Rail E in das Druckreduzierungsventil I vorgesehen. Eine Kappe 64 ist an dem Hauptkörper 61 befestigt, um einen Sitz 63 an dem Hauptkörper 61 an einem oberen Ende des Kraftstoffeinbringungslochs 62 zu fixieren. Die Kappe 64 formt in ihr eine mittige Bohrung aus, in der ein Schaft 65 gleitend angeordnet ist. Der Schaft 65 ist aus einem magnetischen Material hergestellt und dient als ein Stellglied. Ein kugelförmiges Ventil 66 ist an einem unteren Ende des Schafts 65 befestigt. Eine Feder 67 ist vorgesehen, um über eine Stange 68 den Schaft 65 nach unten zu drängen, wodurch es dem Ventil 66 ermöglicht wird, sich auf einen konischen Sitzabschnitt 63a des Sitzes 63 abzustützen. Ein Solenoid 69 ist ferner vorgesehen, um eine magnetische Anziehung zu erzeugen, wenn es erregt wird.
In dem Druckreduzierungsventil I stützt sich, wenn das Solenoid 69 unerregt ist, das Ventil 66 an dem Sitzabschnitt 63a des Sitzes 63 gemäß der Drängkraft der Feder 67 ab, wie in 2 gezeigt ist, um dadurch die hydraulische Kommunikation zwischen dem Kraftstoffeinbringungsloch 62 und dem Zufuhrdurchgang 60 zu sperren. Im Gegensatz dazu wird, wenn das Solenoid 69 erregt ist, der Schaft 65 durch die magnetische Anziehung nach oben angezogen, die durch das Solenoid 69 erzeugt wird, um von dem Sitzabschnitt 63a des Sitzes 63 weg zu kommen, wodurch das Kraftstoff Einbringungsloch 62 mit dem Zufuhrdurchgang 60 in eine hydraulische Kommunikation gebracht wird.
Weiter wird der Hochdruckkraftstoff, der von der Common Rail E frei gegeben wird, druckreduziert, wenn er durch ein Loch mit kleinem Durchmesser strömt, das in dem konischen Sitzabschnitt 63a des Sitzes 63 ausgebildet ist. Zusätzlich ist der Zufuhrdurchgang 60 durch ein Verbindungsglied 80 mit dem Niederdruckdurchgang 8 hydraulisch verbunden.
In der vorstehenden Gestaltung ist, wenn das Kraftstoffeinspritzsystem gemeinsam mit dem Verbrennungsmotor angehalten wird, das Solenoid 69 des Druckreduzierungsventils I dem gemäß unerregt, so dass die Zufuhr des freigegebenen Kraftstoffs von der Common Rail E zu dem Niederdruckdurchgang 8 angehalten (unterbrochen) wird. Andererseits kann der Niederdruckkraftstoff in dem Niederdruckdurchgang 8 über das Kontrollventil K ausströmen, wodurch somit der Kraftstoffdruck in dem Niederdruckdurchgang 8 sich verringert. Folglich verringert sich der Kraftstoffdruck in der Verdrängungsverstärkungskammer 6 dem gemäß, so dass in der Verdrängungsverstärkungskammer 6 die kleinen Luftblasen (wie in 3A gezeigt ist) größere Luftblasen (wie in 3B) werden, und die Kraftstoffdichte verringert sich.
Weiter wird, wenn das Kraftstoffeinspitzsystem gemeinsam mit dem Verbrennungsmotor wieder gestartet wird, der Hochdruckkraftstoff von der Hochdruckpumpe D zu der Common Rail E zugeführt. Da die Hochdruckpumpe D im Allgemeinen eine ausreichend große Abgaberate aufweist, verstärkt der Kraftstoffdruck in der Common Rail E den ersten vorbestimmten Druck in einer kurzen Zeit. Dem gemäß wird kurz nach dem erneuten Starten des Verbrennungsmotors das Solenoid 69 des Druckreduzierungsventils E durch die EDU H erregt, wodurch die Zufuhr des freigegebenen Kraftstoffs von der Common Rail E zu dem Niederdruckdurchgang 8 wieder aufgenommen wird.
