EP1892409B1 - Kraftstoffeinspritzvorrichtung - Google Patents

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EP1892409B1
EP1892409B1 EP07014372A EP07014372A EP1892409B1 EP 1892409 B1 EP1892409 B1 EP 1892409B1 EP 07014372 A EP07014372 A EP 07014372A EP 07014372 A EP07014372 A EP 07014372A EP 1892409 B1 EP1892409 B1 EP 1892409B1
Authority
EP
European Patent Office
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pressure
chamber
injector
booster
piston
Prior art date
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Not-in-force
Application number
EP07014372A
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English (en)
French (fr)
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EP1892409A2 (de
EP1892409A3 (de
Inventor
Christian Klüting
Christoph Kohnen
Rene Böhm
Udo Kreissig
Peter Dr. Voigt
Danny Weigel
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Volkswagen AG
Original Assignee
Volkswagen AG
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Publication date
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Publication of EP1892409A3 publication Critical patent/EP1892409A3/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
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    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
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    • F02M61/04—Fuel-injectors not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00 having valves, e.g. having a plurality of valves in series
    • F02M61/10—Other injectors with elongated valve bodies, i.e. of needle-valve type
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    • F02M63/0003—Fuel-injection apparatus having a cyclically-operated valve for connecting a pressure source, e.g. constant pressure pump or accumulator, to an injection valve held closed mechanically, e.g. by springs, and automatically opened by fuel pressure
    • F02M63/0007—Fuel-injection apparatus having a cyclically-operated valve for connecting a pressure source, e.g. constant pressure pump or accumulator, to an injection valve held closed mechanically, e.g. by springs, and automatically opened by fuel pressure using electrically actuated valves
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    • F02M2200/00—Details of fuel-injection apparatus, not otherwise provided for
    • F02M2200/31—Fuel-injection apparatus having hydraulic pressure fluctuations damping elements
    • F02M2200/315—Fuel-injection apparatus having hydraulic pressure fluctuations damping elements for damping fuel pressure fluctuations
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    • F02M2200/40—Fuel-injection apparatus with fuel accumulators, e.g. a fuel injector having an integrated fuel accumulator

Definitions

  • the invention relates to a fuel injection device for an internal combustion engine, in particular a motor vehicle, with a pressure accumulator space (common rail) and an injector in which an axially displaceable injection piston separates a control chamber from a pressure chamber, a leakage line, a pressure booster, in which an axially displaceable pressure booster piston Amplifier space, a spring chamber and a high-pressure chamber from each other, and a connecting line which connects the pressure accumulator space with the pressure chamber of the injector, according to the preamble of claim 1.
  • the invention further relates to a method for operating a fuel injection device, wherein at the end of an injection process from a pressure chamber an amount of fuel is driven into a leakage line of an injector, according to the preamble of claim 8.
  • Such a fuel injection device for an internal combustion engine is, for example, by the DE 199 39 421 A1 known.
  • the fuel injection system for the intermittent supply of fuel in combustion chambers of an internal combustion engine known.
  • the fuel injection system comprises electrically operated injection valves for each cylinder of the internal combustion engine and a common rail pressure accumulator acted upon by a continuously conveying fuel pump, from which a line with a buffer leads to an annular space in each injection valve.
  • a solenoid valve controls a valve member that releases injection ports in the injector.
  • the buffer is equipped with a device for volume change, which is controlled by a map control of the internal combustion engine, so that in certain load points, a positive influence of the mixture formation is achieved with low pressure increase rates dp / dt.
  • a large volume of the buffer With a large volume of the buffer, a rapid increase in pressure can be achieved because the pressure drop at the beginning of the injection is small. With a small volume of the buffer, a flat increase in pressure can be achieved because the pressure drop at the beginning of the injection is large.
  • a small volume of the buffer can be set, so that low pressure increase speeds dp / dt are achieved.
  • the device for volume change is actuated by a characteristic map control of the internal combustion engine, so that an optimum for each operating point of the internal combustion engine volume of the buffer and thus optimal injection rate shaping is achieved.
