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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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1. Technisches
Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich im Allgemeinen auf ein Common-Rail-Kraftstoffeinspritzsystem,
das beim Einspritzen des Kraftstoffs in einen Fahrzeug-Diesel-Verbrennungsmotor
verwendet werden kann, und insbesondere auf solch ein System, das
mit Piezo-Einspritzvorrichtungen
ausgerüstet
und so gestaltet ist, dass das Problem beseitigt wird, das sich
aus einem Eindringen von Luftblasen in eine Hydraulikdruckkammer
der Piezo-Einspritzvorrichtungen ergibt.
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2.
Stand der Technik
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Es
sind Common-Rail-Kraftstoffeinspritzsysteme bekannt, die mit Piezo-Einspritzvorrichtungen für Kraftfahrzeuge
ausgerüstet
sind. Übliche
Piezo-Einspritzvorrichtungen, die in solchen Systemen verwendet
werden, gehören
zu einer von zwei Arten: eine Art besteht darin, den Druck in einer
Hubverstärkungskammer
durch die Aktivität
eines Piezo-Stapels so zu verändern,
dass ein Drei-Wege-Auswahlventil aktiviert
wird, das so arbeitet, dass der Druck in einer Gegendruckkammer
einer Nadel so geändert
wird, dass die Nadel bewegt wird, und die zweite Art besteht darin,
den Druck in einer Hydraulikkammer durch die Aktivität eines
Piezo-Stapels so zu verändern,
dass der in einer Drucksteuerkammer herrschende Druck gesteuert
wird, der so arbeitet, dass ein mittlerer Kolben angehoben wird,
der so angeordnet ist, dass eine Nadel in Anlage mit einem Nadelsitz gedrängt wird,
um die Einsprühlöcher zu
schließen.
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Nicht
nur die Common-Rail-Kraftstoffeinspritzsysteme, sondern auch andere
Arten von üblichen
Kraftstoffeinspritzsystemen können
dem Problem begegnen, dass Luft in das System eindringt, wenn dem
Fahrzeug der Kraftstoff ausgeht. Das Eindringen von Kraftstoff in
die Piezo-Einspritzvorrichtungen wird zu einer Zeitverzögerung zwischen
dem Start des Ankurbelns des Verbrennungsmotors und der Beendigung
des Anlassens des Verbrennungsmotors führen, wodurch die Startfähigkeit
des Verbrennungsmotors beeinträchtigt
wird.
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Um
die Startfähigkeit
des Verbrennungsmotors zu verbessern, nachdem dem Fahrzeug der Kraftstoff
ausgegangen ist, lehrt die japanische Patentveröffentlichung Nr. 11-343946
ein Common-Rail-Kraftstoffeinspritzsystem,
das mit Solenoid-betriebenen Einspritzvorrichtungen ausgerüstet ist,
die so gestaltet sind, dass der in einer Steuerkammer herrschende
Druck unter Verwendung eines Solenoidventils so geändert wird,
dass ein Befehlskolben bewegt wird, der eine Nadel in konstante
Anlage mit einem Nadelsitz drängt,
um die Einsprühlöcher zu schließen. Das
Common-Rail-Kraftstoffeinspritzsystem
arbeitet so, dass das Solenoidventil während des Stopps des Verbrennungsmotors
so mit Energie beaufschlagt wird, dass die Luft ausgestoßen wird,
die zwischen der Common-Rail und den Solenoid-betriebenen Einspritzvorrichtungen
verbleibt, wodurch die Startfähigkeit
des Verbrennungsmotors verbessert wird.
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Das
Eindringen von Luft in die Piezo-Einspritzvorrichtungen
führt allerdings
zu Luftblasen in der Hydraulikkammer (siehe 3(a)), die infolge der Ausdehnung des
Piezo-Stapels zusammengedrückt
werden und den Anstieg des in der Hydraulikkammer herrschenden Drucks
stören,
wodurch die Startfähigkeit
des Verbrennungsmotors (das heißt die
Zeitverzögerung
beim Starten des Verbrennungsmotors) beeinträchtigt wird.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Es
ist daher eine prinzipielle Aufgabe der Erfindung, die Nachteile
aus dem Stand der Technik zu verhindern.
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Es
ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, ein Common-Rail-Kraftstoffeinspritzsystem
vorzusehen, das mit Piezo-Einspritzvorrichtungen
ausgerüstet
ist, die in Fahrzeug-Diesel-Verbrennungsmotoren verwendet
werden können
und die so gestaltet sind, dass sie das Problem verringern, das
aus dem Eindringen von Luft in eine Hydraulikkammer der Piezo-Einspritzvorrichtungen
zum Beispiel dann entsteht, wenn der Kraftstoff ausgegangen ist,
um die Startfähigkeit
des Verbrennungsmotors sicherzustellen.
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Gemäß einem
Aspekt der Erfindung ist ein Common-Rail-Kraftstoffeinspritzsystem vorgesehen, das
in Fahrzeug-Diesel-Verbrennungsmotoren
verwendet werden kann. Das System besitzt Folgendes: (a) eine Common-Rail;
(b) eine Zuführpumpe,
die so arbeitet, dass Hochdruck-Kraftstoff der Common-Rail zugeführt wird,
in der der Hochdruck-Kraftstoff
gespeichert ist; (c) eine Piezo-Einspritzvorrichtung,
die einen Piezo-Stapel und eine Hydraulikkammer beinhaltet, in der
ein Niederdruck-Kraftstoff
gespeichert ist, wobei der Piezo-Stapel so arbeitet, dass der in der
Hydraulikkammer befindliche Niederdruck-Kraftstoff so mit Druck
beaufschlagt wird, dass der Hochdruck-Kraftstoff, der von der Common-Rail
zugeführt wird,
in einen Verbrennungsmotor eingespritzt wird; (d) einen Kraftstoff-Vorbereitungsmechanismus,
der so arbeitet, dass der Zuführpumpe
Kraftstoff von einem Kraftstofftank zugeführt wird; und (e) einen Niederdruck-Verstärkungs-Mechanismus,
der so arbeitet, dass zumindest ein Teil des Kraftstoffs, der von dem
Kraftstoff-Vorbereitungsmechanismus
zugeführt wird,
zu der Piezo-Einspritzvorrichtung
geleitet wird, um einen in der Hydraulikkammer herrschenden Druck
infolge des Anlassens des Verbrennungsmotors auf ein gegebenes Niveau
so anzuheben, dass eine Einspritzung des Hochdruck-Kraftstoffs in den Verbrennungsmotor
in einer gewünschten
Zeitdauer erreicht wird.
