DE102007000072A1 - Common-Rail-Kraftstoffeinspritzsystem mit Kraftstoffvorbereitungsmechanismus zur Sicherstellung der Stabilität des Betriebs der Piezo-Einspritzvorrichtung - Google Patents

Common-Rail-Kraftstoffeinspritzsystem mit Kraftstoffvorbereitungsmechanismus zur Sicherstellung der Stabilität des Betriebs der Piezo-Einspritzvorrichtung Download PDF

Info

Publication number
DE102007000072A1
DE102007000072A1 DE200710000072 DE102007000072A DE102007000072A1 DE 102007000072 A1 DE102007000072 A1 DE 102007000072A1 DE 200710000072 DE200710000072 DE 200710000072 DE 102007000072 A DE102007000072 A DE 102007000072A DE 102007000072 A1 DE102007000072 A1 DE 102007000072A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
fuel
pressure
piezo
internal combustion
combustion engine
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DE200710000072
Other languages
English (en)
Inventor
Koichiro Kariya Isojima
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Denso Corp
Original Assignee
Denso Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Denso Corp filed Critical Denso Corp
Publication of DE102007000072A1 publication Critical patent/DE102007000072A1/de
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M59/00Pumps specially adapted for fuel-injection and not provided for in groups F02M39/00 -F02M57/00, e.g. rotary cylinder-block type of pumps
    • F02M59/38Pumps characterised by adaptations to special uses or conditions
    • F02M59/42Pumps characterised by adaptations to special uses or conditions for starting of engines
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M47/00Fuel-injection apparatus operated cyclically with fuel-injection valves actuated by fluid pressure
    • F02M47/02Fuel-injection apparatus operated cyclically with fuel-injection valves actuated by fluid pressure of accumulator-injector type, i.e. having fuel pressure of accumulator tending to open, and fuel pressure in other chamber tending to close, injection valves and having means for periodically releasing that closing pressure
    • F02M47/025Hydraulically actuated valves draining the chamber to release the closing pressure
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M63/00Other fuel-injection apparatus having pertinent characteristics not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00; Details, component parts, or accessories of fuel-injection apparatus, not provided for in, or of interest apart from, the apparatus of groups F02M39/00 - F02M61/00 or F02M67/00; Combination of fuel pump with other devices, e.g. lubricating oil pump
    • F02M63/02Fuel-injection apparatus having several injectors fed by a common pumping element, or having several pumping elements feeding a common injector; Fuel-injection apparatus having provisions for cutting-out pumps, pumping elements, or injectors; Fuel-injection apparatus having provisions for variably interconnecting pumping elements and injectors alternatively
    • F02M63/0225Fuel-injection apparatus having a common rail feeding several injectors ; Means for varying pressure in common rails; Pumps feeding common rails
    • F02M63/023Means for varying pressure in common rails
    • F02M63/0235Means for varying pressure in common rails by bleeding fuel pressure
    • F02M63/025Means for varying pressure in common rails by bleeding fuel pressure from the common rail

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Fuel-Injection Apparatus (AREA)

Abstract

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.

Description

  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • 1. Technisches Gebiet der Erfindung
  • 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.
  • 2. Stand der Technik
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Es ist daher eine prinzipielle Aufgabe der Erfindung, die Nachteile aus dem Stand der Technik zu verhindern.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • 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.
  • 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;
  • 2 ist eine längs verlaufende Schnittansicht, die einen inneren Aufbau jeder der Piezo-Einspritzvorrichtungen der 1 zeigt;
  • 3(a) ist eine teilweise vergrößerte Ansicht, die Luftblasen zeigt, die in eine Hubverstärkungskammer einer Piezo-Einspritzvorrichtung eingedrungen sind;
  • 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;
  • 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
  • 5 ist eine schematische Ansicht, die ein Common-Rail-Kraftstoffeinspritzsystem gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt.
  • BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Die 2 zeigt einen inneren Aufbau jeder der Piezo-Einspritzvorrichtungen 2.
  • Die Piezo-Einspritzvorrichtung 2 besitzt eine Düse 21, ein Drei-Wege-Auswahlventil 22, eine Hubverstärkungsvorrichtung 23 und einen Piezo-Stapel 24.
  • 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.
  • 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).
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Der Piezo-Stapel 24 ist in jeder der Piezo-Einspritzvorrichtungen 2 von dem Kraftstoff isoliert.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Das Common-Rail-Kraftstoffeinspritzsystem, das die Piezo-Einspritzvorrichtungen 2 verwendet, besitzt üblicherweise den folgenden Nachteil.
  • 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.
  • Der Mechanismus solch eines Startfähigkeitsproblems wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die 3(a), 3(b) und 4 diskutiert.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.

