Zum besseren Verständnis der Beschreibung und der Patentansprüche werden nachfolgend einige Begriffe erläutert : Die Kraftstoffeinspritzeinrichtung gemäß der Erfindung kann sowohl hubgesteuert als auch druckgesteuert ausgebildet sein. Im Rahmen der Erfindung wird unter einer hubgesteuerten Kraftstoffeinspritzeinrichtung verstanden, dass das Öffnen und Schließen der Einspritzöffnung mit Hilfe eines verschieblichen Ventilglieds aufgrund des hydraulischen Zusammenwirkens der Kraftstoffdrücke in einem Düsenraum und in einem Steuerraum erfolgt. Eine Druckabsenkung innerhalb des Steuerraums bewirkt einen Hub des Ventilglieds.

Alternativ kann das Auslenken des Ventilglieds durch ein Stellglied (Aktor, Aktuator) erfolgen. Bei einer druckgesteuerten Kraftstoff einspritzeinrichtung gemäß der Erfindung wird durch den im Düsenraum eines Injektors herrschenden Kraftstoffdruck das Ventilglied gegen die Wirkung einer Schließkraft (Feder) bewegt, so dass die Einspritzöffnung für eine Einspritzung des Kraftstoffs aus dem Düsenraum in den Zylinder freigegeben wird. Der Druck, mit dem Kraftstoff aus dem Düsenraum in einen Zylinder einer Brennkraftmaschine austritt, wird als Einspritzdruck bezeichnet, während unter einem Systemdruck der Druck verstanden wird, unter dem Kraftstoff innerhalb der Kraftstoffeinspritzeinrichtung zur Verfügung steht bzw. bevorratet ist.

Kraftstoffzumessung bedeutet, eine definierte Kraftstoffmenge zur Einspritzung bereitzustellen. Unter Leckage ist eine Menge an Kraftstoff zu verstehen, die beim Betrieb der Kraftstoffeinspritzeinrichtung entsteht (z. B. eine Führungsleckage), nicht zur Einspritzung verwendet und zum Kraftstofftank zurückgefördert wird. Das Druckniveau dieser Leckage kann einen Standdruck aufweisen, wobei der Kraftstoff anschießend auf das Druckniveau des Kraftstofftanks entspannt wird.

Eine hubgesteuerte Einspritzung ist beispielsweise durch die DE 196 19 523 AI bekanntgeworden. Der erreichbare Einspritzdruck ist hier durch den Druckspeicherraum (rail) und die Hochdruckpumpe auf ca. 1600 bis 1800 bar begrenzt.

Zur Erhöhung des Einspritzdruckes ist eine Druckübersetzungseinheit möglich, wie sie beispielsweise aus der US 5,143,291 oder der US 5,522,545 bekannt ist. Der Nachteil dieser druckübersetzten Systeme liegt in einer mangelnden Flexibilität der Einspritzung und einer schlechten Mengentoleranz bei der Zumessung kleiner Kraftstoffmengen.

Eine im injektor angeordnete Druckübersetzungseinheit ist aus der EP 0 691 471 A1 bekannt. Eine Bypass-Leitung für eine Druckeinspritzung und eine Druckkammer der Druckübersetzungseinheit liegen in Reihe, so dass die Bypass-Leitung nur durchgängig

ist, solange eine verschiebliche Kolbeneinheit der Druckübersetzungseinheit nicht bewegt wird und vollständig zurückgezogen ist.

Gegenstand und Vorteile der Erfindung Zur Erhöhung des Einspritzdrucks und der Flexibiiität der Einspritzung ist bei einem Common-Rail-Einspritzsystem eine Druckübersetzungseinheit vorteilhaft. Um den fertigungstechnischen Aufwand und damit die Fertigungskosten gering zu halten, wird eine Steuerung der Druckübersetzungseinheit mit einem einfachen 2/2-Wege-Ventil verwendet.

Zur Verringerung der Steuermenge während der Ansteuerung der Druckübersetzungseinheit und zur Durchführung einer schnellen Rückstellung der Kolbeneinheit der Druckübersetzungseinheit wird eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung gemäß. Patentanspruch 1 vorgeschlagen.

Durch das Füllventil wird zur Rückstellung der Kolbeneinheit ein zusätzlicher Füilpfad freigegeben. Die Steuerung des Füliventils erfolgt ohne Aktor durch eine Druckdifferenz an der Druckübersetzungseinheit, um den konstruktiven Aufwand gering zu halten.

Um eine definierte Druckdifferenz am Ventilkörper des Füliventils zu erreichen, kann eine Drosselung zwischen dem Ventilkörper und der Führungsbohrung ausgebildet sein.

Eine zusätzliche Zuleitung mit einer vorzugsweise kleingehaltenen Drossel dient dem Einleiten der Rückstetiung der Kolbeneinheit. Wenn das Füllventil eine Feder und entsprechende durch Kraftstoff druckbeaufschlagbare Druckflachen zum Schalten des Füllventils aufweist, kann der Ventillcörper des Fuilventils leicht in die geschlossene Stellung des Fullventils überführt werden.