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Üblicherweise
kann, wenn dem Verbrennungsmotor der Kraftstoff ausgegangen ist,
Luft in die Hydraulikkammer eintreten und dann in Form von Luftblasen
dort verbleiben. Die Luftblasen werden durch das Ausdehnen des Piezo-Stapels
zusammengedrückt,
was zu einer Zeitverzögerung
beim Anlassen des Verbrennungsmotors führt. Um solch ein Problem zu
verringern, arbeitet der Niederdruck-Verstärkungs-Mechanismus so, dass
mindestens der Teil des Kraftstoffs, der von dem Kraftstoff-Vorbereitungsmechanismus
zu der Piezo-Einspritzvorrichtung
zugeführt
wird, so eingeführt
wird, dass der in der Hydraulikkammer herrschende Druck so angehoben
wird, dass das Volumen der Luftblasen minimiert oder eliminiert
wird, wodurch die Zeit verkürzt
wird, die zwischen dem Ankurbeln des Verbrennungsmotors und der Beendigung
des Anlassens des Verbrennungsmotors verbraucht wird.
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Bei
dem bevorzugten Modus der Erfindung kann das gegebene Niveau, auf
das der in der Hydraulikkammer herrschende Druck durch den Niederdruck-Verstärkungs-Mechanismus
angehoben wird, auf ein Niveau eingestellt werden, das zu einem
Verschwinden der in der Hydraulikkammer befindlichen Luftblasen
führt,
so dass das Einspritzen des Hochdruck-Kraftstoff in den Verbrennungsmotor
durch die Betätigung
des Piezo-Stapels ermöglicht
wird.
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Der
Niederdruck-Verstärkungs-Mechanismus
kann ein Auswahlventil beinhalten, das so agiert, dass eine Fluidverbindung
zwischen dem Kraftstoff-Vorbereitungsmechanismus
und einem Kraftstoffkanal, der zu der Hydraulikkammer der Piezo-Einspritzvorrichtung
führt,
so hergestellt wird, dass der Kraftstoff, der von dem Kraftstoff-Vorbereitungsmechanismus
zu der Piezo-Einspritzvorrichtung
zugeführt
wird, den in der Hydraulikkammer herrschenden Druck auf das gegebene
Niveau anhebt.
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Der
Niederdruck-Verstärkungs-Mechanismus
kann alternativ dazu eine Überlaufleitung
besitzen, die sich zwischen einem Überlaufauslass der Zuführpumpe
und einem Fluidkanal erstreckt, der zu der Hydraulikkammer der Piezo-Einspritzvorrichtungen
führt,
so dass der Teil des Kraftstoffs, der von dem Kraftstoff-Vorbereitungsmechanismus
zugeführt wird
und aus dem Überlaufauslass
strömt,
so zu der Piezo-Einspritzvorrichtung
geleitet wird, dass der in der Hydraulikkammer herrschende Druck
auf das gegebene Niveau angehoben wird. Das gegebene Niveau, auf
das der in der Hydraulikkammer herrschende Druck durch den Niederdruck- Verstärkungs-Mechanismus
angehoben wird, kann auf ein Niveau eingestellt werden, das zu einem
Verschwinden der in der Hydraulikkammer befindlichen Luftblasen
führt, so
dass die Einspritzung des Hochdruck-Kraftstoffs in den Verbrennungsmotor
durch die Betätigung
des Piezo-Stapels ermöglicht
wird.
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KURZE
BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Die
vorliegende Erfindung ist aus der folgenden detaillierten Beschreibung
und den beigefügten Zeichnungen
der bevorzugten Ausführungsbeispiele der
Erfindung verständlich,
die allerdings nicht als beschränkend
für die
Erfindung anzusehen sind, sondern nur veranschaulichenden Zwecken
dienen.
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1 ist
eine schematische Ansicht, die ein Common-Rail-Kraftstoffeinspritzsystem gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel
der Erfindung zeigt, das mit einem Niederdruck-Verstärkungs-Mechanismus ausgerüstet ist,
der so arbeitet, dass das Problem beseitigt wird, das aus dem Eindringen
von Luftblasen in die Piezo-Einspritzvorrichtungen
entsteht;
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2 ist
eine längs
verlaufende Schnittansicht, die einen inneren Aufbau jeder der Piezo-Einspritzvorrichtungen
der 1 zeigt;
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3(a) ist eine teilweise vergrößerte Ansicht, die Luftblasen
zeigt, die in eine Hubverstärkungskammer
einer Piezo-Einspritzvorrichtung eingedrungen sind;
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3(b) ist eine teilweise vergrößerte Ansicht, die einen Zustand
zeigt, in dem das Volumen der Luftblasen, die in der 3(a) veranschaulicht sind, durch das Ausdehnen
eines Piezo-Stapels der Piezo-Einspritzvorrichtung
verringert ist;
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4 ist
eine graphische Darstellung, die eine Anhebung des in einem Niederdruck-Kraftstoffkanal
herrschenden Drucks zeigt, der zu einer Hubverstärkungskammer einer Piezo-Einspritzvorrichtung
führt;
und
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5 ist
eine schematische Ansicht, die ein Common-Rail-Kraftstoffeinspritzsystem gemäß dem zweiten
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung zeigt.
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BESCHREIBUNG
DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
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Unter
Bezugnahme auf die Zeichnungen, in denen sich gleiche Bezugszeichen
auf gleiche Teile in unterschiedlichen Ansichten beziehen, und insbesondere
auf die 1, ist ein Common-Rail-Kraftstoffeinspritzsystem
gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel
gezeigt, das so gestaltet ist, dass Kraftstoff in jeden Zylinder
eines Verbrennungsmotors wie beispielsweise eines Diesel-Verbrennungsmotors eingespritzt
wird.
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Das
Common-Rail-Kraftstoffeinspritzsystem besitzt im Allgemeinen eine
Common-Rail 1, Piezo-Einspritzvorrichtungen 2,
eine Zuführpumpe 3,
einen Kraftstoff-Vorbereitungsmechanismus 4 und eine Steuervorrichtung 5.
Die Steuervorrichtung 5 besteht aus einer elektronischen
Steuereinheit (ECU) 5a und einer elektronischen Antriebseinheit (EDU) 5b.
Die EDU 5b kann in einem Gehäuse der ECU 5a eingebaut
sein.
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Die
Common-Rail 1 dient als eine Speichervorrichtung, in der
Kraftstoff, der den Piezo-Einspritzvorrichtungen 2 zugeführt werden
soll, bei einem kontrollierten hohen Druck gespeichert wird, der
dafür erforderlich
ist, dass der Kraftstoff in den Verbrennungsmotor eingespritzt wird.
Die Common-Rail 1 ist durch eine Hochdruckleitung mit einem
Auslass der Zuführpumpe 3 verbunden.
Die Zuführpumpe 3 saugt den
Kraftstoff aus einem Kraftstofftank 12 an und führt ihn
der Common-Rail 1 zu. Die Common-Rail 1 ist durch
die Einspritzleitungen 6 mit den Piezo-Einspritzvorrichtungen 2 verbunden.
