Login| Sign Up| Help| Contact|

Patent Searching and Data


Title:
INJECTION UNIT AND INJECTION METHOD FOR AN INTERNAL COMBUSTION ENGINE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2005/052355
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to an injection unit (10), for an internal combustion engine, comprising a pressure reservoir (12), for storing fuel pumped from a fuel tank (16) and an injector arrangement (20), connected to the pressure reservoir, by means of a pressure line arrangement (18), whereby the injector arrangement (20) has at least one servo injection valve, provided with a control valve, for the release of fuel from a control chamber into a fuel return line (22), leading to the fuel tank (16) and which may be operated by means of a piezoelectric actuator to cause a displacement of a nozzle body in the direction of an injection passage opening, for initiating an injection process by pressure reduction in the control chamber. According to the invention, the fuel return line (22) is provided with a controllable valve (40), which restricts the fuel flow in the fuel return line in the actuated state. It is thus possible to reduce the effects of a of a change of length of the piezoelectric actuator, which exceeds the so-called tolerance gap in the servo injection valve, which are detrimental to the operation of the injection unit.

Inventors:
LANG RICHARD (DE)
PLANK GERALD (DE)
Application Number:
PCT/EP2004/052775
Publication Date:
June 09, 2005
Filing Date:
November 03, 2004
Export Citation:
Click for automatic bibliography generation   Help
Assignee:
SIEMENS AG (DE)
LANG RICHARD (DE)
PLANK GERALD (DE)
International Classes:
F02M47/02; F02M55/00; F02M59/46; F02M61/16; F02M63/02; (IPC1-7): F02M55/00; F02M47/02; F02M59/46; F02M63/02; F02M61/16
Domestic Patent References:
WO2001012982A12001-02-22
Foreign References:
DE10104634A12002-09-19
DE10015740A12001-10-04
DE19649139A11997-06-12
DE10015740A12001-10-04
DE3742241A11988-08-25
Attorney, Agent or Firm:
SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT (München, DE)
Download PDF:
Claims:
Patentansprüche
1. Einspritzanlage für eine Brennkraftmaschine, umfassend einen Druckspeicher (12) zum Speichern von mittels ei ner Hochdruckpumpe (14) aus einem Kraftstofftank (16) in den Druckspeicher gefördertem Kraftstoff, und eine über eine Druckleitungsanordnung (18) mit dem Druckspeicher (12) verbundene Injektoranordnung (20) zum Einspritzen des Kraftstoffs in die Brennkraftmaschine, wobei die Injektoranordnung (20) wenigstens ein Ser voeinspritzventil umfasst, in welchem über eine Drucklei tung sowohl ein Düsenraum als auch ein Steuerraum mit Kraftstoff aus dem Druckspeicher (12) versorgt wird und in welchem ein Düsenkörper zum Öffnen und Schließen einer vom Düsenraum zu einer Brennkammer führenden Einspritz passage bewegbar geführt ist und der Düsenkörper an sei nem der Einspritzpassage zugewandten Ende dem Druck des Kraftstoffs in der Düsenkammer und an seinem entgegenge setzten Ende dem Druck des Kraftstoffs in der Steuerkam mer ausgesetzt ist, wobei das Servoeinspritzventil mit einem Steuerventil zum Freisetzen von Kraftstoff aus dem Steuerraum in eine zum Kraftstofftank (16) führende Leckageleitung (22) versehen ist, welches mittels eines piezoelektrischen Aktors betä tigbar ist, um zur Initiierung eines Einspritzvorganges durch Druckverringerung im Steuerraum eine Bewegung des Düsenkörpers in Richtung einer Öffnung der Einspritzpas sage hervorzurufen, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Le ckageleitung (22) mit einem steuerbaren Ventil (40) ver sehen ist, welches in einem angesteuerten Zustand den Kraftstofffluss in der Leckageleitung (22) blockiert, wo bei das Ventil (40) abhängig von vorbestimmten Betriebspa rametern der Brennkraftmaschine und/oder der Einspritzan lage angesteuert wird und erst nach Ablauf einer vorgeb baren Zeitspanne wieder in einen Ruhezustand gebracht wird.
