EP1392965A1 - Druckverstärker einer kraftstoffeinspritzeinrichtung - Google Patents

Druckverstärker einer kraftstoffeinspritzeinrichtung

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EP1392965A1
EP1392965A1 EP02735066A EP02735066A EP1392965A1 EP 1392965 A1 EP1392965 A1 EP 1392965A1 EP 02735066 A EP02735066 A EP 02735066A EP 02735066 A EP02735066 A EP 02735066A EP 1392965 A1 EP1392965 A1 EP 1392965A1
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EP
European Patent Office
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pressure
pressure booster
piston
control channel
fuel
Prior art date
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EP02735066A
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English (en)
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Wolfgang Braun
Bernd Mahr
Martin Kropp
Hans-Christoph Magel
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Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
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Publication date
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Publication of EP1392965B1 publication Critical patent/EP1392965B1/de
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    • F02M59/10—Pumps specially adapted for fuel-injection and not provided for in groups F02M39/00 -F02M57/00, e.g. rotary cylinder-block type of pumps of reciprocating-piston or reciprocating-cylinder type characterised by the piston-drive
    • F02M59/105—Pumps specially adapted for fuel-injection and not provided for in groups F02M39/00 -F02M57/00, e.g. rotary cylinder-block type of pumps of reciprocating-piston or reciprocating-cylinder type characterised by the piston-drive hydraulic drive

Definitions

  • the invention relates to a pressure booster of a fuel injection device according to the preamble of patent claim 1.
  • the fuel injection device according to the invention can be designed both stroke-controlled and pressure-controlled. In the context of the invention is under a stroke-controlled
  • Fuel injection device understood that the opening and closing of the injection opening takes place with the aid of a displaceable nozzle needle due to the hydraulic interaction of the fuel pressures in a nozzle chamber and in a control chamber.
  • a pressure drop within the control room causes the nozzle needle to lift.
  • the nozzle needle can be deflected by an actuator (actuator, actuator).
  • the nozzle needle is moved by the fuel pressure prevailing in the nozzle chamber of an injector against the action of a closing force (spring), so that the injection opening is released for an injection of fuel from the nozzle chamber into the cylinder.
  • injection pressure The pressure at which fuel emerges from the nozzle chamber into a cylinder of an internal combustion engine
  • system pressure is understood to mean the pressure at which fuel is available or is stored within the fuel injection device.
  • Fuel metering means providing a defined amount of fuel for injection. Leakage is to be understood as an amount of fuel that is generated during operation of the fuel injection device (for example, a guide leakage), is not used for injection and is returned to the fuel tank. The pressure level of this leakage can have a static pressure, the fuel then being expanded to the pressure level of the fuel tank.
  • the entire high-pressure space in the injector and in the pressure booster must be relaxed when the piston of the pressure booster is reset, so that there are high relaxation losses.
  • an additional control quantity occurs during the activation of the pressure booster.
  • This control quantity flows from the high pressure line through a throttle and the differential space of the pressure booster into the leak.
  • This throttle should be designed small to reduce leakage losses.
  • a larger design is desirable, so that excessive forces do not have to be overcome during the resetting.
  • means for overcoming the forces counteracting the restoration cannot be realized with small throttles. The reset slows down and may not be finished until the next injection.
  • the force that would have to be used to reset the piston in the case of only one control channel formed in the piston is reduced.
  • the throttle in the permanent control channel can be designed to be small to avoid leakage losses when the pressure booster is switched on.
  • the necessary resetting force is reduced by an additional control channel.
  • control channel is released by a relative movement of two pistons when resetting. At the Compression stroke, the additional control channel is closed, so that the leakage losses can be reduced.
  • the restoring force is relieved by the control channel after a large piston stroke (> h) by the released control channel.
  • FIG. 5 Three embodiments of the invention are shown schematically in the drawing and are explained with reference to the figures.
  • a known fuel injection device is included in FIG. 5 for a better understanding of the invention. It shows:
  • FIG. 1 shows a first pressure booster of a fuel injection device.
  • FIG. 2 shows a second pressure booster of a fuel injection device
  • FIG. 3 shows a third pressure booster of a fuel injection device
  • Fig. 5 shows a fuel injection device according to the prior art. Description of the embodiments of the invention
  • the pressure booster 9a of a first exemplary embodiment in a development of a prior art according to FIG. 4 has a first piston 30a and a second piston 31a (two-part piston design). There is a continuous transmission of force from the first piston 30a to the second piston 31a when a piston surface 32 is pressurized when the pressure booster 9a (open valve 15) is switched on.