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In
einem Ende der Common-Rail 1 ist ein Druckminderungsventil 7 eingebaut,
das auch als eine Druckbegrenzungsvorrichtung dient. Das Druckminderungsventil 7 reagiert
auf ein Ventilöffnungssignal,
das von der Steuervorrichtung 5 so ausgegeben wird, dass
es geöffnet
wird, so dass der Druck des in der Common-Rail 1 befindlichen
Kraftstoffs durch eine Drainageleitung 8 schnell verringert
wird. Die Steuervorrichtung 5 bestimmt einen in der Common-Rail 1 herrschenden
Zieldruck als eine Funktion der Laufzustände des Fahrzeugs und gibt
das Ventilöffnungssignal
an das Uruckminderungsventil 7 aus, wenn bestimmt wird,
dass der in der Common-Rail 1 herrschende Druck schnell
verringert werden sollte.
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Die
Common-Rail 1 besitzt auch einen Drucksensor 9,
der so arbeitet, dass er den in der Common-Rail 1 herrschenden
Druck (ist im Folgenden auch als Common-Rail-Druck bezeichnet) misst und ein
Signal, das diesen anzeigt, an die ECU 5a der Steuervorrichtung 5 ausgibt.
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Jeweils
eine Piezo-Einspritzvorrichtung 2 ist in jedem der Zylinder
des Verbrennungsmotors eingebaut. Die Piezo-Einspritzvorrichtungen 2 werden durch
die Einspritzleitungen 6 von der Common-Rail 1 so
mit Kraftstoff versorgt, dass der Kraftstoff zu von der EDU 5b gesteuerten
Zeitpunkten in die Zylinder des Verbrennungsmotors eingespritzt
wird. Bei jeder der Piezo-Einspritzvorrichtungen 2 wird
der Kraftstoff, der von dieser entwichen ist, durch ein Gegendruck-Sperrventil 11 und
die Drainageleitung 8 zu dem Kraftstofftank 12 abgeleitet.
Das Gegendruck-Sperrventil 11 reagiert so auf den Druck,
der von den Piezo-Einspritzvorrichtungen 2 entwichen
ist und höher
als ein vorbestimmtes Niveau (zum Beispiel 200 kPa) ist, dass es
geöffnet
wird, wodurch der Druck, der von den Piezo-Einspritzvorrichtungen 2 entwichen
ist, während
des Laufens des Verbrennungsmotors auf dem vorbestimmten Niveau
gehalten wird.
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In
der Zuführpumpe 3 ist
eine Hochdruckpumpe, die so arbeitet, dass der Kraftstoff auf ein
gegebenes Niveau mit Druck beaufschlagt wird und der Common-Rail 1 zugeführt wird,
und eine Zuleitpumpe eingebaut, die so arbeitet, dass der Kraftstoff
aus dem Kraftstofftank 12 durch einen Kraftstofffilter 13 gepumpt
wird und der Hochdruckpumpe zugeführt wird. Die Zuleitpumpe und
die Hochdruckpumpe werden beide durch eine Nockenwelle 14 aktiviert,
die durch den Verbrennungsmotor angetrieben wird.
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Die
Zuführpumpe 3 besitzt
auch ein Ansaugsteuerventil (SCV) 15, das in einem Kraftstoffkanal eingebaut
ist, durch den der Kraftstoff einer Druckkammer zugeführt und
in dieser mit Druck beaufschlagt wird. Das Ansaugsteuerventil 15 arbeitet
so, dass es den Betrag der Öffnung
des Kraftstoffkanals steuert. Insbesondere reagiert das Ansaugsteuerventil 15 auf
ein Pumpenantriebssignal, das von der Steuervorrichtung 5 ausgegeben
wird, so dass die Menge von Kraftstoff geregelt wird, die in die
Druckkammer gesaugt wird, wodurch die Menge des der Common-Rail 1 zugeführten Kraftstoffs
so gesteuert wird, dass der Common-Rail-Druck auf ein Zielniveau eingestellt
wird, das durch die ECU 5a als eine Funktion der Laufzustände des
Verbrennungsmotors bestimmt wird.
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Die
Zuführpumpe 3 ist
für eine
Schmierung mit dem Kraftstoff gefüllt. Insbesondere ist die Zuführpumpe 3 so
gestaltet, dass ihre Innenseite mit dem Teil des Kraftstoffs gefüllt ist,
der von der Zuleitpumpe ausgestoßen wird. Der Überlauf
des Kraftstoffs von der Zuführpumpe 3 wird
von einem Überlaufauslass 3a durch
eine Überlaufleitung 16 und
die Drainageleitung 8 zu dem Kraftstofftank 12 zurückgeführt.
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Der
Kraftstoff-Vorbereitungsmechanismus 4 wird so aktiviert,
dass der Kraftstoff von dem Kraftstofftank 12 zu der Zuführpumpe 3 geleitet
wird, wenn das Fahrzeug vor dem Verschiffen steht oder ihm der Kraftstoff
ausgegangen ist, so dass eine Kraftstoffzuführleitung 17, die
sich von dem Kraftstofftank 12 zu der Zuführpumpe 3 erstreckt,
leer ist und es für
die Zuführpumpe 3 unmöglich ist,
Kraftstoff dort hinein zu saugen. Der Kraftstoff-Vorbereitungsmechanismus 4 besitzt
eine elektrisch betriebene Vorbereitungspumpe 4a, die im
Inneren des Kraftstofftanks 12 eingebaut ist, und eine
manuelle Vorbereitungspumpe 4b, die an dem Kraftstofffilter 13 montiert
ist, kann aber auch mit nur einer von beiden ausgerüstet sein.
Die manuelle Vorbereitungspumpe 4b ist dazu in der Lage,
den Kraftstoff mit etwa 200 kPa zuzuführen.
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Die 2 zeigt
einen inneren Aufbau jeder der Piezo-Einspritzvorrichtungen 2.
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Die
Piezo-Einspritzvorrichtung 2 besitzt eine Düse 21,
ein Drei-Wege-Auswahlventil 22, eine Hubverstärkungsvorrichtung 23 und
einen Piezo-Stapel 24.
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Die
Düse 21 ist
durch einen Abschnitt eines Gehäuses 25 ausgebildet,
in dem eine Nadel 26 so angeordnet ist, dass sie bei einer
wie in der Zeichnung erfolgenden Betrachtung in vertikaler Richtung gleitfähig ist.