Claims (5)

  1. Common-Rail-Kraftstoffeinspritzsystem mit: einer Common-Rail; einer Zuführpumpe, die so arbeitet, dass sie Hochdruck-Kraftstoff der Common-Rail zuführt, in der der Hochdruck-Kraftstoff gespeichert wird; einer Piezo-Einspritzvorrichtung, die einen Piezo-Stapel und eine Hydraulikkammer besitzt, in der ein Niederdruck-Kraftstoff gespeichert wird, wobei der Piezo-Stapel so arbeitet, dass der in der Hydraulikkammer befindliche Niederdruck-Kraftstoff so mit Druck beaufschlagt wird, dass der von der Common-Rail zugeführte Hochdruck-Kraftstoff in einen Verbrennungsmotor eingespritzt wird; einem Kraftstoff-Vorbereitungsmechanismus, der so arbeitet, dass Kraftstoff von einem Kraftstofftank zu der Zuführpumpe zugeführt wird; und einem Niederdruck-Verstärkungs-Mechanismus, der so arbeitet, dass zumindest ein Teil des von dem Kraftstoff-Vorbereitungsmechanismus zugeführten Kraftstoffs so zu der Piezo-Einspritzvorrichtung geleitet wird, dass ein in der Hydraulikkammer herrschender Druck infolge des Anlassens des Verbrennungsmotors auf ein gegebenes Niveau angehoben wird, um die Einspritzung des Hochdruck-Kraftstoffs in den Verbrennungsmotor innerhalb einer gewünschten Zeitdauer zu erzielen.
  2. Common-Rail-Kraftstoffeinspritzsystem gemäß Anspruch 1, wobei das gegebene Niveau, auf das der in der Hydraulikkammer herrschende Druck durch den Niederdruck-Verstärkungs-Mechanismus angehoben wird, ein Niveau ist, 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.
  3. Common-Rail-Kraftstoffeinspritzsystem gemäß Anspruch 1, wobei der Niederdruck-Verstärkungs-Mechanismus ein Auswahlventil besitzt, das so arbeitet, dass eine Fluidverbindung zwischen dem Kraftstoff-Vorbereitungsmechanismus und einem Kraftstoffkanal hergestellt wird, der zu der Hydraulikkammer der Piezo-Einspritzung führt, so dass der von dem Kraftstoff-Vorbereitungsmechanismus zugeführte Kraftstoff so zu der Piezo-Einspritzvorrichtung geleitet wird, dass der in der Hydraulikkammer herrschende Druck auf das gegebene Niveau angehoben wird.
  4. Common-Rail-Kraftstoffeinspritzsystem gemäß Anspruch 1, wobei der Niederdruck-Verstärkungs-Mechanismus eine Überlaufleitung besitzt, die sich zwischen einem Überlaufauslass der Zuführpumpe und einem Fluidkanal erstreckt, der zu der Hydraulikkammer der Piezo-Einspritzvorrichtung führt, so dass der Teil des Kraftstoffs, der von dem Kraftstoff-Vorbereitungsmechanismus zugeführt wird und aus dem Überlaufauslass strömt, so zu der Piezo-Einspritzvorrichtung zugeführt wird, dass der in der Hydraulikkammer herrschende Druck auf das gegebene Niveau angehoben wird.
  5. Common-Rail-Kraftstoffeinspritzsystem gemäß Anspruch 4, wobei das gegebene Niveau, auf das der in der Hydraulikkammer herrschende Druck durch den Niederdruck-Verstärkungs-Mechanismus angehoben wird, ein Niveau ist, 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 ermöglich wird.
DE200710000072 2006-02-06 2007-02-05 Common-Rail-Kraftstoffeinspritzsystem mit Kraftstoffvorbereitungsmechanismus zur Sicherstellung der Stabilität des Betriebs der Piezo-Einspritzvorrichtung Pending DE102007000072A1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2006-028398 2006-02-06
JP2006028398A JP4556881B2 (ja) 2006-02-06 2006-02-06 コモンレール式燃料噴射装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102007000072A1 true DE102007000072A1 (de) 2007-08-30

Family

ID=38320009

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE200710000072 Pending DE102007000072A1 (de) 2006-02-06 2007-02-05 Common-Rail-Kraftstoffeinspritzsystem mit Kraftstoffvorbereitungsmechanismus zur Sicherstellung der Stabilität des Betriebs der Piezo-Einspritzvorrichtung

Country Status (2)

Country Link
JP (1) JP4556881B2 (de)
DE (1) DE102007000072A1 (de)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2010088781A1 (de) * 2009-02-09 2010-08-12 Ganser-Hydromag Ag Brennstoffeinspritzventil für verbrennungskraftmaschinen
US10544769B2 (en) 2016-10-07 2020-01-28 Caterpillar Inc. Stand-alone common rail capable injector system