  • a control amount of fuel flows into the leakage line 1 6 via a first control channel 33 with a first throttle 34 and via a differential space 10a.
  • An additional second control channel 35 is formed in the first piston 30a, which has a second throttle 36 contains.
  • the gap 38a is released, so that fuel can also flow from the pressure booster chamber 13a on the low-pressure side into the differential chamber 10a via the second control channel 35.
  • the force that would have to be used to reset the pistons 30a and 31a in the case of only one control channel formed in the piston 30a is reduced.
  • the throttle 34 can be designed to be small in order to reduce leakage losses when the pressure booster 9a is switched on.
  • Fig. 2 relates to an arrangement similar to Fig. 1. Identical or similar components are identified by the same reference numerals (9a, 9b, 10a, 10b, 13a * 13b, 30a * 30b, 31a, 31b, 37a, 37b, 38a, 38b). Differences in the arrangement come about through the plate spring 37b, the sealing gap 38b and the contact surfaces of the pistons 30b, 31b. 3 comprises a pressure booster or pressure booster 51 with a first piston 52 and a second piston 53. The first piston 51 has a first control channel 55 and a second control channel 54 with a throttle.
  • the two pistons 52 and 53 are arranged such that they can move relative to one another such that a gap occurs during the reset, which releases an additional connection between the pressure booster space 56 on the low-pressure side and the differential space 57 through the channel 54.
  • the relative movement of the pistons 52 and 53 is limited by a stop (connecting means 58) and a spring 59.
  • the pistons 52 and 53 abut one another as shown in FIG. 3 and thus close the additional control channel 54.
  • the opening and closing of the gap are effected by the piston stroke of the pistons 52 and 53 - in a similar manner to that in FIG. 1 shown and described - controlled.
  • FIG. 4 shows a pressure booster 61 of an exemplary embodiment in a development of a prior art according to FIG. 5.
  • a first control channel 62 with a first throttle 63 and a second control channel 64 with a second throttle 65 are formed in a piston 66 of the pressure booster 61.
  • the first control channel 62 permanently connects the control chamber 67 on the low pressure side to a differential chamber 68.
  • the second control channel 64 establishes a piston stroke-dependent connection between the chambers 67 and 68. After a piston stroke h, the connection is released.
  • the control channels 62 and 64 With a small piston stroke ( ⁇ h), the control channel 64 is sufficient so that leakage losses can be kept within limits.
  • a quantity-controlled fuel pump 2 delivers fuel 3 from a storage tank 4 via a delivery line 5 into a central pressure storage space 6 (Common rail), from which several pressure lines 7, corresponding to the number of individual cylinders, lead to the individual injectors 8 (injection device) projecting into the combustion chamber of the internal combustion engine to be supplied. Only one of the injectors 8 is shown in FIG. 3.
  • a first system pressure is generated and stored in the pressure storage space 6. This first system pressure is used for pre-injection and if necessary and post-injection (HC enrichment for exhaust gas aftertreatment or soot reduction) as well as for displaying an injection course with a plateau (boat injection).
  • each injector 8 is assigned a local pressure booster 9, which is located within an injector 8.
  • the pressure in the differential space 10 formed by a transition from a larger to a smaller piston cross section is used.
  • the differential space 10 is supplied with a supply pressure (rail pressure). Then the same pressure conditions (rail pressure) prevail on all pressure surfaces of a piston 11.
  • the piston 1 1 is pressure balanced.
  • the piston 11 is pressed into its initial position by an additional spring.
  • the differential space 10 is relieved of pressure and the pressure booster generates a pressure boost according to the area ratio. With this type of control it can be achieved that a pressure-reducing pressure-reducing chamber 13 does not have to be relieved of pressure in order to reset the pressure booster 9 and to refill a high-pressure-side pressure booster chamber 1 2. With a small hydraulic ratio, the relaxation losses can be greatly reduced.
  • a throttle 14 and a 2/2-way valve 15 are used to control the pressure booster 9.
  • the throttle 14 connects the differential space 10 with fuel under supply pressure from a pressure storage space 6.
  • the 2/2-way valve 15 connects the differential space 10 to a leakage line 16. If the 2/2-way valves 1 5 and 17 are closed, the injector 8 is under the Pressure of the pressure storage space 6.
