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Stand der Technik
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Die
Erfindung betrifft ein Kraftstoffeinspritzsystem für Brennkraftmaschinen
nach dem Oberbegriff der nebengeordneten Ansprüche 1 und 2 sowie ein Verfahren
zum Einspritzen von Kraftstoff in den Brennraum einer Brennkraftmaschine
nach dem Anspruch 18.
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Die
Verschärfung
der Abgasnormen verlangt immer höhere
Einspritzdrücke
zur Verbesserung der Gemischbildung und der Verbrennung. Daraus
ergeben sich höhere
mechanische und thermische Belastungen des Kraftstoffeinspritzsystems.
Außerdem nimmt
der Antriebsleistungsbedarf überproportional zu,
weil mit dem Druck auch die Verluste in dem Kraftstoffeinspritzsystem
ansteigen.
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Bei
einem aus der
DE 197
38 804 A1 bekannten Kraftstoffeinspritzsystem ist ein Druckübersetzer
zwischen die Einspritzpumpe und die Einspritzdüse geschaltet. Dadurch liegt
nur noch im Bereich um die Einspritzdüse der volle Einspritzdruck an.
Die Kraftstoffversorgung erfolgt durch einen Bypass direkt aus dem
Hochdruckbereich der Einspritzpumpe. Bei der Druckerhöhung in
der Einspritzpumpe, aber auch beim Durchströmen des Bypasses erwärmt sich
der Kraftstoff stark, was negative Auswirkungen auf die Kompressibilität des Kraftstoffs
und seine Dichte hat.
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Aus
der
DE 27 17 902 A1 ist
ein Kraftstoffeinspritzsystem mit einem Druckübersetzer bekannt, bei dem
die Steuerung der Einspritzung durch die Kraftstoffhochdruckpumpe
erfolgt. Wegen der hohen Betriebsdrücke und der unvermeidlichen
Dissipationsverluste heizt sich der Hochdruckbereich des Kraftstoffeinspritzsystems
stark auf. Diese Aufheizung wirkt sich negativ auf das Betriebsverhalten
und vor allem auf den Druckaufbau im Hochdruckbereich und auf die
Zumessung kleinster Einspritzmengen aus.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Kraftstoffeinspritzsystem
bereitzustellen, bei dem die thermische Belastung der Einspritzpumpe
reduziert und die möglichen
Drucksteigerungsraten im Kraftstoffeinspritzsystem verbessert werden.
Außerdem
sollen höhere
Einspritzdrücke
ermöglicht
und gleichzeitig die Beanspruchung und der Antriebsleistungsbedarf
der Einspritzpumpe reduziert werden.
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Vorteile der Erfindung
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch
Kraftstoffeinspritzsysteme mit den Merkmalen der nebengeordneten
Ansprüche
1 und 2. Diese Kraftstoffeinspritzsysteme haben unter anderem den Vorteil,
dass der Einspritzdruck nur zwischen der Hochdruckseite des Druckübersetzers
und der Einspritzdüse
anliegt. Gleichzeitig werden die auf die Einspritzpumpe wirkenden
Druckkräfte
reduziert. Dadurch verringern sich auch die Leck- und Drosselverluste,
was zu einer Reduktion des Antriebsleistungsbedarfs führt und
den hydraulischen Wirkungsgrad des Kraftstoffeinspritzsystems verbessert.
Außerdem bleibt
der Kraftstoff im Hochdruckbereich des Kraftstoffeinspritzsystems
vergleichsweise kalt, weil er direkt aus dem Niederdruckteil der
Einspritzpumpe zugeführt
wird. Dadurch ist die Kompressibilität des Kraftstoffs kleiner,
was eine verbesserte Druckanstiegsrate im Kraftstoffeinspritzsystem
zur Folge hat, und es kann ein größerer Massenstrom durch die Einspritzdüse gefördert werden.
Zusätzlich
ermöglicht
die thermische und hydraulische Verbesserung des Kraftstoffeinspritzsystems
kleinere Spritzlochdurchmesser der Einspritzdüse, was die Gemischbildung
in allen Betriebspunkten verbessert.
