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Stand der Technik
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Die Erfindung betrifft einen hydraulischen Druckübersetzer, ein Kraftstoffeinspritzsystem mit einem solchen hydraulischen Druckübersetzer und die Verwendung eines hydraulischen Druckübersetzers.
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Heutige Kraftstoffeinspritzsysteme von Brennkraftmaschinen bzw. Verbrennungsmotoren, insbesondere bei Ottomotoren, arbeiten als so genannte Direkteinspritzung (DI) mit Einspritzdrücken von bis zu 200 bar. Der Druck wird mittels einer so genannten Hochdruck- bzw. Einspritzpumpe erzeugt, die bei bekannten Kraftstoffeinspritzsystemen mechanisch vom Verbrennungsmotor bzw. Motor angetrieben wird. Ein elektromechanisches Mengensteuerventil steuert die von der Einspritzpumpe pro Zeiteinheit in einen Hochdruckbereich, ein so genanntes Rail, geförderte Kraftstoffmenge. Am Rail sind als elektronische Einspritzeinrichtung elektromagnetische Einspritzventile angeschlossen, mittels denen der Kraftstoff unter Hochdruck am zugehörigen Motor eingespritzt wird. Zusammen mit einem Hochdrucksensor und dem elektromechanischen Mengensteuerventil regelt ein Motor-Steuergerät den Druck im Hochdruckbereich auf das gewünschte Niveau. Die Ansteuerung der Einspritzventile erfolgt dabei auf der Basis des mit dem Hochdrucksensor am Rail gemessenen Drucksignals.
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Ziel der vorliegenden Erfindung ist es derartige Kraftstoffeinspritzsysteme bei gleicher oder nahezu gleicher Funktion kostengünstiger zu gestalten.
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Offenbarung der Erfindung
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Erfindungsgemäß ist ein hydraulischer Druckübersetzer geschaffen, der dazu angepasst ist, zwischen einem Niederdruckbereich und einem Hochdruckbereich eines Kraftstoffeinspritzsystems einer Brennkraftmaschine eingesetzt zu werden.
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Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass für die Auslegung einer Einspritzpumpe eines Kraftstoffeinspritzsystems die Anforderungen bezüglich des Hochdruckaufbaus beim Start (Niveau und Zeit) sowie die Nachfördermenge für den Drehzahlhochlauf des zugehörigen Motors besonders zu berücksichtigen sind. Ein Start bei tiefen Umgebungstemperaturen (z. B. –30°C), ein so genannter Kaltstart, erfordert eine große Einspritz- und entsprechend auch große Nachfördermenge zur Sicherstellung einer ausreichenden Gemischbildung. Bei einem Warm- oder Heißstart ist hingegen vor allem die Druckaufbauzeit kritisch. Der Grund liegt in eher ungünstigen Stoffeigenschaften von Benzin als Kraftstoff, dessen geringes E-Modul eine große Fördermenge bei hohen Temperaturen erfordert, um Druck aufzubauen. Zugleich ist die Viskosität gering, was hohe Leckagen und geringe Liefergrade verursachen kann.
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Bei bekannten Kraftstoffeinspritzsystemen dreht sich aufgrund eines mechanischen Antriebs der Hochdruckpumpe vom Motor, in der Regel mittels eines Nockenwellenantriebs, die Pumpe während des Starts nur mit sehr geringer Drehzahl von z. B. bis zu 40 U/min bei –30°C. Daher können die Start-Anforderungen teilweise nur schwer erfüllt werden. Abhängig vom Pumpenkonzept ist auch der Liefergrad der Pumpe bei diesen geringen Drehzahlen vergleichsweise schlecht.