2. Einspritzanlage nach Anspruch 1, wobei die Injektoranord nung (20) eine Mehrzahl von Servoeinspritzventilen um fasst, welche über die Druckleitungsanordnung (18) mit dem für diese Mehrzahl von Servoeinspritzventilen gemein sam genutzten Druckspeicher (12) verbunden sind.
3. Einspritzanlage nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Injek toranordnung (20) eine Mehrzahl von Servoeinspritzventi len umfasst, deren Leckageleitungen (22) zusammengeführt sind, wobei der zusammengeführte Leckageleitungsteil mit dem steuerbaren Ventil (40) versehen ist.
4. Einspritzanlage nach Anspruch 1, 2 oder 3, wobei die vor bestimmten Betriebsparameter das Vorliegen oder Nichtvor liegen eines Aktorüberstands am Servoeinspritzventil um fassen.
5. Einspritzanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Ruhezustand des Ventils (40) nach einer Ansteuerung zwangsweise für eine fest vorgegebene weitere Zeitspanne aufrechterhalten wird.
6. Einspritzanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 5, ferner umfassend eine elektronische Einspritzsteuereinheit (ECU) zum Betreiben der Injektoranordnung (20) und zum Ansteu ern des steuerbaren Ventils (40).
7. Verfahren zum Betreiben einer Einspritzanlage (10) für eine Brennkraftmaschine, wobei die Einspritzanlage um fasst : einen Druckspeicher (12) zum Speichern von mittels ei ner Hochdruckpumpe aus einem Kraftstofftank in den Druck speicher gefördertem Kraftstoff, und eine über eine Druckleitungsanordnung (18) mit dem Druckspeicher (12) verbundene Injektoranordnung (20) zum Einspritzen des Kraftstoffs in die Brennkraftmaschine, wobei die Injektoranordnung wenigstens ein Ser voeinspritzventil umfasst, in welchem über eine Drucklei tung sowohl ein Düsenraum als auch ein Steuerraum mit Kraftstoff aus dem Druckspeicher versorgt wird und in welchem ein Düsenkörper zum Öffnen und Schließen einer vom Düsenraum zu einer Brennkammer führenden Einspritz passage bewegbar geführt ist und der Düsenkörper an sei nem der Einspritzpassage zugewandten Ende dem Druck des Kraftstoffs in der Düsenkammer und an seinem entgegenge setzten Ende dem Druck des Kraftstoffs in der Steuerkam mer ausgesetzt wird, wobei das Servoeinspritzventil mit einem Steuerventil zum Freisetzen von Kraftstoff aus dem Steuerraum in eine zum Kraftstofftank führende Leckageleitung versehen ist, wobei das Verfahren den Schritt des Betätigens des Steu erventils mittels eines piezoelektrischen Aktors umfasst, um zur Initiierung eines Einspritzvorganges durch Druck verringerung im Steuerraum eine Bewegung des Düsenkörpers in Richtung einer Öffnung der Einspritzpassage hervorzu rufen, g e k e n n z e i c h n e t d u r c h eine abhängig von vorbestimmten Betriebsparametern der Brennkraftmaschine und/oder der Einspritzanlage vorgesehene Blockierung des Kraftstoffflusses in der Leckageleitung (22), die erst nach Ablauf einer vorgebbaren Zeitspanne wieder aufgeho ben wird.
8. Verfahren nach Anspruch 7, wobei die vorbestimmten Be triebsparameter das Vorliegen oder Nichtvorliegen eines Aktorüberstands am Servoeinspritzventil umfassen.
9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, wobei die Aufhebung der Blockierung zwangsweise für eine fest vorgegebene weitere Zeitspanne aufrechterhalten wird.
Description:
Beschreibung Einspritzanlage und Einspritzverfahren für eine Brennkraftma- schine Die vorliegende Erfindung betrifft eine Einspritzanlage sowie ein Verfahren zum Betreiben einer Einspritzanlage für eine Brennkraftmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bzw. des Anspruchs 7.

Eine derartige Einspritzanlage sowie ein derartiges Ein- spritzverfahren sind beispielsweise aus der DE 100 15 740 AI bekannt. Bei dieser bekannten Technik umfasst eine Injektora- nordnung wenigstens ein Servoeinspritzventil, welches mittels eines piezoelektrischen Aktors betätigbar ist, um zur Initi- ierung eines Einspritzvorganges durch Druckverringerung in einem Steuerraum eine Bewegung eines Servoventil-Düsenkörpers (Düsennadel) in Richtung einer Öffnung einer Einspritzpassage hervorzurufen, die zwischen einem Düsenraum des Ser- voeinspritzventils und einer Brennkammer der betreffenden Brennkraftmaschine vorgesehen ist.