  • the invention has for its object to improve a fuel injection device of the type mentioned above in terms of hydraulic efficiency.
  • a fuel injection device of the o.g. Art provided according to the invention that the high-pressure chamber of the pressure booster via a first check valve which locks in the direction of the leakage line, the spring chamber of the pressure intensifier permanently with the leakage line and the booster chamber of the booster with a first 3/2-way valve, which the booster chamber of the booster with optional the pressure accumulator space or the leakage line connects, wherein a second 3/2-way valve is provided in the connecting line between pressure accumulator and pressure chamber of the injector, which connects the pressure chamber of the injector with either the pressure accumulator space or the leakage line, wherein in the leakage line a buffer and a pressure regulating valve is arranged.
  • a passive opening of the injector is possible in that the injection piston has a Balancierkolben, softer projects into the control chamber of the injector, wherein the Balancierkolben a diameter d B , the injection piston on a pressure chamber side facing a diameter d E and arranged on the injection piston and through the pressure chamber in a valve seat cross-sectional nozzle needle has a diameter d S , wherein Balancierkolben, injection piston and nozzle needle are formed such that the following condition is met, d B ⁇ d e 2 - d S 2 ,
  • a secure locking of the injection piston in the closed position is achieved in that the control chamber of the injector is permanently connected to the pressure accumulator space.
  • the high-pressure chamber of the pressure booster via a second check valve, which blocks in the direction of the high-pressure chamber, connected to the connecting line between the pressure accumulator and the pressure chamber of the injector upstream of the second 3/2-way valve.
  • a third check valve is arranged in the connecting line upstream of the second 3/2-way valve, which blocks in the direction of the accumulator chamber.
  • the discarded amount of fuel stored in a buffer under a pressure which is greater than a leakage pressure and fed to reload a booster to a spring chamber and a high-pressure chamber of the booster.
  • the pressure in the buffer is adjusted via a pressure regulating valve.
  • the one in the only one Fig. 1 illustrated, preferred embodiment of a fuel injection system according to the invention for an internal combustion engine comprises an injector 10, in which an axially displaceable injection piston 12 a control chamber 14 separates from a pressure chamber 16.
  • the injection piston 12 has a Balancierkolben 18 which projects into the control chamber 14, and a nozzle needle 20, which rises from a pressure chamber 16 of the injection piston 12 side facing the pressure chamber 16 passes through and in the closed state of the injector 10 at a seat 22nd is applied.
  • the control chamber 14 is connected to a pressure accumulator space 24 (common rail).
  • the pressure chamber 16 is connected via a connecting line 38 and a second 3/2-way valve 44 to the accumulator chamber 24, wherein the 3/2-way valve 44 selectively connects the pressure chamber 16 with the accumulator chamber 24 or a leakage line 42.
  • the opening pressure of the injector 10 is determined by the pressure in the control chamber 14 and the area of the balancing piston 18.
  • the opening pressure is a linear function of the fuel pressure and the surface of the Balancierkolbens 18.
  • the tuning problem of the nozzle opening pressure can be solved: At low load, a low pressure in the control chamber 14 is set to a low opening pressure for a low mechanical noise when closing the nozzle needle 20 to achieve. At high load, a high pressure in the control chamber 14 is adjusted to prevent back-blowing from a combustion chamber in a cylinder of the internal combustion engine as a result of high combustion pressures and to ensure rapid closing of the nozzle needle 20 in the seat 22.
  • the balancing piston 18 has a diameter d B 46.
  • the injection piston 12 has a diameter d E 48 at a side facing the pressure chamber 16.
  • the nozzle needle 20 has a diameter d S 50.
  • These respective diameters of Balancierkolben 18, injection piston 12 and nozzle needle 20 are formed such that the following condition is met: d B ⁇ d e 2 - d S 2 , This allows a passive opening of the injector 10. With an effective area here is meant a resulting surface, the pressure in the pressure chamber 16 and control chamber 14 in a on the Injection piston 12 acting, resulting force converts. To open the nozzle needle 20 thus the pressure chamber 16 is acted upon by the pressure from the pressure storage chamber 24.