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Die erfindungsgemäße Lösung unterstützt hingegen den Hochdruckaufbau im Start mittels eines hydraulischen Druckübersetzers, mit dem der im Niederdruckbereich vorherrschende Druck übersetzt und derart übersetzt in den Hochdruckbereich weitergegeben wird. So wird vorteilhaft der im Niederdruckbereich mittels einer im Tank angeordneten Kraftstoffpumpe bereitgestellte Druck von ca. 5 bar genutzt und beispielsweise auf ca. 50 bar erhöht. Zugleich wird mit dem erfindungsgemäßen Druckübersetzer ein Nachfördern der bis zum Hochlauf des Motors erforderlichen Kraftstoffmenge möglich. Dadurch kann der Einsatz einer allein aufgrund der Start-Anforderungen überdimensionierten Einspritzpumpe bzw. Hochdruckpumpe vermieden werden.
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Die Folge ist ein geringerer Kraftstoffverbrauch des Gesamtsystems aufgrund der Verwendung einer kleineren Hochdruckpumpe. Ferner werden die Herstellungskosten für derart kleinere Hochdruckpumpen geringer. Ein schneller Druckaufbau wirkt sich auch gerade bei kurzen Motorstandzeiten positiv aus, wie sie moderne Start-/Stopp-Motorsysteme aufweisen.
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Erfindungsgemäß wird eine gewisse Druckbasis im Hochdruckbereich bereits vor einem Drehen bzw. Starten des zugehörigen Verbrennungsmotors allein aus dem Druck im Niederdruckbereich aufgebaut. Es wird also so zusagen der Druck vom Niederdruckbereich entzogen, wo er aber mit einer dort angeordneten Kraftstoffpumpe im Tank leicht nachgefördert werden kann. So ist es gemäß der Erfindung möglich, dass die Einspritzfreigabe frühzeitiger erfolgt, auch wenn die Hochdruckpumpe ihrerseits noch nicht genügend Kraftstoffmenge nachgeliefert hat. Bei entsprechender Dimensionierung können auch die ersten Einspritzmengen an zugehörigen Einspritzdüsen mittels des Druckübersetzers nachgeliefert werden. Ein Liefergrad-Defizit der Einspritzpumpe bei geringen Drehzahlen wird somit überbrückt.
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Aber auch bei gutem Liefergrad einer Hochdruckpumpe kann aufgrund von niedrigen Drehzahlen unter gewissen Umständen der Druckaufbau aufgrund des bei steigender Temperatur (Warmstart) verringerten E-Moduls des Kraftstoffs zu lange dauern. Das erfindungsgemäße System mit Druckübersetzer lässt dagegen auch dann einen schnellen Motorstart zu. Ein erfindungsgemäßer Druckübersetzer, der für den Druckaufbau und die Starteinspritzung bei Kaltstart ausgelegt ist, erfüllt daher auch die Anforderungen für einen schnellen Druckaufbau bei Warmstart.
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Nach den ersten Einspritzungen führen die anschließenden Zündungen und Verbrennungen zu einem Drehzahlanstieg des Verbrennungsmotors und somit auch der Hochdruckpumpe. Insbesondere bei Drehzahlen ab Leerlauf-Drehzahl fördert die Pumpe dann genügend Kraftstoff, um selbst Druck aufzubauen. Der Systemdruck sollte dann über dem Druckniveau des Druckübersetzers, besonders bevorzugt über 50 bar, liegen. Dieses Druckniveau kann genutzt werden, um den erfindungsgemäßen Druckübersetzer in seine Ausgangslage zurück zu bewegen, so dass dieser für den nächsten Anlassvorgang wieder genutzt werden kann bzw. wenn der Druck im Hochdruckbereich unter das entsprechende Druckniveau, bevorzugt insbesondere 45 bar, fällt. Druckeinbrüche aufgrund kurzzeitig besonders großer Einspritzmengen werden so auf das Niveau des Druckübersetzers beschränkt.
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Am erfindungsgemäßen hydraulischen Druckübersetzer ist bevorzugt ein Kolben mit einer ersten, zum Niederdruckbereich gerichteten Wirkfläche und mit einer zweiten, zum Hochdruckbereich gerichteten Wirkfläche vorgesehen und die zweite Wirkfläche ist kleiner als die erste Wirkfläche gestaltet. Mit dem derartigen Kolben ist eine über die Lebensdauer der Anordnung robuste Druckübersetzung bei gleichzeitig hoher Dichtheit des Hochdruckbereichs gegenüber dem Niederdruckbereich gewährleistet.