Ein wesentlicher Vorteil der Verwendung eines mittels eines piezoelektrischen Aktors betätigten Servoeinspritzventils ist es, dass mit einem vergleichsweise kleinen Hub des piezo- elektrischen Aktors ein davon unabhängiger, in der Regel um ein Vielfaches größerer Hub des Düsenkörpers erzielt werden kann (Hubübersetzung). Zudem ergibt sich hierbei der Vorteil, dass die Bewegung des Düsenkörpers zum Öffnen und Schließen der Einspritzpassage durch den Druck des Kraftstoffs getrie- ben wird, der zu Zwecken der Einspritzung in die Brennkammer ohnehin unter vergleichsweise großem Druck stehend im Bereich des Einspritzventils bereitsteht. Für die Ansteuerung des

Einspritzventils genügt daher ein piezoelektrischer Aktor mit vergleichsweise geringem Hub und vergleichsweise geringer Ak- torkraft.

Ein piezoelektrischer Aktor weist in der Regel einen Stapel aufeinander liegender Piezoelemente auf, der beim Anlegen ei- ner elektrischen Spannung rasch seine Länge um ein unter an- derem von der Spannung abhängiges Ausmaß verändert. Hierfür geeignete piezoelektrische Keramiken sind in großer Vielfalt bekannt, beispielsweise als Bleizirkonat-Titanat-Keramiken, und sind vor allem wegen ihrer großen Änderungsgeschwindig- keit und ihrer hohen Piezokräfte für den Einsatz bei Ein- spritzventilen interessant.

Da jedoch die Länge des piezoelektrischen Aktors nicht aus- schließlich von der angelegten Spannung abhängt, sondern bei- spielsweise auch fertigungstechnischen Toleranzen sowie einer Abhängigkeit von der Temperatur des Aktors unterliegt, wird bei der Konstruktion eines von einem piezoelektrischen Aktor betätigten Servoeinspritzventils ein mehr oder weniger großer Spalt im Wirkungsweg vom Aktor zu einem Steuerventilkörper vorgesehen, der als Toleranzbereich für unerwünschte Abwei- chungen und/oder Änderungen der Aktorlänge dient.

Dieser so genannte Toleranzspalt im piezobetätigten Ein- spritzventil sollte einerseits möglichst klein bemessen sein, um den nutzbaren Hub des Aktors zu maximieren, und anderer- seits möglichst groß bemessen sein, um in möglichst allen Be- triebszuständen zu vermeiden, dass eine durch den Betrieb hervorgerufene Änderung der Länge des piezoelektrischen Ak- tors den Toleranzspalt überschreitet und so, ohne dass der Aktor angesteuert wird, bereits das Steuerventil betätigt. In letzterer Hinsicht besonders bedeutend ist beispielsweise ei-

ne thermisch getriebene Ausdehnung der piezoelektrischen Ke- ramik bei erhöhter Aktortemperatur, wie sie insbesondere im Betrieb der Brennkraftmaschine unter Umständen auftreten kann. Dementsprechend kann der Toleranzspalt in der Praxis schwerlich"optimal"bemessen werden.

Wenn der Toleranzspalt auf Grund einer Temperaturerhöhung des Aktors überschritten werden kann und somit der vom Druckspei- cher über eine Druckleitung zum Steuerraum geführte Kraft- stoff über das Steuerventil weiter in die praktisch drucklose (verglichen mit dem Kraftstoffsystemdruck im Druckspeicher) Leckageleitung freigesetzt werden kann, so ergibt sich noch eine weitere Problematik. Wenn nämlich die Brennkraftmaschine in"heißem Zustand"gestartet werden soll, z. B. nach einem vorangegangenen längeren Betrieb mit nachfolgendem Abstellen der Brennkraftmaschine, so kann auf Grund der Freisetzung von Kraftstoff aus dem Steuerraum in die Leckageleitung der Druckaufbau im Druckspeicher erheblich erschwert oder verzö- gert werden. Der Aufbau eines gewissen Mindestsystemdrucks, der typischerweise einige 100 bar beträgt, ist jedoch notwen- dig, um überhaupt eine Einspritzung vom Düsenraum in die Brennkammer zu realisieren.

