EP1392965B1 - Druckverstärker einer kraftstoffeinspritzeinrichtung - Google Patents

Druckverstärker einer kraftstoffeinspritzeinrichtung Download PDF

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EP1392965B1
EP1392965B1 EP02735066A EP02735066A EP1392965B1 EP 1392965 B1 EP1392965 B1 EP 1392965B1 EP 02735066 A EP02735066 A EP 02735066A EP 02735066 A EP02735066 A EP 02735066A EP 1392965 B1 EP1392965 B1 EP 1392965B1
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EP
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pressure
piston
pressure intensifier
fuel
space
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EP02735066A
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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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    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
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    • F02M57/02—Injectors structurally combined with fuel-injection pumps
    • F02M57/022—Injectors structurally combined with fuel-injection pumps characterised by the pump drive
    • F02M57/025—Injectors structurally combined with fuel-injection pumps characterised by the pump drive hydraulic, e.g. with pressure amplification
    • F02M57/026—Construction details of pressure amplifiers, e.g. fuel passages or check valves arranged in the intensifier piston or head, particular diameter relationships, stop members, arrangement of ports or conduits
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    • F02M47/00—Fuel-injection apparatus operated cyclically with fuel-injection valves actuated by fluid pressure
    • F02M47/02—Fuel-injection apparatus operated cyclically with fuel-injection valves actuated by fluid pressure of accumulator-injector type, i.e. having fuel pressure of accumulator tending to open, and fuel pressure in other chamber tending to close, injection valves and having means for periodically releasing that closing pressure
    • F02M47/027—Electrically actuated valves draining the chamber to release the closing pressure
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M59/00—Pumps specially adapted for fuel-injection and not provided for in groups F02M39/00 -F02M57/00, e.g. rotary cylinder-block type of pumps
    • F02M59/02—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
    • 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 amplifier of a fuel injection device according to the preamble of claim 1.
  • the fuel injection device according to the invention may be formed both stroke-controlled and pressure-controlled.
  • a stroke-controlled fuel injection device is understood to mean that the opening and closing of the injection opening takes place by means 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 reduction within the control chamber causes a stroke of the nozzle needle. Alternatively, the deflection of the nozzle needle by an actuator (actuator, actuator) take place.
  • a pressure-controlled fuel injection device In a pressure-controlled fuel injection device according to the invention, the nozzle needle is moved by the pressure prevailing in the nozzle chamber of an injector fuel pressure against the action of a closing force (spring), so that the injection port for injection of the fuel from the nozzle chamber is released into the cylinder.
  • injection pressure The pressure with which fuel exits the nozzle chamber into a cylinder of an internal combustion engine
  • system pressure is understood to mean the pressure below which fuel is available or stored in the fuel injector.
  • control channel is replaced by a Relative movement of two pistons released during reset. At the Compression stroke, the additional control channel is closed, so that the Leakage losses can be reduced.
  • the restoring force is through the control channel after a large piston stroke (> h) has occurred through the released control channel facilitated.
  • the pressure booster 9a of a first embodiment in a further development of the prior art according to FIG. 5 has a first piston 30a and a second piston 31a (two-part piston formation). There is a continuous power transmission from the first piston 30a to the second piston 31a instead, when a piston surface 32 is pressurized in the connection of the pressure booster 9a (open valve 15). During the connection of the pressure booster 9a, a control amount of fuel flows via a first control passage 33 with a first throttle 34 and a differential space 10a in the leakage line 16.
  • an additional second control channel 35 is formed, which includes a second throttle 36 .
  • the pressure booster 9a open valve 15
  • the plate spring 37a is compressed by the force transmission from the first piston 30a to the second piston 31a and a gap 38a is closed between the pistons 30a and 31a, whereby the second control channel 35 is closed.
  • Fig. 2 relates to a similar to FIG. 1 arrangement.
  • Identical or similar components are designated by the same or similar 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.
  • a fuel injection device comprises a pressure booster or pressure intensifier 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 such movably arranged relative to each other, that in the provision of a gap occurs, an additional connection between Schoduck Schom Booster chamber 56 and differential space 57 releases through the channel 54.