  • a pressure booster 28 is provided, in which an axially displaceable pressure booster piston 30 a booster chamber 32, a spring chamber 34 and a high pressure chamber 36 separates from each other.
  • the high-pressure chamber 36 is connected to the connecting line 38 between the pressure chamber 14 of the injector 10 and the accumulator chamber 24 upstream of the connected to the second 3/2-way valve 44 and the booster chamber 32 is connected via a first 3/2-way valve 40 to the accumulator chamber 24.
  • the first 3/2-way valve 40 selectively connects the booster chamber 32 to the pressure storage space 24 to activate the pressure booster 28 or to a leak line 42 to deactivate the pressure booster 28.
  • the high-pressure chamber 36 of the pressure intensifier 28 is connected via a first check valve 56, which blocks in the direction of the leakage line 42, the spring chamber 34 of the pressure intensifier 28 is permanently connected to the leakage line 42 and the booster chamber 32 of the pressure booster 28 with the first 3/2-way valve 40, which connects the booster chamber 32 of the booster 28 selectively with the pressure storage chamber 24 or the leakage line 42 connected.
  • the high-pressure chamber 36 of the pressure booster 28 is connected via a second check valve 58, which blocks in the direction of the high-pressure chamber 36, with the connecting line 38 between the pressure accumulator 24 and the pressure chamber 16 of the injector 10 upstream of the second 3/2-way valve 44.
  • a third check valve 60 is further arranged, which blocks in the direction of the pressure storage chamber 24.
  • the closing of the injector 10 can be actively supported even stronger by a pressure increase at the closing time of the second 3/2-way valve 44, since the closing force on Balancierkolben 18 is proportional to the applied system pressure.
  • a corresponding connection (not shown) to provide the increased pressure from the high-pressure chamber 36 of the pressure booster 28 to the control chamber 14 of the injector 10 supplies.
  • the short line 38 between the 3/2-way valve 44 and the pressure chamber 16 of the injector 10 can be constructed with appropriate dimensioning (length shorter than 60 mm) no pressure wave, which would cause a second, unwanted opening of the injector 10.
  • non-activated state of the pressure chamber 16 is connected to the non-pressurized leakage line 42. If the injector 10 is actuated, a connection between the pressure accumulator chamber 24 and the pressure chamber 16 is established by the second 3/2-way valve 44.
  • the closing of the nozzle needle 20 at the end of an injection process is accelerated by the fact that on the bottom, ie, the pressure chamber 16 side facing the injection piston 12 only leak oil pressure (essentially without pressure) is applied. In this case, even with a large distance between the pressure chamber 16 and the second 3/2-way valve 44, re-injection is not possible in order to achieve a rapid response of the injection course to the movement of the second 3/2-way valve 44 and to ensure good efficiency (compression losses ) is also a short line advantageous.
  • the quantity of fuel which has been diverted from the pressure chamber 16 is conveyed into a buffer store 54, which is arranged in the leakage line 42.
  • This buffer 54 is controlled by means of a pressure regulating valve 52.
  • the required amount is conveyed from the temporary store 54 in the high-pressure chamber 36 and the spring chamber 34. This avoids a leakage path during the injection and achieves a very good hydraulic efficiency in the pressure boosting. Steep Ab Kunststoffflanken can be achieved with the avoidance of unwanted post-injection.

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Description

  • Die Erfindung betrifft eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung für eine Brennkraftmaschine, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, mit einem Druckspeicherraum (common rail) und einem Injektor, in dem ein axial verschiebbarer Einspritzkolben einen Steuerraum von einem Druckraum trennt, einer Leckageleitung, einem Druckverstärker, in dem ein axial verschiebbarer Druckverstärkerkolben einen Verstärkerraum, einen Federraum und einen Hochdruckraum voneinander trennt, und einer Verbindungsleitung, welche den Druckspeicherraum mit dem Druckraum des Injektors verbindet, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Betreiben einer Kraftstoffeinspritzvorrichtung, wobei am Ende eines Einspritzvorganges aus einem Druckraum eines Injektors eine Kraftstoffmenge in eine Leckageleitung angesteuert wird, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 8.