  • the pressure booster 9 is in the starting position. Injection at rail pressure can now be controlled by valve 17. If an injection with higher pressure is desired, the 2/2-way valve 15 is activated (opened) and a pressure boost is achieved.
  • the piston 1 1 can be moved in the compression direction, so that the fuel located in the pressure booster chamber .1 2 compresses and is supplied to a control chamber 18 and a nozzle chamber 19.
  • a check valve 20 prevents the backflow of compressed fuel into the pressure storage space 6.
  • the injection takes place via a fuel metering with the aid of a nozzle needle 21 which can be axially displaced in a guide bore and has a conical valve sealing surface at one end, with which it cooperates with a valve seat surface on the injector housing of the injector 8.
  • Injection openings are provided on the valve seat surface of the injector housing.
  • a pressure surface pointing in the opening direction of the nozzle needle 21 is exposed to the pressure prevailing there, which is supplied to the nozzle space 19 via a pressure line 22.
  • a pressure piece 23 Coaxial with a valve spring, a pressure piece 23 also acts on the nozzle needle 21 and, with its end face 24 facing away from the valve sealing surface, delimits the control chamber 18.
  • the control chamber 18 has an inlet with a first throttle 25 and an outlet to a pressure relief line 26 with a second throttle 27, which is controlled by the 2/2-way valve 17, from the fuel pressure connection.
  • the nozzle chamber 19 continues through an annular gap between the nozzle needle 21 and the guide bore up to the valve seat surface of the injector housing.
  • the pressure piece 22 is pressurized in the closing direction by the pressure in the control chamber 18.
  • Fuel under the first or second system pressure constantly fills the nozzle chamber 1 9 and the control chamber 1 8.
  • valve 17 the pressure in the control chamber 18 can be reduced, so that in the
  • Nozzle chamber 1 9 exceeds the pressure force acting on the nozzle needle 21 in the closing direction.
  • the valve sealing surface lifts off the valve seat surface and fuel is injected.
  • the pressure relief process of the control chamber 19 and thus the stroke control of the valve member 17 can be influenced by the dimensioning of the throttle 25 and the throttle 27.
  • the end of the injection is initiated by renewed actuation (closing) of the 2/2-way valve 17, which decouples the control chamber 18 from the leakage line 26 again, so that a pressure builds up again in the control chamber 18, which pushes the pressure piece 23 in Closing direction can move.
  • bypass line 28 connected to the pressure storage space 6 is provided.
  • the bypass line 28 is connected directly to the pressure line 22.
  • the bypass line 28 can be used for injection with rail pressure and is arranged parallel to the pressure booster chamber 1 2, so that the bypass line 28 is continuous regardless of the movement and position of the piston 1 1.

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Abstract

Ein Druckverstärker (9a) einer Kraftstoffeinspritzeinrichtung umfasst eine verschiebbare Kolbeneinheit (30a, 31a), welche einenends über einen niederdruckseitigen Druckverstärkerraum (13) druckbeaufschlagbar ist und anderenends einen hochdruckseitigen Druckverstärkerraum zur Kraftstoffkomprimierung aufweist. Die Kolbeneinheit (30a, 31a) weist einen zweiten, gegenüber dem ersten zur Druckbeaufschlagung vorgesehenen Kolbenquerschnitt reduzierten Kolbenquerschnitt zur Ausbildung eines an eine Leckageleitung anschliessbaren Differenzraumes (10a) auf. Mindestens ein Steuerkanal (33, 35) verbindet den niederdruckseitigen Druckverstärkerraum (13) mit dem Differenzraum (10a), dessen Öffnung in Abhängigkeit von der Bewegung zumindest von Teilen der Kolbeneinheit (30a, 31a) verschlossen oder freigegeben ist.

Description

Druckverstärker einer Kraftstoffeinspritz- eiiπrichtung
B E S C H R E I B U N G
Stand der Technik
Die Erfindung betrifft einen Druckverstärker einer Kraftstoffeinspritzeinrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 .
