EP1520099B1 - Druckübersetzer kraftstoffinjektor mit schnellem druckabbau bei einspritzende - Google Patents

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EP1520099B1
EP1520099B1 EP03722254A EP03722254A EP1520099B1 EP 1520099 B1 EP1520099 B1 EP 1520099B1 EP 03722254 A EP03722254 A EP 03722254A EP 03722254 A EP03722254 A EP 03722254A EP 1520099 B1 EP1520099 B1 EP 1520099B1
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EP
European Patent Office
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pressure
valve
space
relief valve
booster
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EP03722254A
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EP1520099A1 (de
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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 EP1520099B1 publication Critical patent/EP1520099B1/de
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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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    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
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    • F02M47/00—Fuel-injection apparatus operated cyclically with fuel-injection valves actuated by fluid pressure
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    • F02M47/027—Electrically actuated valves draining the chamber to release the closing pressure
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • 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

  • both pressure-controlled and stroke-controlled injection systems can be used.
  • fuel injection systems come next pump-injector units, pump-line-nozzle units and storage injection systems are used.
  • Storage injection systems common rail injection systems
  • the highest possible injection pressure is generally required.
  • EP 0 562 046 B1 discloses a control and valve arrangement with damping for an electronically controlled injection unit.
  • the actuation and valve assembly for a hydraulic unit comprises an electrically energizable electromagnet having a fixed stator and a movable armature.
  • the anchor has a first and a second surface.
  • the first and second surfaces of the armature define first and second cavities, with the first surface of the armature facing the stator.
  • the valve is capable of delivering a hydraulic actuating fluid to the injector from a sump.
  • a damping fluid may be collected therefrom with respect to one of the cavities of the solenoid assembly.
  • WO 02/092997 A1 relates to a fuel injection device. This is used on an internal combustion engine.
  • the combustion chambers of the internal combustion engine are each supplied with fuel via fuel injectors.
  • the fuel injectors are acted upon by a high pressure source;
  • the fuel injection device according to WO 02/092997 A1 comprises a pressure booster, which contains a movable pressure booster piston, which separates a connectable to the high pressure source chamber from a connected to the fuel injector high-pressure chamber.
  • the fuel pressure in the high pressure chamber can be varied by filling a back space of the pressure booster with fuel or by emptying this back space of fuel.
  • the fuel injector comprises a movable closing piston for opening or closing the injection openings facing the combustion chamber.
  • the closing piston protrudes into a closing pressure chamber so that it can be pressurized with fuel. This achieves a force acting on the closing piston in the closing direction.
  • the closing pressure chamber and another space are formed by a common working space, wherein all portions of the working space are permanently connected to each other for the exchange of fuel.
  • a variable hydraulic closing force acting on the nozzle needle of the fuel injector can be achieved.
  • a variable nozzle opening pressure is achieved, which increases with the pressure prevailing in the high-pressure reservoir, so that even with small amounts, a high injection pressure is achieved and the needle closing can be improved.
  • the pressure prevailing in the high-pressure reservoir pressure is applied directly to the back of the nozzle needle.
  • the pressure booster is controlled according to this solution on the back space, which then acts as a pressure booster control chamber.
  • the proposed solution according to the invention avoids both the use of a designed as a 312-way valve control valve and the disadvantages associated with the use of a 2/2-way valve with Gudrossel or filling valve, d. H. a slower pressure drop towards the end of the injection.
  • the filling throttle and the filling valve are replaced by a pressure relief valve, via which, however, a very rapid pressure reduction can be achieved at the end of an injection process.
  • the rapid pressure reduction (rapid spill) at the end of the injection phase in turn significantly improves the emission levels of the exhaust gas of self-igniting internal combustion engines.
  • the pressure relief valve is integrated in the control line to relieve the control chamber of the pressure booster.
  • the valve body of the Druckentlasungsventils can be formed both as a cylindrical body and include an area which can be formed in a reduced diameter, for example as a constriction.
  • the end faces of the valve body of the pressure relief valve can both be the same hydraulically effective surfaces and have different diameters.
  • two opposing hydraulic chambers may be formed, which pass through a through hole in the valve body of the pressure relief valve communicate with each other.
  • the flow cross section of the through bore within the valve body of the pressure relief valve is selected so that a pressure difference builds up between the hydraulic chambers of the pressure relief valve, so that the pressure relief valve can be kept closed.
  • a metering valve designed as a 2/2-way valve By using a metering valve designed as a 2/2-way valve, it is possible to avoid the use of a 3/2-way valve that is expensive to produce and therefore expensive in terms of the required tolerance.
  • the use of a pressure relief valve in the control line of the pressure booster allows a rapid pressure drop at the end of the injection, which can achieve a rapid closing of an example designed as a nozzle needle injection valve member.
  • FIG. 1 shows a known pressure-intensified fuel injector with a parallel-connected filling valve and filling throttle, which has a slow pressure reduction behavior.
  • the fuel injection device shown in Figure 1 comprises a fuel injector 1, and a high-pressure accumulator chamber 2 (common rail).
  • the fuel injector 1 contains an injector body 3, a nozzle body 4, wherein a pressure booster 5 is received in the injector body 3 and a metering valve 6, which is formed in the arrangement shown in Figure 1 as a 2/2-way valve.
  • high-pressure fuel is injected into a combustion chamber 7 of a self-igniting internal combustion engine.
  • a fuel tank not shown, for. B. the fuel tank of a motor vehicle.
  • the pressure booster 5 further comprises a control chamber 11 which is separated by a piston 12 from the working space 10 of the pressure booster 5.
  • the piston 12 of the pressure booster 5 may be formed in one piece as well as in several parts.
  • the piston 12 of the pressure booster comprises a first partial piston 13 and a second partial piston 14.
  • the first partial piston 13 is formed in a first diameter
  • a return spring 17 is received, which is supported on the one hand on an abutment 16 which is formed by the bottom of the control chamber 11 in the injector body 3, and on the other hand rests against the aforementioned return spring stop 18.
  • the lower end face of the second partial piston 14 of the piston 12 acts on a compression chamber 15 of the pressure booster 5, which in turn passes through a fuel inlet 21 under high pressure fuel into a nozzle chamber 22 within the nozzle body 4 of the fuel injector 1.
  • a throttle body 19 may be added, which serves to dampen when closing or opening of the fuel injector 1 adjusting pressure pulsations in the supply line 9, their unattenuated reaction in the interior the high pressure accumulator 2 there would have unacceptably high pressure peaks result.
  • a throttle branch 36 extends to the working space 11 of the pressure booster 5, in which a Geardrossel 35 is added.
  • a filling valve 37 is connected, which in the illustrated in Figure 1 Embodiment variant of a fuel injection device is designed as a ball valve with an opening spring.
  • the filling valve 37 is parallel to the throttle point 35 in the throttle branch 36 and opens into the same line as the throttle branch 36, which in turn opens into the working space 11 of the pressure booster 5
  • the control chamber 11 of the pressure booster 5 is connected via a control line 20 with the metering valve 6 in connection. From the control room 11 branches off beyond a connecting line 25, which in turn opens into a nozzle control chamber 24. A recorded in the nozzle control chamber 24 closing spring element 28 acts on an upper end face 27 of an injection valve member 26, which z. B. may be formed as a nozzle needle. Within the nozzle control chamber 24, a stop 29 is received, which is surrounded by the formed as a spiral spring closing spring element 28. From the nozzle control chamber 24 branches off a filling line 23, in which a check valve 34 is received. About the filling line 23 of the compression chamber 15 of the pressure booster 5 is filled with fuel.
  • the nozzle body 4 of the fuel injector 1 receives a nozzle chamber 22 which is supplied via the aforementioned fuel inlet 21 from the compression chamber 15 with fuel under high pressure.
  • the injection valve member 26 includes a pressure shoulder 30 which, when a high pressure is present within the nozzle chamber 22, moves the injection valve member 26 against the action of the closing spring 28 in the opening direction.
  • From the nozzle chamber 22 extends within the nozzle body 4, an annular gap 32 in the direction of the tip 31 of the injection valve member 26. About the annular gap 32, the fuel flows to injection ports 33. About the injection openings 33 of the fuel at the open, d. H. From its combustion chamber side seat moving injection valve member 26 injected into the combustion chamber 7 of the self-igniting internal combustion engine.
  • the variant of a fuel injection device shown in Figure 1 sets as a metering valve 6 a 2/2-way valve, which is provided to accelerate the return and to reduce the outflowing loss amount with a filling throttle 35 parallel valve 37.
  • the arrangement shown in Figure 1 has the disadvantage that at the end of the injection process, a slow pressure drop to the pressure in the high-pressure reservoir 2 (common rail) present pressure level This leads to unsatisfactory emissions results, also by a slowly settling pressure reduction achievable average injection pressure decreases.
  • Figure 2 shows an inventively designed, pressure-translated fuel injector with 2/2-way metering valve and a relief valve in the control line for controlling the pressure in the control chamber of the pressure booster.
  • a pressure-intensified fuel injector 1 is shown, the metering valve 6 can be configured as 2/2-way valve, in the control line 20 to the control chamber 11 of the pressure booster 5 an additional, the filling throttle and the filling valve 37 replacing pressure relief valve 40 is integrated. With this configuration, a rapid spill can be achieved at the end of an injection process.
  • the designed as a 2/2-way valve metering valve 6 is set in its closed position.
  • the metering valve 6 can be designed as a directly operated valve or as a servo valve. Furthermore, the metering valve 6 can be actuated both by a magnetic actuator and by a piezoactuator.
  • the hydraulic circuit diagram shown in FIG. 2 shows that the device for injecting fuel comprises a high-pressure reservoir 2 (common rail), which is supplied with fuel via a high-pressure pump (not shown in FIG. 2) which compresses the fuel to a high pressure level ,
  • a high-pressure pump not shown in FIG. 2
  • this is stored so that the fuel system pressure, d. H. the pressure prevailing in the interior of the high-pressure accumulator 2 pressure all fuel injectors 1, which are present in one of the number of cylinders of a self-igniting internal combustion engine corresponding number, can be supplied.
  • the fuel injector 1 comprises the above-mentioned 2/2-way valve metering valve 6, a relief valve 40, received in the control line 20 between the control chamber 11 of the pressure booster 5 and the metering valve 6, the pressure booster 5 and an injection valve member.
