KRAFTSTOFFEINSPRITZEINRICHTUNG

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Einspritzen von Kraftstoff in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine, mit einem Kraftstoffinjektor, der durch eine Kraftstoffhochdruckquelle mit unter hohem Druck stehenden Kraftstoff beaufschlagbar und über eine Zumessventileinrichtung betätigbar ist, durch die der Druck in einem Druckverstärkersteuerraum so steuerbar ist, dass der Druck in einem durch einen Druckverstärkerkolben begrenzten Druckverstärkerdruckraum, der über ein Rückschlagventil mit Kraftstoff aus der Kraftstoffhochdruckquelle befüllbar ist und mit einem Einspritzventilglieddruckraum in Verbindung steht, durch den Druckverstärkerkolben so erhöht wird, dass ein Einspritzventilglied zum Einspritzen von Kraftstoff öffnet, so dass Kraftstoff aus dem Einspritzventilglieddruckraum in den Brennraum der Brennkraftmaschine eingespritzt wird.

Stand der Technik

[0002] Im Betrieb der Brennkraftmaschine kann es vorkommen, dass der Druck der Kraftstoffhochdruckquelle abrupt abfällt. Das kann zum Beispiel der Fall sein, wenn ein schneller Übergang von Volllastbetrieb auf Schubbetrieb erfolgt.

[0003] Aus EP 1 249 598 A2 ist eine Einrichtung zum Einspritzen von Kraftstoff in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine bekannt, bei der die Zuführung von Kraftstoff zu einem Druckverstärkerkolben von einem Steuerventil gesteuert wird. Diese Einrichtung arbeitet ohne ein Kraftstoffrücklaufsystem, so dass lediglich über die Zu- und Abschaltung der Kraftstoffhochdruckleitung der Druckverstärkerkolben betätigt wird, der den Druck in einen Druckverstärkerhochdruckraum durch die axiale Kolbenbewegung komprimiert und einer Druckschulter einer Düsennadel zuführt. Die Rückstellung des Druckverstärkerkolbens in eine Ausgangsstellung erfolgt mittels einer Rückstellfeder.

[0004] Aus DE 102 47 903 A1 ist eine weitere Einrichtung zum Einspritzen von Kraftstoff in den Brennraum einer Brennkraftmaschine mit einem Druckverstärker bekannt. Der Druckverstärker weist dabei einen Druckverstärkerkolben auf, der einem Druckverstärkerdruckraum, einem Differenzdruckraum und einem Arbeitsraum ausgesetzt ist. Der Arbeitsraum des Druckverstärkers ist an eine Hochdruckquelle angeschlossen. Der Differenzdruckraum wird über ein Steuerventil mit dem Druck der Hochdruckquelle oder mit dem Niederdruck eines Rücklaufsystems verbunden. Dadurch wird eine Axialbewegung des Druckverstärkerkolbens ausgelöst, die den Druck im Druckverstärkerdruckraum verstärkt und der Druckschulter der Düsennadel zuführt, so dass der verstärkte Druck in den Brennraum der Brennkraftmaschine eingespritzt wird. Der Druckverstärkerkolben wird mittels zweier Druckfedern in seine Ruhestellung zurückgeführt.

[0005] Aufgabe der Erfindung ist es, eine Einrichtung zum Einspritzen von Kraftstoff in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine, mit einem Kraftstoffinjektor, der durch eine Kraftstoffhochdruckquelle mit unter hohem Druck stehenden Kraftstoff beaufschlagbar und über eine Zumessventileinrichtung betätigbar ist, durch die der Druck in einem Druckverstärkersteuerraum so steuerbar ist, dass der Druck in einem durch einen Druckverstärkerkolben begrenzten Druckverstärkerdruckraum, der über ein Rückschlagventil mit Kraftstoff aus der Kraftstoffhochdruckquelle befüllbar ist und mit einem Einspritzventilglieddruckraum in Verbindung steht, durch den Druckverstärkerkolben so erhöht wird, dass ein Einspritzventilglied zum Einspritzen von Kraftstoff öffnet, so dass Kraftstoff aus dem Einspritzventilglieddruckraum in den Brennraum der Brennkraftmaschine eingespritzt wird, zu schaffen, die auch dann eine korrekte Einspritzmenge gewährleistet, wenn der Druck der Kraftstoffhochdruckquelle abrupt abfällt.