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Der Kolben ist vorteilhaft in seiner zum Niederdruckbereich gerichteten Endlage mit einer Abdichtung, insbesondere einer Sitzdichtung zusammenwirkend gestaltet. Die zusätzliche Abdichtung stellt vorteilhaft einen zusätzlichen Verschluss des Hochdruckbereichs in der Ruhelage des Kolbens sicher, wie sie insbesondere bei längeren Stillstandszeiten eines zugehörigen Motors eingenommen wird. Der Hochdruckbereich ist also über lange Zeiträume hinweg zusätzlich abgedichtet und auf diese Weise ein Druckverlust vom Hochdruckbereich hinein in den Niederdruckbereich vermieden.
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Der Kolben ist ferner vorzugsweise von einem Leckageraum umgeben, an dem ein Leckageauslass vorgesehen ist. Der Leckageraum bildet einen Zwischenraum zwischen Niederdruck- und Hochdruckbereich und ist als solcher druckentlastet, damit der darin verschiebbare Kolben nur von den im Niederdruckbereich und im Hochdruckbereich vorherrschenden Drücken beeinflusst ist. Darüber hinaus werden mittels des Leckageraums jene Leckagen abgeführt, die an den beiden Wirkflächen des Kolbens, also am Niederdruckbereich und am Hochdruckbereich unumgänglich vorhanden sind. Bevorzugt werden diese Leckagen in die Ölschmierung des zugehörigen Motors abgeführt.
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Wie oben erläutert geht der Druckübersetzer und daher dessen hier genannter Kolben in seine Ruhelage zurück, wenn der Druck im Hochdruckbereich über das Druckniveau des Druckübersetzers ansteigt. Wird der Motor jedoch angehalten, bevor sich der Kolben zurück in seine Ruhelage bewegen konnte, so bleibt der Druckübersetzer ”entspannt” stehen. Es ist daher vorteilhaft, wenn der Kolben in seine Ruhelage mittels eines Federelements gedrängt ist. Darüber hinaus kann die Funktion des Druckübersetzers auch bei schnellen Wiederstarts gewährleistet werden, indem ein elektrisch ansteuerbares Druckabbauventil im Niederdruckbereich eingesetzt wird, mit dem der Niederdruckbereich und damit auch der Druckübersetzer kurzzeitig entlastet werden kann. Dies kann insbesondere geschehen, indem nach dem ersten Niederdruckaufbau durch eine Kraftstoffpumpe im Tank das Druckabbauventil geöffnet wird, sobald ein Starter den Motor mit der Hochdruckpumpe dreht. Auf der großen Wirkfläche des Kolbens liegt dann kein Druck mehr an. Die Hochdruckpumpe wird jedoch immer (auch bei sehr geringen Drehzahlen) einen gewissen Mindestdruck aufbauen, so dass die daraus resultierende Kraft auf der kleinen Wirkfläche des Kolbens diesen in seine Ruhelage bzw. Ausgangslage schiebt. Sobald der Kolben diese Lage erreicht hat, kann das Druckabbauventil wieder geschlossen werden und der Druckübersetzer kann in der genannten Weise seine Funktion übernehmen.
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Der Kolben ist ferner vorzugsweise zugleich als Wegeventil wirkend ausgebildet. Mit dieser Weiterbildung kann die Funktionalität des oben genannten Druckabbauventils kostengünstig integriert und gegebenenfalls auch der genannte Leckageauslass bis zum Motor eingespart werden.
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Das Wegeventil ist vorzugsweise derart gestaltet, dass während der ersten Startphase ein Sauganschluss der Hochdruckpumpe mit einem am Kolben ausgebildeten Leckageauslass eines Leckageraums fluidleitend verbunden ist. Die Hochdruckpumpe saugt dadurch zu Beginn der Förderung den Leckageraum leer und steigert dadurch zusätzlich den Druckaufbau im Hochdruckbereich.