  • the pressure booster 5 is formed as an axially displaceable Kobenaji, a piston 12 formed by the piston 12, which may be formed integrally or in several parts, a working space 10 and a pressure relief or druckbeaufschlagbarer control chamber eleventh separated from each other.
  • the piston 12 of the pressure booster 5 may comprise a first partial piston 13 and a second partial piston 14.
  • the first sub-piston 13 may be formed in a larger diameter
  • the second sub-piston 14 is formed in a contrast reduced diameter and applied to its lower end face a compression space 15 of the pressure booster.
  • a supply line 9 extends to the working space 10 of the pressure booster 5, wherein in the supply line 9, a throttle point 19 may be formed to attenuate in the supply line 9 forming pressure pulsations or pressure wave reflections and their retroactive effect in the interior of the high-pressure accumulator 2.
  • the metering valve 6 Im in 2 illustrated rest state of the device for injecting fuel is the metering valve 6, which is preferably designed as a 2/2-way valve, not activated and there is no injection instead.
  • the pressure relief valve 40 received in the control line 20, 49 of the control chamber 11 of the pressure booster 5 is in its open initial state.
  • switching state of the device for injecting fuel is pending in the interior of the high-pressure accumulator 2 pressure level in the working space 10 of the pressure booster 5, starting from this via an overflow 47 in a second space 42 of the pressure relief valve 40, via a in a valve body 43rd the pressure relief valve 40 formed overflow 44 in a first space 41 of the pressure relief valve 40 at.
  • the prevailing pressure in the high-pressure reservoir 2 pressure level beyond the control line 20 in the control chamber 11 of the pressure booster 5, of this via the connecting line 25 in a nozzle control chamber 24 in the injector body 4 and a filling line 23 (filling path) is the in the interior of the high pressure accumulator 2 pending pressure in the compression chamber 15 of the pressure booster 5 at.
  • the piston 12 of the pressure booster 5 is pressure balanced.
  • the pressure booster 5 is deactivated in the idle state of the device for injecting fuel according to Figure 2 and there is no pressure gain instead.
  • the piston 12 of the pressure booster 5 which may include a first part piston 13 and a second part piston 14, placed over a arranged in the control chamber 11 return spring element 17 in its initial position, the filling of the compression chamber 15 via the filling line 23, which differs from Nozzle control chamber 24, a check valve 34 containing the compression space 15 extends.
  • the pressure relief valve 40 integrated in the control line 20, 49 between the metering valve 6 and the control chamber 11 comprises a substantially cylindrically shaped valve body 43.
  • the cylindrical valve body 43 is penetrated by a through-bore 44.
  • the through hole 44 connects the first space 41 with the second space 42 of the pressure relief valve 40.
  • the substantially cylindrical valve body 46 may include a constriction 50.
  • a valve spring 48 is received, which acts on an upper end face of the valve body 43.
  • FIG. 3 shows the pressure-translating fuel injector according to FIG. 2 in the activated state, that is to say in the activated state. H. with controlled 2/2-way valve.
  • the metering of the fuel is effected by a control of the preferably designed as a 2/2-way valve metering valve 6.
  • This can be controlled either via a piezoelectric actuator or a magnetic actuator;
  • the metering valve 6 can also be designed as a servo valve or as a directly controlled valve.
  • the valve body 43 of the pressure relief valve 40 closes with its slide portion 46, the valve cross section 45 by retracting against the action of the valve spring 48 in the direction of the first space 41.
  • the pressure relief of the control chamber 11 is now via the control line 20 in the second space 42 of the pressure relief valve 40 and the formed in the valve body 43 through hole 44 in the low-pressure side return 8.
  • the pressure in the nozzle control chamber 24 is reduced, as a result of which the pressure force acting in the closing direction on the end face 26 of the injection valve member 26 is reduced.
  • the injection valve member 26, which is designed, for example, as a nozzle needle, opens in the nozzle chamber 22 by the hydraulic force applied to the pressure shoulder 30. The opening is thus pressure-controlled, so that fuel flows from the nozzle chamber 22 via the annular gap 32 surrounding the injection valve member 26 in the direction of the tip 31 of the injection valve member 26 flows and passes from there via the injection openings 33 into the combustion chamber 7 of the self-igniting internal combustion engine.
  • the flow cross-section within the flow channel 44, which passes through the valve body 43 of the pressure relief valve 40 is designed such that a sufficient pressure difference between the first space 41 and the second space 42 of the pressure relief valve 40 sets, the valve body 43 of the pressure relief valve 40 in the closed position, d. H. the sliding portion 46 keeps in overlap with the valve cross-section 45, so that the overflow 47 remains closed in the pressure chamber 10 of the pressure booster.
  • the control chamber 11 of the pressure booster 5 is separated from the low-pressure side return 8 by renewed activation of the metering valve 6 designed as a 2/2-way valve and again with the high-pressure reservoir 2 (Common rail) ruling high-pressure level connected. This is done by closing the metering valve designed as a 2/2-way valve 6.
  • the connection to the low-pressure side return 8 is interrupted, whereby the flow of fuel through the flow channel 44 in the valve body 43 of the pressure relief valve 40 comes to a halt This is not effective in the closing direction Pressure difference between the first space 41 and the second space 42 of the pressure relief valve 40 form.
  • valve spring 48 arranged in the first space 41 the valve body 43 with its second end face 43 and adjoining slide portion 46 on the valve body 43 is pressed into the second space 42 of the pressure relief valve 40.
  • the slide portion 46 extends from the valve cross-section 45, so that the pending in the working space 10 of the pressure booster 5, the pressure in the high-pressure accumulator 2 corresponding pressure level on the overflow 47, the second space 42, the control line 20 again at the control chamber 11 of the pressure booster 5 is present , Due to the successful pressure equalization of the piston 12 of the pressure booster 5 moves into the working space 10, wherein its retraction is supported by the arranged in the control chamber 11 return spring element 17.
  • the pressure level within the compression chamber 15 of the pressure booster 5 is lowered rapidly to the pressure prevailing in the high-pressure reservoir 2 pressure level.
  • the injection valve member 26 configured as a nozzle needle, for example, is hydraulically balanced, ie the pressure level in the nozzle chamber 22 and in the nozzle control chamber 24 is identical.
  • the closing force, which is exerted by the closing spring element 28 on the end face 27 of the injection valve member 26, outweighs and causes closing of the injection valve member 26, ie its retraction into its combustion chamber side seat.
  • the injection ports 33 are closed in the region of the tip 31 of the injection valve member 26 and the injection is finished
  • the pressure booster piston 12 After pressure equalization within the injection system in accordance with the configuration shown in FIG. 3, the pressure booster piston 12 is returned to its initial position by the return spring 17 acting on it. There is a refilling of the compression chamber 15 via the filling line 23 with in this integrated check valve 34 from the nozzle control chamber 24.
  • the compression chamber 15 could also be filled from the hydraulic chambers 11 or 10.
  • the nozzle control chamber 24 in turn is filled via the control chamber 11 of the pressure booster 5 via connecting line 25 with fuel.
  • the fuel flows through the working space 10 of the pressure booster 5 via overflow 47, the second space 42 of the pressure relief valve 40 and the control line 20.
  • the metering valve denoted by reference numeral 6 is preferably designed as a 2/2-way valve and can be manufactured particularly easily in the required tolerances manufacturing technology.
  • the preferred as 2/2-way valve metering valve 6 can be performed both as a directly operated valve or as a servo-valve.
  • the control of the 2/2-way metering valve 6 can be done both by a solenoid actuator and piezoelectric actuator.
  • the pressure relief valve 40 may advantageously be designed so that no hydraulic pressure surface is present in relation to the pressure prevailing in the overflow line 47.
  • the valve can be moved by a small spring force and a small pressure difference between the space 42 and the space 41 and only a small throttling of Abêtmenge in the bore 44 is necessary.
  • a throttling in the overflow line 47 can also be arranged.
  • the nozzle control chamber 24 may be connected instead of the control chamber 11 of the pressure booster 5 via the connecting line 25 with the injector inlet, for example via the working space of the pressure booster.
  • the piston 12 can be formed within the pressure booster both as a one-part and as a two-part configured component, a first part piston 13 and a second part piston 14 included, which can be formed both one or more parts.
  • FIG. 4 shows the pressure-intensified fuel injector according to the illustration in FIG. 2 with a relief valve with a sealing seat.
  • valve body 43 of the pressure relief valve shown in FIG. 4 comprises a mushroom-shaped shoulder. Instead of a slide portion 45 on the lower end 52 of the valve body 43 with flow channel 44 (see illustration of Figure 3) is at the lower end of the valve body 43 as shown in Figure 4, a mushroom-shaped approach formed, which forms a sealing seat 51 with the valve cross-section 45.
  • An end face 53.1 in the lower region of the valve body 43 is formed in a larger diameter, As the first space 41 of the pressure relief valve 40 opposite end face 52 of the valve body 43.
  • valve body 43 passing through bore 44 can be between the first space 41 and the second space 42 of the pressure relief valve 40 according to the embodiment in Figure 4 reach a pressure difference, which the valve body 43 is held in its closed position when flowing through the flow channel 44, after the designed as a 2/2-way valve metering valve 6 is activated, that is opened.
  • the other components of the fuel injector 1 illustrated in FIG. 4 essentially correspond to the components already described in FIGS. 2 and 3 and will not be explained further in connection with FIG. 4 in order to avoid repetition.
  • FIG. 5 shows the pressure-translated fuel ejector according to the representation in FIG. 2 with a pressure relief valve whose valve body is essentially cylindrical.
  • the device for injecting fuel illustrated in FIG. 5 comprises the fuel injector 1 which contains a metering valve 6 designed as a 2/2-way valve, the pressure booster 5 received in the injector body 3 and the injection valve 26 received in the nozzle body 4.
  • the fuel injector 1 becomes supplied via a high-pressure accumulator 2 (common rail) with fuel under high pressure via the supply line 9 with fuel.
  • the supply line 9 may include a throttle point 19, which serves to dampen pressure pulsations or pressure wave reflections into the interior of the high-pressure fountain space 2, in order to protect it against excessive peak pressure loads.