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Durch
das erfindungsgemäße Spülventil, welches
zwischen der Steuerleitung und der Förderleitung angeordnet ist
und als Rückschlagventil
mit Sperrrichtung von der Steuerleitung zur Förderleitung ausgelegt ist,
wird eine Füllung
der Steuerleitung erreicht, sobald der Druck in der Steuerleitung unter
den Druck in der Förderleitung
sinkt. Dies führt zur
Senkung des Temperaturniveaus auch in diesem Bereich und verbessert
dadurch das hydraulische Verhalten des Kraftstoffeinspritzsystems
und verringert die Gefahr von ”Fressern” in der
Einspritzpumpe.
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Bei
dem erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzsystem
nach dem nebengeordneten Anspruch 2 ändert sich die Druckanstiegsrate
zu Beginn der Einspritzung wodurch das Verbrennungsgeräusch verbessert
werden kann und außerdem
die Zumessung kleiner Voreinspritzmengen durch pumpenseitige Maßnahmen
erleichtert wird. Außerdem
wird der Kraftstoff im Hochdruck-Teil des Krafstoffeinspritzsystems
häufig
ausgetauscht, so dass das Temperaturniveau auch hier abgesenkt wird.
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Bei
einer erfindungsgemäßen Ausgestaltung des
Kraftstoffeinspritzsystems weist der Druckübersetzer einen in einer Bohrung
verschiebbaren Übersetzungskolben
auf, dessen Stirnflächen
jeweils einen Druckraum begrenzen, dessen erste, größere Stirnfläche einen
ersten, mit der Steuerleitung verbundenen Druckraum begrenzt, und
dessen zweite, gegenüberliegende
und kleinere Stirnfläche
einen zweiten, mit dem Hochdruckpfad verbundenen Druckraum begrenzt,
so dass der Druckübersetzer einfach
herstellbar ist, einer guten hydraulischen Wirkungsgrad hat und
problemlos an verschiedene Einsatzbedingungen adaptiert werden kann.
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Bei
einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass
die Förderleitung
mit dem zweiten Druckraum verbunden ist, so dass der Kraftstoff
in dem am weitesten von der Einspritzdüse entfernten Teil des Hochdruckbereichs
eingebracht wird und von dort bis zur Einspritzdüse gefördert wird. Dies hat den Vorteil,
dass im Hochdruckbereich des Kraftstoffeinspritzsystems der Kraftstoff
kontinuierlich durch relativ kalten Kraftstoff ersetzt wird.
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Eine
andere Ausführungsform
sieht vor, dass in der Förderleitung
ein erstes Rückschlagventil
angeordnet ist, das den Rückfluss
von Kraftstoff von der Einspritzdüse in die Förderleitung verhindert, so
dass die Niederdruck-Versorgung der Einspritzpumpe nicht mit dem
Einspritzdruck beaufschlagt wird. Bei einer Ausführungsform der Erfindung ist
das erste Rückschlagventil
federbelastet, so dass mit größter Zuverlässigkeit
bei allen Betriebsbedingungen der Rückfluss von Kraftstoff aus
der Einspritzdüse
in die Förderleitung
unterbunden wird.
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Eine
weitere Variante sieht vor, dass die Querschnittsänderung
des Übersetzungskolbens und
ein Absatz in einem Gehäuse
des Druckübersetzers
einen Entlastungsraum begrenzen, so dass eventuelle Leckverluste
des Druckübersetzers
gesammelt und abgeführt
werden können.
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Bei
einer anderen Ausführungsform
der Erfindung ist vorgesehen, dass der Entlastungsraum mit dem Teil
der Förderleitung
verbunden ist, der zwischen Niederdruck-Versorgung und Rückschlagventil
liegt, so dass die Leckagen des Druckübersetzers in das Kraftstoffeinspritzsystem
zurückgeführt werden.