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Ferner ist vorteilhaft die Hochdruckpumpe mit Ihrer Druckseite während einer ersten Startphase mit dem Niederdruckbereich bzw. mit der Druckseite einer Kraftstoffpumpe bzw. Vorförderpumpe, die wie erwähnt vorzugsweise im Tank untergebracht ist, fluidleitend verbunden. Die Hochdruckpumpe muss währenddessen nur gegen den Vordruck fördern und ihr Liefergrad ist entsprechend gerade bei niedriger Drehzahl und schlechtem volumetrischen Pumpenwirkungsgrad besser. Dies ermöglicht, den Leckageraum weitestgehend drucklos zu halten, was Bedingung für die Druckübersetzung ist.
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Dabei ist das Stellventil derart gestaltet, dass der Kolben mit seiner Bewegung den Sauganschluss der Hochdruckpumpe mit der Niederdruckseite verbindet und dabei die Verbindung zum Leckageraum schließt. Zugleich schließt der Kolben die Förderung der Hochdruckpumpe in den Niederdruckbereich. Die Hochdruckpumpe fördert nun von der Niederdruckseite zur Hochdruckseite und baut wie bisher üblich Einspritzdruck auf. Im Stillstand und im Falle eines Startabbruchs drückt eine Rückstellfeder den Kolben in seine Ausgangslage, wobei der Leckageraum durch Leckage nachgefüllt wird. Die Leckage wird vorteilhaft so gewählt, dass sie einerseits klein genug ist, um die beschriebene Evakuierung des Leckageraums ausreichend schnell durchführen zu können, und andererseits groß genug ist, um bei Startabbruch und bei Start-Stopp-Betrieb eine schnelle Rückstellung des Kolbens zu bewirken. Diese Wirkung kann z. B. mittels einer als Rückschlagventil wirkenden Lippendichtung am Kolben realisiert sein.
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Die Erfindung sieht ferner ein Kraftstoffeinspritzsystem mit einem derartigen erfindungsgemäßen hydraulischen Druckübersetzer vor.
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Bei dem erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzsystem ist vorzugsweise eine Pumpeneinheit zum Anheben des Drucks von Brennstoff vom Niederdruckbereich zum Hochdruckbereich vorgesehen und der hydraulische Druckübersetzer ist zu der Pumpeneinheit parallel geschaltet. Diese Anordnung eines Druckübersetzers stellt wohl die einfachste und damit wohl am kostengünstigsten herstellbare Einbindung eines Druckübersetzers in einem Kraftstoffeinspritzsystem dar.
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Alternativ oder zusätzlich ist der hydraulische Druckübersetzer zugleich als Wegeventil wirkend gestaltet. Mit dem derartigen Wegeventil können in einer Baueinheit zugleich Schaltfunktionen realisiert werden, welche einen Wechsel von einer den Druck übersetzenden Funktion hin zu einer herkömmlichen Druckerhöhung mittels Hochdruckpumpe betreffen.
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Vorteilhaft ist ferner eine Pumpeneinheit, insbesondere in Form einer Hochdruckpumpe bzw. Einspritzpumpe, zum Anheben des Drucks von Brennstoff vom Niederdruckbereich zum Hochdruckbereich vorgesehen, deren Niederdruckanschluss an dem hydraulischen Druckübersetzer so angeschlossen ist, dass ein drittes, niedriges Druckniveau erzeugt werden kann. Mit dem derartigen Anschluss der Pumpeneinheit kann insbesondere der Leckageraum des Druckübersetzers leergesaugt und auf diese Weise dessen Druck übersetzende Funktion unterstützt werden. Mit dem Leersaugen kann zugleich ein Kolben am Druckübersetzer derart bewegt werden, dass dieser, wie oben erwähnt, in eine Funktion der herkömmlichen Druckerhöhung mittels der Hochdruckpumpe umschaltet.
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Schließlich ist erfindungsgemäß auch die Verwendung eines hydraulischen Druckübersetzers zwischen dem Niederdruckbereich und dem Hochdruckbereich eines Kraftstoffeinspritzsystems vorgesehen.