  • the supply line 9 from the high pressure accumulator 2 (common rail) opens at an outlet point 38 in the working space 10 of the pressure booster 5.
  • the working space 10 and the control chamber 11 of the pressure booster 5 are separated by a piston 12, which has a first part piston 13 and a second Partial piston 14 may include.
  • the piston 12 of the pressure booster 5 may be formed both one or more parts and is acted upon by a arranged in the control chamber 11 spring element 17.
  • the spring element 17 is supported on the one hand on the abutment 16 formed by the bottom of the control chamber 11 and on the other hand on a stop surface 18 in the upper region of the second partial piston 14.
  • the second sub-piston 14 of the piston 12 acts with its lower end face the compression chamber 15 of the pressure booster 5.
  • the fuel inlet 21 extends to the nozzle chamber 22, which surrounds the injection valve member 26 in the region of a pressure shoulder 30 formed on this From the control chamber 11 of the pressure booster fifth extends a connecting line 25 which opens into the nozzle control chamber 24 of the nozzle body 4 From the nozzle control chamber 24 extends a filling line 23 (filling path) with integrated check valve 34 to the compression chamber 15 of the pressure booster 5, via which the compression space 15th From the nozzle control chamber 24 is filled with fuel.
  • a stroke stop 29 is formed, which forms the maximum stroke of the injection valve member 26, for example formed as a nozzle needle, and abuts on the upper end face 27 thereof.
  • a closing spring 28 is received in the nozzle control chamber 24, which acts on the end face 27 of the injection valve member 26. From the nozzle chamber 22 within the nozzle body 4, the annular gap 32, a tapered portion of the injection valve member 26 extends to the tip 31 of the injection valve member 26. In its combustion chamber side seat injection valve member 26 are the injection ports 33, via which the fuel under high pressure is injected into the combustion chamber 7 of the self-igniting internal combustion engine, sealed.
  • the control line 20 extends to also in this embodiment of the solution proposed by the invention contained pressure relief valve 40.
  • the pressure relief valve 40 as shown in Figure 5 is a substantially Cylindrically shaped valve body 54.
  • the cylindrically shaped valve body 54 is penetrated by a flow channel 44 which extends between the first space 41 and the second space 42 of the pressure relief valve 40.
  • the cylindrically shaped valve body 54 moves into the first space 41 with its first end face 52, while the second end face 53 of the cylindrically shaped valve body 54 is associated with the second space 42 of the pressure relief valve 40.
  • the overflow line 47 opens between the working space 10 of the pressure booster 5 and the pressure relief valve 40 according to the embodiment of Figure 5 in the first space 41 of the pressure relief valve 40.
  • the sealing seat 51 which connects or separates the control chamber 11 of the pressure booster 5 with the working space 10 of the pressure booster, on the side of the Drockentlastungsventiles 40 facing the metering valve 6.
  • the operation of the pressure relief valve shown in Figure 5 40 essentially corresponds to the mode of operation of the device for injecting fuel according to FIG. 2.
  • the metering valve 6, preferably designed as a 2/2-way valve, opens, closes the pressure relief valve 40. Due to the between the second space 42 and the first space 41 of the pressure relief valve 40 when flowing through the flow channel 44 adjusting pressure difference of cylindrically formed Valve body 54 held when flowing through the flow channel 44 in its closed position. After closing the metering valve 6, however, the pressure relief valve 40 opens, caused by the valve spring 48 arranged in the first space 41 and connects the control chamber 11 of the pressure booster 5 via the control line 20, the second space 42, the flow channel 44 with the first space 41 of the pressure relief valve and from there via the overflow into this overflow 47 with the working space 10 of the pressure booster.
  • the second part piston 14 moves very quickly out of the compression space 15, the extension being assisted by the return spring 17 arranged in the control space 11.
  • the pressure in the control chamber 22 falls within the nozzle body 4 very quickly.
  • the opening force acting on the pressure shoulder 30 of the injection valve member 26 decreases very sharply, so that the injection valve member 26 is pressed into its combustion chamber-side seat via the closing spring 28 arranged in the nozzle control chamber 24, which acts on the end face 27 of the injection valve member 26 and the injection openings 33 in FIG the combustion chamber 7 are closed.

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Description

    Technisches Gebiet
  • Zur Versorgung von Brennräumen selbstzündender Verbrennungskraftmaschinen mit Kraftstoff können sowohl druckgesteuerte als auch hubgesteuerte Einspritzsysteme eingesetzt werden. Als Kraftstoffeinspritzsysteme kommen neben Pumpe-Düse-Einheiten, Pumpe-Leitung-Düse-Einheiten auch Speichereinspritzsysteme zum Einsatz. Speichereinspritzsysteme (Common Rail-Einspritztsysteme) ermöglichen es in vorteilhafterweise, den Einspritzdruck an Last und Drehzahl der Verbrennungskraftmaschine jeweils anzupassen. Zur Erzielung hoher spezifischer Leistungen und zur Reduktion der Emissionen der Verbrennungskraftmaschine ist generell ein möglichst hoher Einspritzdruck erforderlich.
    • Stand der Technik
  • Aus Festigkeitsgründen ist das erreichbare Druckniveau bei heute eingesetzten Speichereinspritzsystemen zurzeit auf etwa 1600 bar begrenzt. Zur weiteren Drucksteigerung an Speichereinspritzsystemen kommen an Commen-Rail-Systemen Druckverstärker zum Einsatz.
  • EP 0 562 046 B1 offenbart eine Betätigungs- und Ventilanordnung mit Bedämpfung für eine elektronisch gesteuerte Einspritzeinheit. Die Betätigungs- und Ventilanordnung für eine hydraulische Einheit weist einen elektrisch erregbaren Elektromagneten mit einem festen Stator und einem bewegbaren Anker auf. Der Anker weist eine erste und eine zweite Oberfläche auf. Die erste und die zweite Oberfläche des Ankers definieren einen ersten und einen zweiten Hohlraum, wobei die erste Oberfläche des Ankers dem Stator zuweist. Es ist ein Ventil vorgesehen, welches mit dem Anker verbunden ist. Das Ventil ist in der Lage, aus einem Sumpf ein hydraulisches Betätigungsfluid an die Einspritzvorrichtung zu leiten. Ein Dämpfungsfluid kann in Bezug auf einen der Hohlräume der Elektromagnetanordnung dort gesammelt werden bzw. von dort abgelassen werden. Mittels eines in eine Zentralbohrung hineinragenden Bereiches eines Ventils kann die Strömungsverbindung des Dämpfungsfluides proportional zu dessen Viskosität selektiv freigegeben bzw. verschlossen werden.
  • Die WO 02/092997 A1 bezieht sich auf eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung. Diese wird an einer Verbrennungskraftmaschine eingesetzt. Die Brennräume der Verbrennungskraftmaschine werden über Kraftstoffinjektoren jeweils mit Kraftstoff versorgt. Die Kraftstoffinjektoren werden über eine Hochdruckquelle beaufschlagt; ferner umfasst die Kraftstoffeinspritzeinrichtung gemäß WO 02/092997 A1 einen Druckübersetzer, der einen beweglichen Druckübersetzerkolben enthält, welcher einen an die Hochdruckquelle anschließbaren Raum von einem mit dem Kraftstoffinjektor verbundenen Hochdruckraum trennt. Der Kraftstoffdruck im Hochdruckraum lässt sich durch Befüllen eines Rückraumes des Druckübersetzers mit Kraftstoff bzw. durch Entleeren dieses Rückraumes von Kraftstoff variieren.
  • Der Kraftstoffinjektor umfasst einen beweglichen Schließkolben zum Öffnen bzw. Verschließen der dem Brennraum zuweisenden Einspritzöffnungen. Der Schließkolben ragt in einen Schließdruckraum hinein, so dass dieser mit Kraftstoff druckbeaufschlagbar ist. Dadurch wird eine dem Schließkolben in Schließrichtung beaufschlagende Kraft erzielt. Der Schließdruckraum und ein weiterer Raum werden durch einen gemeinsamen Arbeitsraum gebildet, wobei sämtliche Teilbereiche des Arbeitsraumes permanent zum Austausch von Kraftstoff miteinander verbunden sind.
  • Mit dieser Lösung kann durch Ansteuerung des Druckübersetzers über den Rückraum erreicht werden, dass die Ansteuerverluste im Kraftstoffhochdrucksystem im Vergleich zu einer Ansteuerung über einen zeitweise mit der Kraftstoffhochdruckquelle verbundenen Arbeitsraum kleingehalten werden können. Ferner wird der Hochdruckraum nur bis auf das Druckniveau des Hochdruckspeicherraumes entlastet und nicht bis auf Leckdruckniveau. Dies verbessert einerseits den hydraulischen Wirkungsgrad des Kraftstoffinjektors, andererseits kann ein schnellerer Druckaufbau bis auf das Systemdruckniveau erfolgen, so dass die zwischen den Einspritzphasen liegenden zeitlichen Abstände verkürzt werden können.
  • Mit dieser Lösung ist eine variable hydraulische Schließkraft, die auf die Düsennadel des Kraftstoffinjektors wirkt, erreichbar. Dadurch wird ein variabler Düsenöffnungsdruck erreicht, der sich mit dem im Hochdruckspeicherraum herrschenden Druck erhöht, so dass auch bei kleinen Mengen ein hoher Einspritzdruck erreicht wird und das Nadelschließen verbessert werden kann. Um diese hydraulische Schließkraft mit geringem konstruktivem Aufwand zu verwirklichen, wird der im Hochdruckspeicherraum herrschende Druck direkt auf der Rückseite der Düsennadel aufgebracht. Zur Erhöhung des Wirkungsgrades wird der Druckübersetzer gemäß dieser Lösung über den Rückraum gesteuert, der dann als Druckverstärker-Steuerraum fungiert. Dadurch wird nur der kleinere Rückraum und nicht der große Arbeitsraum des Druckverstärkers entlastet; zusätzlich wird der Hochdruckbereich nur bis auf den im Hochdruckspeicherraum herrschenden Druck und nicht bis auf Leckagedruckniveau entlastet, wodurch sich der hydraulische Wirkungsgrad einer solchen Anordnung erheblich verbessern lässt. Dies führt zu einem Einspritzsystem für selbstzündende Verbrennungskraftmaschinen mit hohem erreichbarem Einspritzdruck und gleichzeitig erhöhtem Wirkungsgrad. Zur Steuerung ist jedoch ein 3/2-Wege-Ventil notwendig, um einen schnellen Druckabbau am Einspritzende zu gewährleisten. Ein 3/2-Wege-Ventil ist jedoch fenigungstechnisch sehr aufwendig herzustellen und kostenintensiv. Die geforderten Toleranzen sind in der Serienfertigung derzeit nicht beherrschbar.
