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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Einspritzung eines Kraftstoffs in einen Brennraum einer Verbrennungskraftmaschine, wobei
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- a) der Kraftstoff auf einem ersten Druckniveau bereitgestellt wird,
- b) auf dem ersten Druckniveau vorliegender Kraftstoff mittels eines Druckverstärkers auf ein zweites Druckniveau gebracht wird, das höher als das erste Druckniveau ist, sodann einer Einspritzdüse zugeführt und in den Brennraum eingespritzt wird,
- c) der Druckverstärker aktiviert wird, indem ein Druck des Kraftstoffs in einem Differenzraum des Druckverstärkers ausgehend von dem ersten Druckniveau abgesenkt wird,
- d) eine Absenkung des Drucks in dem Differenzraum über ein erstes Ventil erfolgt,
- e) das erste Ventil von einem zweiten Ventil angesteuert wird,
- f) der Differenzraum des Druckverstärkers wieder mit Kraftstoff des ersten Druckniveaus befüllt wird.
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Ferner betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Einspritzung eines Kraftstoffs in einen Brennraum einer Verbrennungskraftmaschine, mit
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- a) einer Druckquelle zur Bereitstellung von auf einem ersten Druckniveau befindlichen Kraftstoff,
- b) einem Druckverstärker zur Erhöhung eines Drucks des auf dem ersten Druckniveau befindlichen Kraftstoffs auf ein zweites Druckniveau, das höher als das erste Druckniveau ist,
- c) einer Einspritzdüse mit einer Düsennadel, die einen Düsenraum begrenzt, der über eine erste Leitung mit auf dem zweiten Druckniveau befindlichen Kraftstoff befüllbar ist,
- d) einem ersten Ventil, mit dem ein Druck in einem Differenzraum des Druckverstärkers absenkbar ist,
- e) einem zweiten Ventil, mit dem das erste Ventil ansteuerbar ist.
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Stand der Technik
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Verfahren und zugehörige Vorrichtungen zur Einspritzung eines Kraftstoffs der vorgenannten Art sind hinlänglich bekannt und kommen auf dem Gebiet der so genannten Common-Rail Technik zum Einsatz.
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Die deutsche Patentschrift
DE 100 63 545 C1 beispielsweise zeigt eine gattungsgemäße Einspritzvorrichtung. Der Differenzraum des Druckverstärkers ist über ein erstes Ventil, welches von einem zweiten Ventil angesteuert wird, hin zu einem Rücklauf entlastbar. Das erste Ventil wird, dabei indirekt (hydraulisch) durch das zweite Ventil geschaltet, welches seinerseits direkt durch einen Aktor, beispielsweise einen Magnetkreis, geschaltet wird. Das zweite Ventil dient dabei gleichermaßen zur Entlastung des Steuerraums der Einspritzdüse und ist entsprechend als 3/2-Wegeventil ausgebildet. Bei dem ersten Ventil handelt es sich hingegen um ein 2/2-Wegeventil.
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Eine Leitung zwischen dem ersten und dem zweiten Ventil weist ein Drosselelement auf, so dass ein Schalten des ersten Ventils verzögert zu einem Schalten des zweiten Ventils stattfindet. Während dieser Verzögerung wird der Steuerraum der Einspritzdüse bereits entlastet, so dass ein in dem Steuerraum wirkender Gegendruck auf die Düsennadel abfällt und letztere nachfolgend in den Steuerraum einfahren kann und dadurch eine Einspritzöffnung öffnet, durch welche der unter Druck stehende Kraftstoff in den Brennraum eingespritzt wird. Zeitlich verzögert nach dieser Entlastung des Steuerraums erfolgt schließlich das Schalten des ersten Ventils, so dass der Differenzraum des Druckverstärkers entlastet wird und der Druckverstärker auslöst. Dieser bewirkt schließlich ein Einspritzen des unter erhöhtem Druck stehenden Kraftstoffs durch die Einspritzdüse, welche bereits von ihrem Dichtsitz abgehoben ist, in den Brennraum.
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Als besonders nachteilig bei der gezeigten Konstruktion ist die Art und Weise der Rückbefüllung des Differenzraums des Druckverstärkers zu beurteilen. Diese erfolgt über eine unter Druck der Druckquelle („Raildruck”) stehende Leitung, welche zum Zweck einer Reduktion einer Durchflussmenge für den Fall der Entlastung des Differenzraums mit einem Drosselelement versehen ist. Ist das erste Ventil so geschaltet, dass eine Verbindung zum Rücklauf geöffnet ist, der Differenzraum des Druckverstärkers also entlastet wird, existiert ein Kurzschluss zwischen der Druckquelle („Rail”) und dem Rücklauf, welcher einen Rückfluss einer großen Menge an unter Druck stehendem Kraftstoff bewirkt und der Wirkungsgrad des Systems stark negativ beeinflusst.
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Ein ähnliches System zeigt die
DE 199 10 970 A1 , in der der Differenzraum des Druckverstärkers unter Zwischenschaltung eines Drosselelements direkt mit dem Rail verbindbar ist. Ein Unterschied zur
DE 100 63 545 C1 besteht jedoch darin, dass der Differenzraum des Druckverstärkers permanent mit dem Rücklauf verbunden ist und nur dann unter Druck steht, wenn ein erstes Ventil, dass das Rail mit dem Differenzraum über zwei Drosselelemente verbindet, geöffnet ist. Der Steuerraum des Druckverstärkers ist über ein zweites Ventil an das Rail angeschlossen. Über eine entsprechende Stellung dieses zweiten Ventils, das als 3/2-Wegeventil ausgebildet ist, wird der Steuerraum mit Druck beaufschlagt. Ist das erste Ventil zu diesem Zeitpunkt geschlossen, löst der Druckverstärker aus.
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Die gezeigte Anordnung bedarf zweier jeweilig mit Aktoren geschalteter Ventile, welche die Kosten für das System erheblich erhöhen. Darüber hinaus ist für den Fall eines Druckaufbaus im Differenzraum des Druckverstärkers das Rail über zwei Drosselelemente direkt mit dem Rücklauf verbunden, was zu einer großen Verlustmenge an unter Druck stehendem Kraftstoff führt. Der Wirkungsgrad der Anordnung ist entsprechend vermindert.
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Im Unterschied dazu zeigt die
DE 103 15 015 A1 eine Vorrichtung zur Einspritzung eines Kraftstoffs in einen Brennraum, die eine Befüllungs- beziehungsweise Entlastungsleitung für den Differenzraum des Druckverstärkers in Reihe mit einer Befüllungs- beziehungsweise Entlastungsleitung für den Steuerraum der Einspritzdüse schaltet. Beide Leitungen werden über ein 3/2-Wegeventil geschaltet, welches sowohl die Einspritzdüse als auch den Druckverstärker entweder mit dem Rail oder mit dem Rücklauf verbindet. Dieses erste 3/2-Wegeventil wird wiederum über ein zweites 2/2-Wegeventil angesteuert, welches mit einem Aktor versehen ist und somit direkt geschaltet wird. Der Nachteil der in der
DE 103 15 015 A1 offenbarten Konstruktion liegt zum einen in der Reihenschaltung der Komponenten, die eine gewisse Trägheit des Systems mit sich bringt und zum anderen darin, dass das 3/2-Wegeventil teuer ist und ferner als relativ großes Bauteil ausgeführt werden muss, um bei einer Entlastung des Differenzraums des Druckverstärkers einen Zustand erreichen zu können, in dem ein Druckniveau des Kraftstoffs im Differenzraum möglichst gering ist.