Aus der DE 199 05 340 C2 ist ein Verfahren und eine Anordnung zur Voreinstellung und dynamischen Nachführung piezoelektri- scher Aktoren bekannt, bei welchen zu diesem Zweck dem Piezo- aktor eine Gleichspannung zugeführt wird, die gegebenenfalls einer gepulsten Ansteuerspannung überlagert wird. Dieser Gleichspannungsanteil bestimmt dann eine neue Ruhelage des Aktors und kann somit zur Einstellung des Leerhubs und zur Nachführung des Leerhubs im Betrieb genutzt werden.

Aus der DE 37 42 241 AI ist ein Piezosteuerventil bekannt, welches aus einem in einem Gehäuse angeordneten Piezostell- glied und einem Ventil besteht. Durch ein hydraulisches Spielausgleichselement innerhalb des Steuerventils werden mögliche Längenänderungen des Bezugssystems automatisch aus- geglichen, so dass bei gleichem Arbeitshub des Piezostell- gliedes auch stets ein gleicher Hub am Ventil gewährleistet ist. Nachteilig ist bei diesen beiden Ansätzen zur Lösung der eingangs erläuterten Problematik der damit verbundene Aufwand im Bereich der elektronischen Einrichtungen zur Ansteuerung der Injektoranordnung bzw. im Bereich der Injektoranordnung selbst.

Dementsprechend ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfin- dung, eine Einspritzanlage sowie ein Einspritzverfahren für eine Brennkraftmaschine anzugeben, bei welchen die für den Betrieb der Einspritzanlage bzw. der Brennkraftmaschine ab- träglichen Auswirkungen einer den Toleranzspalt im Ser- voeinspritzventil überschreitenden Längenänderung des piezo- elektrischen Aktors vermindert oder beseitigt werden können.

Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Einspritzanlage nach An- spruch 1 bzw. ein Verfahren zum Betreiben einer Einspritzan- lage nach Anspruch 7. Die abhängigen Ansprüche betreffen vor- teilhafte Weiterbildungen der Erfindung.

Für die Erfindung wesentlich ist, dass bei der Einspritzanla- ge die Leckageleitung mit einem steuerbaren Ventil versehen ist, welches in einem angesteuerten Zustand den Kraftstoff- fluss in der Leckageleitung hemmt bzw. dass bei dem Ein- spritzverfahren eine wahlweise Hemmung des Kraftstoffflusses in der Leckageleitung vorgesehen wird. Bei einem Überschrei- ten des Toleranzspalts durch eine von der eigentlichen Piezo-

ansteuerung unabhängige Längenänderung des Aktors, im Folgen- den auch kurz als"Aktorüberstand"bezeichnet, können durch die Kraftstoffflusshemmung die negativen Auswirkungen dieser Situation in relativ einfacher Weise gemildert oder sogar be- seitigt werden. Wenn ein Aktorüberstand vorliegt und der Kraftstofffluss in der Leckageleitung gehemmt wird, so führt dies zu einem Druckanstieg in der Leckageleitung zwischen dem Ort der Hemmung und dem Leckageausgang des Servoeinspritzven- tils. Damit lässt sich einerseits vermeiden, dass durch den Aktorüberstand der Düsenkörper sich ungewollt (ohne aktive Ansteuerung des Aktuators) in Richtung einer Öffnung der Ein- spritzpassage verlagert, was insbesondere im Betrieb der Brennkraftmaschine von Bedeutung ist. Andererseits kann damit das auf Grund des verzögerten Systemdruckaufbaus vorliegende Problem des Heißstarts der Brennkraftmaschine (bei tempera- turbedingtem Aktorüberstand) beseitigt werden, da die Druck- erhöhung in der Leckageleitung den Druckaufbau im Druckspei- cher erheblich beschleunigt.

Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung ist es, dass diese auch im Rahmen einer Nachrüstung einfach reali- siert werden kann, da hierfür im Wesentlichen lediglich eine Modifikation der Leckageleitungsanordnung, z. B. durch Einbau eines weiteren, steuerbaren Ventils, sowie eine vergleichs- weise einfache Modifikation oder Ergänzung der Motorsteuer- elektronik erforderlich ist, bei welcher in der Praxis oft- mals ohnehin vorhandene Sensorikeinrichtungen zur Erfassung von Betriebszuständen der Brennkraftmaschine und/oder der Einspritzanlage vorteilhaft mitgenutzt werden können.