  • the Relative movement of the pistons 52 and 53 is by a stop (Connecting means 58) and a spring 59 limited.
  • the pistons 52 and 53 abut each other as shown in Fig. 3 and thus close the additional control channel 54.
  • the opening and the Closing of the gap are by the piston stroke of the pistons 52 and 53 - in similar to that shown in Fig. 1 and described - controlled.
  • Fig. 4 is a pressure amplifier 61 of an embodiment in development of a prior art shown in FIG. 5.
  • the first control channel 62 connects the low-pressure side control chamber 67 permanently with a differential space 68.
  • the second control channel 64 provides a piston stroke-dependent connection between the rooms 67 and 68 ago. After one Piston stroke h, the connection is released. On provision after a successful large piston stroke (> h) is the restoring force through the control channels 62 and 64th facilitated. At a small piston stroke ( ⁇ h), the control channel 64 is sufficient, so that Leakage losses can be kept within limits.
  • FIG. 5 In the stroke-controlled fuel injection device 1 shown in FIG. 5 promotes a volume-controlled fuel pump 2 fuel 3 from a Storage tank 4 via a feed line 5 in a central pressure storage chamber. 6 (Common rail), of which several, corresponding to the number of individual cylinders Pressure lines 7 to the individual, in the combustion chamber to be supplied Remove internal combustion engine protruding injectors 8 (injector).
  • FIG. 3 shows only one of the injectors 8.
  • Fuel pump 2 With the help of Fuel pump 2, a first system pressure is generated and in the pressure storage space 6 stored. This first system pressure is used for pre-injection and when needed and Post-injection (HC enrichment for exhaust aftertreatment or soot reduction) and to represent a course of injection with plateau (boat injection) used.
  • Post-injection HC enrichment for exhaust aftertreatment or soot reduction
  • To inject fuel with a second higher system pressure is everyone Injector 8 each associated with a local pressure booster 9, which is within a Injector 8 is located.
  • the differential space 10 For refilling and deactivation of the booster 9 is the differential space 10 with a supply pressure (rail pressure) acted upon. Then prevail at all pressure surfaces of a piston 11, the same pressure conditions (Rail pressure).
  • the piston 11 is pressure balanced. By an additional spring the piston 11 is pressed into its initial position.
  • the differential space 10 is depressurized and the Pressure booster generates a pressure boost according to the area ratio.
  • a throttle 14 and a 2/2-way valve 15 used for controlling the pressure booster 9, a throttle 14 and a 2/2-way valve 15 used.
  • the throttle 14 connects the differential space 10 with below Supply pressure of stationary fuel from an accumulator 6.
  • the 2/2-way valve 15 connects the differential space 10 to a leakage line 16 at. are the 2/2-way valves 15 and 17 closed, the injector 8 is below the Pressure of the pressure storage chamber 6.
  • the pressure booster 9 is located in the Starting position. Now can through the valve 17 an injection with rail pressure to be controlled. If an injection with higher pressure is desired, then the 2/2-way valve 15 is activated (opened) and thus a pressure boost reached.
  • the piston 11 can be moved in the compression direction, so that the Compressed in the pressure booster chamber 12 located fuel and a control room 18 and a nozzle chamber 19 is supplied.
  • a check valve 20 prevents the return flow of compressed fuel into the pressure storage space 6.
  • the injection takes place via a fuel metering with the help of one in one Guide bore axially displaceable nozzle needle 21 with a conical Valve sealing surface at one end, with which it has a valve seat on Injector housing of the injector 8 cooperates.
  • injection openings are provided at the valve seat surface of the Injector housing.
  • Inside the nozzle chamber 19 is a in the opening direction of the nozzle needle 21 facing pressure surface there subjected to prevailing pressure, via a pressure line 22 to the nozzle chamber 19th is supplied.
  • Coaxial with a valve spring also engages the nozzle needle 21 Pressure piece 23 on, with its side facing away from the valve sealing face 24th limited the control room 18.
  • the control chamber 18 has the fuel pressure connection fro an inlet with a first throttle 25 and a drain to a Pressure relief line 26 with a second throttle 27, through the 2/2-way valve 17 is controlled.
  • the nozzle chamber 19 is placed over an annular gap between the nozzle needle 21st and the guide bore continues to the valve seat surface of the injector housing. about the pressure in the control chamber 18, the pressure member 22 in the closing direction pressurized.
  • the end of the injection is achieved by pressing (closing) the 2/2-way valve again 17 introduced, the control chamber 18 again from the leakage line 26 decouples, so that in the control chamber 18 again builds up a pressure that the Pressure piece 23 can move in the closing direction.
  • bypass line 28th intended.
  • the bypass line 28 is connected directly to the pressure line 22.
  • the bypass line 28 is usable for injection with rail pressure and is arranged parallel to the pressure booster chamber 12, so that the bypass line 28th regardless of the movement and position of the piston 11 is continuous.