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Ferner geht aus der
DE 103 34 771 A1 eine Vorrichtung hervor, die lediglich eines Ventils bedarf, um einen Einspritzvorgang zu steuern. Im Vergleich zur
DE 103 15 015 A1 sind auch hier der Druckverstärker und die Einspritzdüse in Reihe geschaltet. Ist das Ventil, bei dem es sich um ein 3/2-Wegeventil handelt, auf den Rücklauf geschaltet, wird der Steuerraum der Einspritzdüse durch den Differenzraum des Druckverstärkers hindurch entlastet. Wenngleich die gezeigte Vorrichtung den Vorteil aufweist, dass ein zweites Ventil entfallen kann, so ist es dennoch nötig, das verbleibende 3/2-Wegeventil verhältnismäßig groß auszulegen um – wie vorstehend beschrieben – eine Absenkung des Druckniveaus des Kraftstoffs im Differenzraum des Druckverstärkers auf ein möglichst geringes Maß zu gewährleisten. Der das Ventil schaltende Aktor muss folglich erheblich größere Massen in Bewegung versetzen, als es bei Vorrichtungen gemäß den anderen Schriften der Fall ist. Dadurch ergeben sich Schaltzeitnachteile, die eine Einspritzung von Kleinstmengen an Kraftstoff erschweren. Darüber hinaus ist generell der direkte Einsatz eines 3/2-Wegeventils für Schaltung der Bauteile Druckverstärker und Einspritzdüse aufgrund der notwendigen Größe des Ventils mit verhätnismäßig hohen hydraulischen Verlusten behaftet.
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Aus der
DE 103 35 340 A1 ist eine weitere Möglichkeit für eine Ventilanordnung im Zusammenhang mit einer Vorrichtung zur Einspritzung von Kraftstoff bekannt. Diese zeigt eine separate Entlastung des Differenzraums des Druckverstärkers und des Steuerraums der Einspritzdüse über einzelne Ventile. Der Differenzraum des Druckverstärkers wird dabei über ein 3/2-Wegeventil angesteuert, das indirekt (hydraulisch) über ein direkt schaltbares 2/2-Wegeventil geschaltet wird und in einer ersten Stellung den Differenzraum befüllt und in einer zweiten Stellung entlastet. Ein drittes Ventil, ebenfalls ein direkt schaltbares 2/2-Wegeventil, ist für die Entlastung des Steuerraums der Einspritzdüse vorgesehen. Der Nachteil der gezeigten Anordnung liegt darin, dass zwei separate Ventile mit jeweils einem Aktor vorgesehen sind, welche einen hohen Kostenaufwand verursachen. Des Weiteren ist während der Entlastung des Steuerraums der Einspritzdüse das Rail über zwei Drosselelemente direkt mit dem Rücklauf verbunden, wodurch der Wirkungsgrad der gesamten Vorrichtung nachteilig beeinflusst wird.
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Abschließend zeigt die
EP 1 961 953 A1 eine Reihenschaltung zweier Ventile, die hydraulisch miteinander verbunden sind und lediglich eines der beiden Ventile über einen Aktor direkt geschaltet wird. Mittels eines solchen so genannten „Doppelventils” ist eine gesonderte Ansteuerung des Druckverstärkers und der Einspritzdüse möglich. Der Nachteil der Vorrichtung liegt darin, dass der Aktor relativ große Massen bewegen muss und ein sich aus den Einzelhüben der beiden einzelnen Ventile zusammengesetzter Gesamthub des Systems relativ groß ist, was einen Nachteil bezüglich der Schaltzeiten bedeuten kann.
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Aufgabe
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung der eingangs beschriebenen Art dahingehend weiterzuentwickeln, dass ein Wirkungsgrad der Vorrichtung erhöht wird und kurze Schaltzeiten realisiert werden können.
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Lösung
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Ausgehend von einem Verfahren der eingangs beschriebenen Art, wird die Aufgabe durch den folgenden Verfahrensschritt gelöst:
- g) Der Differenzraum wird über das zweite Ventil befüllt.
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Der Druckverstärker wird demzufolge im Unterschied zum Stand der Technik mittels zweier Ventile gesteuert, indem er über das zweite Ventil befüllt und über das erste Ventil entlastet wird. Üblicherweise erfolgen diese beiden Aufgaben über ein einziges Ventil oder die Befüllung erfolgt direkt über eine ein Drosselelement aufweisende Leitung, die mit Druck des ersten Druckniveaus („Raildruck”) versorgt ist. Eine Durchführung dieses erfindungsgemäßen Verfahrensschrittes ist unabhängig von einer Art einer Einspritzdüse, welche entweder druck- oder hubgesteuert sein kann, wobei eine druckgesteuerte Einspritzdüse mittels eines Steuerraums und sich darin befindlichem und unter Druck stehendem Kraftstoff gesteuert wird und eine kraftgesteuerte Einspritzdüse mittels einer unter einer Spannung stehenden Feder gesteuert wird.
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Eine Aufteilung der Aufgaben „Befüllung” und „Entlastung” des Differenzraums des Druckverstärkers auf zwei Ventile bringt eine Vielzahl von Vorteilen mit sich. Somit erfolgt die Befüllung des Differenzraums – beispielsweise im Unterschied zur
DE 100 63 545 C1 – ausschließlich über solche Zeitspannen, in denen selbiger nicht entlastet wird. Eine direkte Verbindung der Druckquelle mit einem Rücklauf liegt folglich zu keinem Zeitpunkt vor. Dadurch verursachte Wirkungsgradverluste werden entsprechend unterbunden. Ferner kann durch die Verwendung zweier Ventile eine Anpassung von Strömungsquerschnitten an die jeweilige Aufgabe vorgenommen werden. Während für die Befüllung des Differenzraums lediglich ein kleiner Strömungsquerschnitt nötig ist, wird für eine Entlastung desselben ein erheblich größerer Strömungsquerschnitt erwünscht, da der Druck des in dem Differenzraum befindlichen Kraftstoffs auf ein möglichst geringes Niveau gebracht werden sollte. Ferner kann ein großer Strömungsquerschnitt von Vorteil sein, um eine schnelle Entlastung des Differenzraums zu realisieren, sofern dies gewünscht ist.