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Bei
einer erfindungsgemäßen Ausgestaltung ist
in den Entlastungsraum eine Rückstellfeder
eingespannt die sich auf eine ortsfeste Anlage abstützt und dabei
den Übersetzungskolben
an der entlastungsraumseitigen Querschnittsänderung beaufschlagt und in
Abhängigkeit
vom Standdruck in der Steuerleitung, den Stirnflächen des Übersetzungskolbens und dem Öffnungsdruck
des ersten Rückschlagventils den Übersetzungskolben
zwischen den Einspritzungen an seinen pumpenseitigen Anschlag drückt, so dass,
wenn die Steuerleitung druckentlastet wird, der Übersetzungskolben schnell und
unabhängig
vom Druck in der Förderleitung
in seine Ausgangslage gebracht wird. Außerdem benötigt die Rückstellfeder nur wenig Einbauraum.
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Bei
einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist in der Verbindungsleitung
zwischen Entlastungsraum und Förderleitung
ein zweites Rückschlagventil
angeordnet, das die Verbindung in Richtung von der Förderleitung
zum Entlastungsraum sperrt, so dass die Förderleitung nicht von den Druckschwingungen
im Entlastungsraum angeregt wird.
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In
Ergänzung
der Erfindung ist vorgesehen, dass das Spülventil erst bei Erreichen
einer einstellbaren Druckdifferenz zwischen Steuerleitung und Förderleitung öffnet, so
dass die Bewegung des Übersetzungskolbens
in seine Ausgangslage auch bei dieser Ausführungsform von dem Druck in
der Förderleitung
unterstützt
wird und die vor allem bei hohen Drehzahlen schwierige Füllung der
Steuerleitung in dem Bereich zwischen Einspritzpumpe und Druckübersetzer
gewährleistet
ist, weil bei hohen Drehzahlen auch der Druck in der Förderpumpe
hoch ist.
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Bei
einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass
das dritte und das vierte Rückschlagventil
zu einem Bypassventil zusammengefasst sind, so dass die Zahl der
Bauelemente verringert wird und dadurch Kosten vermieden werden.
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Bei
einer anderen Variante der Erfindung ist die Niederdruck-Versorgung Teil der
Einspritzpumpe, so dass die Zahl der Baugruppen verringert und nur ein
Antrieb für
den Hochdruck-Teil der Einspritzpumpe und die Niederdruck-Versorgung
erforderlich ist.
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In
Ergänzung
der Erfindung ist ein zweiteilig ausgeführter Übersetzungskolben vorgesehen,
sodass Herstellung, Montage und hydraulische Eigenschaften des Einspritzsystems
verbessert werden.
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In
weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass mindestens
zwei Einspritzdüsen vorhanden
sind, dass zwischen jeder Einspritzdüse und der Einspritzpumpe je
eine Steuerleitung und je ein Druckübersetzer angeordnet sind,
und dass alle Einspritzdüsen
mit der Niederdruck-Versorgung über Förderleitungen
verbunden sind.
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Die
eingangs genannte Aufgabe wird auch durch ein Verfahren zum Einspritzen
von Kraftstoff in den Brennraum einer Brennkraftmaschine mittels
eines Kraftstoffeinspritzsystems mit Druckübersetzer nach einem der Ansprüche 2 bis
17 gelöst,
bei welchem
- – eine Druckentlastung der
Steuerleitung zwischen den Einspritzungen erfolgt,
- – Kraftstoff
aus der Niederdruck-Versorgung über die
Förderleitung
zur Einspritzdüse
gefördert
wird,
- – der Übersetzungskolben
an seinen pumpenseitigen Anschlag bewegt wird und
- – die
Kraftstoffeinspritzung ausschließlich durch den Hochdruck-Teil
der Einspritzpumpe gesteuert wird.
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Bei
diesem Verfahren liegt der volle Einspritzdruck nur unmittelbar
vor der Einspritzdüse
an, der maximale Einspritzdruck wird gesteigert und gleichzeitig
wird die Belastung der Einspritzpumpe durch Druckkräfte und
hohe Temperaturen reduziert. Außerdem
wird wegen der reduzierten Leck- und Drosselverluste der hydraulische
Wirkungsgrad des Systems verbessert und damit die erforderliche
Antriebsleistung weiter reduziert. Die niedrige Temperatur ermöglicht steilere
Druckanstiege wegen der geringeren Elastizität des Kraftstoffs und bei gleicher Fördermenge
einen höheren
Massenstrom durch die Düse.
