Eine gattungsgemäße Vorrichtung und ein gattungsgemäßes Ver- fahren sind bekannt. Eine Grundanforderung an ein solches System besteht darin, die Kraftstoffeinspritzung mit einem möglichst großen Einspritzdruck vorzunehmen. Ein hoher Ein- spritzdruck hat positive Einflüsse auf die Funktion eines Motors ; zum Beispiel werden die Schadstoffemissionen und der Kraftstoffverbrauch herabgesetzt. Es kann allerdings zusatz- lich erwünscht sein, mit demselben System eine Einspritzung mit niedrigerem Druck vorzunehmen. Eine solche Einspritzung mit niedrigem Druck kann beispielsweise für eine Vorein- spritzung verwendet werden, die unter anderem der Geräu-

schminderung dient. Durch die Bereitstellung unterschiedli- cher Drücke während eines Einspritzzyklus kann beispielswei- se eine vorteilhafte"boot"-Form des Einspritzdruckverlaufes erzielt werden.

Zur Realisierung des hohen Einspritzdruckes ist ein Druck- verstärker vorgesehen, welcher durch eine hydraulische Über- setzung einen primären, etwa von einem Druckspeicher zur Verfügung gestellten Druck in den erwünschten hohen Ein- spritzdruck umsetzt. Durch die geeignete Wahl der mit Kraft beaufschlagten Flächen und die Gegenkräfte elastischer Mit- tel kann auf diese Weise eine geeignete Druckverstärkung eingestellt werden.

Eine gattungsgemäße Druckverstärkung ist insbesondere im Zu- sammenhang mit einem Common-Rail-System nützlich. Bei der Speichereinspritzung"Common-Rail"sind die primäre Drucker- zeugung und die Einspritzung entkoppelt. Der Einspritzdruck wird von einer Hochdruckpumpe erzeugt und im"Rail" (Kraft- stoffspeicher) für die Einspritzung bereitgestellt. Auf die- se Weise läßt sich grundsätzlich ein günstiger Einspritzver- lauf realisieren, da insbesondere Einspritzdruck und Ein- spritzmenge für jeden Betriebspunkt des Motors unabhängig voneinander festgelegt werden können. Allerdings ist der Druck im Common-Rail zur Zeit noch auf ca. 1600 bar be- grenzt, so daß aus Emissionsgründen eine Erhöhung des Druk- kes erwünscht ist. Ein Druckverstärker in Kombination mit einem Common-Rail-System könnte somit besonders gute Ergeb- nisse liefern. Allerdings müssen bei druckverstärkten Com- mon-Rail-Systemen für die Wiederbefüllung der verschiedenen funktionellen Räume des Druckverstärkers zusätzliche Venti- leinrichtungen vorgesehen werden. Gemäß dem Stand der Tech- nik wird der gesamte Hochdruckraum im Injektor und im

Druckverstärker entspannt, was zu hohen Entspannungsverlu- sten führt.

In Figur 5 ist ein Common-Rail-System dargestellt, bei dem ein Injektor bzw. eine Einspritzdüse 110 mit einem Druckver- stärker 112 gekoppelt ist. Die Ansteuerung des Druckverstär- kers 112 erfolgt über ein 2/2-Ventil 114, das den Druck im Raum 134 steuert, so daß im Vergleich zur Ansteuerung mit einem 3/2-Ventil im Druckverstärkerzulauf vergleichsweise geringe Entspannungsverluste vorliegen. Die dargestellte hy- draulische Schaltung weist einen Bypass-Pfad 116 auf, um wahlweise eine Einspritzung mit Rail-Druck oder eine Ein- spritzung mit verstärktem Druck zu ermöglichen. Die Aktivie- rung bzw. die Deaktivierung des Druckverstärkers 112 erfolgt durch das Öffnen bzw. Schließen des Ventils 114. Allerdings ist bei diesem System zu beachten, daß über den Bypass-Pfad 116 stets Rail-Druck zum Injektor 110 geleitet wird. Ein Klemmen der Einspritzdüsennadel oder des Injektorventils würde folglich eine Dauereinspritzung erzeugen, was schließ- lich zur Zerstörung des Motors führen kann. Es ist daher er- wünscht, ein System mit einer Eigensicherheit bereitzustel- len, welches eine konstruktiv festgelegte maximale Ein- spritzmenge aufweist, das heißt eine Einspritzmenge, die im Schadensfall einer Systemkomponente nicht überschritten wer- den kann.