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Sind beide Aufgaben zur Steuerung des Differenzraums – also sowohl die Befüllung als auch die Entlastung – in einem Ventil vereint – wie es nach dem Stand der Technik häufig der Fall ist –, muss entsprechend ein 3/2-Wegeventil mit einem großen Strömungsquerschnitt vorgesehen werden, der die Aufgabe der Entlastung bewerkstelligen kann, für die Aufgabe der Befüllung allerdings nicht erforderlich wäre. Das entsprechende Ventil muss relativ groß ausgebildet werden. Dies bringt – wie zuvor bereits dargelegt wurde – unter anderem die Nachteile hoher Kosten für das Ventil und langer Schaltzeiten, die durch die hohen zu bewegenden Massen im Ventil und lange Hubwege bedingt sind, mit sich. Unter Verwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens hingegen kann das erste Ventil, welches die Aufgabe der Entlastung des Differenzraums übernimmt, als 2/2-Wegeventil ausgebildet werden. Als solches weist es gegenüber einem 3/2-Wegeventil sowohl Vorteile im Hinblick auf Leckage-, Führungs- und Schaltungsverluste als auch hinsichtlich der Herstellungskosten auf. Dadurch, dass das erste Ventil über das zweite Ventil (hydraulisch) gesteuert wird, entfällt gleichermaßen der Nachteil einer hohen Leistungsaufnahme für einen ansonsten notwendigen Aktor. Das zweite Ventil hingegen, welches neben anderen möglichen Aufgaben erfindungsgemäß für die Befüllung des Differenzraums zuständig ist, kann als verhältnismäßig kleines Ventil ausgebildet werden, da – wie vorstehend beschrieben – für die Befüllung des Differenzraums lediglich ein kleiner Strömungsquerschnitt notwendig ist. Dieses zweite Ventil kann mittels eines Aktors (zum Beispiels Magnetaktor oder Piezoaktor) geschaltet werden, ohne dass Nachteile wie lange Schaltzelten, hohe zu bewegende Massen, hohe Führungsverluste und hohe Leistungsaufnahme auftreten.
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Unter Verwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es möglich, die komplette zugehörige Vorrichtung frei von Drosselelementen auszuführen, wodurch Wirkungsgradverluste weitestgehend vermieden werden.
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Das erfindungsgemäße Verfahren ist besonders vorteilhaft, wenn ein Verhältnis zwischen dem ersten Druckniveau und dem zweiten Druckniveau über einen Druck des Kraftstoffs in dem Differenzraum des Druckverstärkers eingestellt wird.
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Das Verhältnis zwischen dem ersten und dem zweiten Druckniveau wird üblicherweise als Verstärkungsverhältnis oder Übersetzungsverhältnis bezeichnet. Dieses Übersetzungsverhältnis ist nach oben durch die Geometrie des Druckverstärkers begrenzt. In diesem Zusammenhang ist von einem so genannten geometrischen Übersetzungsverhältnis die Rede. Jeweils vorhandene hydraulische Bedingungen können dieses maximale, geometrische Übersetzungsverhältnis jedoch dahingehend beeinflussen, dass ein effektives Übersetzungsverhältnis geringer als das geometrische Übersetzungsverhältnis ausfällt.
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Unabhängig von der Geometrie gilt nämlich, dass, umso zügiger beziehungsweise gegen einen umso geringeren Gegendruck im Differenzraum der Druckverstärker auslöst, der Druck des in einem Verstärkungsraum des Druckverstärkers befindlichen Kraftstoffs umso stärker über das erste Druckniveau hinaus erhöht wird. Löst der Druckverstärker hingegen verhältnismäßig langsam aus, beispielsweise bedingt durch einen hohen Gegendruck im Differenzraum, wird der Kraftstoff in dem Verstärkungsraum entsprechend langsam unter Druck gesetzt und erreicht ein verhältnismäßig geringeres zweites Druckniveau. Für den Fall, dass der Druck des Kraftstoffs im Differenzraum gar nicht abgesenkt wird, löst der Druckverstärker nicht aus. Eine Auslösegeschwindigkeit des Druckverstärkers wäre für einen solchen Fall definitionsgemäß gleich Null. Für einen umgekehrten Extremfall, in dem der Gegendruck des Kraftstoffs im Differenzraum plötzlich auf Null abfällt, löst der Druckverstärker, angetrieben durch unter Raildruck stehenden, in einem Arbeitsraum des Druckverstärkers befindlichen Kraftstoff, maximal schnell aus. Eine Druckdifferenz zwischen dem ersten und dem zweiten Druckniveau wäre entsprechend maximal. Sollte ein zweites Druckniveau gewünscht sein, das sich zwischen diesen beiden Extrema (erstes Druckniveau und maximales Druckniveau) bewegt, ist beispielsweise denkbar, einen Abflussquerschnitt des ersten Ventils, über welches der Differenzraum des Druckverstärkers entlastet wird, zu begrenzen und folglich eine spätere Absenkung des Drucks des in dem Differenzraum befindlichen Kraftstoffs zu erzeugen. In einem solchen Fall löst der Druckverstärker mit einer nicht maximalen Geschwindigkeit aus und erhöht den Druck des Kraftstoffs auf ein zweites Druckniveau, welches geringer ausfällt, als das maximale Druckniveau.
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Alternativ ist beispielsweise denkbar, dass der Differenzraum des Druckverstärkers lediglich über eine Leitung entlastet wird, die entweder ein Drosselelement aufweist oder allein aufgrund ihres Querschnitts eine Drosselfunktion übernimmt. In einem solchen Fall arbeitet der Druckverstärker ebenfalls stets gegen einen Gegendruck an, der sich aufgrund, der gedrosselten Entlastung auf einem für die Dauer einer Druckverstärkerauslösung konstanten Niveau einpendelt. Auf diese Weise ist eine Entlastung des Differenzraums – und ferner auch ein Steuern des Übersetzungsverhältnisses – auch vollständig ohne ein Schalten des 2/2-Wegeventils möglich.
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Eine weitere Möglichkeit für eine Steuerung einer Einspritzung besteht darin, eine Auslösung des Druckverstärkers mittels einer verzögerten Absenkung eines Drucks in einem Steuerraum des ersten Ventils einzustellen.
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Eine derartige verzögerte Absenkung erlaubt dabei sowohl die Möglichkeit, einen Auslösezeitpunkt des Druckverstärkers zu verändern, indem eine Geschwindigkeit eines Ventilkörpers des ersten Elements beeinflusst wird, mit der er sich von seinem Dichtsitz abhebt. Dies erlaubt dem Anwender einerseits das Verhältnis zwischen dem ersten und dem zweiten Druckniveau zu justieren, indem beispielsweise durch ein langsames Öffnen des Ventilkörpers des ersten Ventils die Entlastung des Differenzraums des Druckverstärkers gleichermaßen langsam abläuft und ein Kolben des Druckverstärkers nur entsprechend langsam in den Verstärkungsraum einfährt, so dass das zweite Druckniveau nur geringfügig das erste Druckniveau übersteigt.