  • Prinzipiell ist es möglich, einen druckübersetzenden Kraftstoffinjektor gemäß der aus WO 02/092997 A1 bekannten Lösung mit einem 2/2-Wege-Ventil in Verbindung mit einer Fülldrossel zu steuern. Zum Beschleunigen des Rückstellens und zum Verkleinern der Verlustmenge über die Fülldrossel kann dabei in vorteilhafterweise ein Füllventil eingesetzt werden. Bei Einsatz eines Füllventiles ergibt sich jedoch am Einspritzende ein langsamer Druckabfall bis auf das im Hochdruckspeicherraum herrschende Druckniveau, welcher zu schlechten Emissionsergebnissen führt. Ein schneller Druckabfall (rapid spill) ist daher zur Erfüllung künftiger Abgasgrenzwerte zwingend erforderlich. Ferner ist mit einem nur langsam erfolgenden Druckabbau gegen Ende einer Einspritzphase der Nachteil verbunden, dass sich das mittlere Einspritzdruckniveau erheblich verringert.
    • Darstellung der Erfindung
  • Die erfindungsgemäß vorgeschlagene Lösung vermeidet sowohl den Einsatz eines als 312-Wege-Ventil ausgebildeten Steuerventiles als auch die Nachteile, die mit dem Einsatz eines 2/2-Wege-Ventils mit Fülldrossel bzw. Füllventil verbunden sind, d. h. einen nur langsam vonstatten gehenden Druckabfall gegen Ende der Einspritzung. Mit der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Lösung werden die Fülldrossel und das Füllventil durch ein Druckentlastungsventil ersetzt, über das jedoch ein sehr schneller Druckabbau am Ende eines Einspritzvorganges erreicht werden kann. Der schnelle Druckabbau (rapid spill) am Ende der Einspritzphase wiederum verbessert in erheblichem Maße die Emissionswerte des Abgases selbstzündender Verbrennungskraftmaschinen.
  • Das Druckentlastungsventil wird in die Steuerleitung zur Entlastung des Steuerraumes des Druckübersetzers integriert. Der Ventilkörper des Druckentlasungsventils kann sowohl als zylindrischer Körper ausgebildet werden als auch einen Bereich umfassen, der in verringertem Durchmesser beispielsweise als Einschnürstelle, ausgebildet werden kann. Die Stirnseiten des Ventilkörpers des Druckentlastungsventils können sowohl gleiche hydraulisch wirksame Flächen sein als auch unterschiedliche Durchmesser aufweisen. Am Druckentlastungsventil können zwei einander gegenüberliegende hydraulische Räume ausgebildet sein, die durch eine Durchgangsbohrung im Ventilkörper des Druckentlastungsventiles miteinander in Verbindung stehen. Der Strömungsquerschnitt der Durchgangsbohrung innerhalb des Ventilkörpers des Druckentlastungsventiles ist so gewählt, dass sich zwischen den hydraulischen Räumen des Druckentlastungsventiles eine Druckdifferenz aufbaut, so dass das Druckentlastungsventil geschlossen gehalten werden kann.
  • Durch Einsatz eines als 2/2-Wege-Ventil ausgebildeten Zumessventiles kann der Einsatz eines hinsichtlich der geforderten Toleranz nur aufwendig herzustellenden und daher teuren 3/2-Wege-Ventiles vermieden werden. Der Einsatz eines Druckentlasungsventiles in der Steuerleitung des Druckübersetzers ermöglicht einen schnellen Druckabfall am Ende der Einspritzung, wodurch sich ein schnelles Schließen eines beispielsweise als Düsennadel ausgebildeten Einspritzventilgliedes erreichen lässt.
    • Zeichnung
  • Anhand der Zeichnung wird die Erfindung nachstehend eingehender beschrieben.
  • Es zeigt:
    • Figur 1
    ein bekannter druckübersetzter Kraftstoffinjektor mit parallel geschaltetem Füllventil und Fülldrossel mit langsamem Druckabbauverhalten,
    Figur 2
    einen erfindungsgemäßen, druckübersetzten Kraftstoffinjektor mit 2/2-Wege-Zumessventil und Entlastungsventil in der Steuerleitung des Steuerraumes des Druckübersetzers,
    Figur 3
    den druckübersetzten Kraftstoffinjektor gemäß Figur 2 in aktiviertem Zustand,
    Figur 4
    den druckübersetzten Kraftstoffinjektor gemäß Figur 2 mit einem Entlastungsventil mit Dichtsitz,
    Figur 5
    den druckübersetzten Kraftstoffinjektor gemäß der Darstellung in Figur 2 mit Entlastungsventil mit zylindrisch ausgebildetem Ventilkörper.
    Ausführungsvarianten
  • Figur 1 ist ein bekannter druckübersetzter Kraftstoffinjektor mit parallel geschaltetem Füllventil und Fülldrossel zu entnehmen, welcher ein langsames Druckabbauverhalten aufweist.
  • Die in Figur 1 dargestellte Kraftstoffeinspritzeinrichtung umfasst einen Kraftstoffinjektor 1, und einen Hochdruckspeicherraum 2 (Common Rail). Der Kraftstoffinjektor 1 enthält einen Injektorkörper 3, einen Düsenkörper 4, wobei im Injektorkörper 3 ein Druckübersetzer 5 aufgenommen ist sowie ein Zumessventil 6, welches in der in Figur 1 dargestellten Anordnung als 2/2-Wege-Ventil ausgebildet ist. Mittels des Kraftstoffinjektors 1 wird unter hohem Druck stehender Kraftstoff in einen Brennraum 7 einer selbstzündenden Verbrennungskraftmaschine eingespritzt.
  • Vom Zumessventil 6 aus erstreckt sich ein niederdruckseitiger Rücklauf 8 in einen nicht dargestellten Kraftstoffbehälter z. B. den Kraftstofftank eines Kraftfahrzeuges.
  • Vom Hochdruckspeicherraum 2 (Common-Rail) strömt unter hohem Druck stehender Kraftstoff über eine Zuleitung 9 in einen Arbeitsraum 10 des Druckübersetzers 5 ein. Der Druckübersetzer 5 umfasst ferner einen Steuerraum 11, der über einen Kolben 12 vom Arbeitsraum 10 des Druckübersetzers 5 getrennt ist. Der Kolben 12 des Druckübersetzers 5 kann sowohl einteilig als auch mehrteilig ausgebildet sein. In der Ausführungsvariante gemäß Figur 1 umfasst der Kolben 12 des Druckübersetzers einen ersten Teilkolben 13 sowie einen zweiten Teilkolben 14. Der erste Teilkolben 13 ist in einem ersten Durchmesser ausgebildet, während demgegenüber der zweite Teilkolben 14, der unter Zwischenschaltung einer Rückstellfederanschlagfläche 18 am ersten Teilkolben 13 anliegt, in einem verringerten Durchmesser ausgebildet ist. Innerhalb des Steuerraumes 11 des Druckübersetzers 5 ist eine Rückstellfeder 17 aufgenommen, die sich einerseits an einem Widerlager 16, welches durch den Boden des Steuerraumes 11 im Injektorkörper 3 gebildet ist, abstützt und andererseits an dem bereits erwähnten Rückstellfederanschlag 18 anliegt. Die untere Stirnfläche des zweiten Teilkolbens 14 des Kolbens 12 beaufschlagt einen Kompressionsraum 15 des Druckübersetzers 5, der seinerseits über einen Kraftstoffzulauf 21 unter hohem Druck stehenden Kraftstoff in einen Düsenraum 22 innerhalb des Düsenkörpers 4 des Kraftstoffinjektors 1 leitet.
  • In der sich vom Hochdruckspeicherraum 2 zum Arbeitsraum 10 des Druckübersetzers 5 erstreckenden Zuleitung 9 kann eine Drosselstelle 19 aufgenommen sein, welche dazu dient, sich beim Schließen bzw. Öffnen des Kraftstoffinjektors 1 einstellende Druckpulsationen in der Zuleitung 9 zu dämpfen, deren ungedämpftes Rückwirken in das Innere des Hochdruckspeicherraumes 2 dort unzulässig hohe Druckspitzen zur Folge hätte. Von der Zuleitung 9, welche an einer Mündungsstelle 38 in den Arbeitsraum 10 des Druckübersetzers 5 mündet, verläuft ein Drosselabzweig 36 zum Arbeitsraum 11 des Druckübersetzers 5, in welchem eine Fülldrossel 35 aufgenommen ist. Parallel zum Drosselabzweig 35 mit integrierter Fülldrossel 35 ist ein Füllventil 37 geschaltet, welches in der in Figur 1 dargestellten Ausführungsvariante einer Kraftstoffeinspritzeinrichtung als Kugelventil mit öffnender Feder ausgebildet ist. Das Füllventil 37 liegt parallel zur Drosselstelle 35 in Drosselabzweig 36 und mündet in dieselbe Leitung wie der Drosselabzweig 36, welche ihrerseits in den Arbeitsraum 11 des Druckübersetzers 5 mündet
  • Der Steuerraum 11 des Druckübersetzers 5 steht über eine Steuerleitung 20 mit dem Zumessventil 6 in Verbindung. Vom Steuerraum 11 zweigt darüber hinaus eine Verbindungsleitung 25 ab, die ihrerseits in einen Düsensteuerraum 24 mündet. Ein im Düsensteuerraum 24 aufgenommenes Schließfederelement 28 beaufschlagt eine obere Stirnseite 27 eines Einspritzventilgliedes 26, welches z. B. als Düsennadel ausgebildet sein kann. Innerhalb des Düsensteuerraumes 24 ist ein Anschlag 29 aufgenommen, welcher von dem als Spiralfeder ausgebildeten Schließfederelement 28 umringt ist. Vom Düsensteuerraum 24 zweigt eine Befüllleitung 23 ab, in welcher ein Rückschlagventil 34 aufgenommen ist. Über die Befüllleitung 23 wird der Kompressionsraum 15 des Druckübersetzers 5 mit Kraftstoff befüllt.