Der Vollständigkeit halber werden noch die anderen Komponen- ten des in Figur 5 dargestellten Systems beschrieben. Ein Ventil 118 ist zur Hubsteuerung über eine Ablaufdrossel 120 mit einem Steuerraum 122 des Injektors 110 verbunden. Der Steuerraum 122 steht ferner über eine Zulaufdrossel 124 mit dem Fluidzufluß in Verbindung. Das Fluid wird ferner dem Druckraum 126 der Einspritzdüse 110 zugeleitet. In der Fluidzuleitung 116 befindet sich ein Rückschlagventil 128,

welches einen Fluidtransport nur in Richtung der Einspritz- düse 126 zuläßt. Der Druckverstärker 112 hat einen Nieder- druckraum 130, einen Hochdruckraum 132 und einen Differenz- raum 134. Der Differenzraum 134 ist über eine Drossel 136 mit dem Druckspeicher ("Rail") 138 verbunden, während der Niederdruckraum 130 und der Hochdruckraum 132 direkt bzw. über das Rückschlagventil 128 mit dem Druckspeicher 138 in Verbindung stehen. Der Druckspeicher 138 hat bei einem Vier- zylindermotor Anschlüsse zu vier Injektoren, denen er den Rail-Druck zur Verfügung stellt. Eine Zuleitung zum Druck- speicher 138, in welcher ein Drucksensor und ein Regelkreis vorgesehen ist, kommt von einem Kraftstofftank 140 über eine mengengeregelte Hochdruckpumpe 142.

Vorteile der Erfindung Die Erfindung baut gemäß Anspruch 1 auf dem Stand der Tech- nik dadurch auf, daß der Druckverstärker in einem ersten Zu- stand der ersten Ventileinrichtung aktiviert ist, daß der Druckverstärker in einem zweiten Zustand der ersten Venti- leinrichtung deaktiviert ist und daß eine Durchflußmengenbe- grenzung zur Einspritzdüse vorgesehen ist. Durch die Erfin- dung wird zum einen in einfacher Weise eine Ansteuerung ei- nes Druckverstärkers durch ein Ventil ermöglicht, wobei nur geringe Entspannungsverluste auftreten, und dies wird in vorteilhafter Weise mit einer Durchflußmengenbegrenzung zur Einspritzdüse kombiniert. Somit ist also ausgeschlossen, daß ein Verklemmen der Düsennadel bzw. des Steuerventils der Einspritzdüse zu einer Dauereinspritzung und letztlich zu einer Zerstörung des Motors führen könnten.

Vorzugsweise weist der Druckverstärker einen Niederdruck- raum, einen Hochdruckraum und einen Differenzraum auf, wobei

die erste Ventileinrichtung mit einem ersten Anschluß mit dem Differenzraum verbunden ist, die erste Ventileinrichtung mit einem zweiten Anschluß mit einem Rücklaufsystem verbun- den ist und die erste Ventileinrichtung in dem ersten Zu- stand geöffnet ist, so daß der Differenzraum mit dem Rück- laufsystem verbunden ist. Im geschlossenen Zustand des Ven- tils ist der Kolben des Druckverstärkers somit druckausge- glichen, da sich in dem Differenzraum der Rail-Druck ein- stellt. Es findet keine Druckverstärkung statt. Wird aller- dings das Ventil geöffnet, so entlastet diese Maßnahme den Differenzraum. Folglich wird der Druckverstärker aktiviert, und es kann eine Einspritzung mit erhöhtem Druck erfolgen.