  • Eine derartige Kraftstoffeinspritzvorrichtung für eine Brennkraftmaschine ist beispielsweise durch die DE 199 39 421 A1 bekannt geworden.
  • Aus der DE 195 12 270 A1 ist eine Kraftstoffeinspritzanlage zur intermittierenden Zufuhr von Kraftstoff in Brennräume einer Brennkraftmaschine bekannt. Die Kraftstoffeinspritzanlage umfasst elektrisch betätigte Einspritzventile für jeden Zylinder der Brennkraftmaschine und einen von einer kontinuierlich fördernden Kraftstoffpumpe beaufschlagten Common-Rail Druckspeicher, von dem eine Leitung mit einem Zwischenspeicher zu jeweils einem Ringraum in jedem Einspritzventil führt. Ein Magnetventil steuert ein Ventilglied, das Einspritzöffnungen im Einspritzventil freigibt. Der Zwischenspeicher ist mit einer Vorrichtung zur Volumenänderung ausgestattet, die von einer Kennfeldsteuerung der Brennkraftmaschine gesteuert wird, so dass in bestimmten Lastpunkten eine positive Beeinflussung der Gemischbildung mit geringen Druckanstiegsgeschwindigkeiten dp/dt erreicht wird. Bei großem Volumen des Zwischenspeichers kann ein schneller Druckanstieg erzielt werden, weil der Druckabfall zu Beginn der Einspritzung klein ist. Mit einem kleinen Volumen des Zwischenspeichers kann ein flacher Druckanstieg erzielt werden, weil der Druckabfall zu Beginn der Einspritzung groß ist. Beispielsweise kann gemäß der Erfindung bei geringer Last der Brennkraftmaschine ein kleines Volumen des Zwischenspeichers eingestellt werden, so dass geringe Druckanstiegsgeschwindigkeiten dp/dt erreicht werden. Die Vorrichtung zur Volumenänderung ist von einer Kennfeldsteuerung der Brennkraftmaschine betätigt, so dass ein zu jedem Betriebspunkt der Brennkraftmaschine optimales Volumen des Zwischenspeichers und damit optimale Einspritzverlaufsformung erzielt wird.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung der o.g. Art hinsichtlich des hydraulischen Wirkungsgrades zu verbessern.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung der o.g. Art mit den in Anspruch 1 gekennzeichneten Merkmalen und durch ein Verfahren der o.g. Art mit den in Anspruch 7 angegebenen Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den weiteren Ansprüchen beschrieben.
  • Dazu ist es bei einem Kraftstoffeinspritzvorrichtung der o.g. Art erfindungsgemäß vorgesehen, dass der Hochdruckraum des Druckverstärkers über ein erstes Rückschlagventil, welches in Richtung der Leckageleitung sperrt, der Federraum des Druckverstärkers permanent mit der Leckageleitung und der Verstärkerraum des Druckverstärkers mit einem ersten 3/2-Wegeventil, welches den Verstärkerraum des Druckverstärkers wahlweise mit dem Druckspeicherraum oder der Leckageleitung verbindet, verbunden ist, wobei ein zweites 3/2-Wegeventil in der Verbindungsleitung zwischen Druckspeicherraum und Druckraum des Injektors vorgesehen ist, welches den Druckraum des Injektors wahlweise mit dem Druckspeicherraum oder der Leckageleitung verbindet, wobei in der Leckageleitung ein Zwischenspeicher und ein Druckregelventil angeordnet ist.
  • Dies hat den Vorteil, dass eine nach einem Einspritzvorgang aus dem Druckraum des Injektors in die Leckageleitung abgesteuerte Kraftstoffmenge in dem Zwischenspeicher unter hohem Druck vorgehalten und zum Nachladen des Druckverstärkers verwendet werden kann. Dies vermeidet einen Leckagepfad während der Einspritzung und erzielt einen sehr guten hydraulischen Wirkungsgrad bei der Druckverstärkung. Es können steile Absteuerflanken mit der Vermeidung einer unerwünschten Nacheinspritzung erzielt werden.
