DE19939520C2 - Einspritzsystem und Verfahren zum Betreiben eines Einspritzsystems - Google Patents

Description

Stand der Technik

Die Erfindung betrifft ein Einspritzsystem mit einem Pie­ zosteller, einem hydraulischen Übersetzer und einem Steuer­ ventil, wobei im kontinuierlichen Betrieb des Einspritz­ systems der Hub des Piezostellers über ein Hydraulikmedium in dem hydraulischen Übersetzer auf das Steuerventil über­ tragbar ist. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Betreiben eines Einspritzsystems.

Ein Einspritzsystem, im folgenden auch als Piezoinjektor be­ zeichnet, gemäß der oben angegebenen Gattung findet insbe­ sondere bei Diesel-Speichereinspritzsystemen Anwendung. Bei der Speichereinspritzung oder "Common-Rail-Einspritzung" sind Druckerzeugung und Einspritzung entkoppelt. Der Ein­ spritzdruck von ca. 120 bis 1600 bar wird unabhängig von der Motordrehzahl und der Einspritzmenge erzeugt und steht im "Rail" - dem Kraftstoffspeicher - für die Einspritzung be­ reit. Einspritzzeitpunkt und Einspritzmenge werden im elek­ tronischen Steuergerät berechnet und von dem Injektor an je­ dem Motorzylinder umgesetzt. Der Injektor hat die Aufgabe Spritzbeginn und Einspritzmenge einzustellen.

Neben der Ansteuerung des Injektors über ein Piezoelement ist die Ansteuerung des Injektors über ein Magnetventil be­ kannt.

Während mit Magnetventilen ausreichend große Ventilhübe zur Verwendung des Magnetventils als Steuerventil erzeugt werden können, sind bei einer Steuerung eines Injektors mit einem Piezoelement zusätzliche Maßnahmen zu treffen. Dies hat den Grund, daß mit einem Piezoelement nur ein sehr geringer Hub erzeugbar ist, welcher bezüglich der Länge des Piezoelemen­ tes im Promillbereich liegt. Dieser geringe Hub muß für die Betätigung des Stellventils beim kontinuierlichen Betrieb des Injektors transformiert werden. Zu diesem Zweck wird beispielsweise ein hydraulischer Übersetzer verwendet.

In Fig. 3 ist ein Steuerventil des Standes der Technik für einen Piezosteller gezeigt. Der Hub eines nicht gezeigten Piezoelementes wird über einen hydraulischen Übersetzer auf ein Steuerventil 110 übertragen. Auf diese Weise wird ein Ventilhub 112 zur Verfügung gestellt, welcher ausreicht, um das Steuerventil 110 zwischen einem ersten Ventilsitz 114 und einem zweiten Ventilsitz 116 hin und her zu bewegen. Un­ terhalb des Steuerventils 110 ist der Ventilsteuerraum 118 angeordnet. An diesem Ventilsteuerraum 118 schließt über ei­ ne Zulaufdrossel 120 ein Kraftstoffzulauf 122 an. Anderer­ seits ist der Steuerraum 118 über eine Ablaufdrossel 124 mit dem Steuerventil 110 verbunden. In den Steuerraum 118 reicht eine Druckstange 126 hinein, über welche die Kraft zur nicht dargestellten Einspritzdüse übertragen wird.