  • Der Düsenkörper 4 des Kraftstoftinjektors 1 gemäß der Anordnung in Figur 1 nimmt einen Düsenraum 22 auf, der über den bereits erwähnten Kraftstoffzulauf 21 vom Kompressionsraum 15 aus mit unter hohem Druck stehenden Kraftstoff versorgt wird. Das Einspritzventilglied 26 umfasst eine Druckschulter 30, welche bei Anstehen eines hohen Druckes innerhalb des Düsenraumes 22 das Einspritzventilglied 26 entgegen der Wirkung der Schließfeder 28 in Öffnungsrichtung bewegt. Vom Düsenraum 22 erstreckt sich innerhalb des Düsenkörpers 4 ein Ringspalt 32 in Richtung auf die Spitze 31 des Einspritzventilgliedes 26. Über den Ringspalt 32 strömt der Kraftstoff auf Einspritzöffnungen 33 zu. Über die Einspritzöffnungen 33 wird der Kraftstoff bei geöffnetem, d. h. aus seinem brennraumseitigen Sitz bewegten Einspritzventilglied 26 in den Brennraum 7 der selbstzündenden Verbrennungskraftmaschine eingespritzt. Die in Figur 1 dargestellte Variante einer Kraftstoffeinspritzeinrichtung setzt als Zumessventil 6 ein 2/2-Wege-Ventil ein, welches zur Beschleunigung des Rückstellens und zum Verkleinern der abströmenden Verlustmenge mit einem der Fülldrossel 35 parallel geschalteten Ventil 37 versehen ist. Die in Figur 1 dargestellte Anordnung hat jedoch den Nachteil, dass sich gegen Ende des Einspritzvorgangs ein langsamer Druckabfall bis auf das im Hochdruckspeicherraum 2 (Common-Rail) vorliegende Druckniveau einstellt Dies führt zu unbefriedigenden Emissionsergebnissen, ferner wird durch einen nur langsam sich einstellenden Druckabbau der erreichbare mittlere Einspritzdruck verringert.
  • Figur 2 zeigt einen erfindungsgemäß ausgebildeten, druckübersetzten Kraftstoffinjektor mit 2/2-Wege-Zumessventil und einem Entlastungsventil in der Steuerleitung zur Steuerung des Drucks im Steuerraum des Druckübersetzers.
  • Bei der in Figur 2 dargestellten erfindungsgemäßen Ausführungsvariante einer Kraftstoffeinspritzeinrichtung ist ein druckübersetzter Kraftstoffinjektor 1 dargestellt, dessen Zumessventil 6 als 2/2-Wege-Ventil ausgestaltet sein kann, in dessen Steuerleitung 20 zum Steuerraum 11 des Druckübersetzers 5 ein zusätzliches, die Fülldrossel und das Befüllventil 37 ersetzendes Druckentlastungsventil 40 integriert ist. Mit dieser Konfiguration kann ein schneller Druckabbau (rapid spill) am Ende eines Einspritzvorganges erreicht werden.
  • Im in Figur 2 dargestellten Zustand befindet sich die Einrichtung zum Einspritzen von Kraftstoff in ihrem Ruhezustand. Das als 2/2-Wege-Ventil ausgebildete Zumessventil 6 ist in seine Schließstellung gestellt. Das Zumessventil 6 kann als direkt betätigtes Ventil oder als Servoventil ausgeführt sein. Ferner lässt sich das Zumessventil 6 sowohl durch einen Magnetaktor wie auch durch einen Piezoaktor ansteuern.
  • Aus dem in Figur 2 dargestellten Hydraulikschaltplan geht hervor, dass die Einrichtung zum Einspritzen von Kraftstoff einen Hochdruckspeicherraum 2 (Common-Rail) umfasst, der über eine in Figur 2 nicht dargestellte Hochdruckpumpe, welche den Kraftstoff auf ein hohes Druckniveau verdichtet, mit Kraftstoff beaufschlagt ist. Im Hochdruckspeicherraum 2, der unter Systemdruck steht wird dieser gespeichert, so dass der Kraftstoffsystemdruck, d. h. der im Inneren des Hochdruckspeicherraumes 2 herrschende Druck allen Kraftstoffinjektoren 1, die in einer der Zylinderzahl einer selbstzündenden Verbrennungskraftmaschine entsprechenden Anzahl vorhanden sind, zugeleitet werden kann. Der Kraftstoffinjektor 1 umfasst das bereits erwähnte als 2/2-Wege-Ventil ausgebildete Zumessventil 6, ein Entlastungsventil 40, aufgenommen in der Steuerleitung 20 zwischen Steuerraum 11 des Druckübersetzers 5 und dem Zumessventil 6, den Druckübersetzer 5 und ein Einspritzventilglied. In der in Figur 2 dargestellten Ausführungsvariante ist der Druckübersetzer 5 als eine axial verschiebbare Kobeneinheit, einen Kolben 12 umfassend ausgebildet Durch den Kolben 12, der einteilig oder auch mehrteilig ausgebildet sein kann, werden ein Arbeitsraum 10 sowie ein druck-entlastbarer bzw. druckbeaufschlagbarer Steuerraum 11 voneinander getrennt. Der Kolben 12 des Druckübersetzers 5 kann einen ersten Teilkolben 13 und einen zweiten Teilkolben 14 umfassen. Der erste Teilkolben 13 kann in einem größeren Durchmesser ausgebildet sein, während der zweite Teilkolben 14 in einem demgegenüber verringerten Durchmesser ausgebildet ist und mit seiner unteren Stirnseite einen Kompressionsraum 15 des Druckübersetzers beaufschlagt.
  • Vom Hochdruckspeicherraum 2 erstreckt sich eine Zuleitung 9 zum Arbeitsraum 10 des Druckübersetzers 5, wobei in der Zuleitung 9 eine Drosselstelle 19 ausgebildet sein kann, um sich in der Zuleitung 9 ausbildende Druckpulsationen bzw. Druckwellenreflexionen und deren Rückwirkung in das Innere des Hochdruckspeicherraumes 2 zu dämpfen. Im in Figur 2 dargestellten Ruhezustand der Einrichtung zum Einspritzen von Kraftstoff ist das Zumessventil 6, welches bevorzugt als 2/2-Wege-Ventil ausgestaltet ist, nicht angesteuert und es findet keine Einspritzung statt. Das Druckentlastungsventil 40, aufgenommen in der Steuerleitung 20, 49 des Steuerraumes 11 des Druckübersetzers 5 befindet sich in seinem geöffneten Ausgangszustand. Im in Figur 2 dargestellten Schaltzustand der Einrichtung zum Einspritzen von Kraftstoff steht das im Innenraum des Hochdruckspeicherraumes 2 anstehende Druckniveau im Arbeitsraum 10 des Druckübersetzers 5, von diesem ausgehend über eine Überströmleitung 47 in einem zweiten Raum 42 des Druckentlastungsventils 40, über eine in einem Ventilkörper 43 des Druckentlastungsventils 40 ausgebildeten Überströmkanal 44 in einem ersten Raum 41 des Druckentlastungsventiles 40 an. Vom zweiten Raum 42 des Druckentlastungsventiles 40 steht das im Hochdruckspeicherraum 2 herrschende Druckniveau darüber hinaus über die Steuerleitung 20 im Steuerraum 11 des Druckübersetzers 5, von diesem über die Verbindungsleitung 25 in einem Düsensteuerraum 24 im Injektorkörper 4 und über eine Befüllleitung 23 (Füllpfad) steht der im Inneren des Hochdruckspeicherraumes 2 anstehende Druck im Kompressionsraum 15 des Druckübersetzers 5 an.
  • Im Ruhezustand der Einrichtung zum Einspritzen von Kraftstoff sind demnach sämtliche Druckräume des Druckübersetzers 5, dessen Arbeitsraum 10, dessen Steuerraum 11 und der Kompressionsraum 15 mit dem im Hochdruckspeicherraum 2 herrschenden Druckniveau beaufschlagt. Dadurch ist der Kolben 12 des Druckübersetzers 5 druckausgeglichen. Der Druckübersetzer 5 ist im Ruhezustand der Einrichtung zum Einspritzen von Kraftstoff gemäß Figur 2 deaktiviert und es findet keine Druckverstärkung statt. In diesem Zustand ist der Kolben 12 des Druckübersetzers 5, der einen ersten Teilkolben 13 sowie einen zweiten Teilkolben 14 umfassen kann, über ein im Steuerraum 11 angeordnetes Rückstellfederelement 17 in seine Ausgangslage gestellt Die Befüllung des Kompressionsraumes 15 erfolgt über die Befüllleitung 23, welche sich vom Düsensteuerraum 24, ein Rückschlagventil 34 enthaltend zum Kompressionsraum 15 erstreckt.
  • Durch das im Düsensteuerraum 24 anstehende, dem Druckniveau innerhalb des Hochdruckspeicherraumes 2 entsprechende Druckniveau wird eine hydraulische Schließkraft auf eine Stirnseite 27 des Einspritzventilgliedes 26 ausgeübt, die zusätzlich durch die Schließkraft einer ebenfalls im Düsensteuerraum 24 aufgenommenen Schließfeder 28 unterstützt wird. Gemäß dieser Anordnung ist ein ständiges Anstehen des im Hochdruckspeicherraum 2 herrschenden Druckniveaus im Düsenraum 22 möglich, ohne dass sich das Einspritzventilglied 26 ungewollt öffnet und die Einspritzöffnungen 33 zum Brennraum 7 freigibt
  • In der in Figur 2 dargestellten Stellung des Kolbens 12 des Druckübersetzers 5, d. h. in dessen deaktivieatem Zustand ist der Kompressionsraum 15 des Druckübersetzers 5 nicht durch den zweiten Teilkolben 14 des Kolbens 12 beaufschlagt, so dass der Kraftstoffzulauf 21 zum Düsenraum 22 innerhalb des Injektorkörpers 4 des Düsenkörpers 4 des Kraftstoffinjektors 1 lediglich mit dem im Hochdruckspeicherraum 2 herrschenden Druckniveau beaufschlagt ist Dieses reicht jedoch nicht aus, um das Einspritzventilglied 26 durch Erzeugung einer hydraulischen Kraft an der Druckschulter 30 aus seinem brennraumseitigen Sitz zu öffnen und ein Einspritzen von Kraftstoff über die Einspritzöffnungen 33 in den Brennraum 7 der selbstzündenden Verbrennungskraftmaschine auszulösen.