Aufgrund der Druckreduktion durch das Druckreduzierungsventil I ist der Kraftstoffdruck an dem Auslass des Druckreduzierungsventils I kleiner als der in der Common Rail E, aber noch immer größer als der an dem Auslass der Zufuhrpumpe C (das heißt an dem Einlass der Hochdruckpumpe D). Weiter ist die Menge des Hochdruckkraftstoffs ausreichend groß, der von der Common Rail E freigegeben wird. Folglich wird der Kraftstoffdruck in dem Niederdruckdurchgang 8 eine kurze Zeit nach dem erneuten Start des Verbrennungsmotors wieder auf dem zweiten vorbestimmten Druck aufgebaut, so dass sich in der Verdrängungsverstärkungskammer 6 die großen Luftblasen in die kleinen Luftblasen zurückbilden, wie in 3C dargestellt ist, und die Kraftstoffdichte ist wieder auf die ursprüngliche Höhe hergestellt.
Mit der wiederhergestellten Kraftstoffdichte in der Verdrängungsverstärkungskammer 6 wird es für den Kolben 3 mit großem Durchmesser möglich, den Kraftstoff in der Verdrängungsverstärkungskammer 6 wirksam mit Druck zu beaufschlagen, um seine Verdrängung in einer normalen Art und Weise an dem Kolben 5 mit kleinem Durchmesser zu verstärken und zu diesem zu übertragen. Weiter wird durch die Verdrängung des Kolbens 5 mit keinem Durchmesser das Steuerventil 12 nach unten bewegt, so dass die Gegendruckkammer 14 über die Hauptöffnung 15, den Kontrolldurchgang 16, die Ventilkammer 11 und den Niederdruckanschluss 9 mit dem Niederdruckdurchgang 8 in eine hydraulische Kommunikation gebracht wird, wodurch sich somit der darin befindliche Kraftstoffdruck verringert. Folglich wird durch die Verringerung des Kraftstoffdrucks in der Gegendruckkammer 14 die Düsennadel 13 nach oben bewegt, um von dem Düsensitz 26 wegzukommen, wodurch die Kraftstoffeinspritzung durch die Einspritzlöcher 25 veranlasst wird.
4 zeigt den Vergleich zwischen einer Zeit T1, die für das Kraftstoffeinspritzgerät gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel erforderlich ist, um den Kraftstoffdruck in dem Niederdruckdurchgang 8 wieder auf den zweiten vorbestimmten Druck aufzubauen, und einer Zeit T2, die für das vorstehend beschriebene bestehende Kraftstoffeinspritzgerät erforderlich ist, um den Kraftstoffdruck in dem Niederdruckdurchgang wieder auf den zweiten vorbestimmten Druck aufzubauen.
Wie in 4 gezeigt ist, ist die Zeitdauer T1 viel kleiner als die Zeitdauer T2. Das heißt, im Gegensatz zu dem bestehenden Gerät kann das Kraftstoffeinspitzgerät gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel den Kraftstoffdruck in den Niederdruckdurchgang 8 wieder auf den vorbestimmten Druck in einer ausreichend kurzen Zeitdauer nach dem erneuten Start des Verbrennungsmotors aufbauen, um dadurch die Kraftstoffeinspritzung zeitgerecht zu veranlassen.
Vorstehend ist das besondere Ausführungsbeispiel der Erfindung gezeigt und beschrieben, und es sollte für die die, die Erfindung anwenden, und für den Fachmann selbstverständlich sein, dass verschiedene Modifikationen, Veränderungen und Verbesserungen an der Erfindung angewandt werden können, ohne von dem Schutzumfang des offenbarten Konzepts abzuweichen.