Zum besseren Verständnis der Beschreibung und der Patentansprüche werden nachfolgend einige Begriffe erläutert: Die Kraftstoffeinspritzeinrichtung gemäß der Erfindung kann sowohl hubgesteuert als auch druckgesteuert ausgebildet sein. Im Rahmen der Erfindung wird unter einer hubgesteuerten
Kraftstoff einspritzeinrichtung verstanden, dass das Öffnen und Schließen der Einspritzöffnung mit Hilfe einer verschiebbaren Düsennadel aufgrund des hydraulischen Zusammenwirkens der Kraftstoffdrücke in einem Düsenraum und in einem Steuerraum erfolgt. Eine Druckabsenkung innerhalb des Steuerraums bewirkt einen Hub der Düsennadel. Alternativ kann das Auslenken der Düsennadel durch ein Stellglied (Aktor, Aktuator) erfolgen. Bei einer druckgesteuerten Kraftstoff einspritzeinrichtung gemäß der Erfindung wird die Düsennadel durch den im Düsenraum eines Injektors herrschenden Kraftstoffdruck gegen die Wirkung einer Schließkraft (Feder) bewegt, so dass die Einspritzöffnung für eine Einspritzung des Kraftstoffs aus dem Düsenraum in den Zylinder freigegeben wird. Der Druck, mit dem Kraftstoff aus dem Düsenraum in einen Zylinder einer Brennkraftmaschine austritt, wird als Einspritzdruck bezeichnet, während unter einem Systemdruck der Druck verstanden wird, unter dem Kraftstoff innerhalb der Kraftstoffeinspritzeinrichtung zur Verfügung steht bzw. bevorratet ist. Kraftstoffzumessung bedeutet, eine definierte Kraftstoffmenge zur Einspritzung bereitzustellen. Unter Leckage ist eine Menge an Kraftstoff zu verstehen, die beim Betrieb der Kraftstoff einspritzeinrichtung entsteht (z.B. eine Führungsleckage), nicht zur Einspritzung verwendet und zum Kraftstofftank zurückgefördert wird. Das Druckniveau dieser Leckage kann einen Standdruck aufweisen, wobei der Kraftstoff anschließend auf das Druckniveau des Kraftstofftanks entspannt wird. Bei einer Kraftstoffeinspritzeinrichtung gemäß der Lehre nach DE 1 99 39 428 A1 muss der gesamte Hochdruckraum im Injektor und im Druckverstärker bei der Rückstellung des Kolbens des Druckverstärkers entspannt werden, so dass es zu hohen Entspannungsverlusten kommt.
Bei einer Schaltung gemäß der Lehre nach DE 1 99 10 970 A1 tritt eine zusätzliche Steuermenge während der Ansteuerung des Druckverstärkers auf. Diese Steuermenge fließt von der Hochdruckleitung über eine Drossel und den Differenzraum des Druckverstärkers in die Leckage. Diese Drossel sollte zur Verringerung von Leckageverlusten klein ausgelegt werden. Zur erleichterten, schnelleren Rückstellung des Kolbens des Druckverstärkers ist dagegen eine größere Auslegung wünschenswert, damit bei der Rückstellung nicht zu starke Kräfte überwunden werden müssen. Im Bauraum des Injektors lassen sich Mittel zur Überwindung der der Rückstellung entgegen wirkenden Kräfte bei kleinen Drosseln nicht verwirklichen. Die Rückstellung verlangsamt sich und kann ggf. nicht bis zur nächsten Einspritzung beendet werden.
Vorteile der Erfindung
Zur Minimierung der vorgenannten Probleme wird eine
Kraftstoffeinspritzeinrichtung gemäß Patentanspruch 1 vorgeschlagen. Erfindungsgemäße Weiterbildungen der Erfindungen sind in den Patentansprüchen 2 bis 6 enthalten. Einerseits reduziert sich die Kraft, welche bei nur einem im Kolben ausgebildeten Steuerkanal zur Rückstellung des Kolbens aufgewendet werden müsste. Andererseits kann die Drossel im permanenten Steuerkanal zur Vermeidung von Leckageverlusten bei zugeschaltetem Druckverstärker klein ausgelegt werden. Bei Rückstellung nach einem erfolgten Kolbenhub wird die notwendige Rückstellungskraft durch einen zusätzlichen Steuerkanal verkleinert.
Bei einer Ausführungsform der Erfindung wird der Steuerkanal durch eine Relativbewegung zweier Kolben beim Rückstellen freigegeben. Beim Komprimierungshub ist der zusätzliche Steuerkanal verschlossen, so dass die Leckageverluste verkleinert werden können.
Bei einer anderen Ausführungsform wird die Rückstellungskraft durch den Steuerkanal nach einem erfolgten großen Kolbenhub (> h) durch den freigegebenen Steuerkanal erleichtert.