  • Das in der Steuerleitung 20, 49 zwischen Zumessventil 6 und Steuerraum 11 integrierte Druckentlastungsventil 40 umfasst einen im Wesentlichen zylindrisch ausgebildeten Ventilkörper 43. Der zylindrisch ausgebildete Ventilkörper 43 ist von einer Durchgangsbohrung 44 durchsetzt. Die Durchgangsbohrung 44 verbindet den ersten Raum 41 mit dem zweiten Raum 42 des Druckentlastungsventils 40. In der in Figur 2 dargestellten Lage des Ventilkörpers 43 des Druckentlastungsventiles 40 ist dessen Ventilglied 45 durch einen Schieberbereich 46, welcher in den zweiten Raum 42 eingefahren ist, freigegeben. Der im Wesentlichen zylindrisch ausgebildete Ventilkörper 46 kann eine Einschnürstelle 50 umfassen. Im ersten Raum 41 des Druckentlastungsventils 40 ist eine Ventilfeder 48 aufgenommen, welche eine obere Stirnseite des Ventilkörpers 43 beaufschlagt. Durch den geöffneten Schiebersitz 46 des Ventilkörpers 43 des Druckentlastungsventiles 40, steht der Arbeitsraum 10, der zweite Raum 42 des Druckentlastungsventiles 40 über die Steuerleitung 20 mit dem Steuerraum 11 des Druckübersetzers 5 in Verbindung; es herrscht in diesen Räumen dasselbe Druckniveau.
  • Figur 3 zeigt den Druckübersetzenden Kraftstoffinjektor gemäß Figur 2 in aktiviertem Zustand, d. h. bei angesteuertem 2/2-Wege-Ventil.
  • Die Zumessung des Kraftstoffes erfolgt durch eine Ansteuerung des bevorzugt als 2/2-Wege-Ventil ausgebildeten Zumessventils 6. Dieses kann entweder über einen Piezoaktor oder über einen Magnetaktor angesteuert werden; daneben kann das Zumessventil 6 auch als Servoventil oder als direkt angesteuertes Ventil ausgebildet sein. Durch Ansteuerung des Zumessventils 6 wird der erste Raum 41 des Druckentlastungsventiles 40 mit dem niederdruckseitigen Rücklauf 8 verbunden. Der Ventilkörper 43 des Druckentlastungsventiles 40 verschließt mit seinem Schieberabschnitt 46 den Ventilquerschnitt 45 durch Einfahren gegen die Wirkung der Ventilfeder 48 in Richtung auf den ersten Raum 41. Damit wird die Überströmleitung 47 zwischen dem Arbeitsraum 10 des Druckübersetzers 5 und dem zweiten Raum 42 des Druckentlastungsventiles 40 verschlossen. Dadurch erfolgt eine Trennung des Steuerraumes 11 des Druckübersetzers 5 von der Systemdruckversorgung, d. h. vom Hochdruckspeicherraum 2 (Common-Rail).
  • Die Druckentlastung des Steuerraumes 11 erfolgt nun über die Steuerleitung 20 in den zweiten Raum 42 des Druckentlastungsventils 40 und über die im Ventilkörper 43 ausgebildete Durchgangsbohrung 44 in den niederdruckseitigen Rücklauf 8. Durch Abnahme des Druckniveaus im Steuerraum 11 des Druckübersetzers 5 wird der Druckübersetzer 5 aktiviert, da der hier zweiteilig ausgebildete Kolben 12 nunmehr aufgrund des im Arbeitsraum 10 herrschenden höheren Druckniveaus in den Kompressionsraum 15 des Druckübersetzers 5 einfährt. Aufgrund der Strömungsverbindung zwischen dem Kompressionsraum 15 und dem Düsenraum 22 im Düsenkörper 4 über den Kraftstoffzulauf 21 steigt der Druck auch im Düsenraum 22, der das Einspritzventilglied 26 umgibt, an. Damit stellt sich eine in Öffnungsrichtung des Einspritzventilgliedes 26 wirkende Druckkraft an der Druckschulter 30 des Einspritzventilgliedes 26 ein. Gleichzeitig verringert sich bei Aktivierung des Zumessventiles 6 der Druck im Düsensteuerraum 24, wodurch sich die in Schließrichtung wirkende Druckkraft auf der Stirnseite 26 des Einspritzventilgliedes 26 verringert. Das beispielsweise als Düsennadel ausgebildete Einspritzventilglied 26 öffnet durch die an der Druckschulter 30 anstehende hydraulische Kraft im Düsenraum 22. Die Öffnung erfolgt demnach druckgesteuert, so dass Kraftstoff vom Düsenraum 22 über den das Einspritzventilglied 26 umgebenden Ringspalt 32 in Richtung auf die Spitze 31 des Einspritzventilgliedes 26 strömt und von dort über die Einspritzöffnungen 33 in den Brennraum 7 der selbstzündenden Verbrennungskraftmaschine gelangt.
  • Solange der Steuerraum 11 des Druckübersetzers 5 druckentlastet bleibt, d. h. solange der Druckübersetzer 5 aktiviert ist, herrscht in dessen Kompressionsraum 15 ein sehr hoher Druck. Der hochverdichtete Kraftstoff strömt vom Kompressionsraum 15 über den Kraftstoffzulauf 21 zum Düsenraum 22 und von dort über den erwähnten Ringspalt 32 in Richtung auf die Einspritzöffnungen 33. Der durch Einfahren des Kolbens 12, in der in Figur 3 dargestellten Ausführungsvariante durch Einfahren des zweiten Teilkolbens 14 in den Steuerraum 11 aus diesem verdrängte Kraftstoff strömt über das Druckentlastungsventil 40, d. h. dessen Durchgangsbohrung 44, in den niederdruckseitigen Rücklauf 8. Der Strömungsquerschnitt innerhalb des Strömungskanales 44, welcher den Ventilkörper 43 des Druckentlastungsventiles 40 durchsetzt, ist derart ausgelegt, dass sich eine ausreichende Druckdifferenz zwischen dem ersten Raum 41 und dem zweiten Raum 42 des Druckentlastungsventiles 40 einstellt, die den Ventilkörper 43 des Druckentlastungsventiles 40 in Schließstellung, d. h. dessen Schiebebereich 46 in Überdeckung mit dem Ventilquerschnitt 45 hält, so dass die Überströmleitung 47 in den Druckraum 10 des Druckübersetzers abgeschlossen bleibt.
  • Zum Beenden der Einspritzung wird durch erneute Ansteuerung des als 2/2-Wege-Ventil ausgebildeten Zumessventiles 6 der Steuerraum 11 des Druckübersetzers 5 vom niederdruckseitigen Rücklauf 8 getrennt und wieder mit dem im Hochdruckspeicherraum 2 (Common-Rail) herrschenden Hochdruckniveau verbunden. Dies erfolgt durch ein Schließen des als 2/2-Wege-Ventil ausgebildeten Zumessventiles 6. Die Verbindung zum niederdruckseitigen Rücklauf 8 wird unterbrochen, wodurch der Kraftstoffstrom durch den Strömungskanal 44 im Ventilkörper 43 des Druckentlastungsventiles 40 zum Erliegen kommt Damit vermag sich keine in Schließrichtung wirksame Druckdifferenz zwischen dem ersten Raum 41 und dem zweiten Raum 42 des Druckentlastungsventiles 40 auszubilden. Durch die im ersten Raum 41 angeordnete Ventilfeder 48 wird der Ventilkörper 43 mit seiner zweiten Stirnseite 43 und sich daran anschließendem Schieberabschnitt 46 am Ventilkörper 43 in den zweiten Raum 42 des Druckentlastungsventiles 40 gedrückt. Damit fährt der Schieberabschnitt 46 aus dem Ventilquerschnitt 45 aus, so dass das im Arbeitsraum 10 des Druckübersetzers 5 anstehende, dem Druck im Hochdruckspeicherraum 2 entsprechende Druckniveau über die Überströmleitung 47, den zweiten Raum 42, die Steuerleitung 20 wieder am Steuerraum 11 des Druckübersetzers 5 ansteht. Bedingt durch den erfolgten Druckausgleich fährt der Kolben 12 des Druckübersetzers 5 in den Arbeitsraum 10 ein, wobei dessen Einfahrbewegung durch das im Steuerraum 11 angeordnete Rückstellfederelement 17 unterstützt wird. Durch diese Einfahrbewegung wird das Druckniveau innerhalb des Kompressionsraumes 15 des Druckübersetzers 5 auf das im Hochdruckspeicherraum 2 herrschende Druckniveau rasch abgesenkt. Da im Düsensteuerraum 24 nunmehr wieder das im Hochdruckspeicherraum 2 anstehende Druckniveau über die Verbindungsleitung 25 ansteht, ist das beispielsweise als Düsennadel konfigurierte Einspritzventilglied 26 hydraulisch ausgeglichen, d. h. das Druckniveau im Düsenraum 22 und im Düsensteuerraum 24 ist identisch. Die Schließkraft, welche durch das Schließfederelement 28 auf die Stirnseite 27 des Einspritzventilgliedes 26 ausgeübt wird, überwiegt und bewirkt ein Schließen des Einspritzventilgliedes 26, d. h. dessen Einfahren in seinen brennraumseitigen Sitz. Dadurch werden die Einspritzöffnungen 33 im Bereich der Spitze 31 des Einspritzventilgliedes 26 verschlossen und die Einspritzung beendet
  • Nach dem Druckausgleich innerhalb des Einspritzsystems gemäß der in Figur 3 wiedergegebenen Konfiguration wird der Druckübersetzerkolben 12 durch die diesen beaufschlagende Rückstellfeder 17 in seine Ausgangslage zurückgestellt. Es erfolgt eine Wiederbefüllung des Kompressionsraumes 15 über die Befüllleitung 23 mit in diese integriertem Rückschlagventil 34 vom Düsensteuerraum 24 aus. Der Kompressionsraum 15 könnte auch von den hydraulischen Räumen 11 oder 10 aus befüllt werden.