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Die
Nadel 26 besitzt einen Abschnitt 27 mit großem Durchmesser,
der in gleitender Anlage mit einer Innenwand des Gehäuses 25 angeordnet
ist. Die Nadel 26 besitzt einen konischen Kopf 28,
der an einem ringförmigen
Sitz 29, der an einer inneren Bodenwand des Gehäuses 25 ausgebildet
ist, zum Sitzen gebracht wird oder von diesem abgehoben wird. Die
Düse 21 besitzt
eine ringförmige
Kammer 31, die um die Nadel 26 herum definiert
ist. Die ringförmige Kammer 31 ist
mit dem Hochdruck-Kraftstoff gefüllt, der
von einem Hochdruck-Kraftstoffkanal 32 eingeführt wird,
der in dem Gehäuse 25 in
Verbindung mit einer der Einspritzleitungen 6 ausgebildet
ist. Wenn die Nadel 26 von dem Sitz 29 abgehoben
wird, verursacht dies, dass der in der ringförmigen Kammer 31 befindliche
Kraftstoff aus den Einsprühlöchern 33 ausgesprüht wird.
Der in der ringförmigen
Kammer 31 befindliche Kraftstoff wirkt auch so auf eine
ringförmige
Schulter 27a, die an einem unteren Ende des Abschnitts 27 mit
großem
Durchmesser der Nadel 26 ausgebildet ist, dass die Nadel 26 bei
einer wie in der Zeichnung erfolgenden Betrachtung nach oben gedrückt wird
(das heißt
in eine Ventilöffnungsrichtung).
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In
dem Gehäuse 25 ist
auch eine Drucksteuerkammer 34 ausgebildet, in der der
Druck des Kraftstoffs durch das Drei-Wege-Auswahlventil 22 zwischen
einem hohen Niveau und einem niedrigen Niveau umgeschaltet wird.
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Insbesondere
dann, wenn der in der Drucksteuerkammer 34 herrschende
Druck auf das niedrige Niveau verringert wird, überschreitet eine nach oben
wirkende Kraft, die auf die Nadel 26 einwirkt, eine nach
unten wirkende Kraft, die auf die Nadel 26 einwirkt, wodurch
die Nadel 26 so nach oben angehoben wird, dass die Einsprühlöcher 33 geöffnet werden,
um den Kraftstoff in den Verbrennungsmotor einzusprühen. Alternativ
dazu überschreitet,
wenn der in der Drucksteuerkammer 34 herrschende Druck auf
das hohe Niveau angehoben wird, die nach unten gerichtete Kraft
die nach oben gerichtete Kraft, wodurch die Nadel 26 in
konstante Anlage mit dem Sitz 29 gebracht wird, so dass
die Einsprühlöcher 33 geschlossen
werden.
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Das
Drei-Wege-Auswahlventil 22 besitzt einen Ventilkörper 38,
der hydraulisch so bewegt wird, dass wahlweise eine Fluidverbindung
einer Ventilkammer 37, die zu der Drucksteuerkammer 34 führt, mit
entweder dem Hochdruck-Kraftstoffkanal 32 oder einem
Niederdruck-Kraftstoffkanal 39, der zu der Drainageleitung 8 führt, hergestellt
wird, wodurch der in der Drucksteuerkammer herrschende Druck zwischen
dem hohen Niveau und dem niedrigen Niveau umgeschaltet wird.
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An
der Innenwand des Gehäuses 25 ist
ein niederdruckseitiger Ventilsitz 41 und ein hochdruckseitiger
Ventilsitz 42 ausgebildet, die die Ventilkammer 37 definieren.
Der Ventilkörper 38 wird,
wie dies im Folgenden im Detail beschrieben ist, durch den Piezo-Stapel 24 bewegt.
Wenn der Ventilkörper 38 in Anlage
mit dem niederdruckseitigen Ventilsitz 41 gebracht wird,
wird eine Fluidverbindung so zwischen der Ventilkammer 37 und
dem Hochdruck-Kraftstoffkanal 32 hergestellt, dass der
in der Ventilkammer 37 herrschende Druck auf das hohe Niveau
gebracht wird, wodurch die Nadel 26 so nach unten bewegt wird,
dass die Einsprühlöcher 33 geschlossen
werden. Alternativ dazu wird, wenn der Ventilkörper 38 in Anlage
mit dem hochdruckseitigen Ventilsitz 42 gebracht wird,
die Fluidverbindung zwischen der Ventilkammer 37 und dem
Niederdruck-Kraftstoffkanal 39 so hergestellt, dass der
in der Ventilkammer 37 herrschende Druck auf das niedrige
Niveau gebracht wird, wodurch die Nadel 26 so nach oben
bewegt wird, dass die Einsprühlöcher 33 geöffnet werden.
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Die
Hubverstärkungsvorrichtung 23 arbeitet so,
dass der Hub (das heißt
die Ausdehnung oder die Zusammenziehung) des Piezo-Stapels 24 verstärkt wird
und an den Ventilkörper 38 des
Drei-Wege-Auswahlventils 22 übertragen wird. Die Hubverstärkungsvorrichtung 23 ist
aus einem Kolben mit kleinem Durchmesser (einem so genannten Ventilkolben) 43,
der mit der Spitze des Ventilkörpers 38 in Verbindung
steht, einem Kolben mit großem
Durchmesser (auch ein Piezo-Kolben genannt) 44, der mit dem
Piezo-Stapel 24 in Verbindung steht, und einer Hubverstärkungskammer 45 aufgebaut,
die zwischen den Enden der Kolben 43 und 44 definiert
ist. Die Hubverstärkungskammer 45 ist
eine hydraulische Kammer, die mit Kraftstoff gefüllt ist.
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Der
Kolben 44 mit großem
Durchmesser ist so angeordnet, dass er in einer Längsrichtung
der Piezo-Einspritzvorrichtung 2 innerhalb
des Gehäuses 25 gleitfähig ist.
Der Kolben 44 mit großem
Durchmesser wird durch eine Scheibenfeder 46, die in der Hubverstärkungskammer 45 eingebaut
ist, elastisch in eine konstante Anlage mit dem Ende des Piezo-Stapels 24 gedrängt, so
dass er um eine vertikale Distanz bewegt wird, die äquivalent
zu dem Betrag des Hubes des Piezo-Stapels 24 ist.
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In
dem Kolben 44 mit großem
Durchmesser ist eine Fluidkammer 47 ausgebildet, die in
Verbindung mit der Hubverstärkungskammer 45 und
dem Niederdruck-Kraftstoffkanal 39 steht.
Eine Kugel 48, die als ein Sperrventil dient, ist im Inneren
der Fluidkammer 47 so angeordnet, dass eine Fluidverbindung
der Fluidkammer 47 mit dem Niederdruck-Kraftstoffkanal 39 hergestellt
wird. Wenn der in der Hubverstärkungskammer 45 befindliche
Kraftstoff durch den Kolben 44 mit großem Durchmesser mit Druck beaufschlagt
wird, wird das Fluid dazu gebracht, leicht aus den Spalten zwischen
der Innenwand des Gehäuses 25 und
der Außenumfangswand
des Kolbens 44 mit großem
Durchmesser zu lecken, was zu einem Mangel an in der Hubverstärkungskammer 45 befindlichem
Kraftstoff führt.