Zum Beispiel wird in dem vorstehenden Ausführungsbeispiel der Hochdruckkraftstoff, der von der Common Rail E freigegeben wird, durch das Druckreduzierungsventil I druckreduziert und zu dem Abschnitt des Niederdruckdurchgangs 8 zugeführt, der die Kraftstoffeinspritzeinrichtung J mit dem Kontrollventil K verbindet.
Jedoch weist in einem breiteren Sinn der Hochdruckdurchgang 17 den Hochdruckdurchgang von der Hochdruckpumpe D zu der Common Rail E, die Common Rail E selbst, den Hochdruckdurchgang von der Common Rail E zu der Kraftstoffeinspritzeinrichtung J und den Hochdruckdurchgang auf, der innerhalb der Kraftstoffeinspritzeinrichtung J ausgebildet ist; und der Niederdruckdurchgang 8 weist den Niederdruckdurchgang, der innerhalb der Kraftstoffeinspritzeinrichtung J ausgebildet ist, und den Niederdruckdurchgang von der Kraftstoffeinspritzeinrichtung J zu dem Kontrollventil K auf. In diesem Zusammenhang ist es möglich, den Hochdruckkraftstoff von einer beliebigen Stelle in dem Hochdruckdurchgang 17 zu einer beliebigen Stelle in dem Niederdruckdurchgang 8 durch eine Druckreduktion mit irgendeiner geeigneten Druckreduzierungseinrichtung oder Vorrichtung zu zuführen.
Außerdem ist in dem vorstehenden Ausführungsbeispiel das Kraftstoffeinspritzgerät in dem Common Rail Kraftstoffeinspritzsystem für einen Dieselverbrennungsmotor eines Kraftfahrzeugs vorgesehen.
Jedoch kann das Kraftstoffeinspritzgerät auch in beliebigen anderen Kraftstoffeinspritzsystemen für Brennkraftmaschinen, zum Beispiel in einem Kraftstoffeinspritzsystem für einen Ottoverbrennungsmotor eines Kraftfahrzeugs, verwendet werden.
Weitere Modifikationen, Veränderungen und Verbesserungen sind innerhalb des Schutzumfangs der angefügten Ansprüche möglich.
Gemäß der vorliegenden Erfindung weist ein Kraftstoffeinspritzgerät einen Hochdruckdurchgang, einen Niederdruckdurchgang, ein Stellglied einen ersten und einen zweiten Kolben, eine Verdrängungsverstärkungskammer, einen Kraftstoffeinspritzmechanismus und eine Kraftstoffzuführung auf. Der Hochdruckdurchgang ist gestaltet, um mit einem Hochdruckkraftstoff gefüllt zu werden. Der Niederdruckdurchgang ist gestaltet, um mit einem Niederdruckkraftstoff gefüllt zu werden. Der erste Kolben ist gestaltet, um durch das Stellglied verdrängt zu werden. Die Verdrängungsverstärkungskammer kommuniziert mit dem Niederdruckdurchgang und arbeitet, um eine Verdrängung des ersten Kolbens mittels des in ihr befindlichen Niederdruckkraftstoffs zu dem zweiten Kolben zu verstärken und zu diesem zu übertragen. Der Kraftstoffeinspritzmechanismus ist gestaltet, um den Hochdruckkraftstoff in einen Zylinder einer Brennkraftmaschine in Antwort auf die Verdrängung des zweiten Kolbens einzuspritzen. Die Kraftstoffzuführung arbeitet, um den Hochdruckkraftstoff von dem Hochdruckdurchgang durch Druckreduktion direkt zu dem Niederdruckdurchgang zu zuführen.