Im Folgenden wird das Arbeitsprinzip des speziellen, mit zwei Ventilsitzen 114, 116 ausgestatteten Piezoinjektors des Standes der Technik anhand von Fig. 3 erläutert. Im dargestellten Zustand sitzt das Steuerventil 110 im ersten Ven­ tilsitz 114. Zu diesem Zeitpunkt kann sich über den Kraft­ stoffzulauf 122, welcher mit dem Common-Rail verbunden ist, und die Zulaufdrossel 120 ein Druck in dem Steuerraum 118 ausbilden. Wird nun dem nicht dargestellten Piezoelement ei­ ne Spannung zugeführt, so erzeugt dies einen Ventilhub, so daß das Steuerventil 110 eine Mittelstellung zwischen dem Ventilsitz 114 und dem Ventilsitz 116 einnimmt. Der Druck im Steuerraum 118 wird somit kurzzeitig verringert, so daß die Druckstange, welche von einer nicht dargestellten Feder in Richtung des Steuerraums getrieben wird, weiter in den Steu­ erraum eintreten kann. Folglich wird eine nicht dargestellte Einspritzdüse kurzzeitig, im vorliegenden Fall zur Vorein­ spritzung, geöffnet. Sobald das Steuerventil 110 den zweiten Ventilsitz 116 erreicht, kann sich wiederum im Steuerraum 118 der von dem Common-Rail über die Zulaufdrossel 120 zur Verfügung gestellte Hochdruck ausbilden. Folglich wird die Druckstange 126 wieder aus dem Steuerraum 118 herausgetrie­ ben, und die Einspritzdüse schließt. Bei der durch eine ent­ sprechende Ansteuerung des Piezoelementes nachfolgenden um­ gekehrten Bewegung des Steuerventils vom zweiten Ventilsitz 116 zum ersten Ventilsitz 114 wird wiederum eine Mittelstel­ lung eingenommen, welche nun aber zur Haupteinspritzung ge­ nutzt wird.

Die Zulaufdrossel 120 und die Ablaufdrossel 124 dienen ei­ nerseits dazu, über ihre relativen Durchflußmengen das Öff­ nungsverhalten der Düsennadel zu bestimmen. Die Ablaufdros­ sel 124 dient ferner der Rückführung einer Leckmenge von Kraftstoff aus der Ventilsteuerung 118 in den darüberliegen­ den Hohlraum und über den Kraftstoffrücklauf 128 zu einem Kraftstoffbehälter. Die Zulaufdrossel 120 verhindert, daß sich der Druck in dem Steuerraum 118 sogleich vollständig ausgleicht und sich dem Hochdruck im Common-Rail anpaßt, denn nur eine Druckabnahme ermöglicht das Öffnen der Düsennadel durch Zurückziehen der Druckstange 126.

Im vorliegenden speziellen Fall des Standes der Technik gemäß Fig. 3 ist ein Steuerventil 110 mit zwei Ventilsitzen 114, 116 dargestellt. Die allgemeinen Prinzipien der Ventilsteuerung lassen sich aber auch mit nur einem Ventilsitz verwirklichen. Für dieselbe Einspritzfrequenz muß das Piezoelement dann beispielsweise mit Spannungsimpulsen doppelter Frequenz angeregt werden.

Darüber hinaus ist aus der nachveröffentlichten DE 198 07 903 A1 ein Einspritzsystem zur Steuerung der Kraftstoffversorgung eines Verbrennungsmotors bekannt, das zur Ansteuerung des Injektors einen Piezosteller, einen damit gekoppelten hydraulischen Übersetzer und ein Steuerventil aufweist. Letzteres bestimmt über das Druckniveau in der Umgebung eines Schließglieds des Injektors dessen Öffnungs- und Schließverhalten. Der Übersetzer ist aus Kolben aufgebaut, die miteinander einen Kopplerraum begrenzen. Die Druckmittelversorgung des Kopplerraums erfolgt über einen separaten Zufluß, in dem eine Festdrossel angeordnet ist. Dieser Zufluß ist permanent mit dem Hochdruckspeicher verbunden. Eine Betätigung des Ventilglieds erfolgt in sämtlichen Betriebsphasen des Verbrennungsmotors gleichartig, nämlich zunächst mechanisch und anschließend hydraulisch übersetzt. Dieser wesentliche Unterschied zum Gegenstand der Erfindung ist auch bei der in der DE 197 32 802 A1 offenbarte Kraftstoffeinspritzung vorhanden. Aus der Druckschrift DE 196 52 801 C1 ist desweiteren ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Ansteuern wenigstens eines kapazitiven Stellglieds bekannt, ohne jedoch Angaben über den konstruktiven Aufbau oder die hydraulische Verschaltung eines Einspritzsystems zu offenbaren.