Wenn solch ein Mangel auftritt, so dass der in der Hubverstärkungskammer 45 herrschende
Druck unter den in der Niederdruck-Kraftstoffleitung 39 herrschenden
Druck fällt (das
heißt
der Druck des Kraftstoffs, der durch das Gegendruck-Sperrventil 11 eingestellt
wird), wird das Sperrventil 48 so geöffnet, dass die Hubverstärkungskammer 45 automatisch
mit Kraftstoff gefüllt wird.
Dementsprechend arbeitet sogar dann, wenn die Piezo-Einspritzvorrichtung 2 gestoppt
wurde, das Sperrventil 48 so, dass der in der Hubverstärkungskammer 45 herrschende
Druck auf dem Niveau gehalten wird, das gleichwertig zu dem Niveau
in dem Niederdruck-Kraftstoffkanal 39 ist.
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Der
Kolben 43 mit kleinem Durchmesser ist in dem Gehäuse 25 so
angeordnet, dass er in der Längsrichtung
der Piezo- Einspritzvorrichtung 2 gleitfähig ist.
Der Kolben 43 mit kleinem Durchmesser ist mit dem Ventilkörper 38 so
verbunden, dass sie sich gemeinsam bewegen. Der Kolben 43 mit
kleinem Durchmesser besitzt bei einer wie in der Zeichnung erfolgenden
Betrachtung ein oberes Ende, das zu der Hubverstärkungskammer 45 hin
frei liegt, und besitzt einen Durchmesser, der kleiner als der Durchmesser des
unteren Endes des Kolbens 44 mit großem Durchmesser ist, so dass
ein vertikaler Hub des Kolbens 44 mit großem Durchmesser
verstärkt
und an den Kolben 43 mit kleinem Durchmesser übertragen werden
kann.
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Wenn
sich der Piezo-Stapel 24 in einer Richtung ausdehnt, in
der die piezo-elektrischen Elemente gestapelt sind, und den Kolben 44 mit
großem Durchmesser
nach unten drückt,
bringt er den Kolben 43 mit kleinem Durchmesser dazu, sich
zusammen mit dem Ventilkörper 38 nach
unten zu bewegen. Der Ventilkörper 38 bewegt
sich dann so weg von dem niederdruckseitigen Ventilsitz 41,
dass die Fluidverbindung zwischen dem Niederdruck-Kraftstoffkanal 39 und
der Ventilkammer 37 hergestellt wird, während die Fluidverbindung zwischen
dem Hochdruck-Kraftstoffkanal 32 und der Ventilkammer 37 so blockiert
wird, dass der in dem Drucksteuerventil 34 herrschende
Druck zu dem niedrigen Niveau geschaltet wird, wodurch die Nadel 26 so
angehoben wird, dass das Einspritzen des Kraftstoffs in den Verbrennungsmotor
initiiert wird.
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Im
Gegensatz dazu wird, wenn sich der Piezo-Stapel 24 zusammenzieht,
der Kolben 44 mit großem
Durchmesser durch den Druck, der durch die Scheibenfeder 46 erzeugt
wird, nach oben angehoben. Dies führt dazu, dass der in der Hubverstärkungskammer 45 herrschende
Druck so arbeitet, dass der Kolben 43 mit kleinem Durchmesser
hydraulisch so angezogen wird, dass der Ventilkörper 38 weg von dem Hochdruckventilsitz 42 angehoben wird,
wodurch die Fluidverbindung zwischen dem Hochdruck-Kraftstoffkanal 32 und
der Ventilkammer 37 hergestellt wird, während die Fluidverbindung zwischen
dem Niederdruck-Kraftstoffkanal 39 und der Ventilkammer 37 so
blockiert wird, dass der in der Drucksteuerkammer 34 herrschende
Druck auf das hohe Niveau geschaltet wird, so dass die Nadel 26 so angehoben
wird, dass das Einspritzen von Kraftstoff in den Verbrennungsmotor
beendet wird.
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Der
Piezo-Stapel 24 besitzt einen typischen Aufbau. Insbesondere
ist der Piezo-Stapel 24 aus einer Vielzahl von piezo-elektrischen
Elementen aufgebaut, wobei sich lediglich jedes in der Richtung
seiner Dicke ausdehnt, wenn es elektrisch aufgeladen wird. Jedes
der piezoelektrischen Elemente besitzt eine Scheibenform und ist
mit inneren Elektroden ausgerüstet,
die an seinen entgegen gesetzten Oberflächen angebracht sind. Die piezo-elektrischen
Elemente sind so gelegt, dass sie einander in der Richtung ihrer
Dicke so überlappen,
dass der Piezo-Stapel 24 gebildet wird.
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Zwei
Außenelektroden
sind an der Seitenfläche
des Piezo-Stapels 24 angebracht,
von denen eine elektrisch in Verbindung mit der inneren Elektrode
jedes Piezoelements steht und die andere elektrische in Verbindung
mit den anderen inneren Elektroden jedes piezo-elektrischen Elements
steht. Die äußeren Elektroden
sind jeweils mit äußeren Anschlüssen verbunden,
die zu der Außenseite
der Piezo-Einspritzvorrichtung 2 hin freiliegen und mit
der EDU 5b der Steuervorrichtung 5 verbunden sind.
Die EDU 5b arbeitet so, dass sie den Piezo-Stapel 24 durch
die äußeren Anschlüsse elektrisch
lädt oder
entlädt.
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Der
Piezo-Stapel 24 ist in jeder der Piezo-Einspritzvorrichtungen 2 von
dem Kraftstoff isoliert.
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Die
Steuervorrichtung 5 besteht, wie dies bereits beschrieben
ist, aus der ECU 5a und der EDU 5b. Die ECU 5a ist
durch einen typischen Computer dargestellt, der im Wesentlichen
aus einer CPU, die so arbeitet, dass sie eine Steuerung oder arithmetische
Operationen durchführt,
Speichervorrichtungen wie einem ROM, einem RAM, einem SRAM oder
einem EEPROM, einem Eingangsschaltkreis, einem Ausgabeschaltkreis
und einer Stromversorgung besteht. Die ECU 5a arbeitet
so, dass sie Ausgaben der Sensoren (das heißt die Verbrennungsmotor-Parameter,
die Laufanforderung durch den Fahrzeugführer, die Signale, die die
Laufzustände
des Verbrennungsmotors darstellen) so abfragt, dass vorgegebene
Operationen auf diese ausgeführt
werden. Die ECU 5a zeichnet als Verbrennungsmotor-Parameter die
Ausgaben eines Gaspedal-Positionssensors,
eines Drehzahlsensors, der die Drehzahl des Verbrennungsmotors und
die Winkelposition der Kurbelwelle des Verbrennungsmotors misst,
eines Kühlmittel-Temperatursensor,
der die Temperatur eines Verbrennungsmotor-Kühlmittels misst, und des Drucksensors 9 auf,
der den Common-Rail-Druck misst.