  • Dadurch, dass eine wirksame, einen Druck im Steuerraum des Injektors in eine Kraft in Schließrichtung des Einspritzkolbens umsetzende Fläche des Einspritzkolbens im Steuerraum des Injektors kleiner, als eine wirksame, einen Druck im Druckraum des Injektors in eine Kraft in Öffnungsrichtung des Einspritzkolbens umsetzende Fläche des Einspritzkolbens ist, können an jedem Betriebspunkt der Brennkraftmaschine entsprechende Öffnungs- und Schließdrücke eingestellt werden, um eine gute Gemischbildung und niedrige HC-Emissionen darstellen zu können. Weiterhin verringert dies eine Russbildung durch ein sehr rasches Schließen des Einspritzkolbens. Auch wird ein sicheres Verriegeln einer Düsennadel des Einspritzkolbens in seinen Sitz erzielt, wodurch ein unbeabsichtigtes Nacheinspritzen wirksam verhindert ist.
  • Ein passives Öffnen des Injektors ist dadurch möglich, dass der Einspritzkolben einen Balancierkolben aufweist, weicher in den Steuerraum des Injektors hinein ragt, wobei der Balancierkolben einen Durchmesser dB, der Einspritzkolben an einer dem Druckraum zugewandten Seite einen Durchmesser dE und eine am Einspritzkolben angeordnete und durch den Druckraum in einen Ventilsitz greifende Düsennadel einen Durchmesser dS aufweist, wobei Balancierkolben, Einspritzkolben und Düsennadel derart ausgebildet sind, dass folgende Bedingung erfüllt ist, d B < d E 2 - d S 2 .
    Figure imgb0001
  • Eine sichere Verriegelung des Einspritzkolben in der geschlossenen Stellung erzielt man dadurch, dass der Steuerraum des Injektors permanent mit dem Druckspeicherraum verbunden ist.
  • Zweckmäßigerweise ist der Hochdruckraum des Druckverstärkers über ein zweites Rückschlagventil, welches in Richtung des Hochdruckraumes sperrt, mit der Verbindungsleitung zwischen dem Druckspeicherraum und dem Druckraum des Injektors stromauf des zweiten 3/2-Wegeventils verbunden.
  • Um eine Rückwirkung von dem Hochdruckraum des Druckverstärkers in den Druckspeicherraumes zu vermeiden, ist in der Verbindungsleitung stromauf des zweiten 3/2-Wegeventils ein drittes Rückschlagventil angeordnet, welches in Richtung des Druckspeicherraumes sperrt.
  • Bei einem Verfahren der o.g. Art ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass die abgesteuerte Kraftstoffmenge in einem Zwischenspeicher unter einem Druck, welcher größer ist als ein Leckagedruck, gespeichert und zum Nachladen eines Druckverstärkers einem Federraum und einem Hochdruckraum des Druckverstärkers zugeführt wird.
  • Dies hat den Vorteil, dass eine nach einem Einspritzvorgang aus dem Druckraum des Injektors in die Leckageleitung abgesteuerte Kraftstoffmenge in dem Zwischenspeicher unter hohem Druck vorgehalten und zum Nachladen des Druckverstärkers verwendet werden kann.
  • Zweckmäßigerweise wird der Druck in dem Zwischenspeicher über ein Druckregelventil eingestellt.
  • Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Diese zeigt in der einzigen Fig. eine bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzvorrichtung.
  • Die in der einzigen Fig. 1 dargestellte, bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzsystems für eine Brennkraftmaschine umfasst einen Injektor 10, in dem ein axial verschiebbarer Einspritzkolben 12 einen Steuerraum 14 von einem Druckraum 16 trennt.
  • Der Einspritzkolben 12 weist einen Balancierkolben 18, der in den Steuerraum 14 ragt, und eine Düsennadel 20 auf, die sich von einer dem Druckraum 16 des Einspritzkolbens 12 zugewandten Seite erhebt, den Druckraum 16 durchgreift und in geschlossenem Zustand des Injektors 10 an einem Sitz 22 anliegt. Der Steuerraum 14 ist mit einem Druckspeicherraum 24 (Common Rail) verbunden. Der Druckraum 16 ist über eine Verbindungsleitung 38 und ein zweites 3/2-Wegeventil 44 mit dem Druckspeicherraum 24 verbunden, wobei das 3/2-Wegeventil 44 wahlweise den Druckraum 16 mit dem Druckspeicherraum 24 oder einer Leckageleitung 42 verbindet.