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Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Lösung anhand der beigefügten schematischen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:
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1 ein hydraulisches Schaubild eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzsystems mit einem Druckübersetzer,
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2 die Ansicht gemäß 1 des dortigen Druckübersetzers in einer ersten Stellung,
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3 die Ansicht gemäß 1 des dortigen Druckübersetzers in einer zweiten Stellung,
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4 einen Längsschnitt eines zweiten Ausführungsbeispiels eines Druckübersetzers in einer ersten Stellung und
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5 den Längsschnitt gemäß 4 in einer zweiten Stellung.
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In 1 ist ein Kraftstoffeinspritzsystem 10 einer weiter nichtveranschaulichten Brennkraftmaschine dargestellt, bei dem flüssiger Kraftstoff, vorliegend Benzin, aus einem Tank 12 mittels einer elektrischen Kraftstoffpumpe 14 durch einen Filter 16 in eine Leitung 18 gefördert wird. An der Leitung 18 ist optional ein Niederdruckspeicher bzw. Dämpfer 20 angeschlossen.
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Die Leitung 18 befindet sich an der Saugseite einer als Hochdruckpumpe bzw. Einspritzpumpe gestalteten Pumpe 22. Diese ist mit einer Druckregelung 24 zu einer Pumpeneinheit kombiniert. Aus der Pumpe 22 führt eine Leitung 32 in ein einen Hochdruckbereich bildendes Rail 36.
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An dem Rail 36 sind als elektronische bzw. elektronisch gesteuerte Einspritzeinrichtung vier elektromagnetische Hochdruck-Einspritzventile 38 angeordnet, mittels denen der derart unter Hochdruck bereitgestellte Kraftstoff an der Brennkraftmaschine eingespritzt werden kann.
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Das Kraftstoffeinspritzsystem 10 ist mit einem hydraulischen Druckübersetzer 40 versehen, der in einer Leitung 42 parallel zur Pumpe 22 geschaltet ist. Der Druckübersetzer 40 ist also zwischen die Leitung 18 bzw. Niederdruckseite und die Leitung 32 bzw. Hochdruckseite geschaltet.
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Der Druckübersetzer 40 ist mit einem Zylinder 44 gestaltet, in dem ein gestufter Kolben 46 verschiebbar gelagert ist. In dem Zylinder 44 befinden sich dabei grundsätzlich drei Räume, nämlich ein an der Niederdruckseite angeschlossener erster Raum 48, ein den Kolben 46 im Wesentlichen mittig umgebender zweiter Raum 50 sowie ein an der Hochdruckseite angeschlossener dritter Raum 52. Der Kolben 46 weist dabei eine zum ersten Raum 48 gewandte erste Wirkfläche 54 auf, die größer ist als eine zum dritten Raum 52 gewandte zweite Wirkfläche 56 des Kolbens 46.
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Die 2 zeigt den Kolben 46 in seiner Ausgangslage bzw. Ruhelage, bei der er mit seiner ersten Wirkfläche 54 an einer im ersten Raum 48 stirnseitig ausgebildeten Abdichtung 58, insbesondere in Gestalt einer ringförmigen Sitzdichtung, und mit der Rückseite seiner zweiten Wirkfläche 56 an einer im zweiten Raum 50 angeordneten Abdichtung 59, ebenfalls insbesondere in Gestalt einer ringförmigen Sitzdichtung, anliegt. In dieser Ruhelage steht die Pumpe 22 und auch die elektrische Kraftstoffpumpe 14 hat noch keinen Druck aufgebaut. Sobald die elektrische Kraftstoffpumpe 14 eingeschaltet wird, erzeugt diese Druck von beispielsweise 5 bar. Dieser Druck wirkt durch die Leitung 18 auf die erste Wirkfläche 54 des Kolbens 46. Durch die Ausgestaltung des Kolbens 46 mit zwei unterschiedlich großen Wirkflächen 54 bzw. 56 wird dieser Druck von ca. 5 bar durch eine geringfügige Verschiebung des Kolbens 46 bezogen auf die 2 nach rechts in den Hochdruckbereich übertragen und dabei auf einen Druck von ca. 45 bar übersetzt. Somit wird auf der Hochdruckseite in der Leitung 32 der Druck analog mit dem Druckaufbau auf der Niederdruckseite aufgebaut.