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Die
ECU 5a besitzt eine Lade/Entlade-Steuerfunktion, um das
Ausdehnen oder das Zusammenziehen der Piezo-Einspritzvorrichtungen 2 so
zu steuern, dass das Einspritzen von Kraftstoff in den Verbrennungsmotor
initiiert oder beendet wird, und eine SCV-Steuerfunktion, um die
Betätigung
des Ansaugsteuerventils 15 zu steuern. Die Lade/Entladefunktion
dient dazu, den Piezo-Stapel 24 jeder der Piezo-Einspritzvorrichtungen 2 zu
Zeitpunkten zu laden oder zu entladen, die als eine Funktion der
Laufzustände
des Fahrzeugs ausgewählt
werden.
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Insbesondere
führt die
ECU 5a Steuerprogramme aus, die die Ausgaben der Sensoren
(das heißt
die Verbrennungsmotor-Parameter) so verwenden, dass ein Einspritzmodus
wie beispielsweise ein Einfach-Einspritzmodus
oder ein Mehrfach-Einspritzmodus, ein Einspritzzeitpunkt und eine
Einspritzdauer (das heißt
der Betrag des Kraftstoffs, der in den Verbrennungsmotor eingespritzt
werden soll) ausgewählt
wird und das Laden oder das Entladen des Piezo-Stapels 24 jeder
der Piezo-Einspritzvorrichtungen 2 gesteuert
wird.
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Die
SCV-Steuerfunktion dient dazu, ein Common-Rail-Druck-Steuerprogramm so
auszuführen,
dass ein Zielwert des in der Common-Rail 1 herrschenden
Drucks als eine Funktion der derzeitigen Laufzustände des
Verbrennungsmotors und einer Öffnungsposition
des Ansaugsteuerventils 15 bestimmt wird, der dafür benötigt wird,
einen Istwert des in der Common-Rail 1 herrschenden Drucks,
der durch den Drucksensor 9 gemessen wird, in Übereinstimmung
mit dem Zielwert zu bringen. Im Übrigen gibt
die ECU 5a ein PWM-Signal,
das eine Zielöffnungsposition
darstellt, an das Ansaugsteuerventil 15 aus.
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Das
Common-Rail-Kraftstoffeinspritzsystem, das die Piezo-Einspritzvorrichtungen 2 verwendet, besitzt üblicherweise
den folgenden Nachteil.
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Luft
kann in das System eintreten, wenn dem Verbrennungsmotor der Kraftstoff
ausgegangen ist. Solch ein Ereignis führt zu einem vergrößerten Zeitabstand
zwischen dem Start des Ankurbelns des Verbrennungsmotors und der
Beendigung des Anlassens des Verbrennungsmotors, wodurch es zu einem mangelnden
Fahrzeugkomfort kommt.
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Der
Mechanismus solch eines Startfähigkeitsproblems
wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die 3(a), 3(b) und 4 diskutiert.
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Das
Eindringen von Luft in die Hubverstärkungskammer 45, die
als Luftblasen durch die Kreise in der 3(a) veranschaulicht
ist, wird zu einer Störung
beim Anheben des Drucks des in der Hubverstärkungskammer 45 befindlichen
Kraftstoffs führen, wenn
sich der Piezo-Stapel 24 so
ausdehnt, dass er den Kolben 44 mit großem Durchmesser nach unten drückt. Dies
führt zu
einem Mangel an Bewegung des Kolbens 43 mit kleinem Durchmesser,
was zu einem Fehler beim Anheben des Ventilkörpers 38 weg von dem
niederdruckseitigen Ventilsitz 41 führt, um den in der Ventilkammer 37 und
der Drucksteuerkammer 34 herrschenden Druck für das Anheben
der Nadel 26 so zu verringern, dass die Einsprühlöcher 33 geöffnet werden.
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Die
Luft, die einmal in die Hubverstärkungskammer 45 eingetreten
ist, bleibt üblicherweise
sogar über
eine längere
Zeitdauer dort, nachdem der Kraftstofftank 12 mit Kraftstoff
gefüllt
wurde, und der Kraftstoff wird von der Common-Rail 1 durch
die Einspritzleitungen 6 zu den Piezo-Einspritzvorrichtungen 2 zugeführt.
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Das
Einsprühen
des Kraftstoffs wird üblicherweise
ermöglicht,
wenn der Druck des in dem Niederdruck-Kraftstoffkanal 39 befindlichen
Kraftstoffs mit der Hilfe der Aktivität des Gegendruck-Sperrventils 11 nach
dem Start des Verbrennungsmotors so angehoben wird, dass dadurch
der in der Hubverstärkungskammer 45 herrschende
Druck angehoben wird, so dass das Volumen der Luftblasen, die in
der 3(b) gezeigt sind, verringert
wird und der Betrag des Hubs des Piezo-Stapels 24, der
durch die Luftblasen absorbiert wird, verringert wird. Mit anderen Worten
ermöglichen
die Piezo-Einspritzvorrichtungen 2, dass der Kraftstoff
durch das Anheben des in dem Niederdruck-Kraftstoffkanal 39 herrschenden Drucks über ein
Niveau P1 (zum Beispiel 100 kPa) hinaus, wie dies in der 4 veranschaulicht
ist, infolge des Starts des Verbrennungsmotors eingesprüht wird.
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Die
Zufuhr von Kraftstoff von dem Niederdruck-Kraftstoffkanal 39 zu der Hubverstärkungskammer 45 wird
durch die Aktivität
des Sperrventils 48 erreicht, das im Inneren des Kolbens 44 mit
großem
Durchmesser eingebaut ist. Dies wird allerdings nur durch das Entweichen
von Kraftstoff von dem Hochdruck-Kraftstoffkanal 32 durch
die Spalte zwischen dem Ventilkörper 38 und
dem niederdruckseitigen Ventilsitz 41 (ist wird im Folgenden
zur einfachen Erklärung
auch als ein Auswahlventil-Leck bezeichnet) erreicht. Das Auswahlventil-Leck
benötigt viel
Zeit, um den in dem Niederdruck-Kraftstoffkanal 39 herrschenden
Druck auf ein gewünschtes
Niveau anzuheben. Dies ist im Folgenden im Detail unter Bezugnahme
auf die 4 beschrieben.