Zur weiteren Optimierung des Rückstellverhaltens können auch mehrere zusätzliche Steuerkanäle verwendet werden.
Zeichnung
Drei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung schematisch dargestellt und werden anhand der Figuren erläutert. Zum besseren Verständnis der Erfindung ist in Fig. 5 eine bekannte Kraftstoffeinspritzeinrichtung beigefügt. Es zeigt:
Fig. 1 einen ersten Druckverstärker einer Kraftstoff einspritzeinrichtung;
Fig. 2 einen zweiten Druckverstärker einer Kraftstoffeinspritzeinrichtung;
Fig. 3 einen dritten Druckverstärker einer Kraftstoff einspritzeinrichtung;
Fig. 4 einen vierten Druckverstärker einer Kraftstoff einspritzeinrichtung;
Fig. 5 eine Kraftstoff einspritzeinrichtung nach dem Stand der Technik. Beschreibung der Ausführungsbeispiele der Erfindung
Aus der Fig. 1 ist ersichtlich, dass der Druckverstärker 9a eines ersten Ausführungsbeispiels in Weiterbildung eines Stands der Technik gemäß Fig. 4 einen ersten Kolben 30a und einen zweiten Kolben 31 a aufweist (zweiteilige Kolbenausbildung). Es findet eine andauernde Kraftübertragung vom ersten Kolben 30a auf den zweiten Kolben 31 a statt, wenn eine Kolbenfläche 32 bei der Zuschaltung des Druckverstärkers 9a (geöffnetes Ventil 15) druckbeaufschlagt wird. Während der Zuschaltung des Druckverstärkers 9a fließt eine Steuermenge an Kraftstoff über einen ersten Steuerkanal 33 mit einer ersten Drossel 34 und über einen Differenzraum 10a in die Leckageleitung 1 6. In dem ersten Kolben 30a ist ein zusätzlicher zweiter Steuerkanal 35 ausgebildet, der eine zweite Drossel 36 enthält. Bei Zuschaltung des Druckverstärkers 9a (geöffnetes Ventil 1 5) wird durch die Kraftübertragung vom ersten Kolben 30a auf den zweiten Kolben 31 a die Tellerfeder 37a zusammengedrückt und ein Spalt 38a zwischen den Kolben 30a und 31 a verschlossen, wodurch der zweite Steuerkanal 35 verschlossen wird.
Bei abgeschaltetem Druckverstärker 9a (geschlossenes Ventil 15) und verminderter Kraftübertragung zwischen den Kolben 30a und 31 a wird der Spalt 38a freigegeben, so dass auch über den zweiten Steuerkanal 35 Kraftstoff aus dem niederdruckseitigen Druckverstarkerraum 13a in den Differenzraum 10a fließen kann. Einerseits reduziert sich die Kraft, welche bei nur einem im Kolben 30a ausgebildeten Steuerkanal zur Rückstellung der Kolben 30a und 31 a aufgewendet werden müsste. Andererseits kann die Drossel 34 zur Reduzierung von Leckageverlusten bei zugeschaltetem Druckverstärker 9a klein ausgelegt werden.
Fig. 2 betrifft eine zur Fig. 1 ähnliche Anordnung. Identische oder ähnliche Bauteile sind mit gleichen oder die Ähnlichkeit aufzeigenden Bezugsziffern (9a « 9b, 10a « 10b, 13a * 13b, 30a * 30b, 31 a « 31 b, 37a » 37b, 38a « 38b) bezeichnet. Unterschiede der Anordnung kommen durch die Tellerfeder 37b, den Dichtungsspalt 38b und die Kontaktflächen der Kolben 30b, 31 b zustande. Eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung gemäß Fig. 3 umfasst einen Druckverstärker oder Druckübersetzer 51 mit einem ersten Kolben 52 und einem zweiten Kolben 53. Der erste Kolben 51 weist einen ersten Steuerkanal 55 und einen zweiten Steuerkanal 54 mit einer Drossel auf. Die beiden Kolben 52 und 53 sind derart relativ zu einander beweglich angeordnet, dass bei der Rückstellung ein Spalt auftritt, der eine zusätzliche Verbindung zwischen niederduckseitigem Druckverstarkerraum 56 und Differenzraum 57 durch den Kanal 54 freigibt. Die Relativbewegung der Kolben 52 und 53 wird durch einen Anschlag (Verbindungsmittel 58) und eine Feder 59 begrenzt. Während des Förderhubes liegen die Kolben 52 und 53 aneinander an wie in Fig. 3 dargestellt und verschließen somit den zusätzlichen Steuerkanal 54. Die Öffnung und das Verschließen des Spalts werden durch den Kolbenhub der Kolben 52 und 53 - in ähnlicher Weise wie in Fig. 1 gezeigt und beschrieben - gesteuert.