Den Systemen des Standes der Technik, von denen eines in Fig. 3 dargestellt ist, ist gemeinsam, daß sowohl beim Startvorgang als auch beim Betrieb ein Systemdruck im Injektor vorliegen muß. Dies stellt Anforderungen an die Leistung der Hochdruckpumpe des Common-Rail-Systems, da die Leckmenge zur Sicherstellung der Systemdruckversorgung von der Hochdruckpumpe bereitgestellt werden muß. Weitere Nachteile ergeben sich im Zusammenhang mit den auftretenden Leckmengen, da diese unter hohem Druck aus dem System abgeführt werden müssen. Ferner sind die Systeme des Standes der Technik von Umwelteinflüssen abhängig, da bei einem zum Beispiel bei hoher Temperatur abgestellten Motor der Kraftstoff aus dem Kopplerraum des Steuerventils verdampft. Dies stellt zusätzliche Anforderungen an die Druckversorgung bei einem Neustart des Systems.

Demnach liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Einspritzsystem vorzuschlagen, das eine relativ geringe Leckage aufweist und das gegenüber Umwelteinflüssen, wie beispielsweise einer temperaturbedingten Verdampfung von Druckmittel aus dem Kopplerraum während einer Abstellphase eines Verbrennungsmotors, unabhängig ist. Diese Aufgabe wird von einem Einspritzsystem mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Vorteile der Erfindung

Das erfindungsgemäße Einspritzsystem baut auf dem Stand der Technik in vorteilhafter Weise dadurch auf, daß der Piezosteller und die Komponenten des hydraulischen Übersetzers bezüglich des Steuerventils so angeordnet sind, daß wenigstens ein Teil des Hubs des Piezostellers direkt auf das Steuerventil übertragbar ist. Das Steuerventil kann somit aufgrund des Hubs des Piezoelementes öffnen, ohne daß von vornherein ein Systemdruck vorläge. Sobald das Steuerventil durch die direkte Wirkung des Piezostellers öffnet, füllt der im Common-Rail vorhandene Druck den Systembereich mit Kraftstoff, und der Piezoinjektor ist für den kontinuierli­ chen Betrieb bereit. Das System kann somit unabhängig von Umwelteinflüssen, etwa großer Hitze oder längerer Stillegung des Motors, jederzeit eine Systemdruckversorgung sicherstel­ len. Es überrascht, daß eine direkte, das heißt nicht hy­ draulische, Kraftübertragung von dem Piezoelement auf das Steuerventil bei unterschiedlichen Temperaturen möglich ist, da das Piezoelement seine Länge in Abhängigkeit der Tempera­ tur ändert. Bei den Systemen des Standes der Technik stellte dies kein grundsätzliches Problem dar, da eine Kraftübertra­ gung ohnehin nur auf hydraulischem Wege erfolgte. Nun aber, da es auf die Relativposition zwischen dem Piezoelement und dem Steuerventil ankommt, scheint die Temperaturabhängigkeit der Piezolänge ein grundsätzliches Problem nach sich zu zie­ hen. Im Rahmen der Erfindung wurde jedoch erkannt, daß die Längenänderung des Piezoelementes gerade durch die Änderung des Hubvermögens zumindest nahezu ausgeglichen werden kann. Dies beruht auf den folgenden Tatsachen. Das Piezoelement hat bezüglich der Längenausdehnung einen negativen Tempera­ turkoeffizienten. Mit anderen Worten: bei hohen Temperaturen ist das Piezoelement kürzer als bei niedrigen Temperaturen. Allerdings steigt bei hohen Temperaturen das Hubvermögen des Piezoelementes an, was bei geeigneter Wahl eventueller son­ stiger Randparameter zu einer Kompensation der Längenverkür­ zung führen kann. Bei niedrigen Temperaturen könnte also na­ hezu der gesamte Hub des Piezoelementes in einen Hub des Steuerventils umgesetzt werden, wenn die große Länge des Piezoelementes dazu führt, daß ein direkter oder nahezu di­ rekter Kontakt der Elemente innerhalb des hydraulischen Übersetzers vorliegt. Bei höherer Temperatur, wenn das Pie­ zoelement eine geringere Länge hat, wird im allgemeinen ein Abstand zwischen Elementen der Wegübersetzung vorliegen. Da in diesem Fall aber das Hubvermögen größer ist, wird der Hub des Piezoelementes zunächst leer laufen und ab einem gewis­ sen Zeitpunkt das Steuerventil wiederum direkt mit Kraft be­ aufschlagen und folglich öffnen.