Es ist von Vorteil, wenn der Niederdruckraum des Druckver- stärkers mit dem Differenzraum des Druckverstärkers über ei- ne erste Drossel und eine zweite Ventileinrichtung verbunden ist, wobei die erste Drossel und die zweite Ventileinrich- tung parallel angeordnet sind, die zweite Ventileinrichtung den Fluß eines Fluids von dem Differenzraum zu dem Nieder- druckraum freigibt und die zweite Ventileinrichtung den Fluß eines Fluids von dem Niederdruckraum zu dem Differenzraum sperrt. Die zweite Ventileinrichtung ermöglicht somit, daß der Differenzraum bei geöffneter erster Ventileinrichtung drucklos wird, so daß eine Aktivierung des Druckverstärkers erfolgen kann. Die zweite Ventileinheit verhindert, daß sich im Differenzraum ein Überdruck gegenüber dem Niederdruckraum aufbauen kann. Über die Drossel wird der Differenzraum bei der Rückstellung des Druckverstärkers befüllt.

Vorzugsweise ist die zweite Ventileinrichtung ein Rück- schlagventil. Ein solches ist geeignet, die beschriebenen Funktionen der zweiten Ventileinrichtung auszuführen.

Vorzugsweise ist der Niederdruckraum des Druckverstärkers mit dem Hochdruckraum des Druckverstärkers über eine zweite Drossel und ein Rückschlagventil verbunden, wobei das Rück- schlagventil den Fluß eines Fluids von dem Niederdruckraum zu dem Hochdruckraum freigibt und das Rückschlagventil den Fluß eines Fluids von dem Hochdruckraum zu dem Niederdruck- raum sperrt. Das Rückschlagventil ist nützlich, damit der Druck aus dem Hochdruckraum sich nicht in Richtung des Nie- derdruckraumes abbaut. Die Drossel stellt sicher, daß die Verbindung einen hinreichend kleinen Durchflußquerschnitt aufweist, so daß sie nicht als Bypass für eine Einspritzung dienen kann. Durch diese Maßnahme wird bei einem unerwünsch- ten, erhöhten Leckagestrom im Injektor, z. B. durch Nadel- klemmen, eine Druckdifferenz zwischen dem Niederdruckraum und dem Hochdruckraum des Druckverstärkers erzeugt, wodurch ein Druckverstärkerkolben seinen Maximalhub einnimmt. Die Drossel kann auch durch eine entsprechend kleine Leitung oder einen entsprechend kleinen Öffnungsquerschnitt des Rückschlagventils gebildet werden. Grundsätzlich dient die Verbindung der Wiederbefüllung des Hochdruckraums des Druck- verstärkers beim Rückstellen des Druckverstarkerkolbens.

Ebenfalls kann vorgesehen sein, daß der Differenzraum des Druckverstärkers mit dem Hochdruckraum des Druckverstärkers über eine zweite Drossel und ein Rückschlagventil verbunden ist, wobei das Rückschlagventil den Fluß eines Fluids von dem Differenzraum zu dem Hochdruckraum freigibt und das Rückschlagventil den Fluß eines Fluids von dem Hochdruckraum zu dem Differenzraum sperrt. Die genannten Komponenten er- füllen somit denselben Zweck wie im Falle der Verbindung des Niederdruckraums mit dem Hochdruckraum. Dabei kann die zwei- te Drossel auch entfallen und der Differenzraum des Druck- verstärkers mit dem Hochdruckraum über ein Rückschlagventil verbunden sein, da ein unerwünschter Leckagestrom im Injek-

tor an der ersten Drossel zwischen Niederdruckraum und Dif- ferenzraum eine Druckdifferenz erzeugt.