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Ein
Anstieg des Drucks des in dem Niederdruck-Kraftstoffkanal 39 befindlichen
Kraftstoffs, der aus dem Auswahlventil-Leck resultiert, ist, wie
dies durch eine durchgezogene Linie A gezeigt ist, so langsam, dass
ein längerer
Zeitraum ΔT1
zwischen einem Zeitpunkt T0, bei dem der Verbrennungsmotor beginnt
angekurbelt zu werden, und einem Zeitpunkt T1 verstreicht, an dem
der in dem Niederdruck-Kraftstoffkanal 39 herrschende Druck
das Niveau P1 erreicht, das es den Piezo-Einspritzvorrichtungen 2 ermöglicht,
den Kraftstoff einzusprühen,
was die Startfähigkeit
des Verbrennungsmotors beeinträchtigt. Insbesondere
im kalten Zustand ist die Viskosität des Kraftstoffs üblicherweise hoch,
was zu einer Verringerung des Auswahlventil-Lecks und einer Vergrößerung der
Zeitdauer führt,
die durch den in dem Niederdruck-Kraftstoffkanal 39 herrschenden
Druck dafür
benötigt
wird, auf das Niveau P1 anzusteigen, was zu einer weiter verlängerten
Zeitdauer dafür führt, dass
das Einsprühen
des Kraftstoffs durch die Piezo-Einspritzvorrichtung 2 zugelassen
wird.
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Um
das vorstehend genannte Problem zu beseitigen, ist das Common-Rail-Kraftstoffeinspritzsystem
dieses Ausführungsbeispiels
so gestaltet, dass es einen Verstärkungsmechanismus für einen hydraulischen
Niederdruck besitzt, der so arbeitet, dass er den Druck des in dem
Niederdruck-Kraftstoffkanal 39 befindlichen Kraftstoffs
jeder der Piezo-Einspritzvorrichtungen 2 so erhöht, dass
der in der Hubverstärkungskammer 45 herrschende
Druck durch das Sperrventil 48 infolge des Starts oder
unmittelbar vor dem Start des Verbrennungsmotors angehoben wird.
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Der
Niederdruck-Verstärkungs-Mechanismus
besteht aus dem Kraftstoff-Vorbereitungsmechanismus 4,
der so arbeitet, dass er eine Zufuhr des Kraftstoffs bei etwa 200
kPa vorsieht, dem Gegendruck-Sperrventil 11, das so arbeitet,
dass es den in den Niederdruck-Kraftstoffkanal 39 herrschenden Druck
bei etwa 200 kPa hält,
dem Sperrventil 48, das so arbeitet, dass es dem in dem
Niederdruck-Kraftstoffkanal 39 befindlichen
Kraftstoff ermöglicht,
in die Hubverstärkungskammer 45 zu
strömen,
einer Kraftstoffkanal-Auswahlvorrichtung 51 und einer Leitung 52 für das Zuleiten
von verstärktem
Kraftstoff, die, wie dies in der 1 deutlich
gezeigt ist, die Kraftstoffkanal-Auswahlvorrichtung 51 und
einen Abschnitt der Drainageleitung 8 verbindet, die sich stromaufwärtig des
Gegendruck-Sperrventils 11 erstreckt und zu dem Niederdruck-Kraftstoffkanal 39 jeder
der Piezo-Einspritzvorrichtungen 2 führt.
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Die
Kraftstoffkanal-Auswahlvorrichtung 51 kann entweder ein
elektrisch betätigtes
Auswahlventil oder ein manuelles Auswahlventil sein. Zum Beispiel
kann die Kraftstoffkanal-Auswahlvorrichtung 51 als ein
Drei-Wege-Auswahlventil
gestaltet sein, so dass die Zufuhr von Kraftstoff von dem Kraftstoff-Vorbereitungsmechanismus 4 von
der Zufuhrpumpe 3 zu der Leitung 52 für das Zuleiten
von verstärktem Kraftstoff
oder als ein Ventil gestaltet ist, um die Leitung 52 für das Zuleiten
von verstärktem
Kraftstoff so zu öffnen,
dass ein Teil des Kraftstoffs, der von dem Kraftstoff-Vorbereitungsmechanismus 4 ausgestoßen wird,
nur dann an den Niederdruck-Kraftstoffkanal 39 abgegeben
wird, wenn es erforderlich ist, um den Druck in der Hubverstärkungskammer 45 anzuheben.
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In
einem Fall, in dem die Kraftstoffkanal-Auswahlvorrichtung 51 durch
das elektrisch betätigte Auswahlventil
eingebaut ist, kann die ECU 5a so gestaltet sein, dass
sie die Ventilposition der Kraftstoffkanal-Auswahlvorrichtung 51 so umschaltet,
dass die Fluidverbindung zwischen dem Auslass des Kraftstoff-Vorbereitungsmechanismus 4 und
der Leitung 52 zum Zuleiten des verstärkten Kraftstoffs während der
Betätigung
des Kraftstoff-Vorbereitungsmechanismus 4 hergestellt wird.
Alternativ dazu kann die Kraftstoffkanal-Auswahlvorrichtung 51 so
gestaltet sein, dass sie auf ein EIN-Signal reagiert, das von einem
manuellen Schalter ausgegeben wird, der an einer Instrumententafel
in der Nähe
des Fahrersitzes in der Fahrzeugkabine eingebaut ist, so dass seine Ventilposition
umgeschaltet wird.
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In
dem Fall, in dem die Kraftstoffkanal-Auswahlvorrichtung 51 durch
das manuelle Auswahlventil ausgeführt ist, wird es durch den
Fahrzeugführer manuell
so betätigt,
dass seine Ventilposition umgeschaltet wird. Es ist ratsam, dass
die Ventilbetätigungsanweisungen
in einem Betriebshandbuch oder in der Nähe des Kraftstoff-Vorbereitungsmechanismus 4 angegeben
sind, so dass der Fahrer dazu gedrängt wird, die Kraftstoffkanal-Auswahlvorrichtung 51 bei
Bedarf zu verwenden.
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Der
in dem Niederdruck-Kraftstoffkanal 39 in jeder der Piezo-Einspritzvorrichtungen 2 herrschende
Druck, der infolge des Starts des Verbrennungsmotors durch den Kraftstoff-Vorbereitungsmechanismus 4 angehoben
werden soll, ist vorzugsweise höher
als oder gleich wie das Niveau P1, das es dem Piezo-Stapel 24 ermöglicht,
die Nadel 26 so anzuheben, dass das Einspritzen von Kraftstoff
in den Verbrennungsmotor begonnen wird, das heißt das zu einer Beseitigung
der in der Hubverstärkungskammer 45 befindlichen
Luftblasen führt.