Description

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 Kraftstoffeinspritzeinrichtung 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 Kraftstoffeinspritzeinrichtung 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 Kraftstoffeinspritzeinrichtung entsteht (z.B. eine Führungsieckage), 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 199 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 199 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 Kraftstoffeinspritzeinrichtung;
Fig. 2
einen zweiten Druckverstärker einer Kraftstoffeinspritzeinrichtung;
Fig. 3
einen dritten Druckverstärker einer Kraftstoffeinspritzeinrichtung;
Fig. 4
einen vierten Druckverstärker einer Kraftstoffeinspritzeinrichtung;
Fig. 5
eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung 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. 5 einen ersten Kolben 30a und einen zweiten Kolben 31a aufweist (zweiteilige Kolbenausbildung). Es findet eine andauernde Kraftübertragung vom ersten Kolben 30a auf den zweiten Kolben 31a 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 16. 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 15) wird durch die Kraftübertragung vom ersten Kolben 30a auf den zweiten Kolben 31a die Tellerfeder 37a zusammengedrückt und ein Spalt 38a zwischen den Kolben 30a und 31a verschlossen, wodurch der zweite Steuerkanal 35 verschlossen wird.
Bei abgeschaltetem Druckverstärker 9a (geschlossenes Ventil 15) und verminderter Kraftübertragung zwischen den Kolben 30a und 31a wird der Spalt 38a freigegeben, so dass auch über den zweiten Steuerkanal 35 Kraftstoff aus dem niederdruckseitigen Druckverstärkerraum 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 31a 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, 31a ≈ 31b, 37a ≈ 37b, 38a ≈ 38b) bezeichnet. Unterschiede der Anordnung kommen durch die Tellerfeder 37b, den Dichtungsspalt 38b und die Kontaktflächen der Kolben 30b, 31b 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 Druckverstärkerraum 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 Leckageverluste 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 11 die gleichen Druckverhältnisse (Raildruck). Der Kolben 11 ist druckausgeglichen. Durch eine zusätzliche Feder wird der Kolben 11 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 12 ein niederdruckseitiger Druckverstärkerraum 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-WegeVentil 15 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 15 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-Ventil 15 angesteuert (geöffnet) und damit eine Druckverstärkung erreicht. Der Kolben 11 kann in Kompressionsrichtung bewegt werden, so dass der im Druckverstärkerraum 12 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 19 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-WegeVentil 17 gesteuert wird.
Der Düsenraum 19 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 19 und den Steuerraum 18. Bei Betätigung (Öffnen) des 2/2-WegeVentils 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 19 den in Schließrichtung auf die Düsennadel 21 wirkende Druckkraft übersteigt. Die Ventildichtfläche hebt von der Ventilsitzfläche 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 18 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 Druckverstärkerraum 12 angeordnet, so dass die Bypass-Leitung 28 unabhängig von der Bewegung und Stellung des Kolbens 11 durchgängig ist.
BEZUGSZEICHENLISTE
1
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
11
Kolben
12
Druckverstärkerraum
13
Druckverstärkerraum
13a
Druckverstärkerraum
13b
Druckverstärkerraum
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
24
Stirnfläche
25
Drossel
26
Leckageleitung
27
Drossel
30a
erster Kolben
30b
erster Kolben
31
a zweiter Kolben
31b
zweiter Kolben
32
Stirnfläche
33
Steuerkanal
34
Drossel
35
Steuerkanal
36
Drossel
37a
Tellerfeder
37b
Tellerfeder
38a
Dichtungsspalt
38b
Dichtungsspalt
51
Druckverstärker
52
Kolben
53
Kolben
54
Steuerkanal
55
Steuerkanal
56
Niederdruckseitiger Druckverstärkerraum
57
Differenzraum
58
Anschlag
59
Feder
61
Druckverstärker
62
Steuerkanal
63
Drossel
64
Steuerkanal
65
Drossel
66
Kolben
67
Niederdruckseitiger Druckverstärkerraum
68
Differenzraum

Claims (6)

  1. Druckverstärker (9; 9a; 9b; 51; 61) einer Kraftstoffeinspritzeinrichtung (1) mit einer verschiebbaren Kolbeneinheit (11; 30a, 30b; 31a, 31b; 52, 53; 66), welche einenends über einen niederdruckseitigen Druckverstärkerraum (13; 13a; 13b; 56; 67) druckbeaufschlagbar ist und anderenends einen hochdruckseitigen Druckverstärkerraum (12) zur Kraftstoffkomprimierung aufweist, wobei die Kolbeneinheit (11; 30a, 30b; 31a, 31b; 52, 53; 66) einen zweiten gegenüber dem ersten zur Druckbeaufschlagung vorgesehenen Kolbenquerschnitt reduzierten Kolbenquerschnitt zur Ausbildung eines über ein ansteuerbares Ventil (15) an eine Leckageleitung (16) anschließbaren Differenzraumes (10; 10a; 10b; 57; 68) aufweist, wobei mindestens ein Steuerkanal (33, 35; 54, 55; 62, 64) den niederdruckseitigen Druckverstärkerraum (13; 13a; 13b; 56; 67) mit dem Differenzraum (10; 10a, 10b; 57; 68) verbindet, und wobei der niederdruckseitige Druckverstärkerraum (13; 13a; 13b; 56; 67) der hochdruckseitige Druckverstärkerraum und der Differenzraum (10; 10a; 10b; 57; 68) bei geschlossenem Ventil (15) mit unter Systemdruck stehendem Kraftstoff befüllt sind, dadurch gekennzeichnet, dass eine Öffnung des Steuerkanals (33, 35; 54, 55; 62, 64) in Abhängigkeit von der Bewegung zumindest von Teilen der Kolbeneinheit (30a, 31a; 30b, 31b; 52, 53; 66) verschlossen oder freigegeben ist.
  2. Druckverstärker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Steuerkanal (33, 35; 54, 55; 62, 64) in die Kolbeneinheit (30a, 30b; 31a, 31b; 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 zwei Teilen ausgebildet ist und Verbindungsmittel aufweist, die derart ausgebildet sind, dass die Kolben (30a, 31a; 30b, 31b; 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; 54) in einem Spalt (38a; 38b) zwischen einem ersten Kolben (30a; 30b; 52) und einem zweiten Kolben (31a; 31b; 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, 31a; 30b, 31b; 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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