Die thermischen und hydraulischen Verbesserungen des Kraftstoffeinspritzsystems
erlauben kleinere Spritzlochdurchmesser der Einspritzdüsen und damit
eine bessere Gemischbildung in allen Betriebspunkten.
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Bei
einer Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens
ist vorgesehen, dass bis zum Erreichen einer einstellbaren Druckdifferenz
zwischen Steuerleitung und Hochdruck-Seite des Druckübersetzers unter
Umgehung des Druckübersetzers
die Kraftstoffeinspritzung durch den Hochdruck-Teil der Einspritzpumpe
gesteuert wird, und dass oberhalb der einstellbaren Druckdifferenz
zwischen Steuerleitung und Hochdruck-Seite des Druckübersetzers
die Kraftstoffeinspritzung durch den Hochdruck-Teil der Einspritzpumpe
unter Zuhilfenahme des Druckübersetzers
gesteuert wird. Dieses Verfahren hat den Vorteil, dass durch die
andere Einspritzrate zu Beginn der Einspritzung das Verbrennungsgeräusch verbessert
wird und die Zumessung kleiner Voreinspritzmengen durch pumpenseitige
Maßnahmen
leichter wird.
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Weitere
Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind der
nachfolgenden Beschreibung, der Zeichnung und den Ansprüchen entnehmbar.
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Zeichnung
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Ausführungsbeispiele
des Gegenstands der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt
und im Folgenden näher
beschrieben. Es zeigen:
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1:
eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzsystems;
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2:
eine schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzsystems;
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3:
eine schematische Darstellung einer dritten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzsystems;
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4:
eine schematische Darstellung einer vierten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzsystems
und
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5:
eine schematische Darstellung einer Kombination verschiedener Ausführungsformen
eines erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzsystems.
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Beschreibung der Ausführungsbeispiele
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1 zeigt
ein Kraftstoffeinspritzsystem mit einer Einspritzdüse 1 und
einer Einspritzpumpe 3, die einen Hochdruck-Teil 5 und
eine Niederdruck-Versorgung 7 aufweist. Die Niederdruck-Versorgung 7 kann auch
als von der Einspritzpumpe 3 getrennte Pumpe ausgeführt sein.
In den nachfolgend beschriebenen Ausführungsbeispielen sind Niederdruck-Versorgung 7 und
Hochdruck-Teil 5 der Einspritzpumpe 3 stets als
eine Einheit dargestellt. Es ist jedoch immer auch eine Ausführung denkbar
bei der die o. g. Trennung von Niederdruck-Versorgung 7 und
Einspritzpumpe 3 vorliegt.
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Der
Hochdruck-Teil 5 steht über
eine Steuerleitung 9 und einen Hochdruckpfad 10 mit
der Einspritzdüse 1 in
Wirkverbindung. Zwischen der Steuerleitung 9 und dem Hochdruckpfad
10 ist ein Druckübersetzer 11 angeordnet.
Der Druckübersetzer 11 weist
in einem Gehäuse 12 einen
ersten Druckraum 13, einen zweiten Druckraum 15,
einen ein- oder mehrteiligen Übersetzungskolben 17,
der in einer Bohrung 18 geführt wird, sowie einen Entlastungsraum 19 auf.
Der Übersetzungskolben 17 kann
einteilig oder zweiteilig ausgeführt
werden. Zweiteilige Übersetzungskolben 17 bestehen
aus einem ersten Kolben, der den Durchmesser des ersten Druckraums 13 des
Drückübersetzers 11 aufweist,
und einem weiteren Kolben, der den Durchmesser des zweiten Druckraums 15 des
Drückübersetzers 11 aufweist.
Die auf den ersten Kolben wirkende hydraulische Kraft wird mittelbar
oder unmittelbar auf den zweiten Kolben übertragen.
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Zweiteilige Übersetzungskolben 17 können Vorteile
gegenüber
einteiligen Übersetzungskolben 17 hinsichtlich
Herstellung, Montage und hydraulischen Eigenschaften aufweisen.
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Der
erste Druckraum 13 und die in den ersten Druckraum 13 ragende
Stirnfläche
des Übersetzungskolbens 17 bilden
die Niederdruck-Seite des Druckübersetzers 11.