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Für den Fall, dass eine zugehörige Vorrichtung eine hubgesteuerte Einspritzdüse aufweist, besteht andererseits die Möglichkeit einer zeitlich verzögerten Auslösung des Druckverstärkers, wie sie beispielsweise für den Fall einer Voreinspritzung gewünscht ist. Bei einer Entlastung eines Steuerraums der hubgesteuerten Einspritzdüse fällt der Druck des in dem Steuerraum befindlichen Kraftstoffs unter das erste Druckniveau, also unter den Raildruck. Der Düsenraum der Einspritzdüse ist hingegen weiterhin mit Raildruck beaufschlagt. Dadurch bedingt hebt sich die Düsennadel von ihrem Dichtsitz und gibt Einspritzöffnungen, die den Düsen- mit dem Brennraum verbinden, frei. Sofern der Druckverstärker zu diesem Zeitpunkt nicht ausgelöst hat, wird vorerst Kraftstoff mit Raildruck in den Brennraum eingespritzt. Eine Auslösung des Druckverstärkers erfolgt zeitlich gesehen erst später, da die Absenkung des Drucks im Steuerraum des ersten Ventils verzögert stattfindet. Eine Einspritzung des Kraftstoffs mit dem zweiten Druckniveau findet entsprechend erst nach der Voreinspritzung statt. Eine solche Verzögerung der Absenkung des Drucks im Steuerraum des ersten Ventils kann beispielsweise über eine Zwischenschaltung eines Drosselelements in einer Leitung, die den Rücklauf mit besagtem Steuerraum verbindet, realisiert werden.
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Besonders vorteilhaft ist es in einem solchen Zusammenhang, den Steuerraum der Einspritzdüse mittels des zweiten Ventils über denselben Ausgang anzusteuern, der mit dem ersten Ventil verbunden ist.
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Auf diese Weise wird ein vorrichtungstechnischer Aufwand reduziert, der für eine Steuerung einer gesamten Vorrichtung notwendig ist. Da eine Ansteuerung der Steuerräume des ersten Ventils und der Einsitzdüse ohnehin möglichst gleichzeitig oder zumindest an zwei nah beieinander liegenden Zeitpunkten stattfinden sollte, ist die gleichzeitige Ansteuerung über lediglich ein Ventil besonders einfach. Sollte eine exakte Gleichzeitigkeit der Ansteuerung beider Steuerräume nicht gewünscht sein, sondern eher ein gewisser Zeitversatz als vorteilhaft beurteilt werden, ist dies beispielsweise über eine Anordnung von Drosselelementen oder Druckspeichern möglich, wie nachstehend noch erläutert wird.
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Unter Verwendung einer hubgesteuerten Einspritzdüse ist es ferner vorteilhaft, wenn ein Steuerraum der Einspritzdüse über das zweite Ventil mit auf dem ersten Druckniveau befindlichem Kraftstoff befüllt wird.
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Auf diese Weise entfällt eine Befüllung des Steuerraums der Einspritzdüse über eine mit dem Rail verbundene Leitung, die ein Drosselelement enthält. Letzteres wäre nötig, um ein Nachströmen von Kraftstoff in besagten Steuerraum im Falle einer Entlastung desselben zu verlangsamen. Stattdessen wird die Befüllung und Entlastung des Steuerraums der Einspritzdüse über eine einzelne Leitung realisiert, die von dem zweiten Ventil geschaltet wird. Wie schon für den Druckverstärker erläutert, kann auf diese Weise ein direktes Verbinden von Rail und Rücklauf unterbunden werden. Unter einer Verwendung beispielsweise eines 3/2-Wegeventils als zweites Ventil wird in einer ersten Stellung des Ventils der Steuerraum der Einspritzdüse mit dem Rail verbunden und folglich mit auf dem ersten Druckniveau befindlichem Kraftstoff befüllt. Bei einem Umschalten eines derartigen Ventils auf eine zweite Stellung wird besagte Leitung mit dem Rücklauf verbunden und der Steuerraum der Einspritzdüse folglich entlastet.
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Neben besagtem Verfahren wird die erfindungsgemäße Aufgabe ferner durch eine Vorrichtung gelöst, deren Differenzraum über eine von dem zweiten Ventil ausgehende zweite Leitung befüllbar ist. Das erfindungsgemäße Verfahren ist unter Verwendung einer derart ausgebildeten Vorrichtung besonders einfach ausführbar.
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Ferner vorteilhaft ist eine solche Vorrichtung, deren erstes Ventil ein 2/2-Wegeventil ist. Die Vorteile einer derartigen Ausgestaltung der Vorrichtung sind vorstehend bereits erläutert.
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Ebenso ist eine Ausbildung des zweiten Ventils als 3/2-Wegeventil besonders vorteilhaft. Ein derartiges Ventil kann die Aufgaben der (hydraulischen) Steuerung des ersten Ventils, Befüllung des Differenzraums des Druckverstärkers und gegebenenfalls der Entlastung eines Steuerraums der Einspritzdüse und der Befüllung desselben in einem Bauteil leisten. Dies erfolgt dadurch, dass besagtes 3/2-Wegeventil in einer ersten Stellung das Rail mit Befüllungsleitungen sowohl für den Steuerraum des ersten Ventils als auch gegebenenfalls mit einem Steuerraum der Einspritzdüse sowie mit einer Befüllungsleitung für den Differenzraum des Druckverstärkers (zweite Leitung) verbindet. In einer zweiten Stellung hingegen verbindet das zweite Ventil alle diese Leitungen mit dem Rücklauf, so dass eine Entlastung beider beziehungsweise aller drei Räume verursacht wird (in Abhängigkeit von der Art der Einspritzdüse).
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Um die Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens nutzen zu können, sollte die zweite Leitung ein einen Kraftstofffluss hemmendes Element, beispielsweise ein Drosselelement, aufweisen, das eine Absenkung des im Differenzraum des Druckverstärkers befindlichen Drucks über die zweite Leitung zumindest verzögert. Als ein solches Element kann auch ein Rückschlagventil vorteilhaft sein, das in die zweite Leitung eingebaut ist und eine Absenkung des im Differenzraum des Druckverstärkers befindlichen Drucks über die zweite Leitung verhindert.