Bevorzugt weist der hydraulische Übersetzer einen ersten Übersetzerkolben auf, welcher von einem Anschlag des Pie­ zostellers mit Kraft beaufschlagbar ist. Auf diese Weise findet eine direkte Kraftübertragung von dem Piezosteller in den hydraulischen Übersetzer statt, welche dann, je nach Be­ triebszustand, hydraulisch oder direkt auf das Steuerventil übertragbar ist.

Es ist vorteilhaft, wenn der hydraulische Übersetzer einen zweiten Übersetzerkolben aufweist, welcher von dem ersten Übersetzerkolben mit Kraft beaufschlagbar ist. In dieser vorteilhaften Ausführungsform weist die Erfindung folglich einen hydraulischen Übersetzer mit mindestens zwei Überset­ zerkolben auf, welche sowohl über ein hydraulisches Medium als auch direkt wechselwirken können. Die Grundidee der Er­ findung wird so auf elegante Weise realisiert.

Vorzugsweise ist zumindest während des kontinuierlichen Be­ triebs Hydraulikmedium zwischen dem ersten und dem zweiten Übersetzerkolben vorhanden. Auf diese Weise wird sicherge­ stellt, daß der Hub des Piezostellers durch Vermittlung des hydraulischen Übersetzers in einen ausreichenden Hub des Steuerventils übersetzt wird. Dieser Hub muß so groß sein, daß im Steuerraum ein ausreichender Druckabfall erzeugt wird und die Einspritzdüse öffnen kann.

Bevorzugt liegt bei der direkten Übertragung des Hubs des Piezostellers auf das Steuerventil direkter Kontakt zwischen dem ersten und dem zweiten Übersetzerkolben vor. Im Gegen­ satz zum kontinuierlichen Betrieb des Steuerventils, bei welchem die Stellkraft über ein Hydraulikmedium übertragen wird, wird bei der direkten Kraftübertragung ein direkter Kontakt zwischen den Übersetzerkolben des hydraulischen Übersetzers genutzt. Dieser direkte Kontakt ist über einen großen Temperaturbereich realisierbar, da das besondere Tem­ peraturverhalten des Piezoelementes unmittelbare Auswirkun­ gen auf die Relativpositionen der Übersetzerkolben hat.

Vorzugsweise öffnet bei der direkten Übertragung des Hubs des Piezostellers auf das Steuerventil dieses in einem ge­ ringeren Maß als bei der hydraulischen Übertragung während des kontinuierlichen Betriebs. Ein geringfügiges Öffnen des Steuerventils aufgrund der direkten Kraftübertragung ist ausreichend, um eine Befüllung des Systembereiches mit Kraftstoff sicherzustellen. Folglich liegt nach dieser Be­ füllung die Voraussetzung für einen hydraulischen Betrieb des Steuerventils vor.

Dabei ist besonders bevorzugt, daß bei der direkten Übertra­ gung des Hubs des Piezostellers auf das Steuerventil dieses einen Spalt im Bereich von etwa 3-5 µm freigibt. Ein sol­ cher Spalt ist ausreichend, um eine Befüllung des Koppler­ raums des Übersetzers sicherzustellen. Andererseits wird ei­ ne genügende Drosselung zur Verfügung gestellt, um ein unge­ wolltes Einspritzen beim Anlassen des Motors zu verhindern.

Vorzugsweise ist ein Druckhalteventil zur Einstellung eines erwünschten Systemdruckes vorgesehen. Dieses ist in der La­ ge, nach der Befüllung des Systembereiches mit Kraftstoff, welche in wenigen Millisekunden erfolgen kann, den gewünsch­ ten Systemdruck einzustellen.