  • Der Öffnungsdruck des Injektors 10 ist durch den Druck im Steuerraum 14 und die Fläche des Balancierkolbens 18 bestimmt. Hierbei ist der Öffnungsdruck eine lineare Funktion des Kraftstoffdrucks und der Fläche des Balancierkolbens 18. Hiermit kann das Abstimmungsproblem des Düsenöffnungsdruckes gelöst werden: Bei geringer Last wird ein geringer Druck im Steuerraum 14 eingestellt, um einen geringen Öffnungsdruck für eine geringe mechanische Geräuschentwicklung beim Schließen der Düsennadel 20 zu erzielen. Bei hoher Last wird ein hoher Druck im Steuerraum 14 eingestellt, um ein Rückblasen aus einem Brennraum in einem Zylinder der Brennkraftmaschine in Folge hoher Verbrennungsdrücke zu verhindern und ein schnelles Schließen der Düsennadel 20 im Sitz 22 zu gewährleisten.
  • Der Balancierkolben 18 weist einen Durchmesser dB 46 auf. Der Einspritzkolben 12 weist an einer dem Druckraum 16 zugewandten Seite einen Durchmesser dE 48 auf. Die Düsennadel 20 weist einen Durchmesser dS 50 auf. Diese jeweiligen Durchmesser von Balancierkolben 18, Einspritzkolben 12 und Düsennadel 20 sind derart ausgebildet, dass folgende Bedingung erfüllt ist: d B < d E 2 - d S 2 .
    Figure imgb0002
     Hierdurch ist die wirksame Ringfläche im Druckraum 16 größer als die wirksame Fläche des Balancierkolbens 18. Dies ermöglicht ein passives Öffnen des Injektors 10. Mit wirksamer Fläche ist hierbei eine resultierende Fläche gemeint, die einen Druck im Druckraum 16 bzw. Steuerraum 14 in eine auf den Einspritzkolben 12 wirkende, resultierende Kraft umsetzt. Zum Öffnen der Düsennadel 20 wird somit der Druckraum 16 mit dem Druck aus dem Druckspeicherraum 24 beaufschlagt. Selbst bei nominal identischem Druck im Druckraum 16 und im Steuerraum 14 ergibt sich durch die größere wirksame Fläche im Druckraum 16 eine resultierende Kraft in Öffnungsrichtung, die den Injektor 10 öffnet. Zum Schließen des Injektors 10 wird der Druckraum 16 in die Leckageleitung 42 entlastet.
  • Weiterhin ist ein Druckverstärker 28 vorgesehen, in dem ein axial verschiebbarer Druckverstärkerkolben 30 einen Verstärkerraum 32, einen Federraum 34 und einen Hochdruckraum 36 voneinander trennt. Der Hochdruckraum 36 ist mit der Verbindungsleitung 38 zwischen dem Druckraum 14 des Injektors 10 und dem Druckspeicherraum 24 stromauf des zweiten 3/2-Wegeventil 44 verbunden und der Verstärkerraum 32 ist über ein erstes 3/2-Wegeventil 40 mit dem Druckspeicherraum 24 verbunden. Das erste 3/2-Wegeventil 40 verbindet den Verstärkerraum 32 wahlweise mit dem Druckspeicherraum 24, um den Druckverstärker 28 zu aktivieren, oder mit einer Leckageleitung 42, um den Druckverstärker 28 zu deaktivieren.