  • Der Düsensteuerraum 24 wiederum wird über den Steuerraum 11 des Druckübersetzers 5 via Verbindungsleitung 25 mit Kraftstoff befüllt. In den Steuerraum 11 des Druckübersetzers 5 wiederum strömt der Kraftstoff über den Arbeitsraum 10 des Druckübersetzers 5 via Überströmleitung 47 den zweiten Raum 42 des Druckentlastungsventiles 40 und die Steuerleitung 20. Durch das Nachfüllen, d. h. den Volumenausgleich der in dem Brennraum 7 über die Einspritzöffnungen 33 am brennraumseitigen Sitz des Einspritzventilgliedes 26 eingespritzte Kraftstoffmenge, werden die aufgezählten Komponenten durchspült und das in den Brennraum 7 der selbstzündenden Verbrennungskraftmaschine eingespritzte Kraftstoffvolumen ersetzt.
  • Das mit Bezugszeichen 6 bezeichnete Zumessventil wird bevorzugt als 2/2-Wege-Ventil ausgebildet und kann fertigungstechnisch besonders einfach in den geforderten Toleranzen hergestellt werden. Das als 2/2-Wege-Ventil bevorzugt ausgestaltete Zumessventil 6 kann sowohl als direkt betätigtes Ventil oder als Servo-Ventil ausgeführt werden. Die Ansteuerung des 2/2-Wege-Zumessventiles 6 kann sowohl durch einen Magnetaktor als auch Piezoaktor erfolgen. Es kann jedoch auch ein Ventil eingesetzt werden, welches eine Querschnittssteuerung des Strömungsquerschnittes von Steuerleitung 49 zum Rücklauf 8 erlaubt. Das Druckentlastungsventil 40 kann in vorteilhafterweise so ausgelegt sein, dass gegenüber dem in der Überströmleitung 47 anstehenden Druck keine hydraulische Druckfläche vorhanden ist. Somit kann das Ventil durch eine kleine Federkraft und eine geringe Druckdifferenz zwischen dem Raum 42 und dem Raum 41 bewegt werden und es ist nur eine geringe Drosselung der Absteuermenge in der Bohrung 44 notwendig. Zum Optimieren des Schaltverhaltens kann auch eine Drosselung in der Überströmleitung 47 angeordnet werden.
  • In Abwandlung des in Figur 3 dargestellten Aufbaus der Einrichtung zum Einspritzen von Kraftstoff in den Brennraum 7 einer selbstzündenden Verbrennungskraftmaschine kann der Düsensteuerraum 24 anstelle des Steuerraumes 11 des Druckübersetzers 5 über die Verbindungsleitung 25 mit dem Injektorzulauf beispielsweise über den Arbeitsraum des Druckübersetzers verbunden sein. Wie bereits erwähnt, lässt sich der Kolben 12 innerhalb des Druckübersetzers sowohl als einteiliges als auch als zweiteilig konfiguriertes Bauelement ausbilden, einen ersten Teilkolben 13 sowie einen zweiten Teilkolben 14 enthalten, die sowohl ein- als auch mehrteilig ausgebildet werden können.
  • Figur 4 zeigt den druckübersetzten Kraftstoffinjektor gemäß der Darstellung in Figur 2 mit einem Entlastungsventil mit Dichtsitz.
  • Im Unterschied zur Darstellung des Druckentlastungsventiles 40 gemäß der Figuren 2 und 3 umfasst der Ventilkörper 43 des in Figur 4 dargestellten Druckentlastungsventiles einen pilzförmigen Absatz. Anstelle eines Schieberabschnittes 45 an der unteren Stirnseite 52 des Ventilkörpers 43 mit Strömungskanal 44 (vergleiche Darstellung gemäß Figur 3) ist am unteren Ende des Ventilkörpers 43 gemäß der Darstellung in Figur 4 ein pilzformiger Ansatz angeformt, der einen Dichtsitz 51 mit dem Ventilquerschnitt 45 bildet. Eine Stirnfläche 53.1 im unteren Bereich des Ventilkörpers 43 ist in einem größeren Durchmesser ausgebildet, als die dem ersten Raum 41 des Druckentlastungsventiles 40 gegenüberliegende Stirnseite 52 des Ventilkörpers 43. Durch die den Ventilkörper 43 durchsetzende Durchgangsbohrung 44 lässt sich zwischen dem ersten Raum 41 und dem zweiten Raum 42 des Druckentlastungsventiles 40 gemäß der Ausführungsvariante in Figur 4 eine Druckdifferenz erreichen, welche den Ventilkörper 43 bei Durchströmung des Strömungskanales 44 in seiner Schließstellung hält, nachdem das als 2/2-Wege-Ventil ausgebildete Zumessventil 6 aktiviert, d. h. geöffnet wurde. Die übrigen in Figur 4 dargestellten Komponenten des Kraftstoffinjektors 1 entsprechen im Wesentlichen den in Figur 2 bzw. 3 bereits beschriebenen Komponenten und werden um Wiederholungen zu vermeiden, im Zusammenhang mit Figur 4 nicht weiter erläutert.
  • Figur 5 zeigt den druckübersetzten Kraftstofonjektor gemäß der Darstellung in Figur 2 mit einem Druckentlastungsventil, dessen Ventilkörper im Wesentlichen zylindrisch ausgebildet ist.
  • Die in Figur 5 dargestellte Einrichtung zum Einspritzen von Kraftstoff umfasst den Kraftstoffinjektor 1 welcher ein als 2/2-Wege-Ventil ausgebildetes Zumessventil 6 enthält, den Druckübersetzer 5, aufgenommen im Injektorkörper 3 sowie das Einspritzventil 26 aufgenommen im Düsenkörper 4. Der Kraftstoffinjektor 1 wird über einen Hochdruckspeicherraum 2 (Common-Rail) mit unter hohem Druck stehenden Kraftstoff über die Zuleitung 9 mit Kraftstoff versorgt. Die Zuleitung 9 kann eine Drosselstelle 19 enthalten, die der Dämpfung von Druckpulsationen bzw. Druckwellenreflexionen in das Innere des Hochdruckspreicherraumes 2 dient, um diesen vor zu hohen Spitzendruckbelastungen zu schützen. Die Zuleitung 9 vom Hochdruckspeicherraum 2 (Common-Rail) mündet an einer Mündungsstelle 38 in den Arbeitsraum 10 des Druckübersetzers 5. Der Arbeitsraum 10 und der Steuerraum 11 des Druckübersetzers 5 sind durch einen Kolben 12 voneinander getrennt, der einen ersten Teilkolben 13 und einen zweiten Teilkolben 14 umfassen kann. Der Kolben 12 des Druckübersetzers 5 kann sowohl ein- als auch mehrteilig ausgebildet sein und wird von einem in dem Steuerraum 11 angeordneten Federelement 17 beaufschlagt. Das Federelement 17 stützt sich einerseits am durch den Boden des Steuerraumes 11 gebildeten Widerlagers 16 und andererseits an einer Anschlagfläche 18 in oberen Bereich des zweiten Teilkolbens 14 ab. Der zweite Teilkolben 14 des Kolbens 12 beaufschlagt mit seiner unteren Stirnfläche den Kompressionsraum 15 des Druckübersetzers 5. Vom Kompressionsraum 15 erstreckt sich der Kraftstoffzulauf 21 zum Düsenraum 22, der das Einspritzventilglied 26 im Bereich einer an diesem ausgebildeten Druckschulter 30 umgibt Vom Steuerraum 11 des Druckübersetzers 5 streckt sich eine Verbindungsleitung 25, die in den Düsensteuerraum 24 des Düsenkörpers 4 mündet Vom Düsensteuerraum 24 verläuft eine Befüllleitung 23 (Füllpfad) mit darin integriertem Rückschlagventil 34 zum Kompressionsraum 15 des Druckübersetzers 5, über welche der Kompressionsraum 15 vom Düsensteuerraum 24 aus mit Kraftstoff befüllt wird. Innerhalb des Düsensteuerraumes 24 ist ein Hubanschlag 29 ausgebildet, der den Maximalhub des Einspritzventilgliedes 26, beispielsweise ausgebildet als Düsennadel, bildet und an dem dessen obere Stirnfläche 27 anschlägt. Ferner ist im Düsensteuerraum 24 eine Schließfeder 28 aufgenommen, die die Stirnseite 27 des Einspritzventilgliedes 26 beaufschlagt. Vom Düsenraum 22 innerhalb des Düsenkörpers 4 erstreckt sich der Ringspalt 32, einen verjüngten Bereich des Einspritzventilgliedes 26 umgebend, bis zur Spitze 31 des Einspritzventilgliedes 26. Bei in seinen brennraumseitigen Sitz gestellten Einspritzventilglied 26 sind die Einspritzöffnungen 33, über welche der unter hohem Druck stehende Kraftstoff in den Brennraum 7 der selbstzündenden Verbrennungskraftmaschine eingespritzt wird, verschlossen.
  • Vom Steuerraum 11 des Druckübersetzers 5 verläuft die Steuerleitung 20 zum auch in dieser Ausführungsvariante der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Lösung enthaltenen Druckentlastungsventil 40. Im Unterschied zu den in Figuren 2, 3 und 4 dargestellten Druckentlastungsventil 40 umfasst das Druckentlastungsventil 40 gemäß der Darstellung in Figur 5 einen im Wesentlichen zylinderförmig ausgebildeten Ventilkörper 54. Der zylinderförmig ausgebildete Ventilkörper 54 wird von einem Strömungskanals 44 durchsetzt, der sich zwischen dem ersten Raum 41 und dem zweiten Raum 42 des Druckentlastungsventiles 40 erstreckt. Der zylindrisch ausgebildete Ventilkörper 54 fährt in den ersten Raum 41 mit seiner ersten Stirnseite 52 ein, während die zweite Stirnseite 53 des zylinderförmig ausgebildeten Ventilkörpers 54 dem zweiten Raum 42 des Druckentlastungsventiles 40 zugeordnet ist. Im Unterschied zu den Ausführungsvarianten, die in Figuren 2, 3 und 4 dargestellt sind, mündet die Überströmleitung 47 zwischen dem Arbeitsraum 10 des Druckübersetzers 5 und dem Druckentlastungsventiles 40 gemäß der Ausführungsvariante nach Figur 5 in den ersten Raum 41 des Druckentlastungsventiles 40. Bei der in Figur 5 dargestellten Ausführungsvariante des Druckentlastungsventiles 40 befindet sich der Dichtsitz 51, der den Steuerraum 11 des Druckübersetzers 5 mit dem Arbeitsraum 10 des Druckübersetzers verbindet bzw. trennt, auf der dem Zumessventil 6 zugewandten Seite des Drockentlastungsventiles 40. Die Funktionsweise des in Figur 5 dargestellten Druckentlastungsventils 40 entspricht im Wesentlichen der Funktionsweise der Einrichtung zum Einspritzen von Kraftstoff gemäß Figur 2.