Die Erfindung stellt in vorteilhafter Weise ein Verfahren zum Betreiben eines Piezoinjektors mit einem Piezosteller, einem hydraulischen Übersetzer und einem Steuerventil zur Verfügung, bei dem der Piezosteller elektrisch angeregt und zu einem Hub veranlaßt wird, der Hub in einer ersten Phase direkt auf ein Steuerventil übertragen wird, der Hub in ei­ ner zweiten Phase hydraulisch auf ein Steuerventil übertra­ gen wird und das Steuerventil durch den Hub geöffnet wird. Das Verfahren bedient sich somit in nützlicher Art zwei grundsätzlich verschiedenen Prinzipien für das Öffnen des Steuerventils. Auch bei leerem Kopplerraum, das heißt bei einem Kopplerraum, in welchem kein Hydraulikmedium vorliegt, kann durch die Anregung des Piezostellers das Steuerventil des Piezoinjektors durch direkten mechanischen Kontakt ge­ öffnet werden. Ein solcher direkter mechanischer Kontakt kann über einen großen Temperaturbereich aufgrund des beson­ deren Temperaturverhaltens des Piezoelementes im Hinblick auf den Temperaturkoeffizienten und die Temperaturabhängig­ keit des Hubs verwirklicht werden. Durch die Öffnung des Steuerventils, welche durch direkten mechanischen Kontakt erzeugt wurde, kann der Systembereich mit Hydraulikmedium befüllt werden, so daß nachfolgend, in einer zweiten Phase, eine hydraulische Kraftübertragung stattfinden kann. Durch die hydraulische Kraftübertragung erfolgt eine Wegumsetzung, so daß der Hub des Piezostellers in einen Hub umgesetzt wird, welcher zum Öffnen der Einspritzdüse ausreicht.

Es ist vorteilhaft, wenn der Hub in der ersten Phase das Steuerventil weniger öffnet als in der zweiten Phase. Neben den bereits besprochenen grundsätzlichen Unterschieden zwi­ schen der direkten Kraftübertragung und der hydraulischen Kraftübertragung kann die geringfügige Öffnung des Steuer­ ventils in der ersten Phase zusätzlich sicherstellen, daß durch eine entsprechende Drosselung an dem Steuerventil ein Einspritzen von Kraftstoff beim Anlassen des Motors verhin­ dert wird.

Dabei ist besonders bevorzugt, daß das Steuerventil in der ersten Phase im Bereich von etwa 3-5 µm öffnet. Diese Öff­ nung reicht zur raschen Befüllung des Systembereiches mit Kraftstoff aus; gleichzeitig wird eine nützliche Drosselung zur Verfügung gestellt. Insgesamt wird die Leckmenge des Sy­ stems gegenüber der Verwendung einer Konstantdrossel verrin­ gert, was zu einem vorteilhaft niedrigeren Leistungsbedarf der Hochdruckpumpe führt.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist dann besonders vorteil­ haft, wenn die erste Phase die Startphase und die zweite Phase die Phase des kontinuierlichen Betriebs ist. Bei hei­ ßem Motor und einer hohen Außentemperatur kann es zu einer Verdampfung des Hydraulikmediums aus dem hydraulischen Über­ setzer kommen. Soll nun das Fahrzeug erneut gestartet wer­ den, so ist bei herkömmlichen Systemen eine Bereitstellung von Hydraulikmedium durch eine erhöhte Leistung der Hoch­ druckpumpe erforderlich. Wenn es in der Startphase jedoch möglich ist, den Hub des Piezostellers direkt auf das Steu­ erventil zu übertragen, so ist hierdurch eine integrierte Systemdruckversorgung verwirklicht, und das System ist für den hydraulischen Dauerbetrieb vorbereitet.

Vorzugsweise wird im Anschluß an die Startphase ein System­ druck von einem Druckhalteventil eingestellt. Auf diese Wei­ se können die Vorteile des Common-Rail-Systems, bei welchem die Druckerzeugung und die Einspritzung voneinander entkop­ pelt sind, im Zusammenhang mit der Erfindung genutzt werden.