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Wenn
der in der Niederdruck-Kraftstoffkammer 39 durch den Kraftstoff-Vorbereitungsmechanismus 4 herrschende
Druck infolge des Anlassens des Verbrennungsmotors, wie dies in
der 4 gezeigt ist, auf ein Niveau P2 zwischen P0 (das
heißt
im atmosphärischen
Druck) und P1 angehoben wird, verursacht dies, wenn der in dem Niederdruck-Kraftstoffkanal 39 herrschende
Druck das Niveau P1 erreicht, nachdem der Verbrennungsmotor angekurbelt
ist, dass der Moment von T1 auf T2 verkürzt wird. Insbesondere bringt
die Verwendung des Kraftstoff-Vorbereitungsmechanismus 4,
um den Druck in dem Niederdruck-Kraftstoffkanal 39 auf
das Niveau P2 anzuheben, dass der Zeitabstand zwischen dem Zeitpunkt T0,
bei dem der Verbrennungsmotor beginnt angekurbelt zu werden, und
dem Zeitpunkt, an dem der in dem Niederdruck-Kraftstoffkanal 39 herrschende
Druck das Niveau P1 erreicht, von ΔT1 auf ΔT2 verkürzt wird.
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Die 5 zeigt
ein Common-Rail-Kraftstoffeinspritzsystem
gemäß dem zweiten
Ausführungsbeispiel
der Erfindung, das sich im Aufbau von dem hydraulischen Niederdruck-Verstärkungs-Mechanismus
des ersten Ausführungsbeispiels
unterscheidet. Dieselben Bezugszeichen, die in der 1 verwendet
werden, beziehen sich auf dieselben Bauteile und auf eine detaillierte
Erklärung
dieser wird hier verzichtet.
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Der
hydraulische Niederdruck-Verstärkungs-Mechanismus
besitzt die Kraftstoffkanal-Auswahlvorrichtung 51 und die
Leitung 52 zum Zuleiten von verstärktem Kraftstoff, die mit einer
Verbindung zwischen der Überlaufleitung 16 und
der Drainageleitung 8 verbunden ist und so arbeitet, dass
er den Kraftstoff verwendet, der aus dem Überlaufauslass 3a der
Zuführpumpe 3 strömt (das
heißt
der Teil des Kraftstoffs, der von der Zuleitpumpe in der Zuführpumpe 3 ausgestoßen wird),
um den in dem Niederdruck-Kraftstoffkanal 39 herrschenden
Druck jeder der Piezo-Einspritzvorrichtungen 2 infolge
des Anlassens des Verbrennungsmotors zu dem Zeitpunkt anzuheben,
an dem dem Fahrzeug der Kraftstoff ausgegangen ist. Insbesondere
schaltet die Steuervorrichtung die Ventilposition der Kraftstoffkanal-Auswahlvorrichtung 51 infolge
des Anlassens des Verbrennungsmotors so um, dass der Kraftstoff,
der von der Zuführpumpe 3 überläuft (das
heißt
ein Teil des Kraftstoffs, der durch den Kraftstoff-Vorbereitungsmechanismus 4 der
Zuführpumpe 3 zugeführt wird), durch
die Leitung 52 für
das Zuleiten von verstärktem Kraftstoff
zu jeder der Piezo- Einspritzvorrichtungen 2 zugeführt wird,
so dass der in den Niederdruck-Kraftstoffkanal 39 herrschende
Druck so angehoben wird, dass das Volumen der in der Hubverstärkungskammer 45 der
Piezo-Einspritzvorrichtungen 2 befindlichen Luftblasen
minimiert wird. Die Kraftstoffkanal-Auswahlvorrichtung kann wie
bei dem ersten Ausführungsbeispiel
durch ein manuell betätigtes Auswahlventil
ausgeführt
werden.
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Der
in dem Niederdruck-Kraftstoffkanal 39 herrschende Druck,
der durch den Kraftstoff angehoben wird, der aus dem Überlaufauslass 3a entweicht, wird
vorzugsweise wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel das Niveau P2
und weiter vorzugsweise das Niveau P1 sein, was dazu führt, dass
die in der Hubverstärkungskammer 45 befindlichen
Luftblasen verschwinden. Der weitere Aufbau ist identisch zu dem des
ersten Ausführungsbeispiels
und auf eine detaillierte Erklärung
von diesem wird hier verzichtet.
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Jede
der Piezo-Einspritzvorrichtungen 2 kann einen anderen Aufbau
als den in der 2 veranschaulichten besitzen,
bei dem der Ventilkörper 38 des
Drei-Wege-Auswahlventils 22 in
der axialen Richtung der Piezo-Einspritzvorrichtungen 2 bewegt wird.
Zum Beispiel kann der Ventilkörper 38 so
gestaltet sein, dass er sich dreht, um den Druck in dem Drucksteuerventil 34 zu ändern.
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Jede
der Piezo-Einspritzvorrichtungen 2 kann alternativ dazu
so gestaltet sein, dass sie einen mittleren Kolben besitzt, der
die Nadel 26 in Anlage mit dem ringförmigen Sitz 29 drückt, dass
sie eine hydraulische Kammer besitzt, in der der Druck durch die
Betätigung
des Piezo-Stapels 24 geändert wird, und
dass sie eine Drucksteuerkammer besitzt, in der der Druck auf eine Veränderung
des Drucks in der Hydraulikkammer so reagiert, dass der mittlere
Kolben angehoben wird.
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Es
ist ein mit einer Piezo-Einspritzvorrichtung ausgerüstetes Common-Rail-Kraftstoffeinspritzsystem
vorgesehen. Das System besitzt auch eine Kraftstoff-Vorbereitungspumpe
und einen Niederdruck-Verstärkungs-Mechanismus. Infolge
des Anlassens des Verbrennungsmotors arbeitet die Kraftstoff-Vorbereitungspumpe
so, dass der Kraftstoff so von einem Kraftstofftank zugeführt wird,
dass Kraftstoff zu einer Zuführpumpe
zugeführt
wird, die zu einer Common-Rail führt.
Der Niederdruck-Verstärkungs-Mechanismus arbeitet
so, dass mindestens ein Teil des Kraftstoffs, der von der Kraftstoff-Vorbereitungspumpe
zugeführt
wird, so zu der Piezo-Einspritzvorrichtung geleitet wird, dass der
in einer Hubverstärkungskammer
herrschende Druck, durch den der Hub eines Piezo-Stapels verstärkt wird,
so dass eine Nadel geöffnet
wird, um die Einsprühlöcher zu öffnen, infolge
des Starts des Verbrennungsmotors so auf ein gegebenes Niveau angehoben
wird, dass das Volumen der Luftblasen minimiert wird, die in der Hubverstärkungskammer
bleiben, so dass das Einspritzen des Kraftstoffs in den Verbrennungsmotor
in einer gewünschten
Zeitdauer erreicht wird.