Der zweite Druckraum 15 und die in den zweiten Druckraum 15 ragende
Stirnfläche des Übersetzungskolbens
17 bilden die Hochdruck-Seite des Druckübersetzer 11.
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Da
die mit dem Hochdruck-Teil 5 der Einspritzpumpe 3 hydraulisch
in Verbindung stehende Stirnfläche
des Übersetzungskolbens 17 größer ist als
die in den zweiten Druckraum 15 hineinragende Stirnfläche des Übersetzungskolbens 17,
ist der Druck in dem zweiten Druckraum 15 entsprechend dem
Verhältnis
der beiden Stirnflächen
des Übersetzungskolbens 17 höher als
der des Hochdruck-Teils 5 der Einspritzpumpe 3.
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Der
Entlastungsraum 19 wird von einer Querschnittsänderung 20 des Übersetzungskolbens 17 und
einem Absatz in einem Gehäuse
12 des Druckübersetzers 11 begrenzt.
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Über eine
Förderleitung 21 wird
der zweite Druckraum 15 zwischen den Einspritzungen mit Kraftstoff
aus der Niederdruck-Versorgung 7 der Einspritzpumpe 3 gefüllt. Wenn
der zweite Druckraum 15 sowie der Hochdruckpfad 10 mit
Kraftstoff gefüllt sind,
kann der Einspritzvorgang erfolgen, indem der Hochdruck-Teil 5 der
Einspritzpumpe 3 mit der Kraftstoffförderung beginnt. Im Druckübersetzer 11 wird der
Druck erhöht
und mit diesem erhöhten
Druck erfolgt die Einspritzung des Kraftstoffs in den Brennraum
durch die Einspritzdüse 1.
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Damit
die Förderleitung 21 und
Niederdruck-Versorgung 7 der Einspritzpumpe 3 nicht
mit dem Druck des zweiten Druckraums 15 beaufschlagt werden,
ist in der Förderleitung 21 ein
erstes Rückschlagventil 23 angeordnet.
Das erste Rückschlagventil 23 kann
federbelastet, wie in 1 dargestellt, oder ohne Feder,
wie z. B. in 2 angedeutet, ausgeführt sein.
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Der
Hochdruckbereich des erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzsystems
beschränkt
sich demzufolge in der 1 auf den Bereich rechts des Übersetzungskolbens 17 und
oberhalb des ersten Rückschlagventils 23.
Dieser Sachverhalt wurde durch die gestrichelten Linien angedeutet.
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Die
zwischen dem Übersetzungskolben 17 und
dem Gehäuse
des Druckübersetzers 11 auftretenden
Leckagen sammeln sich im Entlastungsraum 19 und werden
mit jedem Einspritzvorgang über
eine Verbindungsleitung 25 in die Förderleitung 21 übergeleitet.
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Nach
erfolgter Einspritzung bewegt sich der Übersetzungskolben 17 wieder
in seine Ausgangslage zurück.
Dies geschieht dadurch, dass die Steuerleitung 9 beispielsweise über den
Hochdruck-Teil 5 der Einspritzpumpe 3 druckentlastet wird
und der Übersetzungskolben 17 in
dem zweiten Druckraum 15 und dem Entlastungsraum 19 über die
Förderleitung 21 mit
dem Druck der Niederdruck-Versorgung 7 der Einspritzpume 3 beaufschlagt
wird. Da der Druck in der Förderleitung 21 höher ist
als der Druck in der druckentlasteten Steuerleitung 9,
bewegt sich der Übersetzungskolben 17 in 1 nach
links gegen seinen pumpenseitigen Anschlag. Die Druckentlastung
muss nicht bis zu einer Absenkung des Drucks auf Umgebungsdruck
führen,
sondern es kann vorgesehen sein, einen Standdruck, der über dem
Umgebungsdruck liegt, auch während
der Druckentlastung aufrechtzuerhalten. Es kann in dem Entlastungsraum 19 auch noch
zusätzlich
eine Rückstellfeder
vorgesehen werden.
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In 2 ist
eine zweite Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzsystems
dargestellt. Für
gleiche Baugruppen oder Komponenten des Kraftstoffeinspritzsystems
wurden die gleichen Bezugszahlen verwendet wie in 1.