Vorteilhaft kann mit der Erfindung eine stetige Fahrbereit- schaft eines mittels einer Brennkraftmaschine betriebenen Fahrzeugs auch bei möglicherweise auftretendem Aktorüberstand

in Einspritzventilen sichergestellt werden, wobei diese hyd- raulische Lösung nicht nur in der Startphase der Brennkraft- maschine sondern auch während des Betriebs eingesetzt werden kann, um etwa eine betriebsbedingte Längenänderung des Aktors "abzufangen".

Selbstverständlich können die erfindungsgemäßen Maßnahmen mit den bislang bereits realisierten Maßnahmen kombiniert einge- setzt werden, wie z. B. mit der oben erwähnten aktiven elekt- rischen Einstellung oder Nachführung des Aktor-Leerhubs ("ac- tive piezo contraction") oder einem Abkühlen der Brennkraft- maschine.

In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Injektora- nordnung eine Mehrzahl von Servoeinspritzventilen umfasst, welche über die Druckleitungsanordnung mit dem für diese Mehrzahl von Servoeinspritzventilen gemeinsam genutzten Druckspeicher verbunden sind. Derartige Einspritzanlagen an sich sind als so genannte Speichereinspritzsysteme bekannt, bei denen in der Regel mit sehr hohen Einspritzdrücken (z. B. im Bereich einiger 100 bar bis etwa 1.600 bar) gearbeitet wird. Solche Systeme sind als Common-Rail-Systeme (für Die- selmotoren) und HPDI-Einspritzsysteme (für Ottomotoren) be- kannt.

Wenn die Injektoranordnung eine Mehrzahl von Servoeinspritz- ventilen umfasst, wie dies zumeist der Fall sein wird, so könnte jede der Mehrzahl von Leckageleitungen mit einem eige- nen steuerbaren Ventil zur Kraftstoffflusshemmung versehen werden. Da eine Kraftstoffflusshemmung in der Leckageleitung jedoch den ordnungsgemäßen Betrieb eines daran angeschlosse- nen Servoeinspritzventils, bei welchem kein Aktorüberstand vorliegt, in der Praxis kaum beeinträchtigt, lässt sich eine

Vereinfachung dadurch erreichen, dass die Leckageleitungen dieser Mehrzahl von Servoeinspritzventilen zusammengeführt werden und die Kraftstoffflusshemmung im zusammengeführten Leckageleitungsteil vorgesehen wird, also z. B. das steuerba- re Ventil lediglich in diesem zusammengeführten Leckagelei- tungsteil angeordnet wird.

Eine einfache Betätigung des Steuerventils ergibt sich, wenn der piezoelektrische Aktor über einen Stössel auf einen Ven- tilkörper des Steuerventils wirkt, wobei der Toleranzspalt zwischen Aktor und Stössel oder zwischen Stössel und Ventil- körper vorgesehen sein kann.

Die Wirkung der Kraftstoffflusshemmung in der Leckageleitung kann besonders groß vorgesehen werden, indem der Kraftstoff- fluss im angesteuerten Zustand des steuerbaren Ventils blo- ckiert, d. h. vollständig gehemmt wird.

In einer Ausführungsform umfasst die Einspritzanlage ferner eine elektronische Einspritzsteuereinheit zum Betreiben der Injektoranordnung und zum Ansteuern des steuerbaren Ventils.

In diesem Fall sind die Funktionen der eigentlichen Ein- spritzsteuerung sowie der Ansteuerung des steuerbaren Ventils zur Kraftstoffflusshemmung vorteilhaft zusammengefasst. In diesem Fall können insbesondere zur Ansteuerung des steuerba- ren Ventils benötigte Betriebsparameter unmittelbar aus der Einspritzsteuerung herangezogen oder abgeleitet werden.