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Mittels des Einsatzes mindestens eines derartigen Drosselelements und/oder eines Rückschlagventils ist es möglich, das erste Ventil (hydraulisch) mittels des zweiten Ventils zu schalten. Anstelle einer Anordnung eines Drosselelements ist es ebenso denkbar, einen Leitungsquerschnitt so zu wählen, dass dieser eine Drosselfunktion übernimmt. Sind derartige Bauteile (Drosselelement, Rückschlagventil) nicht vorgesehen, geschieht eine Entlastung des Steuerraums des ersten Ventils gleichzeitig mit einer Entlastung des Differenzraums des Druckverstärkers. Dies hätte zur Folge, dass ein Druck in einem Entlastungsraum des ersten Ventils entlastet würde und sich folglich zwischen dem Steuerraum des ersten Ventils sowie dessen Entlastungsraum keine Druckdifferenz und gleichermaßen keine Kräftedifferenz einstellen würde. Ein Verhältnis zwischen einem Druck des Kraftstoffs in einem jeweiligen Raum des ersten Ventils und einer damit verbundenen, auf den Ventilkörper wirkenden Kraft ergibt sich durch Druckschultern des Ventilkörpers in besagten Räumen. Fällt eine Differenz entgegengesetzt wirkender Kräfte am Ventilkörper zu gering aus, würde der Ventilkörper des ersten Ventils mittels einer Kraft einer gespannten Feder entsprechend an einer Überführung besagten Ventilkörpers von einer Schließstellung in eine Öffnungsstellung gehindert. Ist hingegen zumindest ein Drosselelement, gegebenenfalls sogar ein Rückschlagventil, in der zweiten Leitung vorgesehen, wird der Druck im Differenzraum des Druckverstärkers im Zuge eines Schaltens desselben sowie des Steuerraums des ersten Ventils auf den Rücklauf teilweise beziehungsweise nicht abgebaut, da der Kraftstoff, der sich im Differenzraum befindet, nur langsam oder gar nicht über die zweite Leitung entweichen kann. Folglich wird auch der Entlastungsraum des ersten Ventils, der mittels einer Leitung mit dem Differenzraum des Druckverstärkers verbunden ist, nur teilweise beziehungsweise nicht entlastet. Der Steuerraum des ersten Ventils verliert hingegen mehr an Druck, wodurch bereits beschriebene Druckdifferenz entsteht. Infolgedessen wird der Ventilkörper des ersten Ventils gegen die Kraft der Feder von einem Dichtsitz abgehoben, so dass eine Verbindung des Differenzraums des Druckverstärkers mit dem Rücklauf geschaffen wird.
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Besonders von Vorteil ist eine solche Vorrichtung, die eine hubgesteuerte Einspritzdüse aufweist, deren Düsennadel einen Steuerraum begrenzt, der über eine dritte Leitung mit auf dem ersten Druckniveau befindlichen Kraftstoff befüllbar ist, wobei ein Druck in dem Steuerraum der Einspritzdüse vorzugsweise mittels des zweiten Ventils absenkbar ist.
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Unter Verwendung einer solchen hubgesteuerten Einspritzdüse ist eine Durchführung eines Einspritzvorgangs besonders einfach durchführbar, da eine Ansteuerung des Steuerraums der Einspritzdüse mittels des zweiten Ventils möglich ist. Weitere Bauteile, die eine solche Funktion gesondert übernehmen müssten, sind folglich nicht erforderlich. Sowohl ein Befüllen als auch ein Entlasten des Steuerraums der Einspritzdüse kann somit besonders einfach realisiert werden.
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Ferner kann eine solche Vorrichtung von Vorteil sein, die in einer vierten Leitung, die von einem Steuerraum des ersten Ventils ausgeht, ein Drosselelement aufweist.
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Mittels einer derartig ausgebildeten Vorrichtung ist ein erfindungsgemäßes Verfahren besonders einfach durchführbar, bei dem eine Auslösung des Druckverstärkers mittels einer verzögerten Absenkung eines Drucks in einem Steuerraum des ersten Ventils eingestellt wird. Details zu einem Ablauf eines Einspritzvorgangs unter Verwendung dieses Verfahrens sind vorstehend bereits beschrieben.
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Vorgenannte Ausbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit einem Drosselelement in der vierten Leitung kann des Weiteren durch ein Rückschlagventil ergänzt werden, das ebenfalls in der vierten Leitung angeordnet ist und in eine von dem ersten Ventil wegführende Richtung oder in eine dazu entgegen gesetzte Richtung schließt und parallel zu besagtem Drosselelement geschaltet ist.
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Eine derartige Parallelschaltung aus Drosselelement und Rückschlagventil sorgt dafür, dass ein Drosseln eines Kraftstoffflusses durch die vierte Leitung, lediglich in eine Richtung vorgenommen wird. In eine dazu entgegen gesetzte Richtung wird die Drossel hingegen durch das parallel geschaltete und in diese Richtung offene Rückschlagventil umgangen. Beispielsweise für den Fall, dass das Rückschlagventil in die von dem ersten Ventil wegführende Richtung schließt, verläuft das Befüllen des Steuerraums des ersten Ventils bei einer derartigen Vorrichtung in einer normalen Geschwindigkeit, während das Entlasten desselben verzögert abläuft.
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Besonders vorteilhaft kann eine solche Vorrichtung sein, die einen Druckspeicher aufweist, der mit der vierten Leitung verbunden ist.
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Ein solcher Druckspeicher versorgt den Steuerraum des ersten Ventils auch nach dem Überführen des zweiten Ventils von der ersten in die zweite Stellung für einen begrenzten Zeitraum weiter mit Druck. Die Entlastung besagten Steuerraums findet also nicht unmittelbar durch ein Verbinden der vierten Leitung mit dem Rücklauf statt, sondern erst zeitlich versetzt.
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Entsprechend lässt sich ein Zeitpunkt für die Auslösung des Druckverstärkers mit einem solchen Druckspeicher einstellen. Eine Verzögerungswirkung lässt wie bereits erläutert auch allein über ein Drosselelement erzeugen, das in der vierten Leitung angeordnet ist. Jedoch eignet sich ein Druckspeicher für diesen Zweck besser, da größere Zeitdifferenzen zwischen einer Auslösung der Einspritzeinrichtung und des Druckverstärkers realisiert werden können. Als Druckspeicher kommen zum Beispiel ein Membran- oder ein Blasenspeicher in Frage.
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Ausführungsbeispiele
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Das erfindungsgemäße Verfahren sowie die erfindungsgemäße Vorrichtung werden nachfolgend anhand verschiedener Varianten, die in den Zeichnungen dargestellt sind, genauer erläutert.
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Es zeigt:
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1a, 1b eine erste Variante einer erfindungsgemäße Vorrichtung,
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2a, 2b wie 1a und 1b, jedoch mit einem Drosselelement an einer anderen Position,
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3a, 3b wie 1a und 1b, jedoch mit einem Rückschlagventil anstelle eines Drosselelements,
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4a, 4b eine weitere Variante einer erfindungsgemäße Vorrichtung und
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5a, 5b eine weitere Variante einer erfindungsgemäßen Vorrichtung.
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Die 1a und 1b zeigen eine Vorrichtung 1 zur Einspritzung eines Kraftstoffs in einen Brennraum einer Verbrennungskraftmaschine, aufweisend eine Druckquelle 2, einen Druckverstärker 3, eine hubgesteuerte Einspritzdüse 4, ein 2/2-Wegeventil 5 (erstes Ventil) und ein 3/2-Wegeventil 6 (zweites Ventil). Diese einzelnen Bauteile sind untereinander über Leitungen verbunden und liegen üblicherweise zusammengefügt in Form eines größeren Bauteils, eines so genannten Injektors, vor. Die Druckquelle 2 ist direkt mit einem Arbeitsraum 7 und einem Verstärkungsraum 8 des Druckverstärkers 3 verbunden und darüber hinaus mit einem Düsenraum 9 der Einspritzdüse 4 und dem 3/2-Wegeventil 6. Letzteres ist mit einem Steuerraum 10 der Einspritzdüse 4, einem Differenzraum 11 des Druckverstärkers 3, einem Entlastungsraum 12 des 2/2-Wegeventils 5 und einem Steuerraum 13 des 2/2-Wegeventils 5 verbunden. Sowohl das 2/2-Wegeventil 5 als auch das 3/2-Wegeventil 6 sind mit einem Rücklauf 14 verbunden. In einer Leitung 15, die die Druckquelle 2 mit einer Leitung 48 (erste Leitung) verbindet, die wiederum den Verstärkungsraum 8 und den Düsenraum 9 verbindet, ist ein Rückschlagventil 16 eingebaut, welches einen Rückfluss des Kraftstoffs in eine von dem Verstärkungsraum 8 und dem Düsenraum 9 wegführende Richtung unterbindet.