Die Ausführungsform
gemäß 2 weist
im Entlastungsraum 19 eine Rückstellfeder 27 auf,
die auf den Übersetzungskolben 17 entgegen
der Einspritzbewegung einwirkt. Die Rückstellfeder ist zwischen einer
Querschnittsänderung 20 des Übersetzungskolbens 17 und
einem Absatz der Bohrung 18 oder des Gehäuses 12 eingespannt.
Die Rückstellfeder 27 kann
beispielsweise der Übersetzungskolben 17 koaxial
umgeben.
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In
der Verbindungsleitung 25 ist bei dieser Ausführungsform
ein zweites Rückschlagventil 29 angeordnet,
das verhindert, dass Kraftstoff aus der Förderleitung 21 in
den Entlastungsraum 19 gelangt. Nach dem Ende der Einspritzung
wird der Übersetzungskolben
17 zu seinem pumpenseitigen Anschlag durch den Druck der Förderleitung
21 im Bereich des zweiten Druckraums 15 und die Rückstellfeder 27 bewegt.
Wegen der Sperrwirkung des zweiten Rückschlagventils 29 herrscht
im Entlastungsraum 19 bei dieser Bewegung des Übersetzungskolbens 17 Dampfdruck.
Leckagen, die vom ersten 13 oder zweiten 15 Druckraum in
den Entlastungsraum 19 gelangen, werden bei der Einspritzung über das
zweite Rückschlagventil 29 ausgeschoben.
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Vorteilhaft
an dieser Ausführungsform
ist, dass die Förderleitung 21 nicht
mit den aus der oszillierenden Bewegung des Übersetzungskolbens 17 herrührenden
Druckschwankungen beaufschlagt wird. Außerdem kann die Rückstellfeder 27 wegen der
unterstützenden
Wirkung des Drucks in der Förderleitung 21 mit
geringer Vorspannung und Federrate und damit platzsparend ausgelegt
werden.
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In 3 ist
eine weitere Ausführungsform des
erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzsystems dargestellt.
Zusätzlich
zu den in den 1 und 2 erläuterten
Elementen und Baugruppen des Kraftstoffeinspritzsystems ist bei
dieser Ausführungsform ein
Spülventil 31 zwischen
der Steuerleitung 9 und der Förderleitung 21 angeordnet.
Das Spülventil 31 ist
federbelastet, so dass es bei Erreichen einer durch die Feder des
Spülventils 31 bestimmten Druckdifferenz,
beispielsweise 15 bar, zwischen Förderleitung 21 und
Steuerleitung 9 öffnet.
Wenn diese Druckdifferenz erreicht ist, wird Kraftstoff von der
Förderleitung 21 in
die Steuerleitung 9 gefördert.
Die damit verbesserte Füllung
und Spülung
der Steuerleitung 9 hat gegenüber den Ausführungsformen
gemäß 1 und 2 den
Vorteil, dass in diesem Bereich des Kraftstoffeinspritzsystems das
Temperaturniveau durch Zufuhr relativ kalten Kraftstoffs abgesenkt
wird und damit das hydraulische Verhalten verbessert wird. Außerdem wird
die Gefahr von ”Fressern” im Hochdruck-Teil 5 der
Einspritzpumpe 3 reduziert, da auch dieser Teil des Einspritzsystems
besser gespült
werden kann. Weiterhin wird gerade die bei hohen Drehzahlen der
Brennkraftmaschine schwierige Füllung
der Steuerleitung 9 sichergestellt.
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4 zeigt
eine weitere Ausführungsform des
erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzsystems. Der
Druckübersetzer 11 weist
in seinem ersten Druckraum 13 eine Druckstufenkomponente 33 auf. Diese
Druckstufenkomponente 33 hat die Aufgabe, dafür zu sorgen,
dass erst bei Erreichen eines bestimmten Differenzdrucks zwischen
der Steuerleitung 9 und dem zweitem Druckraum 15 der Übersetzungskolben 17 den
pumpenseitigen Anschlag verlässt.