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Da der Hochdruckbereich mit seiner Leitung 32 und dem Rail 36 über ein in der Pumpe 22 integriertes Rückschlagventil abgedichtet ist, wird bereits nach kurzer Zeit ein Druckniveau von 45 bar erreicht. Mögliche Leckage im Hochdruckbereich kann über eine weitere Verschiebung des Kolbens 46 nach rechts kompensiert werden, bis dieser in die in 3 dargestellte Lage kommt. Der Druck von 45 bar im Hochdruckbereich bleibt also erhalten.
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Kraftstoff aus dem den Kolben 46 umgreifenden zweiten Raum 50 gelangt in einen Leckageauslass 60, der an diesem zweiten Raum 50 angeschlossen ist. Der zweite Raum 50 wirkt damit als Leckageraum, durch den Leckage, welche an den Wirkflächen 54 und 56 im Zylinder 44 auftritt, abgeführt werden kann.
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Da der Druck im dritten Raum 52 damit bereits vor einem Drehen bzw. Starten des Verbrennungsmotors und einer damit verbundenen Drehung der mechanisch von einer Nockenwelle des Verbrennungsmotors angetriebenen Pumpe 22 aufgebaut werden kann, kann die Einspritzfreigabe an den Hochdruck-Einspritzventilen 38 frühzeitig erfolgen, selbst wenn die Pumpe 22 noch nicht genügend Menge an Kraftstoff nachliefern konnte.
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Durch eine geeignete Dimensionierung des dritten Raums 52 kann auch die ersten Einspritzungen an den Hochdruck-Einspritzventilen 38 über den Druckübersetzer 40 nachgeliefert werden. Ein Liefergrad-Defizit, wie es sonst bei herkömmlichen Kraftstoffeinspritzsystemen, insbesondere bei sehr geringen Betriebstemperaturen (Kaltstart), auftritt, wird somit überdeckt. Aber auch beim Einsatz herkömmlicher Pumpen mit gutem Liefergrad bei niedrigen Drehzahlen kann unter gewissen Umständen der Druckaufbau bei Starter-Drehzahl aufgrund des bei steigenden Temperaturen (Warmstart) verringerten E-Moduls des Kraftstoffs zu lange dauern. Das beschriebene Kraftstoffeinspritzsystem 10 mit Druckübersetzer 40 lässt dagegen in jedem Fall einen schnellen Motorstart zu.
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Nach den ersten Einspritzungen führen die anschließenden Zündungen und Verbrennungen zu einem Drehzahlanstieg des Verbrennungsmotors und somit auch der Pumpe 22. Bei Drehzahlen ab Leerlauf fördert die Pumpe 22 dann genügend Kraftstoff, um selbst Druck aufbauen zu können. Der Druck im Hochdruckbereich steigt dann über das Druckniveau des Druckübersetzers 40 von 45 bar. Bei diesem Druck wirkt auf die zweite Wirkfläche 56 eine größere Kraft als auf die erste Wirkfläche 54, so dass der Kolben 46 wieder in die in 2 dargestellte Lage zurückgedrängt wird. Der Kolben 46 wird so lange in dieser Stellung gehalten, bis der Druck im Hochdruckbereich wieder unter das Druckniveau von 45 bar fällt. Damit können Druckeinbrüche insbesondere aufgrund großer Einspritzmengen während des Betriebs des zugehörigen Verbrennungsmotors auf das Druckniveau des Druckübersetzers 40 begrenzt werden.