Darstellung der Erfindung

[0006] Die Aufgabe ist bei einer Einrichtung zum Einspritzen von Kraftstoff in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine, mit einem Kraftstoffinjektor, der durch eine Kraftstoffhochdruckquelle mit unter hohem Druck stehenden Kraftstoff beaufschlagbar und über eine Zumessventileinrichtung betätigbar ist, durch die der Druck in einem Druckverstärkersteuerraum so steuerbar ist, dass der Druck in einem durch einen Druckverstärkerkolben begrenzten Druckverstärkerdruckraum, der über ein Rückschlagventil mit Kraftstoff aus der Kraftstoffhochdruckquelle befüllbar ist und mit einem Einspritzventilglieddruckraum in Verbindung steht, durch den Druckverstärkerkolben so erhöht wird, dass ein Einspritzventilglied zum Einspritzen von Kraftstoff öffnet, so dass Kraftstoff aus dem Einspritzventilglieddruckraum in den Brennraum der Brennkraftmaschine eingespritzt wird, dadurch gelöst, dass der Druckverstärkerkolben so angeordnet und ausgebildet ist, dass er, wenn der Druck der Kraftstoffhochdruckquelle sinkt, aus seiner Ruhestellung eine Druckausgleichbewegung durchführen kann, durch die der Druck in dem Druckverstärkerdruckraum an den Druck der Kraftstoffhochdruckquelle angepasst wird. Vor dem Einspritzen wird der Kraftstoff in dem Druckverstärkerdruckraum durch den Druckverstärkerkolben mit Druck beaufschlagt, indem sich der Druckverstärkerkolben in den Druckverstärkerdruckraum hinein bewegt, wobei das Volumen des Druckverstärkerdruckraums reduziert wird. Diese Bewegung des Druckverstärkerkolbens, die zur Einspritzung von Kraftstoff führt, wird als positiver Hub des Druckverstärkerkolbens bezeichnet. Bei der Druckausgleichsbewegung führt der Druckverstärkerkolben eine Bewegung in der entgegengesetzten Richtung aus, so dass das Volumen des Druckverstärkerdruckraums vergrößert wird. Diese Bewegung wird als negativer Hub des Druckverstärkerkolbens bezeichnet. Wenn der Druck der Kraftstoffhochdruckquelle abrupt abfällt, dann sorgt das Rückschlagventil vor dem Druckverstärkerdruckraum dafür, dass der Druck in dem Druckverstärkerdruckraum nicht abfällt. Das kann dazu führen, dass der Druck in dem Druckverstärkerdruckraum zeitweilig größer als in der Kraftstoffhochdruckquelle ist. Da ein herkömmliches, zum Steuern der Kraftstoffeinspritzeinrichtung verwendetes Steuergerät nur den Druck der Kraftstoffhochdruckquelle erfasst und diesen Druck als Eingangswert für die Bestimmung der Ansteuerdauer verwendet, kann es zu einer unkontrollierten Erhöhung der Einspritzmenge kommen. Durch den negativen Hub des Druckverstärkerkolbens wird eine schnelle Anpassung des Druckniveaus in dem Druckverstärkerdruckraum an das Druckniveau der Kraftstoffhochdruckquelle gewährleistet.

[0007] Der Druckverstärkerkolben ist durch die Ausgleichsbewegungsrückstellfedereinrichtung so beaufschlagt, dass sich der Druckverstärkerkolben entgegen der Richtung der Druckausgleichsbewegung in seine Ruhestellung zurückbewegt, wenn der Druck der Kraftstoffhochdruckquelle wieder zunimmt. Bei der Ausgleichsbewegungsrückstellfedereinrichtung handelt es sich zum Beispiel um eine Schraubendruckfeder, die zusätzlich zu einer Hubrückstellfedereinrichtung vorgesehen ist, die dazu dient, den Druckverstärkerkolben nach einem positiven Einspritzhub in seine Ruhestellung zurückzustellen. Die Ausgleichsbewegung des Druckverstärkerkolbens kann aber, wie im Folgenden ausgeführt wird, auch durch die Hubrückstellfedereinrichtung erzeugt werden.