Zeichnung Zwei Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Beschaltung einer Druckübersetzungseinheit einer Kraftstoffeinspritzeinrichtung sind in der schematischen Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung erläutert. Es zeigt :

Fig. 1 eine erste Beschaltung der Druckübersetzungseinheit ; Fig. 2 eine zweite Beschaltung der Druckübersetzungseinheit.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele Fig. 1 zeigt einen Teil eines Common Rail Systems. Dieser umfasst eine Druckübersetzungseinheit 1, deren Ansteuerung aus der Fig. 1 ersichtlich ist, und einen Injektor (zur Durchführung des Einspritzvorgangs verschiebliche Düsennadel). Zur Steuerung der Druckübersetzungseinheit 1 wird der Druck im durch einen Übergang von einem größeren zu einem kleineren Kolbenquerschnitt ausgebildeten Differenzraum 2 verwendet. Zur Wiederbefüllung und Deaktivierung der Druckübersetzungseinheit 1 wird der Differenzraum 2 mit einem Versorgungsdruck (Raildruck) beaufschlagt, indem die Druckübersetzungseinheit 1 über eine Versorgungsleitung 3 an einen in der Fig. 1 nicht gezeigten gemeinsamen Druckspeicherraum (Rail) des Common Rail Systems angeschlossen ist. Dann herrschen an allen Druckflächen einer Kolbeneinheit 4 die gleichen Druckverhältnisse (Raildruck). Die IColbeneinheit 4 ist druckausgegfichen. Durch eine zusätzliche Feder 5 wird die Kotbeneinheit 4 in ihre Ausgangssteftung gedrückt. Zur Aktivierung der Druckübersetzungseinheit 1 wird der Differenzraum 2 mit Hilfe eines Ventils 6 druckentlastet und die Druckübersetzungseinheit 1 erzeugt eine Druckverstärkung gemäß dem Flächenverhältnis. Durch diese Art der Steuerung kann erreicht werden, dass zur iRückstellung der Druckübersetzungsèinheit 1 und zum Wiederbefüllen einer Druckkammer 7 eine große Primärkammer 8 nicht druckentlastet werden muß. Bei einer kleinen hydraulischen Übersetzung können damit die Entspannungsverluste stark reduziert werden. Weiterhin kann durch diese Art eine Steuerung der Druckübersetzungseinheit 1 mitteis eines einfachen 2/2-Wege-Ventils erreicht werden.

Zur Steuerung der Druckübersetzungseinheit 1 dienen ein Rückschiagventi ! 9, ein Füllventil 10 und eine Drossel 11. Die Drossel 11 und das Füllventil 10 verbinden den Differenzraum 2 mit unter Versorgungsdruck stehendem Kraftstoff aus dem Druckspeicherraum. Das 2/2-Wege-Ventil 6 schließt den Differenzraum 2 an eine Leckageleitung 12 an. Zur Aktivierung der Druckübersetzungseinheit 11 öffnet Ventil 6.

Der Differenzraum 2 wird über das Ventil 6 druckentlastet. Der Druck im Differenzraum 2 fällt stark ab. Während das Ventil 2 geöffnet ist, fließt über die Drossel 11 eine Verlustmenge in die Leckageleitung 12. Die Drossel 11 soilte möglichst klein ausgelegt

werden. Die Steuermenge während der Einspritzung wird verringert. Die Drossel 11 kann in den Ventilkörper oder den Ventilsitz im Füllpfad 13 integriert sein. Ebenso kann die Drosse ! 11 in die Kolbeneinheit 4 integriert sein oder durch die Spaltleckage der Kolbenführungen ausgebildet sein. Evtl. kann bei entsprechender Auslegung auch auf den gedrosselten Zulauf 13'verzichtet werden.

Der Druck im Differenzraum 2 wird zur Steuerung des Füliventils 10 verwendet. Fällt der Druck im Differenzraum 2 während der Aktivierung der Druckübersetzungseinheit 1 ab, schließt das Füllventil 10 den Füllpfad 13. Somit kann keine Verlustmenge über den Füllpfad 13 in die Leckage strömen.

Zur Deaktivierung der Druckübersetzungseinheit 1 wird das Ventil 6 geschlossen und im Differenzraum 2 baut sich über die Drossel 11 der Raildruck auf. Dann öffnet das Füllventil 10 und gibt den Füllpfad 13 frei. Die bei Zurückstellung der Kolbeneinheit 4 erforderliche Befüllung des Differenzraums 2 kann schnell und ohne starke Drosselung erfolgen. Dadurch ist zur Rückstellung eine kleinere Federkraft erforderlich. Dies bringt große Iconstruktive Vorteile, da bei modernen Motoren im vorhandenen Bauraum keine großen Federkräfte realisiert werden können.