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In der in den 1a und 1b dargestellten Variante der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 ist in einer Leitung 17 ein. Drosselelement 18 vorgesehen. Jeglicher Kraftstoff, der von dem 3/2-Wegeventil aus in den Differenzraum 11 des Druckverstärkers 3 und den Entlastungsraum 12 des 2/2-Wegeventils 5 gelangt, fließt durch diese Leitung 17. Dadurch, dass das Drosselelement 18 in dieser Leitung 17 angeordnet ist, beeinflusst es demnach ausschließlich einen Kraftstofffluss zwischen dem Differenzraum 11 und dem 3/2-Wegeventil 6 sowie dem Entlastungsraum 12 und dem 3/2-Wegeventil (in beide Richtungen). Nachfolgend ist ein Ablauf eines Einspritzvorgangs unter Verwendung der Vorrichtung 1 detailliert erläutert: In einem Ausgangszustand befindet sich das 2/2-Wegeventil 5 in einer ersten Stellung, in der ein Ventilkörper 19 des 2/2-Wegeventils 5 selbiges schließt, so dass kein Kraftstoff hindurch fließen kann. Das 3/2-Wegeventil 6 befindet sich seinerseits in einer ersten Stellung, in der es die Druckquelle 2 mit einer gebündelten Leitung 20 verbindet. Der Differenzraum 11 ist mittels Leitungen 20, 40, 17 und 49 (zweite Leitung) an das 3/2-Wegeventil 6 angeschlossen. Das 3/2-Wegeventil 6 ist mit dem Steuerraum 10 der Einspritzdüse über Leitungen 20, 40 und 41 (dritte Leitung) verbunden. Der Entlastungsraum 12 des 2/2-Wegeventils 5 ist wiederum mittels Leitungen 49 und 50 mit dem Differenzraum 11 verbunden und der Steuerraum 13 des 2/2-Wegeventils 5 ist letztendlich über eine Leitung 43 (vierte Leitung) mit der Leitung 20 und folglich mit dem 3/2-Wegeventil 6 verbunden.
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Die Steuerräume 10 und 13, der Differenzraum 11 und der Entlastungsraum 12 sind folglich mit Kraftstoff gefüllt, der ein erstes Druckniveau aufweist, welches durch die Druckquelle 2 erzeugt wird. Gleichermaßen sind der Arbeitsraum 7 und der Verstärkungsraum 8 des Druckverstärkers 3 sowie der Düsenraum 9 der Einspritzdüse 4 mit auf einem ersten Druckniveau befindlichem Kraftstoff gefüllt, da diese direkt mit der Druckquelle 2 verbunden sind.
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Ausgehend von diesem Ausgangszustand wird das 3/2-Wegeventil 6 direkt mittels eines Aktors 21 geschaltet. Bei diesem Aktor 21 handelt es sich im dargestellten Beispiel um einen Magnetschaltkreis, der aus einem Magnettopf 22, einer Spule 23 und einem Anker 24 besteht. Wird eine Spannung an den Aktor 21 angelegt, so hebt eine aufgrund der Spule 23 wirkende magnetische Kraft den Anker 24 und mit ihm einen Ventilkörper 25 des 3/2-Wegeventils 6 von einem unteren Dichtsitz 26 an. Ein Endelement 27 des Ventilkörpers 25 ist dabei nur so weit anhebbar, bis es mit einer äußeren Mantelfläche gegen einen oberen Dichtsitz 28 stößt und eine Verbindung der Druckquelle 2 mit der Leitung 20 unterbricht. Eine solche Stellung bezeichnet eine zweite Stellung des 3/2-Wegeventils 6. Ist dieser Zustand erreicht, verbindet das 3/2-Wegeventil die Leitung 20 über einen Abflussquerschnitt 29 mit dem Rücklauf 14.
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Bedingt durch eine solche Verbindung mit dem Rücklauf 14 wird die Leitung 20 von einem Druck der Druckquelle 2 entlastet. Folglich fällt der Druck auch in den Steuerräumen 10 und 13 sowie im Differenzraum 11 und im Entlastungsraum 12. In letzteren beiden geschieht dies allerdings gegenüber den Steuerräumen 10 und 13 erheblich verlangsamt, da in Leitung 17, mittels der der Differenzraum 11 und der Entlastungsraum 12 unter Zwischenschaltung der Leitungen 49 beziehungsweise 50 an das 3/2 Wegeventil 6 beziehungsweise an die Leitungen 20 und 40 gekoppelt sind, besagtes Drosselelement 18 aufweist, welches einen Druckabfall verlangsamt. Der Druckabfall im Steuerraum 10 der Einspritzdüse 4 führt im Folgenden dazu, dass der nach wie vor auf dem ersten. Druckniveau befindliche Kraftstoff im Düsenraum 9 der Einspritzdüse 4 eine Düsennadel 30 sowohl entgegen einer durch eine Feder 31 aufgebrachte Federkraft als auch gegen einen gegebenenfalls verbleibenden Restdruck von im Steuerraum 10 befindlichen Kraftstoff von einem Dichtsitz 32 abhebt. Die Düsennadel 30 kann dabei mehrteilig ausgeführt sein und beispielsweise mit einer Druckstange zusammenwirken. Du ein Abheben der Düsennadel 30 vom Dichtsitz 32 werden Einspritzöffnungen 33 frei gegeben, durch welche der Kraftstoff in einen nicht dargestellten Brennraum eingespritzt wird. Gleichzeitig zu einem Aktivieren der Einspritzdüse 4 wird auch das 2/2-Wegeventil 5 geschaltet. Dies geschieht dadurch, dass ein Druckniveau des im Steuerraum 13 des 2/2-Wegeventils 5 befindlichen Kraftstoffs unter das erste Druckniveau fällt, während ein Druckniveau des im Entlastungsraum 12 des 2/2-Wegeventils 5 befindlichen Kraftstoffs ein einer Auslegung des Drosselelements 18 entsprechendes Druckniveau aufweist. Eine solche Druckdifferenz zwischen dem Steuerraum 13 und dem Entlastungsraum 12 führt aufgrund von an dem Ventilkörper 19 befindlichen Druckschultern zu einer Kraftdifferenz, welche schließlich dazu führt, dass sich der Ventilkörper 19 trotz des im Steuerraum 13 verbleibenden Kraftstoffs und einer Federkraft einer Feder 34 anhebt und einen Abflussquerschnitt 35 des 2/2-Wegeventils 5 freigibt, der letztendlich den Differenzraum 11 des Druckverstärkers 3 mit dem