  • Wird das Zumessventil 6, bevorzugt als 2/2-Wege-Ventil ausgebildet, geöffnet, schließt das Druckentlastungsventil 40. Durch die sich zwischen dem zweiten Raum 42 und dem ersten Raum 41 des Druckentlastungsventiles 40 beim Durchströmen des Strömungskanales 44 einstellende Druckdifferenz wird der zylindrisch ausgebildete Ventilkörper 54 beim Durchströmen des Strömungskanales 44 in seiner Schließstellung gehalten. Nach dem Schließen des Zumessventiles 6 öffnet das Druckentlastungsventil 40 hingegen, bewirkt durch die im ersten Raum 41 angeordnete Ventilfeder 48 und verbindet den Steuerraum 11 des Druckübersetzers 5 über die Steuerleitung 20, den zweiten Raum 42, den Strömungskanal 44 mit dem ersten Raum 41 des Druckentlastungsventiles und von dort über die in diesen mündende Überströmleitung 47 mit dem Arbeitsraum 10 des Druckübersetzers. Dadurch bedingt, fährt der zweite Teilkolben 14 sehr schnell aus dem Kompressionsraum 15 aus, wobei das Ausfahren durch die im Steuerraum 11 angeordnete Rückstellfeder 17 unterstützt wird. Dadurch fällt der Druck im Steuerraum 22 innerhalb des Düsenkörpers 4 sehr rasch ab. Demzufolge nimmt die auf die Druckschulter 30 des Einspritzventilgliedes 26 wirkende Öffnungskraft sehr stark ab, so dass das Einspritzventilglied 26 über die im Düsensteuerraum 24 angeordnete Schließfeder 28, welche die Stirnseite 27 des Einspritzventilgliedes 26 beaufschlagt, in seinen brennraumseitigen Sitz gedrückt wird und die Einspritzöffnungen 33 in den Brennraum 7 verschlossen werden.
    • Bezugszeichenliste
    • 1
    Kraftstoffinjektor
    2
    Hochdruckspeicherraum (Common-Rail)
    3
    Injektorkörper
    4
    Düsenkörper
    5
    Druckübersetzer
    6
    Zumessventil (2/2-Wege-Ventil)
    7
    Brennraum
    8
    niederdruckseitiger Rücklauf
    9
    Zuleitung
    10
    Arbeitsraum
    11
    Steuerraum (Druckübersetzer)
    12
    Kolben
    13
    erster Teilkolben
    14
    zweiter Teilkolben
    15
    Kompressionsraum
    16
    Widerlager
    17
    Rückstellfeder
    18
    Rückstellfederanschlag
    19
    Drosselstelle Zuleitung
    20
    Steuerleitung Steuerraum
    21
    Kraftstoffzulauf Düsenraum
    22
    Düsenraum
    23
    Befüllleitung (Füllpfad)
    24
    Düsensteuerraum
    25
    Verbindungsleitung Düsensteuerraum-Steuerraum
    26
    Einspritzventilglied
    27
    Stirnseite
    28
    Schließfeder
    29
    Anschlag
    30
    Druckschulter
    31
    Spitze
    32
    Ringspalt
    33
    Einspritzöffnungen
    34
    Rückschlagventil
    35
    Fülldrossel
    36
    Drosselabzweig
    37
    Füllventil
    38
    Mündungsstelle Arbeitsraum
    39
    Mündungsstelle Steuerraum
    40
    Entlastungsventil
    41
    erster Raum
    42
    zweiter Raum
    43
    Ventilkörper
    44
    Strömungskanal
    45
    Ventilquerschnitt
    46
    Schieberabschnitt
    47
    Überströmleitung
    48
    Ventilfeder
    49
    Leitung
    50
    Einschnürung Ventilkörper
    51
    Dichtsitz
    52
    erste Stirnseite
    53
    zweite Stirnseite
    53.1
    untere Stirnseite Ventilglied
    54
    zylindrischer Ventilkörper

Claims (16)

  1. Einrichtung zum Einspritzen von Kraftstoff in den Brennraum (7) einer Verbrennungskraftmaschine mit einer Hochdruckquelle (2), einem Druckübersetzer (5) und einem Zumessventil (6), wobei der Druckübersetzer (5) einen Arbeitsraum (10) und einen Steuerraum (11) umfasst, die voneinander durch einen bewegbaren Kolben (12; 13, 14) getrennt sind und eine Druckänderung im Steuerraum (11) des Druckübersetzers (5) eine Druckänderung in einem Kompressionsraum (15) des Druckübersetzers (5) zur Folge hat, welcher über einen Zulauf (21) einen ein Einspritzventilglied (26) umgebenden Düsenraum (22) beaufschlagt, dadurch gekennzeichnet, dass in einer Steuerleitung (20, 49) zwischen dem Steuerraum (11) des Druckübersetzers (5) und einem Zumessventil (6) ein Druckentlastungsventil (40) mit einem Ventilkörper (43, 54) angeordnet ist, der zumindest einen hydraulischen Raum (41, 42) des Druckentlastungsventiles (40) beaufschlagt, welcher mit dem im Hochdruckspeicherraum (2) anstehenden Druck verbindbar ist, wobei
    - sich vom Zumessventil (6) aus ein niederdruckseitiger Rücklauf (8) erstreckt,
    - der Steuerraum (11) über eine Steuerleitung (20) mit dem Zumessventil (6) in Verbindung steht,
    - bei Öffnung des Zumessventils (6) zum niederdruckseitigen Rücklauf (8) der Ventilkörper (43,54) die Verbindung zwischen der Hochdruckquelle (2) und dem Steuerraum (11) schließt,
    - und wobei bei Schließung des Zumessventils (6) der Ventilkörper (43,54) die Verbindung zwischen der Hochdruckquelle (2) und dem Steuerraum (11) öffnet.
  2. Einrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Druckentlastungsventil (40) und dem Druckübersetzer (5) eine Überströmleitung (47) angeordnet ist.
  3. Einrichtung gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Überströmleitung (47) in den Arbeitsraum (10) des Druckübersetzers (5) mündet
  4. Einrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilkörper (43) des Drackentlastungsventiles (40) einen Strömungskanal (44) aufweist, welcher sich im Wesentlichen parallel zur Richtung der Steuerleitung (20, 49) erstreckt.
  5. Einrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilkörper (43) einen den Ventilquerschnitt (45) des Druckentlastungsventiles (40) eingebenden/verschließenden Schieberabschnitt (46) aufweist.
  6. Einrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilkörper (43) zwischen seinen Stirnseiten (52, 53) einen Bereich (50) mit verringertem Durchmesser aufweist.
  7. Einrichtung gemäß der Ansprüche 2 und 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Überströmleitung (47) zwischen dem Druckübersetzer (5) und dem Druckentlastungsventil (40) an diesem am Ventilkörper (43) innerhalb des Bereiches (50) mit verringertem Durchmesser mündet
  8. Einrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilkörper (43) des Druckentlastungsventiles (40) über eine Ventilfeder (48) in Öffnungsrichtung beaufschlagt ist
  9. Einrichtung gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Strömungsquerschnitt des Strömungskanales (44) im Ventilkörper (43, 54) derart bemessen ist, dass sich zwischen einem ersten Raum (41) und einem zweiten Raum (42) des Druckentlastungsventiles (40) eine Druckdifferenz aus Δp einstellt, die den Ventilkörper (43, 54) in Schließstellung hält
  10. Einrichtung gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Überströmleitung (47) zwischen dem Druckübersetzer (5) und dem Druckentlastungsventil (40) an diesem innerhalb eines ersten Raumes (41) mündet, der auf der dem Zumessventil (6) zuweisenden Seite des Druckentlastungsventiles (40) angeordnet ist.
  11. Einrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilkörper (54) als Zylinder ausgebildet ist, der von einem Strömungskanal 44 durchzogen ist.
  12. Einrichtung gemäß Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass eine Stirnseite (52) des Ventilkörpers (54) einen Dichtsitz (51) in einem der Räume (41, 42) des Druckentlastungsventiles 40 freigibt/verschließt
  13. Einrichtung gemäß der Ansprüche 1, 4 und 9, dadurch gekennzeichnet, dass bei Öffnung des Zumessventiles (6) zum niederdruckseitigen Rücklauf (8) der Ventilkörper (43, 54) des Druckentlastungsventiles (40) schließt und die sich über den Strömungskanal (44) einstellende Druckdifferenz Δp zwischen dem ersten Raum (41) und dem zweiten Raum (42) den Ventilkörper (43, 54) in Schließstellung hält.
  14. Einrichtung gemäß der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass beim Schließen des Zumessventiles (6) der Ventilkörper (43, 54) des Drackentlastungsventiles (40) federbeaufschlagt öffnet und der Steuerraum (11) des Druckübersetzers (5) über die Steuerleitung (20), das Druckentlastungsventil (40), die Überströmleitung (47) mit dem im Hochdruckspreicherraum (2) anstehendem Druckniveau zum Herbeiführen eines schnellen Druckabbaus im Düsenraum (22) des Düsenkörpers (4) verbunden wird.
  15. Einrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kompressionsraum (15) des Druckübersetzers (5) über einen Befüllpfad (23) vom Düsensteuerraum (24) im Düsenkörper (4) aus mit Kraftstoff befüllbar ist.
  16. Einrichtung gemäß Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass im Befüllpfad (23) zum Kompressionsraum (15) des Druckübersetzers (5) ein Rückschlagventil (34) aufgenommen ist.
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