  • Der Hochdruckraum 36 des Druckverstärkers 28 ist über ein erstes Rückschlagventil 56, welches in Richtung der Leckageleitung 42 sperrt, der Federraum 34 des Druckverstärkers 28 ist permanent mit der Leckageleitung 42 und der Verstärkerraum 32 des Druckverstärkers 28 mit dem ersten 3/2-Wegeventil 40, welches den Verstärkerraum 32 des Druckverstärkers 28 wahlweise mit dem Druckspeicherraum 24 oder der Leckageleitung 42 verbindet, verbunden. Der Hochdruckraum 36 des Druckverstärkers 28 ist über ein zweites Rückschlagventil 58, welches in Richtung des Hochdruckraumes 36 sperrt, mit der Verbindungsleitung 38 zwischen dem Druckspeicherraum 24 und dem Druckraum 16 des Injektors 10 stromauf des zweiten 3/2-Wegeventils 44 verbunden. In der Verbindungsleitung 38 stromauf des zweiten 3/2-Wegeventils 44 ist weiterhin ein drittes Rückschlagventil 60 angeordnet, welches in Richtung des Druckspeicherraumes 24 sperrt.
  • Bei diesem mit einem Druckverstärker 28 ausgerüsteten System kann das Schließen des Injektors 10 aktiv durch eine Druckanhebung zum Schließzeitpunkt des zweiten 3/2-Wegeventil 44 noch stärker unterstütz werden, da die Schließkraft am Balancierkolben 18 proportional zum anliegenden Systemdruck ist. Hierfür ist eine entsprechend Verbindung (nicht dargestellt) vorzusehen die den verstärkten Druck aus dem Hochdruckraum 36 des Druckverstärkers 28 dem Steuerraum 14 des Injektors 10 zuführt. In der kurzen Leitung 38 zwischen 3/2-Wegeventil 44 und dem Druckraum 16 des Injektors 10 kann sich bei entsprechender Dimensionierung (Länge kürzer als 60 mm) keine Druckwelle aufbauen, die ein zweites, unerwünschtes Öffnen des Injektors 10 hervorrufen würde.
  • In nicht angesteuertem Zustand ist der Druckraum 16 mit der drucklosen Leckageleitung 42 verbunden. Wird der Injektor 10 angesteuert, so wird von dem zweiten 3/2-Wegeventil 44 eine Verbindung zwischen dem Druckspeicherraum 24 und dem Druckraum 16 hergestellt. Das Schließen der Düsennadel 20 am Ende eines Einspritzvorganges ist dadurch beschleunigt, dass auf der Unterseite, d.h. der dem Druckraum 16 zugewandten Seite, des Einspritzkolbens 12 nur noch Lecköldruck (im Wesentlichen drucklos) anliegt. Ein Nachspritzen ist hier auch bei großem Abstand zwischen dem Druckraum 16 und dem zweiten 3/2-Wegeventil 44 nicht möglich, Um eine rasche Reaktion des Einspritzverlaufes auf die Bewegung des zweiten 3/2-Wegeventil 44 zu erreichen und einen guten Wirkungsgrad sicherzustellen (Kompressionsverluste) ist ebenfalls eine kurze Leitung vorteilhaft.
  • Erfindungsgemäß wird beim Entlasten des Druckraumes 16 die aus dem Druckraum 16 abgesteuerte Kraftstoffmenge in einen Zwischenspeicher 54 gefördert, der in der Leckageleitung 42 angeordnet ist. Dieser Zwischenspeicher 54 wird mittels eines Druckregelventils 52 gesteuert. Beim Nachladen des Druckverstärkers 28 wird die erforderliche Menge aus dem vorgehaltenen Zwischenspeicher 54 in den Hochdruckraum 36 und den Federraum 34 gefördert. Dies vermeidet einen Leckagepfad während der Einspritzung und erzielt einen sehr guten hydraulischen Wirkungsgrad bei der Druckverstärkung. Es können steile Absteuerflanken mit der Vermeidung einer unerwünschten Nacheinspritzung erzielt werden.