In einer bevorzugten Ausführungsform wird das steuerbare Ven- til abhängig von vorbestimmten, insbesondere gemessenen Be- triebsparametern der Brennkraftmaschine und/oder der Ein- spritzanlage angesteuert. Solche Betriebsparameter können insbesondere den Kraftstoffdruck im Druckspeicher, den Kraft-

stoffdruck in der Leckageleitung, die Temperatur in einem Be- reich der Brennkraftmaschine oder der Injektoranordnung, die Drehzahl der Brennkraftmaschine sowie deren Last oder deren Ansteuerung ("Gaspedalstellung") etc. umfassen. Besonders vorteilhaft können auch Betriebsparameter herangezogen wer- den, welche repräsentativ für den Zustand einzelner oder al- ler piezoelektrischer Aktoren (z. B. für deren Temperatur und/oder Ruhelänge) sind. Letztere Parameter können bei- spielsweise aus einer elektronischen Einrichtung zur Ansteue- rung der Piezoaktoren (Motorsteuergerät) indirekt gewonnen werden, z. B. durch Erfassung der elektrischen Kapazität der Aktoren. Schließlich können geeignete Parameter auch abgelei- tet werden aus der oftmals ohnehin (z. B. zur Einspritzmen- genregelung) erfassten Charakteristik der Bewegung des Düsen- körpers in Reaktion auf eine Piezoansteuerung im Betrieb der Einspritzanlage. Zur Erfassung dieser Charakteristik sind be- kannte Servoeinspritzventile der hier interessierenden Art oftmals mit einer auf die Stellung des Düsenkörpers. empfind- lichen Sensorik ausgestattet.

In einer bevorzugten Ausführungsform wird eine Mehrzahl von Betriebsparametern, wie etwa die oben erwähnten, in einer e- lektronischen Auswerteeinrichtung zusammengeführt und werden aus einem vorab gespeichertem Kennfeld Ansteuersignale für das oder die ansteuerbaren Ventile zur Kraftstoffflusshemmung in der Leckageleitung generiert und zur elektronischen An- steuerung diesen Ventilen zugeführt.

In einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass das steuerbare Ventil zur Kraftstoffflusshemmung bei Vorliegen eines bestimmten Betriebsparameterzustands für die Kraft- stoffflusshemmung angesteuert wird und nach einer fest vorge- gebenen (oder alternativ nach einer von dem zeitlichen Ver-

lauf bestimmter Betriebsparameter abhängigen) Zeitspanne wie- der in den Ruhezustand gebracht wird. Dieser Ruhezustand kann dann zwangsweise, z. B. für eine fest vorgegebene weitere Zeitspanne (Totzeit) aufrechterhalten werden. Mit derartigen Maßnahmen lässt sich die Kraftstoffflusshemmung zeitlich be- trachtet stark begrenzen, so dass insbesondere ein nachträg- lich gemäß der Erfindung umgerüstetes System in seiner norma- len Funktion nicht nennenswert beeinträchtigt wird.

In einer anderen Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Kraftstoffflusshemmung derart ausgelegt ist, dass ein vorgegebener Maximaldruck in der Leckageleitung nicht ü- berschritten werden kann. Dies könnte beispielsweise durch Messung des Leckageleitungsdrucks und einer darauf basieren- den, zwangsweisen Abschaltung der Kraftstoffflusshemmung im Falle des Erreichens des Maximaldrucks realisiert werden. Al- ternativ oder zusätzlich besteht jedoch die einfache Möglich- keit, das betreffende Kraftstoffflusshemmungsmittel (Ventil) mit einer parallel angeordneten Umgehungs-oder"Bypass"- Leitung zu versehen, die beim Erreichen des Maximaldrucks selbsttätig öffnet und so einen unerwünschten Überdruck in der Leckageleitung zuverlässig verhindert. Die Vermeidung ei- nes Überdrucks in der Leckageleitung dient hierbei insbeson- dere dem Schutz der betreffenden Einspritzservoventile, deren Leckagepfad zur Vermeidung von Beschädigungen keinen allzu großen Druck aufweisen darf (typisch z. B. 3,5 bar).

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbei- spiels mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen näher erläu- tert. Es stellen dar :

Fig. 1 eine schematische Darstellung zur Erläuterung des Toleranzspalts in einem piezobetätigten Ser- voeinspritzventil, und Fig. 2 eine schematische Darstellung einer Einspritzan- lage, bei welcher eine Mehrzahl von Ser- voeinspritzventilen der in Fig. 1 dargestellten Art eingesetzt wird.

In Fig. 1 ist ein Teil eines Hochdruck-Einspritzservoventils für eine Brennkraftmaschine in dessen geschlossenen Zustand schematisch dargestellt.