Der Erfindung liegt die überraschende Erkenntnis zugrunde, daß durch Ausnutzung des Temperaturverhaltens eines Piezo­ elementes eine integrierte Systemversorgung realisierbar ist. Bei jedem Systemstart wird der Systemdruckbereich be­ füllt, so daß Auswirkungen von Umwelteinflüssen, etwa der Temperatur, auf das Startverhalten vermieden werden. Gleich­ zeitig wird die anfallende Leckmenge gegenüber einem Steuer­ ventil mit einer Konstantdrossel deutlich verringert, wo­ durch die Hochdruckpumpe des Common-Rail-Systems einen nied­ rigeren Leistungsbedarf hat. Aufgrund der Möglichkeit einer drucklosen Abführung der Leckmenge in dem Injektor ist die Verwendung von konventionellen Leckschläuchen möglich.

Zeichnung

Die Erfindung wird nun mit Bezug auf die begleitende Zeich­ nung anhand bevorzugter Ausführungsformen beispielhaft er­ läutert.

Fig. 1 ist eine stark schematisierte Schnittdarstellung ei­ ner erfindungsgemäßen Vorrichtung, wobei Fig. 1a einen er­ sten Betriebszustand und Fig. 1b einen zweiten Betriebszu­ stand zeigt.

Fig. 2 zeigt ein Diagramm zur Erläuterung der Eigenschaften eines Piezoelementes.

Fig. 3 zeigt eine Vorrichtung des Standes der Technik.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

Fig. 1a zeigt einen Ausschnitt aus einem Piezoinjektor mit einem Piezosteller 10, einem hydraulischen Übersetzer 12 und einem Steuerventil 14. An dem Piezosteller 10 ist ein An­ schlag 16 vorgesehen, welcher einen ersten Übersetzerkolben 18 bei einer Aktivierung des Piezostellers 10 mit Kraft be­ aufschlagt. Der erste Übersetzerkolben 18 wechselwirkt mit einem zweiten Übersetzerkolben 20, so daß hierdurch das Steuerventil 14 geöffnet werden kann.

In Fig. 1a ist ein Zustand bei niedriger Temperatur, bei­ spielsweise -40°C, dargestellt. Folglich weist der Pie­ zosteller 10 eine vergleichsweise große Länge auf, da das Piezoelement einen negativen Temperaturkoeffizienten hat. Aufgrund dieser großen Länge des Piezostellers 10 steht der erste Übersetzerkolben 18 in direktem mechanischem Kontakt mit dem zweiten Übersetzerkolben 20. Der Hub des Piezostel­ lers 10 wird somit direkt, das heißt ohne hydraulische Weg­ übersetzung, auf das Steuerventil 14 übertragen. In der Fi­ gur ist angedeutet, daß das Steuerventil 14 um einen Betrag Δh geöffnet ist.

Fig. 1b zeigt einen anderen Zustand der erfindungsgemäßen Vorrichtung, wobei dieselben Elemente mit identischen Be­ zugszeichen gekennzeichnet sind. Zur besseren Veranschauli­ chung ist das Steuerventil 14 im selben Zustand dargestellt wie in Fig. 1a. Zwischen dem ersten Übersetzerkolben 18 und dem zweiten Übersetzerkolben 20 des hydraulischen Überset­ zers 12 liegt ein Freiraum vor, was aus der Längendifferenz Δl des Piezostellers 10 aus Fig. 1b im Vergleich zu Fig. 1a resultiert. Diese Längendifferenz Δl beruht darauf, daß in Fig. 1b ein Zustand bei höherer Temperatur, etwa bei 120 °C, dargestellt ist als in Fig. 1a. Der erwähnte negative Temperaturkoeffizient des Piezoelementes führt folglich zum Zurückziehen des ersten Übersetzerkolbens 18. Allerdings ist das Hubvermögen des Piezostellers 10 bei der hohen Tempera­ tur größer als bei der niedrigen Temperatur. Falls demnach kein Hydraulikmedium im Zwischenraum zwischen dem ersten Übersetzerkolben 18 und dem zweiten Übersetzerkolben 20 vor­ liegt, gelingt es durch Aktivierung des Piezostellers 10 zu­ nächst den Zwischenraum zwischen den Übersetzerkolben 18, 20 zu überwinden und nachfolgend das Steuerventil 14 um den Be­ trag Δh aus dem Ventilsitz herauszubewegen. Wie bereits er­ wähnt, ist die Fig. 1b stark schematisiert, damit der Ver­ gleich mit Fig. 1a erleichtert wird. Tatsächlich würde das Steuerventil 14 vor einem Systemstart in seinem Ventilsitz sitzen und erst nach Aktivierung des Piezostellers 10 öff­ nen. Des weiteren wären die beiden Kolben 18, 20 in Kontakt, jedoch die Kolben 16, 18 um den Hub h getrennt. Andererseits ist es auch denkbar, den Kolben 18 durch eine Feder gegen den Kolben 16 vorzuspannen.