Claims (8)

  1. Kraftstoffeinspritzvorrichtung für eine Brennkraftmaschine, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, mit einem Druckspeicherraum (24) () und einem Injektor (10), in dem ein axial verschiebbarer Einspritzkolben (12) einen Steuerraum (14) von einem Druckraum (16) trennt, einer Leckageleitung (42), einem Druckverstärker (28), in dem ein axial verschiebbarer Druckverstärkerkolben (30) einen Verstärkerraum (32), einen Federraum (34) und einen Hochdruckraum (36) voneinander trennt, und einer Verbindungsleitung (38), welche den Druckspeicherraum (24) mit dem Druckraum (16) des Injektors (10) verbindet, dadurch gekennzeichnet, dass der Hochdruckraum (36) des Druckverstärkers (28) über ein erstes Rückschlagventil (56), welches in Richtung der Leckageleitung (42) sperrt, der Federraum (34) des Druckverstärkers (28).permanent mit der Leckageleitung (42) und der Verstärkerraum (32) des Druckverstärkers (28) mit einem ersten 3/2-Wegeventil (40), welches den Verstärkerraum (32) des Druckverstärkers (28) wahlweise mit dem Druckspeicherraum (24) oder der Leckageleitung (42) verbindet, verbunden ist, wobei ein zweites 3/2-Wegeventil (44) in der Verbindungsleitung (38) zwischen Druckspeicherraum (24) und Druckraum (16) des Injektors (10) vorgesehen ist, welches den Druckraum (16) des Injektors (10) wahlweise mit dem Druckspeicherraum (24) oder der Leckageleitung (42) verbindet, wobei in der Leckageleitung (42) ein Zwischenspeicher (54) und ein Druckregelventil (52) angeordnet ist.
  2. Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine wirksame, einen Druck im Steuerraum (14) des Injektors (10) in eine Kraft in Schließrichtung des Einspritzkolbens (12) umsetzende Fläche des Einspritzkolbens (12) im Steuerraum (14) des Injektors (10) kleiner, als eine wirksame, einen Druck im Druckraum (16) des Injektors (10) in eine Kraft in Öffnungsrichtung des Einspritzkolbens (12) umsetzende Fläche des Einspritzkolbens (12) ist.
  3. Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Einspritzkolben (12) einen Balancierkolben (18) aufweist, welcher in den Steuerraum (14) des Injektors (10) hinein ragt, wobei der Balancierkolben (18) einen Durchmesser dB (46), der Einspritzkolben (12) an einer dem Druckraum (16) zugewandten Seite einen Durchmesser dE (48) und eine am Einspritzkolben (12) angeordnete und durch den Druckraum (16) in einen Ventilsitz (22) greifende Düsennadel (20) einen Durchmesser dS (50) aufweist, wobei Balancierkolben (18), Einspritzkolben (12) und Düsennadel (20) derart ausgebildet sind dass folgende Bedingung erfüllt ist, d B < d E 2 - d S 2 .
    Figure imgb0003
  4. Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach wenigstens einem der vorergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerraum (14) des Injektors (10) permanent mit dem Druckspeicherraum (24) verbunden ist.
  5. Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Hochdruckraum (36) des Druckverstärkers (28) über ein zweites Rückschlagventil (58), welches in Richtung des Hochdruckraumes (36) sperrt, mit der Verbindungsleitung (38) zwischen dem Druckspeicherraum (24) und dem Druckraum (16) des Injektors (10) stromauf des zweiten 3/2-Wegeventils (44) verbunden ist.
  6. Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in de Verbindungsleitung (38) stromauf des zweiten 3/2-Wegeventils (44) ein drittes Rückschlagventil (60) angeordnet ist, welches in Richtung des Druckspeicherraumes (24) sperrt.
  7. Verfahren zum Betreiben einer Kraftstoffeinspritzvorrichtung, insbesondere einer Kraftstoffeinspritzvorrichtung welche gemäß wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche ausgebildet ist, wobei am Ende eines Einspritzvorganges aus einem Druckraum eines Injektors eine Kraftstoffmenge in eine Leckageleitung abgesteuert wird, dadurch gekennzeichnet, dass die abgesteuert Kraftstoffmenge in einem Zwischenspeicher unter einem Druck, welcher größer ist als ein Leckagedruck, gespeichert und zum Nachladen eines Druckverstärkers einem Federraum und einem Hochdruckraum des Druckverstärkers zugeführt wird.
  8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Druck in dem Zwischenspeicher über ein Druckregelventil eingestellt wird.
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