Rücklauf 14 verbindet. Ausgelöst durch eine derartige Verbindung sinkt ein Druck des in dem Differenzraum 11 befindlichen Kraftstoffs auf ein möglichst geringes Maß, vorzugsweise auf Null, ab. Ein Ausgangsquerschnitt 36 des Druckverstärkers 3, ein Eingangsquerschnitt 37 des 2/2-Wegeventils 5 und der Abflussquerschnitt 35 des 2/2-Wegeventils 5 sind dabei bewusst groß gewählt, so dass ein Druckabbau im Differenzraum 11 schnell erfolgen kann. Auf diese Weise wird ein verlustarmes Auslösen eines Kolbens 38 des Druckverstärkers 3 herbeigeführt. Dieser wird durch auf dem ersten Druckniveau befindlichen Kraftstoff im Arbeitsraum 7 des Druckverstärkers 3 gegen eine Federkraft einer Feder 39 und einen im Differenzraum 11 herrschenden Druck des darin befindlichen Kraftstoffs bewegt, so dass im Verstärkungsraum 8 befindlicher Kraftstoff von dem ersten auf ein zweites Druckniveau angehoben wird. Das Rückschlagventil 16 wird in diesem Zusammenhang in einer von dem Verstärkungsraum 8 ausgehenden Richtung geschlossen, da an einer dem Verstärkungsraum 8 zugewandten Seite des Rückschlagventils 16 ein größeres Druckniveau anliegt, als an einer dem Verstärkungsraum 8 abgewandten Seite. Das Rückschlagventil 16 stellt somit sicher, dass der auf dem zweiten Druckniveau befindliche Kraftstoff in den Düsenraum 9 gelangt. Umso geringer ein Gegendruck im Differenzraum 11 ausfällt, desto schneller und effizienter löst der Kolben 38 aus und desto größer ist ein Verstärkungsverhältnis, welches ein Verhältnis zwischen dem ersten und dem zweiten Druckniveau beschreibt. Im Zuge einer Schaltung des 3/2-Wegeventils 6 von der ersten in die zweite Stellung wird demnach ein Großteil des im Differenzraum 11 enthaltenen Kraftstoffs über den Abflussquerschnitt 35 des 2/2-Wegeventils 5 entlastet während ein geringer Anteil über das Drosselelement 18, durch Leitung 17 und Leitung 20 zu dem Abflussquerschnitt 29 des 3/2-Wegeventils 6 fließt.
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Durch eine Erhöhung des Drucks des in dem Verstärkungsraum 8 befindlichen Kraftstoffs auf das zweite Druckniveau breitet sich dieser Kraftstoff gegen das geringere erste Druckniveau in den Leitungen 48 und 15 aus, wobei letztere vom Verstärkungsraum 8 ausgehend mittels des Rückschlagventils 16 unterbrochen ist. Eine einzige Möglichkeit zur Entlastung bietet folglich der Düsenraum 9 der Einspritzdüse 4, in den der auf dem zweiten Druckniveau befindliche Kraftstoff gedrückt wird und schließlich über die Einspritzöffnungen 33 in den nicht dargestellten Brennraum gelangt. Durch ein erneutes Schalten des 3/2-Wegeventils 6 von der zweiten Stellung zurück in die erste Stellung, wird der Ausgangszustand wieder hergestellt. Die Steuerräume 10 und 13 werden wieder mit Kraftstoff befüllt, wodurch sich sowohl die Düsennadel 30 als auch der Ventilkörper 19 des 2/2-Wegeventils 5 senken. Aufgrund des Drosselelements 18 etwas zeitversetzt, wird schließlich auch eine Rückbefüllung des Differenzraums 11 des Druckverstärkers 3 beendet, so dass der Einspritzvorgang erneut beginnen kann.
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Die 2a und 2b zeigen eine im Wesentlichen im Vergleich zu den 1a und 1b identische Vorrichtung 1', die sich von der Vorrichtung 1 nur dadurch unterscheidet, dass das Drosselelement 18 nicht länger in Leitung 17 positioniert ist, sondern in Leitung 40, die von Leitung 20 ausgeht und sich in Leitung 17 und Leitung 41 gabelt, wobei sich Leitung 17 bekanntermaßen in die Leitungen 49 und 50 aufteilt und Leitung 41 den Steuerraum 10 der Einspritzdüse 4 versorgt. Durch eine Anordnung des Drosselelements 18 in Leitung 40 wird neben einem Befüllen und Entlasten des Differenzraums 11 und des Entlastungsraums 12 ebenfalls ein Befüllen und Entlasten des Steuerraums 10 beeinflusst. Dies hat in erster Linie zur Folge, dass ein Druckabfall in dem Steuerraum 10 im Falle eines Schaltens des 3/2-Wegeventils 6 von der ersten in die zweite Stellung gegenüber demjenigen unter Verwendung von Vorrichtung 1 langsamer stattfindet. Folglich hebt die Düsennadel 30 verzögert von ihrem Dichtsitz 32 ab und die Einspritzöffnungen 33 werden verzögert freigegeben.
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Die 3a und 3b zeigen eine weitere erfindungsgemäße Vorrichtung 1'', die im Vergleich zu Vorrichtung 1 anstelle des Drosselelements 18 ein Rückschlagventil 42 in Leitung 17 vorsieht. Für den Einspritzvorgang schlägt sich diese Änderung darin nieder, dass ein Abheben des Ventilkörpers 19 des 2/2-Wegeventils 5 im Vergleich zur Vorrichtung 1 schneller erfolgt, da der im Entlastungsraum 12 befindliche Kraftstoff bis zum Abheben des Ventilkörpers 19 durchgehend das erste Druckniveau beibehält, da das Rückschlagventil 42 einen vorgezogenen Druckabbau verhindert. Eine Druckdifferenz zwischen dem Steuerraum 13 und dem Entlastungsraum 12 der Art, das das Abheben des Ventilkörpers 19 gegen die Federkraft der Feder 34 bewerkstelligt wird, ist folglich im Vergleich zu Vorrichtung 1 schneller nach einem Schalten des 3/2-Wegeventils 6 erreicht. Folglich löst der Druckverstärker 3 beziehungsweise der Kolben 38 zeitnäher nach dem Schalten des 3/2-Wegeventils 6 aus wodurch ein Einspritzen einer Hauptkraftstoffmenge in den nicht dargestellten Brennraum unter dem zweiten Druckniveau ebenfalls zügiger stattfindet als unter Verwendung von Vorrichtung 1.