Anhand von Fig. 2 läßt sich das Wechselspiel zwischen der Längenänderung und dem Hubvermögen des Piezostellers besser verdeutlichen. In dem Diagramm nach Fig. 2 ist auf der lin­ ken vertikalen Achse der Hub des Piezostellers ohne hydrau­ lische Übersetzung dargestellt. Auf der rechten vertikalen Achse ist die Längenänderung Δl bzw. die Temperaturdehnung des Piezostellers aufgetragen. Sowohl der Hub h als auch die Längenänderung Δl sind in Abhängigkeit von der Temperatur dargestellt, welche auf der horizontalen Achse aufgetragen ist. Zum Hub des Piezostellers 10 gehört die Kurve, welche die offenen Rechtecke verbindet. Zur Längenänderung Δl ge­ hört die Kurve, welche die Punkte verbindet. Die Längenände­ rung Δl hat ihren Bezugspunkt bei der hohen Temperatur von 120°C, so daß sie an dieser Stelle als Δl = 0 definiert ist. Betrachtet man nun das Diagramm bei der Temperatur von -40°C, so ergibt sich, daß sich der Piezosteller um einen Betrag ausgedehnt hat, welcher beispielsweise geringfügig kleiner als 25 µm ist. Bei diesem Temperaturwert von -40°C beträgt das Hubvermögen des Piezostellers etwa 25 µm im Ver­ gleich zu etwa 50 µm bei 120°C. Aufgrund der besagten Län­ genänderung Δl bei der niedrigen Temperatur von -40°C ist das verminderte Hubvermögen aber immer noch ausreichend, um das Steuerventil 14 um einen genügenden Betrag Δh aus dem Ventilsitz herauszuheben. Bei hoher Temperatur, wenn Δl = 0, sorgt das vergrößerte Hubvermögen von etwa 50 µm für eine ausreichende Öffnung des Steuerventils 14.

Das Diagramm gemäß Fig. 2 zeigt das Wechselspiel zwischen Hub h und Temperaturdehnung Δl nur schematisch. In der Pra­ xis müssen die tatsächlichen Längenänderungen Δl und der Hub h mitunter fein aufeinander abgestimmt werden. Dabei ist si­ cherzustellen, daß bei direkter Kraftübertragung die Öffnung Δh des Steuerventils 14 stets groß genug ist, um eine rasche Befüllung des Systems mit Kraftstoff zu ermöglichen. Ande­ rerseits darf die Öffnung Δh auch nicht zu groß sein, damit das Steuerventil 14 vorteilhafterweise eine Drosselwirkung hat. Diese Drosselwirkung ist eventuell auf die Drosselwir­ kung einer Zulaufdrossel (siehe Fig. 3 zum Stand der Tech­ nik) abzustimmen.

Die vorhergehende Beschreibung der Ausführungsbeispiele ge­ mäß der vorliegenden Erfindung dient nur zu illustrativen Zwecken und nicht zum Zwecke der Beschränkung der Erfindung. Im Rahmen der Erfindung sind verschiedene Änderungen und Mo­ difikationen möglich, ohne den Umfang der Erfindung sowie ihre Äquivalente zu verlassen.