Das Füllventil 10 ist so ausgebildet, dass es bei einer bestimmten Druckdifferenz Apl zwischen dem Ventiizulauf und dem Differenzraum 2 schließt. Der Ventilkörper 14 weist dazu eine Druckfläche zum Ventilzulauf und eine Druckfläche zum Differenzraum 2 auf. Weiterhin ist der Ventilkörper 14 mit einer öffnenden Federkraft beaufschlagt.

Fällt der Druck im Differenzraum 2gegenüber dem Druck im Ventilzulauf unter die eingestellte Druckdifferenz Ap1, so schließt das Füllventil 10. Steigt der Druck im Differenzraum 2 nach Deaktivierung der Druckübersetzungseinheit 1 wieder an und erreicht den Druck im Ventilzulauf abzüglich der Druckdifferenz Ap1, öffnet das Füllventil 10 und der Füllpfad 13 wird wieder freigegeben.

Hierdurch ergibt sich eine schnelle Füllung des Differenzraumes 2. Die zum Schalten des Füliventils 10 notwendige Druckdifferenz wird durch die Federkraft und die Druckflächen festgelegt. Zum Erreichen einer definierten Druckdifferenz am durch eine Kugel ausgebildeten Ventilkörper 14 muß eine Drosselung zwischen dem Ventilkörper 14 und dem Ventilgehäuse vorhanden sein. Dies kann z. B. durch Begrenzung des Ventilhubes oder durch eine Drosselung zwischen dem Ventillcörper 14 und dessen Führungsbohrung erfolgen.

Sind die 2/2-Wege-Ventile 6 und 16 geschlossen, so steht der Injektor unter dem Druck des Druckspeicherraums 7. Die Druckübersetzungseinheit 1 befindet sich in der Ausgangsstellung. Nun kann durch Öffnen des Ventils 16 eine Einspritzung mit Raildruck erfolgen, weil sich eine Düsennadel 17 in Folge der hydraulischen Druckverhältnisse an der Düsennadel 17 von einer Dichtfläche 18 abheben kann. Wird eine Einspritzung mit höherem Druck gewünscht, so wird das 2/2-Wege-Ventil 6 angesteuert (geöffnet) und damit eine Druckverstarkung erreicht.

Eine alternative Ansteuerung des Druckübersetzungseinheit 1 ergibt sich aus der Fig. 2.

Der Zulauf zu dem Differenzraum 2 wird durch die Drossel 11 und das Füllventil 19 geregelt. Die Zulaufseite (vor dem Dichtsitz) des Füllventil 19 ist druckausgeglichen. Im Bereich des Dichtsitzes befindet sich eine Druckfläche 20, die mit einem im Differenzraum 2 vorhandenen Druck beaufschlagt ist. Füllt der Druck im Differenzraum 2 unter den Schließdruck wird die Druckkraft 20 kleiner als die Kraft einer Feder 23 und das Füllventil 19 schließt den Füllpfad 13. Steigt der Druck im Differenzraum 2 über den Schließdruck wird die Druckkraft auf die Druckfläche 20 größer als die Kraft der Feder 23 und das Fiiliventil 19 öffnet den Fullpfad 13.

Zum Erreichen einer definierten Druckdifferenz am Ventilkörper des Füliventils 19 muss eine Drosselung im Dichtsitz ausgebildet oder aber eine zusätzliche Drossel 23 muß dem Füllventil 19 vorgeschaltet sein. Die Kolbeneinheit 4 kann sowohl einteilig als auch mehrteilig ausgebildet sein. Das Füllventil 19 kann auch in der Kolbeneinheit 4 integriert sein. Die Kolbeneinheit 4 kann sowohl einteilig als auch mehrteilig ausgebildet sein. Das Füllventil 10,19 Icann auch in der Kotbeneinheit 4 integriert sein. Bei dealctivierter Druckübersetzungseinheit wird der Raildruck über das Rückschlagventil 9 stromabwärts bis zum Injektor geführt. Daher kann der Zulauf des Füliventils 10, 19 ebenfalls stromabwärts des Rückschlagventils 9 angeschlossen sein. Hierbei ergibt sich eine Verbindung des Füliventilzulaufs mit unter Versorgungsdruck stehendem Kraftstoff aus dem Druckspeicherraum über das Rückschlagventil 9.

BEZUGSZEICHENLISTE 1 Druckübersetzungseinheit 2 Differenzraum 3 Versorgungsleitung 4 Kolbeneinheit 5 Feder 6 Ventil 7 Druckkammer 8 Primärkammer 9 Rückschlagventil 10 Füllventil 11 Drossel 12 Leckageleitung 13 Fü;;[fad 13'Zulauf 1 4 Ventilkörper 15 Dichtsitz 16 Ventil 17 Düsennadel 1 8 Dichtfläche 19 Füllventil 20 Druckfläcje 21 Leckageleitung 22 Feder 23 Drossel