Besondere Vorzüge der Erfindung zeigen sich, wenn der Druck- verstärker ab dem Erreichen eines bestimmten Hubs eine Stro- mungsverbindung vom Druckspeicher zur Einspritzdüse unter- bricht. Hierdurch wird verhindert, daß, etwa bei einem Ver- klemmen der Einspritzdüse oder einem Verklemmen des Steuer- ventils der Einspritzdüse, eine Dauereinspritzung und somit eine Zerstörung des Motors stattfindet. Vorzugsweise weist der Druckverstärkerkolben eine Druckfläche auf, die auch nach Unterbrechung der Strömungsverbindung zum Injektor mit der Injektorzuleitung in Verbindung steht. Somit bleibt der Druckverstärkerkolben druckdifferenzgesteuert an seinem Endanschlag. Auf diese Weise wird der entsprechende Injektor im Schadensfall abgeschaltet.

Es ist vorteilhaft, wenn ein Verschließen der Zulaufleitung durch eine Dichtvorrichtung vorgesehen ist. Die beiden Kom- ponenten der Dichtvorrichtung führen dann zum Verschließen der Zulaufleitung, wenn der Druckverstärkerkolben seinen ma- ximalen Hub eingenommen hat.

Es kann aber auch vorteilhaft sein, wenn ein Verschließen des Befüllungspfades durch eine Schieberdichtung vorgesehen ist. Diese Schieberdichtung kann vom Druckverstärkerkolben und der Führung des Druckverstärkerkolbens gebildet werden.

Ein Verschließen der Zulaufleitung kann somit ab einem be- stimmten Hub erfolgen, welcher davon abhängt, an welcher Stelle der Fluidzufluß am Hochdruckraum des Druckverstärkers ansetzt.

Vorzugsweise sind elastische Mittel zum Rückstellen des Druckverstärkerkolbens vorgesehen. Diese können wahlweise im

Niederdruckraum, im Differenzraum oder im Hochdruckraum oder an einer sonstigen geeigneten Stelle angeordnet sein. Die elastischen Mittel können beispielsweise durch eine Feder im Niederdruckraum verwirklicht sein.

Weiterhin kann es vorteilhaft sein, daß mindestens ein sepa- rater Durchflußbegrenzer vorgesehen ist. Gemäß bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung wirkt der Druckverstärker zwar gleichzeitig als Durchflußbegrenzer. Es kann allerdings unter Umständen sinnvoll sein, einen separaten Durchflußbe- grenzer zu verwenden. Dieser kann wahlweise etwa im Befül- lungspfad des Hochdruckraums oder zwischen Druckverstärker und Injektor angeordnet sein.

Es kann auch vorteilhaft sein, einen zweiteiligen Druckver- stärkerkolben vorzusehen. Dabei kann die zweite Ventilein- heit, welche parallel zur Drossel den Niederdruckraum des Druckverstärkers mit dem Differenzraum verbindet, entfallen, da durch die Trennung der Druckverstärkerkolben ein Über- druck im Differenzraum unterbunden wird.

Die Erfindung baut nach Anspruch 17 auf dem gattungsgemäßen Verfahren dadurch auf, daß der hohe Druck unter Aktivierung eines Druckverstärkers erzeugt wird, indem eine mit einem Differenzraum des Druckverstärkers und einem Rücklaufsystem in Verbindung stehende Ventileinrichtung geöffnet wird und daß die Durchflußmenge des Fluids zu einer Einspritzdüse be- grenzt wird. Es kann somit durch eine einfache Betätigung einer Ventileinrichtung unter Vermeidung hoher Entspannungs- verluste eine Ansteuerung, das heißt eine Aktivierung bzw. eine Deaktivierung eines Druckverstärkers erfolgen. Die Durchflußmengenbegrenzung vermeidet eine Beschädigung des Motors, welche ansonsten aufgrund einer Dauereinspritzung

beim Verklemmen der Düsennadel oder des Steuerventils der Einspritzdüse erfolgen könnte.

Das Verfahren ist besonders vorteilhaft, wenn die maximale Einspritzmenge von dem Volumen eines Hochdruckraums des Druckverstärkers begrenzt wird. Der Druckverstärker wird al- so in vorteilhafter Weise gleichzeitig zu seinem primären Zweck-der Druckverstarkung-genutzt als auch, im Sinne der Eigensicherheit, zur Durchflußmengenbegrenzung.