In Fig. 4 ist ein Druckverstärker 61 eines Ausführungsbeispiels in Weiterbildung eines Stands der Technik gemäß Fig. 5 dargestellt. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind ein erster Steuerkanal 62 mit einer ersten Drossel 63 und ein zweiter Steuerkanal 64 mit einer zweiten Drossel 65 in einem Kolben 66 des Druckverstärkers 61 ausgebildet. Der erste Steuerkanal 62 verbindet den niederdruckseitigen Steuerraum 67 permanent mit einem Differenzraum 68. Der zweite Steuerkanal 64 stellt eine kolbenhubabhängige Verbindung zwischen den Räumen 67 und 68 her. Nach einem Kolbenhub h wird die Verbindung freigegeben. Bei Rückstellung nach einem erfolgten großen Kolbenhub (> h) wird die Rückstellungskraft durch die Steuerkanäle 62 und 64 erleichtert. Bei kleinem Kolbenhub (< h) reicht der Steuerkanal 64 aus, so dass Leckageverfuste in Grenzen gehalten werden können.
Beschreibung des Stands der Technik
Bei der in der Fig. 5 dargestellten hubgesteuerten Kraftstoffeinspritzeinrichtung 1 fördert eine mengengeregelte Kraftstoffpumpe 2 Kraftstoff 3 aus einem Vorratstank 4 über eine Förderleitung 5 in einen zentralen Druckspeicherraum 6 (Common-Rail), von dem mehrere, der Anzahl einzelner Zylinder entsprechende Druckleitungen 7 zu den einzelnen, in den Brennraum der zu versorgenden Brennkraftmaschine ragenden Injektoren 8 (Einspritzvorrichtung) abführen. In der Fig. 3 ist lediglich einer der Injektoren 8 eingezeichnet. Mit Hilfe der Kraftstoffpumpe 2 wird ein erster Systemdruck erzeugt und im Druckspeicherraum 6 gelagert. Dieser erste Systemdruck wird zur Voreinspritzung und bei Bedarf und Nacheinspritzung (HC-Anreicherung zur Abgasnachbehandlung oder Rußreduktion) sowie zur Darstellung eines Einspritzverlaufs mit Plateau (Bootinjektion) verwendet. Zur Einspritzung von Kraftstoff mit einem zweiten höheren Systemdruck ist jedem Injektor 8 jeweils ein lokaler Druckverstärker 9 zugeordnet, der sich innerhalb eines Injektors 8 befindet.
Beim Betrieb des Druckverstärkers 9 wird der Druck im durch einen Übergang von einem größeren zu einem kleineren Kolbenquerschnitt ausgebildeten Differenzraum 10 verwendet. Zur Wiederbefüllung und Deaktivierung des Druckverstärkers 9 wird der Differenzraum 10 mit einem Versorgungsdruck (Raildruck) beaufschlagt. Dann herrschen an allen Druckflächen eines Kolbens 1 1 die gleichen Druckverhältnisse (Raildruck). Der Kolben 1 1 ist druckausgeglichen. Durch eine zusätzliche Feder wird der Kolben 1 1 in seine Ausgangsstellung gedrückt. Zur Aktivierung des Druckverstärkers 9 wird der Differenzraum 10 druckentlastet und der Druckverstärker erzeugt eine Druckverstärkung gemäß dem Flächenverhältnis. Durch diese Art der Steuerung kann erreicht werden, dass zur Rückstellung des Druckverstärkers 9 und zum Wiederbefüllen eines hochdruckseitigen Druckverstärkerraums 1 2 ein niederdruckseitiger Druckverst rkerraum 13 nicht druckentlastet werden muss. Bei einer kleinen hydraulischen Übersetzung können damit die Entspannungsverluste stark reduziert werden.