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Wenn der Verbrennungsmotor angehalten wird, so bleibt der Kolben 46 in der in 2 dargestellten Position stehen. Es kann aber – insbesondere bei einem sehr frühzeitigen Motorstillstand – auch vorkommen, dass der Kolben 46 noch nicht wieder vollständig bis zu dieser Position zurückgewandert ist. Der Druckübersetzer 40 ist dann für den nächsten Startvorgang des Verbrennungsmotors nicht vollständig ”geladen”. Um zu vermeiden, dass der Verbrennungsmotor dann gegebenenfalls nicht startet (so genannte Dead-Locks (Nicht-Startbarkeit des Motors)), kann an der Leitung 18 ein elektrisch betätigbares Druckabbauventil 26 (1) angeordnet sein, mittels dem der Druck in der Leitung 18 zumindest kurzzeitig unter den Förderdruck der elektrischen Kraftstoffpumpe 14 abgesenkt werden kann.
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In den 4 und 5 ist eine Ausführungsform eines hydraulischen Druckübersetzers 40 veranschaulicht, bei dem die Funktionalität des Rückstellens des Kolbens 46 für einen Wiederholstart auch ohne ein elektromagnetisches Druckabbauventil 26 realisiert werden kann. Zugleich kann bei dieser Ausführungsform der Leckageauslass 60 entfallen.
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Der Druckübersetzer 40 gemäß den 4 und 5 ist dazu mit einem Zylinder 44 versehen, an dem an einem axialen Ende ein Anschluss 62 für den niederdruckseitigen Teil der Leitung 42 und damit zum Einleiten von Kraftstoff aus dem Niederdruckbereich bzw. der Leitung 18 in den Druckübersetzer 40 ausgebildet ist. Ferner ist der Zylinder 44 an der vom Anschluss 62 entfernt gelegenen Stirnseite mit einem Anschluss 64 für den hochdruckseitigen Teil der Leitung 42 und damit zum Ausleiten von Kraftstoff in den Hochdruckbereich gestaltet. Darüber hinaus befinden sich an der Mantelfläche des Zylinders 44 zwei jeweils als Steuerschlitz gestaltete Anschlüsse 66 und 68. Von diesen Anschlüssen ist der Anschluss 66 an der Saugseite der Pumpe 22 angeschlossen und der Anschluss 68 an der Druckseite der Pumpe 22. Schließlich befindet sich am Zylinder 44 an dessen dem Anschluss 64 gegenüberliegender Stirnseite ein Anschluss 70, der ebenfalls an der Druckseite der Pumpe 22 angeschlossen ist.
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In dem Zylinder 44 ist ein Kolben 46 verschiebbar gelagert, der eine zentrale, stabförmige Kolbenstange 72 und zwei darauf nach radial außen abstehende Kolbenscheiben 74 und 76 umfasst. Von diesen Bauteilen ist die Kolbenstange 72 dazu angepasst, dass sie an den Stirnseiten des Zylinders 44 gleitend und zugleich fluiddicht gelagert ist, und die Kolbenscheiben 74 und 76 gleiten an der Wandung des Zylinders 44 entlang, teilen dabei dessen Innenraum in einen Raum 78, einen Raum 80 und einen Raum 82, und sind ferner dazu angepasst, dass sie die als Steuerschlitze gestalteten Anschlüsse 66 und 68 wahlweise verschließen oder öffnen können. In der Kolbenscheibe 74 ist eine Bohrung 84 ausgebildet, mit der die Räume 78 und 80 fluidleitend verbunden sind.
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Die Kolbenstange 72 ist von einer axialen Längsbohrung 86 durchsetzt, in der eine Blende 87 angeordnet und neben dieser mit einem Ventilsitz 88, einem kugelförmigen Ventilschließkörper 90 und einer diesen federnd gegen den Ventilsitz 88 spannenden Ventilschließfeder 92 ein die Längsbohrung 86 wahlweise verschließendes Rückschlagventil 94 ausgebildet ist.