Dieses Hochdruckventil weist einen mit einer nicht darge- stellten Leckageleitung in Verbindung stehenden Niederdruck- bereich L und einen über eine nicht dargestellte Druckleitung mit einem Druckspeicher in Verbindung stehenden Hochdruckbe- reich H auf. Diese beiden mit unterschiedlichem Druck beauf- schlagten Bereiche L, H sind durch ein Steuerventil voneinan- der getrennt, welches von einem Steuerventilsitz S und einem durch den hohen Druck im Hochdruckbereich H gegen den Steuer- ventilsitz S getriebenen Steuerventilkörper K gebildet wird.

Der Hochdruckbereich H bildet einen nicht dargestellten Steu- erraum oder ist mit einem solchen Steuerraum verbunden, in welchem der dort herrschende Druck auf das hintere (obere) Ende eines axial beweglich gelagerten und geführten Düsenkör- pers (Düsennadel) wirkt, um ein vorderes (unteres) Ende die- ses Düsenkörpers gegen einen Einspritzdüsenventilsitz (nicht dargestellt) zu drängen und so zu einem Brennraum der Brenn- kraftmaschine führende Einspritzpassagen zu verschließen.

Wenngleich das vordere Ende des Düsenkörpers in einem Düsen- raum angeordnet ist, der ebenfalls unter hohem Druck steht,

so wird der Düsenkörper im dargestellten Ruhezustand dennoch nach unten zum Verschließen der Einspritzpassagen gedrängt, da die den Düsenkörper nach unten drängende Kraft auf Grund einer relativ groß bemessenen Querschnittsfläche des Düsen- körpers an dessen oberen Ende größer ist als die am unteren Ende des Düsenkörpers wirkende Kraft. Zur Initiierung eines Einspritzvorganges wird der Druck im Steuerraum bzw. in dem Hochdruckbereich H in der nachfolgend beschriebenen Weise verringert, um eine Bewegung des Düsenkörpers in Richtung ei- ner Öffnung der Einspritzpassage hervorzurufen.

Die Druckverringerung im Hochdruckbereich H erfolgt durch an- gesteuertes Öffnen des durch den Ventilsitz S und den Ventil- körper K gebildeten Steuerventils mittels eines piezoelektri- schen Aktors P, der im Niederdruckbereich L von einem Gehäuse G umgeben ist und zu dessen Ansteuerung mit elektrischen An- schlüssen A versehen ist. Durch Anlegen einer Spannung an den Anschlüssen A des Aktors P lässt sich die Aktorlänge in Rich- tung des Pfeils VR (Vorzugspolarisierung der piezoelektri- schen Keramik) verlängern, um über einen Stössel T auf den Ventilkörper K einzuwirken. Zwischen dem Aktor P und dem Stössel T ist hierbei ein Toleranzspalt d vorgesehen, der als Sicherheitsabstand für thermische Längenänderungen der Piezo- keramik dient und typischerweise z. B. ein Maß zwischen 3 und 5 um aufweist. Treten nun am piezoelektrischen Aktor P, z. B. auf Grund von widrigen Umgebungseinflüssen, Längenänderungen auf, die über das Maß dieses Spaltes d hinausgehen, so drückt der Aktor P bereits im Ruhezustand über den Stössel T auf den Ventilkörper K was, letztendlich zu einer Leckage von Kraft- stoff aus dem Hochdruckbereich H in den Niederdruckbereich L und die daran angeschlossene Leckageleitung führt. Im Betrieb der Brennkraftmaschine bedeutet dieser"Aktorüberstand"eine Öffnungstendenz für das Servoeinspritzventil, selbst wenn

dieses nicht aktiv elektrisch über die Anschlüsse A angesteu- ert wird. Für den Fall eines Heißstarts der Brennkraftmaschi- ne bedeutet dies, dass der Druckaufbau im Druckspeicher nicht oder nicht rasch in einem Ausmaß aufgebaut werden kann, das für den Beginn der Kraftstoffeinspritzung erforderlich ist.

Diese Probleme werden jedoch vermieden durch den nachfolgend mit Bezug auf Fig. 2 beschriebenen Aufbau einer Einspritzan- lage, bei welcher insbesondere auf eine Erfassung eines sol- chen Aktorüberstands hin der hydraulische Druck in dem Nie- derdruckbereich L zeitweise erhöht wird.