Es kann allerdings gelegentlich auch von Vorteil sein, wenn die maximale Einspritzmenge von einem separaten Durchfluß- mengenbegrenzer begrenzt wird. Diese Lösung, welche auch in Kombination mit einer Durchflußbegrenzung des Druckverstar- kers vorgesehen sein kann, ist grundsätzlich komplizierter.

Eine separate Durchflußbegrenzung kann allerdings im Hin- blick auf die Auslegung des Druckverstärkers vorteilhaft sein.

Es ist vorteilhaft, wenn der Injektor hubgesteuert ist, wo- bei sogar denkbar ist, daß das Steuerventil des Injektors von demselben Stellelement, vorzugsweise einem Piezoaktor, angesteuert wird, wie die Ventileinrichtung, welche den Druckverstärker ansteuert. Als Stellelement kann neben einem Piezoaktor beispielsweise auch ein Magnetventil vorgesehen sein.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß ein System mit einer hohen Eigensicherheit unter Verwendung einer An- steuerung eines Druckverstärkers bereitgestellt werden kann, ohne daß große Entspannungsverluste auftreten. Der Druckver- stärker kann somit wahlweise aktiviert werden, und es kann eine Einspritzverlaufsformung vorgenommen werden. Beispiels- weise kann eine Voreinspritzung mit geringem Druck und eine

Haupteinspritzung mit hohem Druck stattfinden. Es kann somit zum Beispiel eine vorteilhafte"boot"-Form des Einspritz- druckverlaufes erreicht werden.

Zeichnung Die Erfindung wird nun mit Bezug auf die Zeichnung anhand spezieller Ausführungsformen beispielhaft erläutert.

Figur 1 zeigt eine erste Ausführungsform einer erfindungsge- maßen Einspritzeinrichtung ; Figur 2 zeigt eine zweite Ausführungsform einer erfindungs- gemäßen Einspritzeinrichtung ; Figur 3 zeigt eine dritte Ausführungsform einer erfindungs- gemäßen Einspritzeinrichtung ; Figur 4 zeigt eine vierte Ausführungsform einer erfindungs- gemäßen Einspritzeinrichtung ; Figur 5 zeigt eine Einspritzeinrichtung zur Erläuterung der erfindungsgemäßen Vorteile.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele In Figur 1 ist eine erste Ausführungsform einer erfindungs- gemäßen Einspritzeinrichtung dargestellt. Ein Druckspeicher 10 stellt einen primären Druck zur Verfügung. Dieser wird einem Druckverstärker 12 in seinen Niederdruckraum 14 zuge- leitet. Neben dem Niederdruckraum 14 weist der Druckverstär- ker 12 einen Hochdruckraum 16 und einen Differenzraum 18

auf. Der Niederdruckraum 14 ist über eine Drossel 20 und ein Rückschlagventil 22 mit dem Hochdruckraum 16 verbunden. Das Rückschlagventil 22 sperrt in Richtung auf den Niederdruck- raum 14. Der Niederdruckraum 14 ist ferner über eine Drossel 24 und ein damit parallel geschaltetes Rückschlagventil 26 mit dem Differenzraum 18 des Druckverstärkers 12 verbunden.

Der Druckverstärkerkolben 28 ist durch eine Feder 30 zum Zwecke der Rückstellung mit Kraft beaufschlagt. Das Rück- schlagventil 26 sperrt in Richtung auf den Differenzraum 18.