Zur Steuerung des Druckverstärkers 9 werden eine Drossel 14 und ein 2/2-Wege- Ventil 1 5 verwendet. Die Drossel 14 verbindet den Differenzraum 10 mit unter Versorgungsdruck stehendem Kraftstoff aus einem Druckspeicherraum 6. Das 2/2- Wege-Ventil 15 schließt den Differenzraum 10 an eine Leckageleitung 16 an. Sind die 2/2-Wege-Ventile 1 5 und 17 geschlossen, so steht der Injektor 8 unter dem Druck des Druckspeicherraums 6. Der Druckverstärker 9 befindet sich in der Ausgangsstellung. Nun kann durch das Ventil 17 eine Einspritzung mit Raildruck gesteuert werden. Wird eine Einspritzung mit höherem Druck gewünscht, so wird das 2/2-Wege-VentiI 1 5 angesteuert (geöffnet) und damit eine Druckverstärkung erreicht. Der Kolben 1 1 kann in Kompressionsrichtung bewegt werden, so dass der im Druckverstarkerraum .1 2 befindliche Kraftstoff verdichtet und einem Steuerraum 18 und einem Düsenraum 19 zugeführt wird. Ein Rückschlagventil 20 verhindert den Rückfluss von komprimiertem Kraftstoff in den Druckspeicherraum 6.
Die Einspritzung erfolgt über eine Kraftstoff-Zumessung mit Hilfe einer in einer Führungsbohrung axial verschiebbaren Düsennadel 21 mit einer konischen Ventildichtfläche an ihrem einen Ende, mit der sie mit einer Ventilsitzfläche am Injektorgehäuse des Injektors 8 zusammenwirkt. An der Ventilsitzfläche des Injektorgehäuses sind Einspritzöffnungen vorgesehen. Innerhalb des Düsenraums 19 ist eine in Öffnungsrichtung der Düsennadel 21 weisende Druckfläche dem dort herrschenden Druck ausgesetzt, der über eine Druckleitung 22 dem Düsenraum 1 9 zugeführt wird. Koaxial zu einer Ventilfeder greift ferner an der Düsennadel 21 ein Druckstück 23 an, das mit seiner der Ventildichtfläche abgewandten Stirnseite 24 den Steuerraum 18 begrenzt. Der Steuerraum 18 hat vom Kraftstoffdruckanschluß her einen Zulauf mit einer ersten Drossel 25 und einen Ablauf zu einer Druckentlastungsleitung 26 mit einer zweiten Drossel 27, die durch das 2/2-Wege- Ventil 17 gesteuert wird.
Der Düsenraum 1 9 setzt sich über einen Ringspalt zwischen der Düsennadel 21 und der Führungsbohrung bis an die Ventilsitzfläche des Injektorgehäuses fort. Über den Druck im Steuerraum 18 wird das Druckstück 22 in Schließrichtung druckbeaufschlagt.
Unter dem ersten oder zweiten Systemdruck stehender Kraftstoff füllt ständig den Düsenraum 1 9 und den Steuerraum 1 8. Bei Betätigung (Öffnen) des 2/2-Wege-
Ventils 17 kann der Druck im Steuerraum 18 abgebaut werden, so dass in der
Folge die in Öffnungsrichtung auf die Düsennadel 21 wirkende Druckkraft im Düsenraum 1 9 den in Schließrichtung auf die Düsennadel 21 wirkende Druckkraft übersteigt. Die Ventildichtfläche hebt von der Ventilsitzflä'che ab und Kraftstoff wird eingespritzt. Dabei lässt sich der Druckentlastungsvorgang des Steuerraums 19 und somit die Hubsteuerung des Ventilglieds 17 über die Dimensionierung der Drossel 25 und der Drossel 27 beeinflussen.
Das Ende der Einspritzung wird durch erneutes Betätigen (Schließen) des 2/2- Wege-Ventils 17 eingeleitet, das den Steuerraum 1 8 wieder von der Leckageleitung 26 abkoppelt, so dass sich im Steuerraum 18 wieder ein Druck aufbaut, der das Druckstück 23 in Schließrichtung bewegen kann.
Weiterhin ist die an den Druckspeicherraum 6 angeschlossene Bypass-Leitung 28 vorgesehen. Die Bypass-Leitung 28 ist direkt mit der Druckleitung 22 verbunden. Die Bypass-Leitung 28 ist für eine Einspritzung mit Raildruck verwendbar und ist parallel zum Druckverstarkerraum 1 2 angeordnet, so dass die Bypass-Leitung 28 unabhängig von der Bewegung und Stellung des Kolbens 1 1 durchgängig ist.