Fig. 2 zeigt eine Einspritzanlage 10 für eine Brennkraftma- schine (nicht dargestellt), umfassend einen Druckspeicher 12 zum Speichern von mittels einer Hochdruckpumpe 14 aus einem Kraftstofftank 16 in den Druckspeicher 12 gefördertem Kraft- stoff und eine über eine Druckleitungsanordnung 18 mit dem Druckspeicher 12 verbundene Injektoranordnung 20 zum Ein- spritzen des Kraftstoffs in die Brennkraftmaschine. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel besteht die Injektoranord- nung 20 aus vier Servoeinspritzventilen, die über vier sepa- rate Druckleitungen 18 aus dem hierfür gemeinsam vorgesehenen Druckspeicher 12 mit Kraftstoff versorgt werden.

Jedes der Servoeinspritzventile ist hierbei von der mit Bezug auf Fig. 1 erläuterten Bauart und weist einen Steuerraum so- wie einen Düsenraum auf, die beide über die jeweilige Druck- leitung mit Kraftstoff aus dem Druckspeicher 12 versorgt wer- den, wobei dieser Kraftstoff unter dem von der Hochdruckpumpe 14 bereitgestellten, hohen Systemdruck steht. Servoeinspritz- ventile dieser Art sind dem Fachmann hinlänglich bekannt, so dass hier auf eine weitergehende Erläuterung verzichtet wer- den kann.

Wie bereits mit Bezug auf Fig. 1 beschrieben, wird ein Ein- spritzvorgang jeweils initiiert durch Druckverringerung im Steuerraum des jeweiligen Servoeinspritzventils, welches zu diesem Zweck mit einem piezoelektrisch betätigten Steuerven- til zum Freisetzen von Kraftstoff aus dem Steuerraum in eine Leckageleitung 22 versehen ist.

In Fig. 2 erkennt man ferner zwei Kraftstofffilter 24 und 26 zur Grob-und Feinfilterung des Kraftstoffs, der über eine Vorförderpumpe 28 zu einem Eingang der Hochdruckpumpe 14 ge- fördert wird, eine Hochdruckleitung 30 zur Förderung des un- ter Systemdruck gesetzten Kraftstoffs von der Hochdruckpumpe 14 in den Druckspeicher 12, einen Hochdrucksensor 32 zur Mes- sung des Drucks im Druckspeicher 12, eine von der Hochdruck- pumpe 14 ausgehende Kraftstoffrückleitung 34 zur Abfuhr von überschüssigem Kraftstoff von der Pumpe 14 zur Leckageleitung 22 und somit weiter zurück in den Kraftstofftank 16, sowie ein elektronisches Motorsteuergerät ECU mit einer Reihe von Eingangsanschlüssen 36 und einer Reihe von Ausgangsanschlüs- sen 38, mittels welcher in an sich bekannter Weise Betriebs- parameter der Brennkraftmaschine und der Einspritzanlage über die Eingangsanschlüsse 36 erfasst und ausgewertet werden und Signale an den Ausgangsanschlüssen 38 erzeugt werden, mit welchen die elektrischen und elektronischen Komponenten des Systems gesteuert werden, z. B. die dargestellten Komponenten 28,14, 20.

Darüber hinaus steuert das Motorsteuergerät ECU ein im zusam- mengefassten Verlauf der Leckageleitung 22 angeordnetes Le- ckagesteuerventil 40, mit welchem abhängig von den erfassten Betriebsparametern und mittels eines geeignet ausgelegten Kennfelds der Kraftstoffrückfluss von den einzelnen Injekto-

ren der Injektoranordnung 20 über die Leckageleitung 22 in den Kraftstofftank 16 blockiert werden kann. Das Motorsteuer- gerät ECU detektiert mit an sich bekannten Methoden durch Auswertung der gemessenen Betriebsparameter einen etwaig auf- tretenden Aktorüberstand in einem der Injektoren und veran- lasst in diesem Fall ein kurzzeitiges Ansteuern des Leckage- steuerventils 40 für eine kurzzeitige Blockierung des Kraft- stoffrückflusses, z. B. für eine fest vorgegebene Zeitspanne von einigen Sekunden. Damit ist es möglich, sowohl den bei einem Aktorüberstand tendenziell verzögerten Druckaufbau im Druckspeicher 12 bei einem Heißstart der Brennkraftmaschine zu beschleunigen als auch die Brennkraftmaschine bei einem während des Betriebs auftretenden Aktorüberstand abzufangen und den ordnungsgemäßen Betrieb so aufrechtzuerhalten.