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Eine in den 4a und 4b abgebildete weitere Variante zeigte eine Vorrichtung 1''', die auf Vorrichtung 1'' aus den 3a und 3b aufbaut. Ein Unterschied liegt in der Leitung 43, die Leitung 20 mit dem Steuerraum 13 des 2/2-Wegeventils verbindet. Während diese in keiner der bisher gezeigten Varianten ein Einbauteil aufwies, so ist in den 4a und 4b an dieser Stelle eine Parallelschaltung eines Drosselelements 44 und eines Rückschlagventils 45 gezeigt. Das Rückschlagventil 45 öffnet in eine Richtung vom 3/2-Wegeventil 6 hin zum 2/2-Wegeventil 5 und schließt in eine entgegen gesetzte Richtung. Eine derartige Anordnung kann einerseits bewirken, dass der Differenzraum 11 des Druckverstärkers 3 verzögert ausgelöst werden kann. Eine Verzögerung ergibt sich dadurch, dass ein Druck des in dem Steuerraum 13 des 2/2-Wegeventils 5 befindlichen Kraftstoffs bedingt durch das Drosselelement 44 langsamer absinkt, als bei einer der Vorrichtungen 1, 1', 1''. Das Abheben des Ventilkörpers 19 des 2/2-Wegeventils findet entsprechend verzögert statt und damit einhergehend auch eine Auslösung des Druckverstärkers 3. Aufgrund des parallel zum Drosselelement 44 geschalteten Rückschlagventils 45 erfolgt eine Befüllung des Steuerraumes 13 des 2/2-Wegeventils in einer ungedrosselten Geschwindigkeit. Mit einer derartig ausgestatteten Vorrichtung 1''' steht ein längerer Zeitraum zur Verfügung, der für eine Voreinspritzung genutzt werden kann, da eine durch den Druckverstärker 3 ausgelöste Haupteinspritzung – wie vorstehend beschrieben – verzögert stattfindet. Andererseits ist es möglich das Abheben des Ventilkörpers 19 zu verlangsamen. Aufgrund des Drosselelements 44 fließt – wie vorstehend erläutert – der im Steuerraum 13 des 2/2-Wegeventils 5 befindliche und das erste Druckniveau aufweisende Kraftstoff lediglich verlangsamt durch die Leitung 43 zum Rücklauf 14 am 3/2-Wegeventil 6. Entsprechend wird eine Druckdifferenz zwischen dem Entlastungsraum 12 und dem Steuerraum 13 des 2/2-Wegeventils nur langsam vergrößert. Sobald diese Druckdifferenz die Federkraft der Feder 34 übersteigt, wird der Ventilkörper 19 angehoben. Durch dieses Anheben wird die Federkraft der Feder 34 aufgrund einer sich einstellenden Auslenkung sukzessive erhöht. Die Druckdifferenz zwischen dem Entlastungsraum 12 und dem Steuerraum 13 muss in der Folge stetig erhöht werden, um die stetig anwachsende Federkraft zu überwinden. Da dies allerdings – wie erklärt – nur verlangsamt geschieht, hebt sich der Ventilkörper 19 auch nur verlangsamt an. Die Folge dessen ist, dass ein Verbindungsquerschnitt zwischen dem Entlastungsraum 12 und dem Abflussquerschnitt 35 des 2/2-Wegeventils 5 nur langsam größer wird und der Differenzraum 11 des Druckverstärkers 3 entsprechend nicht schlagartig entlastet werden kann. Infolgedessen stellt sich ein relativ geringer Druckgradient zwischen dem Differenzraum 11 und dem Entlastungsraum 12 ein, der letztendlich bewirkt, dass der Druckverstärker 3 langsamer auslöst und das Verhältnis zwischen dem ersten und dem zweiten Druckniveau geringer ausfällt, als beispielsweise unter einer Verwendung der Vorrichtung 1.
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Eine weitere Möglichkeit, eine derartige Verzögerung der Auslösung des Druckverstärkers 3 zu erzielen, ist in den 5a und 5b dargestellt. In der dort abgebildeten Vorrichtung 1'''' weist Leitung 43 einen Druckspeicher 46 auf. Bei einer Entlastung des Steuerraums 13 des 2/2-Wegeventils 5 mittels des 3/2-Wegeventils 6 vermag der Druckspeicher 46 das erste Druckniveau über einen gewissen Zeitraum annähernd in der Leitung 43 – und damit im Steuerraum 13 – zu halten und bewirkt im Folgenden, dass dieses Druckniveau lediglich langsam abfällt. Das 2/2-Wegeventil 5 löst erst aus, wenn eine Druck- und damit eine Kräftedifferenz zwischen dem Entlastungsraum 12 und dem Steuerraum 13 ausreichend groß sind. Ein Druckabfall des Druckniveaus im Steuerraum 13 kann sich gegebenenfalls über einen solchen Zeitraum erstrecken, so dass der Druckspeicher 46 nicht vollständig entlastet, bevor der Steuerraum 13 – und gleichermaßen der Druckspeicher 46 wieder befüllt wird. Ein Drosselelement 47, das in Leitung 43 vorgesehen ist, verhindert dabei, dass der Druckspeicher 46 zu schnell entlastet wird und seine Aufgabe eines langsamen Abfallens des ersten Druckniveaus nicht erfüllen kann. Der Druckspeicher 46 kann beispielsweise als Membran- oder Blasenspeicher ausgebildet sein.
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Bezugszeichenliste
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- 1, 1', 1'', 1''', 1''''
- Vorrichtung
- 2
- Druckquelle
- 3
- Druckverstärker
- 4
- Einspritzdüse
- 5
- 2/2-Wegeventil
- 6
- 3/2-Wegeventil
- 7
- Arbeitsraum
- 8
- Verstärkungsraum
- 9
- Düsenraum
- 10
- Steuerraum
- 11
- Differenzraum
- 12
- Entlastungsraum
- 13
- Steuerraum
- 14
- Rücklauf
- 15
- Leitung
- 16
- Rückschlagventil
- 17
- Leitung
- 18
- Drosselelement
- 19
- Ventilkörper
- 20
- Leitung
- 21
- Aktor
- 22
- Magnettopf
- 23
- Spule
- 24
- Anker
- 25
- Ventilkörper
- 26
- Dichtsitz
- 27
- Endelement
- 28
- Dichtsitz
- 29
- Abflussquerschnitt
- 30
- Düsennadel
- 31
- Feder
- 32
- Dichtsitz
- 33
- Einspritzöffnung
- 34
- Feder
- 35
- Abflussquerschnitt
- 36
- Ausgangsquerschnitt
- 37
- Eingangsquerschnitt
- 38
- Kolben
- 39
- Feder
- 40
- Leitung
- 41
- Leitung
- 42
- Rückschlagventil
- 43
- Leitung
- 44
- Drosselelement
- 45
- Rückschlagventil
- 46
- Druckspeicher
- 47
- Drosselelement
- 48
- Leitung
- 49
- Leitung
- 50
- Leitung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 10063545 C1 [0004, 0007, 0016]
- DE 19910970 A1 [0007]
- DE 10315015 A1 [0009, 0009, 0010]
- DE 10334771 A1 [0010]
- DE 10335340 A1 [0011]
- EP 1961953 A1 [0012]