Zur Ansteuerung des Druckverstärkers 12 ist eine Ventilein- richtung 32 vorgesehen, welche über einen Anschluß mit dem Differenzraum 18 des Druckverstärkers 12 in Verbindung steht. Der andere Anschluß der Ventileinrichtung 32 ist mit einem Rücklauf System 34 verbunden. Bei geschlossener Venti- leinrichtung 32 ist der Druckverstärkerkolben 28 druckausge- glichen, da sich im Differenzraum 18 über die Drossel 24 der im Niederdruckraum 14 herrschende Rail-Druck einstellt. Der Druckverstärker ist deaktiviert, das heißt es findet keine Druckverstärkung statt. Folglich ist eine Einspritzung mit Rail-Druck möglich. Dabei bewegt sich der Druckverstarker- kolben 28 entsprechend der eingespritzten Menge ohne Druck- verstärkung nach unten. Der Druckverstärker 12 arbeitet da- bei also wie ein Durchflußmengenbegrenzer. Insbesondere hat der Druckverstärkerkolben 28 an seinem Ende einen Ventilsitz 36, so daß er beim Erreichen seines Maximalhubs die Zulauf- leitung 38 zum Injektor 40 verschließt.

Der Injektor 40 umfaßt eine Einspritzdüse 42, deren Druck- raum 44 mit der Zulaufleitung 38, die am Hochdruckraum 16 des Druckverstärkers 12 angeschlossen ist, verbunden ist.

Der Injektor 40 ist hubgesteuert, wobei ein Steuerventil 46 einerseits mit einem Rücklaufsystem 34 und andererseits über eine Ablaufdrossel 48 mit einem Steuerraum 50 der Einspritz-

düse verbunden ist. Der Steuerraum 50 steht ferner über eine Zulaufdrossel 52 mit der Zuleitung 38 in Verbindung.

Figur 2 zeigt eine zweite Ausführungsform einer erfindungs- gemäßen Einspritzeinrichtung. Hier ist im Unterschied zur ersten Ausführungsform gemäß Figur 1 der Differenzraum 18 des Druckverstärkers 12 mit dem Hochdruckraum 16 des Druck- verstärkers 12 verbunden. Die Wiederbefüllung des Hochdruck- raums 16 erfolgt somit über diesen Befüllungspfad. Auch die- ser ist mit einer Drossel 56 und einem in Richtung auf den Differenzraum 18 sperrenden Rückschlagventil 58 versehen, wobei diese Komponenten hintereinander geschaltet sind.

In Figur 3 ist eine dritte Ausführungsform einer erfindungs- gemäßen Einspritzeinrichtung dargestellt. Diese entspricht weitgehend der in Figur 1 dargestellten ersten Ausführungs- form der Erfindung. Der Dichtsitz oder Dichtvorrichtung 36 (Figur 1) zum Verschließen der Zulaufleitung 38 ist aller- dings durch ein Schieberventil 60 (Figur 3) ersetzt, welches den Befüllungspfad 62 ab einem bestimmten Hub des Druckver- stärkerkolbens 28 verschließt.

Figur 4 zeigt eine vierte Ausführungsform der Erfindung. In der Verbindung des Niederdruckraums 14 mit dem Hochdruckraum 18 ist ein separater Durchflußbegrenzer 64 vorgesehen. Al- ternativ (oder zusätzlich) ist ein Durchflußbegrenzer 66 in der Verbindung zwischen dem Hochdruckraum 16 des Druckver- stärkers 12 und dem Injektor 40 angeordnet. Im Falle der An- ordnung des Durchflußbegrenzers in der Verbindung zwischen dem Niederdruckraum 14 und dem Hochdruckraum 16 des Druck- verstärkers 12 ist wieder ein Rückschlagventil 68 mit dem Druckverstärker 64 in Reihe geschaltet, um eine Drucküber- tragung von dem Hochdruckraum 16 in den Niederdruckraum 14 zu vermeiden.

Die vorhergehende Beschreibung der Ausführungsbeispiele ge- mäß der vorliegenden Erfindung dient nur zu illustrativen Zwecken und nicht zum Zwecke der Beschränkung der Erfindung.

Im Rahmen der Erfindung sind verschiedene Anderungen und Mo- difikationen möglich, ohne den Umfang der Erfindung sowie ihre Äquivalente zu verlassen.