Claims (8)

1. Einspritzsystem zur Steuerung der Kraftstoffversorgung eines Verbrennungsmotors, mit einem Piezosteller (10), einem damit gekoppelten hydraulischen Übersetzer (12), der einen zwischen Kolben (18, 20) eingeschlossenen Kopplerraum aufweist und mit einem Steuerventil (14), das zur hydraulischen Beaufschlagung eines mit einem Schließglied ausgestatteten Injektors zumindest einen Ventilsitz und ein betätigbares Ventilglied umfasst, wobei die Übertragung der Hubbewegung des Piezostellers (10) auf das Ventilglied in einer ersten Phase direkt mechanisch und in zumindest einer zweiten Phase hydraulisch übersetzt stattfindet, dadurch gekennzeichnet, dass eine Druckmittelversorgung des Kopplerraums über das Steuerventil (14) erfolgt, wobei das Ventilglied mit dem Ventilsitz als Zulaufdrossel wirkt, deren Drosselspalt sich in Abhängigkeit von den Betriebsphasen des Verbrennungsmotors verändert und wobei die erste Phase die Startphase und eine zweite Phase die kontinuierliche Betriebsphase des Verbrennungsmotors ist.

2. Einspritzsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in der Startphase des Verbrennungsmotors das Ventilglied einen Drosselspalt freigibt, dessen Drosseleigenschaften im Injektor einen Druckabfall bewirkt, bei dem dessen Schließglied keinen Öffnungshub ausführt und dass sich in der nachfolgenden Betriebsphase des Verbrennungsmotors ein zweiter, gegenüber dem ersten Drosselspalt größerer Drosselspalt einstellt, dessen Drosseleigenschaften im Injektor einen Druckabfall bewirkt, bei dem dessen Schließglied zur Steuerung von Einspritzungen einen Öffnungshub ausführt.

3. Einspritzsystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in der Startphase des Verbrennungsmotors der Drosselspalt zwischen 3 bis 5 µm beträgt.

4. Einspritzsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein Druckhalteventil zur Einstellung eines erwünschten Systemdrucks vorgesehen ist.

5. Verfahren zum Betreiben eines Einspritzsystems zur Kraftstoffversorgung eines Verbrennungsmotors, mit einem Piezosteller (10), einem hydraulischen Übersetzer (12), der einen zwischen Kolben (18, 20) eingeschlossenen Kopplerraum aufweist und einem Steuerventil (14), das zur hydraulischen Beaufschlagung eines mit einem Schließglied ausgestatteten Injektors zumindest einen Ventilsitz und ein betätigbares Ventilglied umfasst, wobei die Hubbewegung des Piezostellers (10) auf das Ventilglied in einer ersten Phase direkt mechanisch und in zumindest einer zweiten Phase hydraulisch übersetzt übertragen wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Kopplerraum über das Steuerventil (14) mit Druckmittel versorgt wird und dass vom Steuerventil (14) eine Zulaufdrossel gebildet wird, deren Drosselspalt in Abhängigkeit von den verschiedenen Betriebsphasen des Verbrennungsmotors verändert wird, wobei die erste Phase die Startphase und die zweite Phase die kontinuierliche Betriebsphase des Verbrennungsmotors ist.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass in der Startphase des Verbrennungsmotors vom Ventilglied ein Drosselspalt eingestellt wird, dessen Drosseleigenschaften im Injektors einen Druckabfall bewirkt, bei dem dessen Schließglied keinen Öffnungshub ausführt und dass in der nachfolgenden Betriebsphase des Verbrennungsmotors ein zweiter, gegenüber dem ersten Drosselspalt größerer Drosselspalt eingestellt wird, dessen Drosseleigenschaften einen Druckabfall bewirkt, bei dem das Schließglied zur Steuerung von Einspritzungen einen Öffnungshub ausführt.

7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass in der Startphase des Verbrennungsmotors ein Drosselspalt von 3 bis 5 µm eingestellt wird.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass in der Betriebsphase des Verbrennungsmotors der Systemdruck von einem Druckhalteventil eingestellt wird.