Diese Funktion kann beispielsweise dadurch erreicht werden, dass
die Druckstufenkomponente 33 einen Teil der in den ersten
Druckraum 13 ragenden Stirnfläche des Übersetzungskolbens 17 abdeckt,
wenn der Übersetzungskolben 17 in
seiner Ausgangslage ist, wobei die verbleibende Fläche des Übersetzungskolbens 17 größer als
die in den zweiten Druckraum 15 ragende Stirnfläche des Übersetzungskolbens 17 ist.
Durch die Wahl des Verhältnisses
dieser Flächen
und die Vorspannung der Rückstellfeder 27 wird
die Druckdifferenz festgelegt, bis zu der die mit dem Druck der
Förderleitung 21 beaufschlagte.
Hochdruck-Seite des Übersetzungskolbens 17 und
die Rückstellfeder 27 den Übersetzungskolben 17 entgegen
dem Druck der Steuerleitung 9 in seiner Ausgangslage halten.
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Weiterhin
sind in 4 ein drittes und ein viertes
Rückschlagventil 35 und 37 dargestellt.
Das dritte Rückschlagventil
35 ist in der Förderleitung 21 zwischen
dem ersten Rückschlagventil 23 und
der Einspritzpumpe 3 angeordnet und hat die gleiche Sperrrichtung
wie das erste Rückschlagventil 23. Das
vierte Rückschlagventil 37 ist
in einer Verbindungsleitung 39 zwischen Steuerleitung 9 und
Förderleitung 21 angeordnet.
Die Sperrrichtung des vierten Rückschlagventils
37 ist so gewählt,
dass durch die Verbindungsleitung 39 kein Kraftstoff von
der Förderleitung 21 in
die Steuerleitung 9 gefördert
werden kann. Die Verbindungsleitung 25 zweigt zwischen Niederdruck-Versorgung 7 und
drittem Rückschlagventil 35 von
der Förderleitung 21 ab.
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Das
Zusammenwirken der Druckstufenkomponente 33 sowie des dritten
und vierten Rückschlagventils 35 und
37 führt
dazu, dass am Beginn der Einspritzung, wenn der Druck in der Steuerleitung 9 ansteigt,
zunächst
der unter Druck stehende Kraftstoff in der Steuerleitung 9 unter
Umgehung des Druckübersetzers
1i durch die Verbindungsleitung 39 sowie einen Teil der
Förderleitung 21 in
den zweiten Druckraum 15 und von dort zur Einspritzdüse 1 gefördert wird.
Sobald die aus der Differenz der wirksamen Flächen der Druckstufenkomponente 33 und
der in den zweiten Druckraum 15 ragenden Stirnfläche des Übersetzungskolbens 17 sowie
der Vorspannung der Rückstellfeder 27 resultierende
Kraft ausreicht, um die Vorspannung der Rückstellfeder 27 zu überwinden,
bewegt sich der Übersetzungskolben 17 aus seiner
Ausgangslage. Damit wird die gesamte in den ersten Druckraum 13 ragende
Stirnfläche
des Übersetzungskolbens 17 mit
dem Druck der Steuerleitung 9 beaufschlagt. In Folge dessen
wird der Druckübersetzer
wirksam, weil das erste Rückschlagventil 23 den
weiteren Zufluss von Kraftstoff über
die Förderleitung 21 in
den zweiten Druckraum 15 verhindert. Die Umgehung des Druckübersetzers 11 zu
Beginn des Einspritztaktes ändert
die Drucksteigerungsrate des Kraftstoffs in dem zweiten Druckraum
15 und damit auch der Einspritzdüse 1.
Dadurch wird die Zumessung kleiner Voreinspritzmengen durch pumpenseitige
Maßnahmen
erleichtert und kann das Verbrennungsgeräusch verbessert werden.
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Die
in 5 dargestellte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzsystems stellt
die Kombination der in den 2, 3 und 4 dargestellten
Ausführungsformen
dar. Damit soll verdeutlicht werden, dass diese Ausführungsformen
frei miteinander kombiniert werden können. Dies gilt auch bezüglich der
in 1 dargestellten Ausführungsform.
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Allein
der Beschreibung, den nachfolgenden Ansprüchen und der Zeichnung dargestellten
Merkmale können
sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination miteinander erfindungswesentlich
sein.