BEZUGSZEICHENLISTE
I Kraftstoffeinspritzeinrichtung 2 Kraftstoffpumpe
3 Kraftstoff
4 Kraftstoffbehälter
5 Druckleitung
6 Druckspeicherraum 7 Zuleitung
8 Injektor
9 Druckverstärker 9a Druckverstärker 9b Druckverstärker 10 Differenzraum 10a Differenzraum 10b Differenzraum
II Kolben
12 Druckverstarkerraum 13. Druckverstarkerraum
13a Druckverstarkerraum
13b Druckverstarkerraum
14 Drossel
15 2/2-Wege-Ventil 16 Leckageleitung
17 2/2-Wege-Ventil
18 Steuerraum
19 Düsenraum
20 Rückschlagventil 21 Düsennadel
22 Druckleitung
23 Druckstück Stirnfläche Drossel Leckageleitung Drossel a erster Kolben b erster Kolben a zweiter Kolben b zweiter Kolben Stirnfläche Steuerkanal Drossel Steuerkanal Drossel a Tellerfeder b Tellerfeder a Dichtungsspalt b Dichtungsspalt Druckverstärker Kolben Kolben Steuerkanal Steuerkanal . Niederdruckseitiger Druckverstarkerraum Differenzraum Anschlag Feder Druckverstärker Steuerkanal Drossel Steuerkanal Drossel Kolben Niederdruckseitiger Druckverstarkerraum Differenzraum

Claims

PAT E N TA N S P R ÜC H E
1 . Druckverstärker (9a; 9b; 51 ; 61 ) einer Kraftstoffeinspritzeinrichtung (1 ) mit einer verschiebbaren Kolbeneinheit (30a, 31 a; 31 a, 31 b; 52, 53; 66), welche einenends über einen niederdruckseitigen Druckverstarkerraum (1 3; 67) druckbeaufschlagbar ist und anderenends einen hochdruckseitigen Druckverstarkerraum zur Kraftstoffkomprimierung aufweist, wobei die Kolbeneinheit (30a, 31 a; 31 a, 31 b; 52, 53; 66) einen zweiten gegenüber dem ersten zur Druckbeaufschlagung vorgesehenen Kolbenquerschnitt reduzierten Kolbenquerschn'itt zur Ausbildung eines an eine Leckageleitung (16) anschließbaren Differenzraumes (10a; 10b; 57; 68) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Steuerkanal (33, 35; 54, 55; 62, 64) den niederdruckseitigen Druckverstarkerraum (13; 67) mit dem Differenzraum (10a; 10b; 57; 68) verbindet, dessen Öffnung in
Abhängigkeit von der Bewegung zumindest von Teilen der Kolbeneinheit (30a, 31 a; 31 a, 31 b; 52, 53; 66) verschlossen oder freigegeben ist.
2. Druckverstärker nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Steuerkanai (33, 35; 54, 55; 62, 64) in die Kolbeneinheit
(30a, 31 a; 31 a, 31 b; 52, 53; 66) integriert ist.
3. Druckverstärker nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Steuerkanal (33, 35; 54, 55; 62, 64) eine Drossel (34, 36; 63, 65) enthält.
4. Druckverstärker nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kolbeneinheit aus mindestens 2 Teilen ausgebildet ist und die Verbindungsmittel (37a; 37b; 59) derart ausgebildet sind, dass die Kolben (30a, 31 a; 30b, 31 b; 52, 53) zwischen dem
Förderhub des Druckverstärker (9a; 9b; 51 ) und der Rückstellbewegung des Druckverstärker (9a; 9b; 51 ) eine Relativbewegung zueinander ausführen und durch diese Relativbewegung der mindestens eine Steuerkanal (35; 54) geöffnet bzw. geschlossen wird.
5. Druckverstärker nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, wobei die Öffnung des mindestens einen Steuerkanals (35; 55) in einem Spalt (38a;
38b) zwischen einem ersten Kolben (30a; 30b; 52) und einem zweiten Kolben (31 a; 31 b; 53) angeordnet ist und über eine Feder (37a; 37b) derart gesteuert wird, dass die Öffnung bei Zuschaltung des Druckverstärkers (9a; 9b; 51 ) geschlossen ist und durch die Relativbewegung der Kolben (30a, 31 a; 30b, 31 b; 52, 53) zu einander bei abgeschaltetem Druckverstärker (9a; 9b; 51 ) freigegeben ist.
6. Druckverstärker nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnung bei einem von einer vorzugsweise einteiligen Kolbeneinheit (66) ausgeführten Förderhub > h freigegeben ist.
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