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Mit diesem Druckübersetzer 40 gemäß 4 und 5 steht während des Starts des zugehörigen Verbrennungsmotors der Kolben 46 wie in 4 dargestellt weit links und damit sind sowohl der Anschluss 66 als auch der Anschluss 68 neben den Kolbenscheiben 74 und 76 angeordnet und daher geöffnet. Demnach ist die Saugseite der Pumpe 22 mit dem Raum 82 fluidleitend verbunden, der damit die Funktion eines Druckregelraums übernimmt und von der anlaufenden Pumpe 22 leer gesaugt wird. Die Druckseite der Pumpe 22 ist hingegen mit dem Raum 80 fluidleitend verbunden und muss daher nur gegen den dort durch den Raum 78 und die Bohrung 84 hindurch wirkenden Vordruck der elektrischen Kraftstoffpumpe 14 anfordern. Daher ist der Liefergrad der derart fördernden Pumpe 22 auch bei niedrigen Drehzahlen und vergleichsweise schlechtem volumetrischen Pumpenwirkungsgrad zumindest ausreichend, um den Raum 82 zu evakuieren.
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Mit der Evakuierung ergibt sich zugleich die Verschiebung des Kolbens 46 bezogen auf die 4 nach rechts und der damit in der Leitung 32 erzeugte Druckaufbau, da zugleich die Kolbenstange 72 im Bereich des Anschlusses 64 im Zylinder 44 verschoben wird und dort mit ihrer vergleichsweise kleinen Wirkfläche Druck aufbaut, während an der vergleichsweise größeren Wirkfläche auf der dem Raum 80 zugewandten Seite der Kolbenscheibe 76 der geringere Druck aus der elektrischen Kraftstoffpumpe 14 anliegt.
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Der Kolben 46 gelangt auf diese Weise bis in die in 5 dargestellte Stellung, in der er mit seiner Kolbenscheibe 74 den Anschluss 68 vollständig verschließt und mittels der Kolbenscheibe 76 am Anschluss 66 die Saugseite der Pumpe 22 nicht mehr mit dem Raum 82, sondern mit dem Raum 80 verbindet.
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Damit gelangt nun durch den Anschluss 62, den Raum 78, die Bohrung 84 und den Raum 80 Kraftstoff unter Niederdruck von der elektrischen Kraftstoffpumpe 14 zur Saugseite der Pumpe 22, der dann mittels der Pumpe 22 durch den Anschluss 70 und die Längsbohrung 86 sowie durch die Blende 87 und das Rückschlagventil 94 zum Anschluss 64 gefördert wird.
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Am Rückschlagventil 94 und insbesondere an der Blende 87 wird dieser Fluidstrom geringfügig aufgestaut. Dadurch wird der Kolben 46 fortwährend weitgehend schwingungsarm nach rechts gedrängt. Es wirkt damit eine zusätzliche Druckkraft, die den Kolben 46 entgegen der Kraft einer im Raum 82 angeordneten Rückstellfeder 96 am bezogen auf 4 rechten Anschlag hält. Im Kolben 46 ist also die Längsbohrung 86 sowie das Rückschlagventil 94 vorgesehen, die einen Druckabfall bewirken, der den Kolben 46 gegen die Rückstellfeder 96 in seiner Betriebsposition hält. Im Hochdruckbereich wird bei dieser Stellung des Kolbens 46 also Hochdruck mittels der Pumpe 22 aufgebaut.
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Sofern der zugehörige Verbrennungsmotor abgestellt wird oder erst gar nicht anspringt, sinkt der mit der Pumpe 22 erzeugte Druck ab und die Rückstellfeder 96 drängt den Kolben 46 wieder in die 4 dargestellte Lage. Dabei wird der Raum 82 mit Leckagefluid nachgefüllt. Die Leckage ist vorteilhaft so ausgelegt, dass sie einerseits klein genug ist, um die beschriebene Evakuierung des Raums 82 ausreichend schnell zu ermöglichen, und andererseits groß genug ist, um im Fehlerfall und beim Start-Stopp-Betrieb des Verbrennungsmotors ein schnelles Rückstellen des Kolbens 46 mittels der Rückstellfeder 96 zu erreichen. Damit dabei eine Dauerleckage vom Hockdruck- in den Niederdruckbereich verhindert ist, kann auch bei dem Druckübersetzer 40 gemäß den 4 und 5 eine zusätzliche Abdichtung, insbesondere in Gestalt einer Sitzdichtung, am linken Endanschlag im Raum 78 vorgesehen sein.