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4968037B2 (ja) * 2007-12-13 2012-07-04 株式会社デンソー 背圧制御弁およびそれを用いた低圧燃料システム
JP5021564B2 (ja) * 2008-06-04 2012-09-12 ボッシュ株式会社 噴射異常検出方法及びコモンレール式燃料噴射制御装置
JP2009293541A (ja) * 2008-06-06 2009-12-17 Bosch Corp 内燃機関の蓄圧式燃料供給装置
JP2010071162A (ja) * 2008-09-17 2010-04-02 Denso Corp 燃料噴射装置
KR101063688B1 (ko) * 2008-12-03 2011-09-07 현대자동차주식회사 엔진의 연료 공급장치 및 이를 위한 인젝터
JP5071364B2 (ja) * 2008-12-11 2012-11-14 株式会社デンソー 燃料供給装置
DE102011007773A1 (de) * 2011-04-20 2012-10-25 Robert Bosch Gmbh Kraftstoffeinspritzsystem und Tankeinbaueinheit für ein Kraftstoffeinspritzsystem
JP2013133820A (ja) * 2011-12-27 2013-07-08 Toyota Industries Corp 燃料供給装置
CN107120220B (zh) * 2017-06-30 2023-08-29 南岳电控(衡阳)工业技术股份有限公司 一种防止柴油机启动困难的喷油泵

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4038941B2 (ja) * 1999-08-02 2008-01-30 株式会社デンソー ピエゾインジェクタ
JP2006242139A (ja) * 2005-03-04 2006-09-14 Toyota Motor Corp 燃料供給システム

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2010088781A1 (de) * 2009-02-09 2010-08-12 Ganser-Hydromag Ag Brennstoffeinspritzventil für verbrennungskraftmaschinen
CH700396A1 (de) * 2009-02-09 2010-08-13 Ganser Hydromag Brennstoffeinspritzventil für Verbrennungskraftmaschinen.
US10544769B2 (en) 2016-10-07 2020-01-28 Caterpillar Inc. Stand-alone common rail capable injector system

Also Published As

Publication number Publication date
JP4556881B2 (ja) 2010-10-06
JP2007205330A (ja) 2007-08-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102007000072A1 (de) Common-Rail-Kraftstoffeinspritzsystem mit Kraftstoffvorbereitungsmechanismus zur Sicherstellung der Stabilität des Betriebs der Piezo-Einspritzvorrichtung
DE2602280C2 (de) Hochdruck-Kraftstoffeinspritzeinrichtung für Dieselmotoren
DE602005001596T2 (de) Druckverstärkungs-common-rail-kraftstoffeinspritzvorrichtung und kraftstoffeinspritzsteuerverfahren dafür
DE10064790B4 (de) Kraftstoffeinspritzvorrichtung der Bauart mit gemeinsamer Druckleitung
EP0959243A1 (de) Steuerventil für Kraftstoffeinspritzventil
DE102010036045A1 (de) Fluidinjektor mit der Fähigkeit zur Ratenformgebung
AT501914B1 (de) Vorrichtung zum einspritzen von kraftstoff in den brennraum einer brennkraftmaschine
DE10221384A1 (de) Kraftstoffeinspritzeinrichtung für eine Brennkraftmaschine
DE102009027214B4 (de) Kraftstoffeinspritzgerät
DE102007000095B4 (de) Kraftstoffeinspritzelement
EP1865192B1 (de) Kraftstoffinjektor mit Servounterstützung
EP1520100A1 (de) Einrichtung zur nadelhubdämpfung an druckgesteuerten kraftstoffinjektoren
DE102016105625B4 (de) Kraftstoffeinspritzvorrichtung für Brennkraftmaschine
DE10208421A1 (de) High Pressure Fuel Pump
DE102007000289B4 (de) Kraftstoffeinspritzvorrichtung und dabei verwendetes Differenzialdruckregulierventil
DE19930530B4 (de) Vorrichtung und Verfahren zum Regeln der Einspritzung von Kraftstoff durch einen Kraftstoffinjektor in einer Brennkraftmaschine
EP1260702B1 (de) Kraftstoffeinspritzeinrichtung für eine Brennkraftmaschine
EP1377745B1 (de) Verfahren zum betreiben einer pumpe-düse-einheit sowie pumpe-düse-einheit
DE102009026422B4 (de) Kraftstoffeinspritzsystem mit einem Kraftstoffinjektor, der mit einem Drucksensor ausgestattet ist
DE102005001578A1 (de) Verfahren zum Betreiben einer Kraftstoff-Einspritzvorrichtung einer Brennkraftmaschine
DE102005014180A1 (de) Kraftstoffeinspritzeinrichtung für eine Brennkraftmaschine
DE10160490B4 (de) Kraftstoff-Einspritzvorrichtung, Kraftstoffsystem sowie Brennkraftmaschine
EP1606511B1 (de) Kraftstoffeinspritzeinrichtung f r eine brennkraftmaschine
EP1383999B1 (de) Kraftstoffeinspritzeinrichtung für eine brennkraftmaschine
EP1284360B1 (de) Kraftstoffeinspritzeinrichtung für eine Brennkraftmaschine

Legal Events

Date Code Title Description
OP8 Request for examination as to paragraph 44 patent law
R079 Amendment of ipc main class

Free format text: PREVIOUS MAIN CLASS: F02M0059420000

Ipc: F02M0063000000

R016 Response to examination communication