Claims

Kraftstoffeinspritzgerät mit einem Hochdruckdurchgang, der gestaltet ist, um mit einem Hochdruckkraftstoff gefüllt zu werden; einem Niederdruckdurchgang, der gestaltet ist, um mit einem Niederdruckkraftstoff gefüllt zu werden; einem Stellglied; einem ersten Kolben, der gestaltet ist, um durch das Stellglied verdrängt zu werden; einem zweiten Kolben; einer Verdrängungsverstärkungskammer, die mit dem Niederdruckdurchgang kommuniziert, wobei die Verdrängungsverstärkungskammer arbeitet, um eine Verdrängung des ersten Kolbens mittels des in ihr befindlichen Niederdruckkraftstoffs zu dem zweiten Kolben zu verstärken und zu diesem zu übertragen; einem Kraftstoffeinspritzmechanismus, der gestaltet ist, um den Hochdruckkraftstoff in einen Zylinder einer Brennkraftmaschine in Antwort auf die Verdrängung des zweiten Kolbens einzuspritzen; und einer Kraftstoffzuführung, die arbeitet, um den Hochdruckkraftstoff von dem Hochdruckdurchgang durch Druckreduktion direkt zu dem Niederdruckdurchgang zu zuführen, um dadurch eine Zeitdauer zu minimieren, die erforderlich ist, um die Verdrängungsverstärkungskammer mit dem Niederdruckkraftstoff nach einem Start des Verbrennungsmotors aufzufüllen.
Kraftstoffeinspritzgerät gemäß Anspruch 1, wobei die Kraftstoffzuführung mit folgenden Bauteilen vorgesehen ist: einem ersten Regulierungsventil, das arbeitet, um einen Druck des Hochdruckkraftstoffs auf einen ersten vorbestimmten Druck zu regulieren; einem Zufuhrdurchgang, der das erste Regulierungsventil mit dem Niederdruckdurchgang hydraulisch verbindet; und einem zweiten Regulierungsventil, das arbeitet, um einen Druck des Niederdruckkraftstoffs auf einen zweiten vorbestimmten Druck zu regulieren.
Kraftstoffeinspritzgerät gemäß Anspruch 2, wobei das Kraftstoffeinspritzgerät in einem Common Rail Kraftstoffeinspritzsystem für einen Dieselverbrennungsmotor vorgesehen ist, und der Hochdruckdurchgang mit einer Common Rail des Systems kommuniziert.
Kraftstoffeinspritzgerät gemäß Anspruch 3, wobei das erste Regulierungsventil ein Druckreduzierungsventil ist, das an der Common Rail eingerichtet ist, um einen Kraftstoffdruck in der Common Rail zu regulieren.
Kraftstoffeinspritzgerät gemäß Anspruch 2, wobei das zweite Regulierungsventil ein Kontrollventil ist, das mit dem Niederdruckdurchgang hydraulisch verbunden ist.
Kraftstoffeinspritzgerät gemäß Anspruch 1, wobei der Niederdruckdurchgang gestaltet ist, um einen ausströmenden Kraftstoff von dem Hochdruckdurchgang aufzunehmen.
Kraftstoffgerät gemäß Anspruch 1, wobei der Kraftstoffmechanismus mit folgenden Bauteilen vorgesehen ist: einem Gehäuse; einer Druckkammer, die innerhalb des Gehäuses ausgebildet ist; einem Steuerventil, das gestaltet ist, um durch den zweiten Kolben betätigt zu werden, um einen Kraftstoffdruck in der Druckkammer zu steuern; einem Kraftstoffsammelbehälter, der innerhalb des Gehäuses ausgebildet ist, wobei der Kraftstoffsammelbehälter mit dem Hochdruckdurchgang kommuniziert; zumindest einem Einspritzloch, das durch das Gehäuse hindurch ausgebildet ist, um mit dem Kraftstoffsammelbehälter zu kommunizieren; und einer Düsennadel, die gestaltet ist, um innerhalb des Gehäuses in Übereinstimmung mit dem Kraftstoffdruck in der Druckkammer bewegt zu werden, um das Einspritzloch wahlweise zu öffnen und zu schließen.