[0008] Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Kraftstoffeinspritzeinrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Druckverstärkerkolben durch die Ausgleichsbewegungsrückstellfedereinrichtung sowohl in als auch entgegen der Richtung der Druckausgleichsbewegung vorgespannt ist. Das hat den Vorteil, dass nur eine Rückstellfedereinrichtung für den Druckverstärkerkolben benötigt wird, die zwei Funktionen ausübt, nämlich die Erzeugung der Rückstellbewegung sowohl nach einem positiven Einspritzhub als auch nach einem negativen Ausgleichshub des Druckverstärkerkolbens.

[0009] Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Kraftstoffeinspritzeinrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgleichsbewegungsrückstellfedereinrichtung zwischen Anschlagringen eingespannt ist, die sich in entgegengesetzten Richtungen an einem Injektorgehäuse abstützen. Bei der Ausgleichsbewegungsrückstellfedereinrichtung handelt es sich zum Beispiel um eine Schraubendruckfeder, die konzentrisch zu und radial außerhalb des Druckverstärkerkolbens in einem Druckverstärkerarbeitsraum angeordnet ist, der im Ruhezustand des Injektors, in dem keine Einspritzung erfolgt, mit der Kraftstoffhochdruckquelle in Verbindung steht.

[0010] Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Kraftstoffeinspritzeinrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass einer der Anschlagringe an einem Bund anliegt, der an dem Druckverstärkerkolben ausgebildet ist und den Druckverstärkersteuerraum begrenzt. Vorzugsweise ist die dem Druckverstärkersteuerraum abgewandte Stirnseite des Bundes mit dem Druck der Kraftstoffhochdruckquelle beaufschlagt. Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Kraftstoffeinspritzeinrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Anschlagring, der an dem Bund anliegt, zwischen zwei Anschlägen hin und her bewegbar ist, die an dem Injektorgehäuse vorgesehen sind. Durch die beiden Anschläge wird der negative Hub des Druckverstärkerkolbens begrenzt.

[0011] Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Kraftstoffeinspritzeinrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgleichsbewegungsrückstellfedereinrichtung das dem Druckverstärkerdruckraum abgewandte Ende des Druckverstärkerkolbens beaufschlagt und in einem Druckverstärkerarbeitsraum angeordnet ist, der mit der Kraftstoffhochdruckquelle in Verbindung steht. Vorzugsweise wird der Druckverstärkerarbeitsraum durch eine Stirnseite eines an dem Druckverstärkerkolben vorgesehenen Bundes begrenzt, dessen andere Stirnseite den Druckverstärkersteuerraum begrenzt.

[0012] Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Kraftstoffeinspritzeinrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgleichsrückstellfedereinrichtung zwischen einem injektorgehäusefesten Anschlag und einem Bund eingespannt ist, der an dem Druckverstärkerkolben ausgebildet ist und den Druckverstärkersteuerraum begrenzt. Vorzugsweise ist die dem Druckverstärkersteuerraum abgewandte Stirnseite des Bundes mit dem Druck der Kraftstoffhochdruckquelle beaufschlagt.

[0013] Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Kraftstoffeinspritzeinrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass von dem Druckverstärkerdruckraum ein Druckentlastungskanal ausgeht, der über die Zumessventileinrichtung mit der Kraftstoffhochdruckquelle in Verbindung steht und der im Ruhezustand der Kraftstoffeinspritzeinrichtung durch den Druckverstärkerkolben verschlossen ist und erst dann freigegeben wird, wenn der Druck der Kraftstoffhochdruckquelle abfällt. Über den Druckentlastungskanal kann der Druckverstärkerdruckraum kurzzeitig mit einer Steuerleitung in Verbindung gebracht werden, die mit der Kraftstoffhochdruckquelle in Verbindung steht. Über diese Verbindung kann Kraftstoff aus dem Druckverstärkerdruckraum entweichen. Der aus dem Druckverstärkerdruckraum entweichende Volumenstrom ermöglicht ein schnelleres Anpassen des Druckniveaus im Druckverstärkerdruckraum an das Druckniveau in der Steuerleitung. Das liefert den Vorteil, dass der Negativhub des Druckverstärkerkolbens und die damit verbundene Volumenvergrößerung des Druckverstärkerdruckraums minimiert werden können. Selbst bei einem schlagartigen Druckabfall der Kraftstoffhochdruckquelle folgt das Druckniveau im Druckverstärkerdruckraum dem Druck der Kraftstoffhochdruckquelle, so dass die nachfolgende Einspritzung mit dem richtigen Druckniveau erfolgt.

[0014] Weitere bevorzugte Ausführungsbeispiele der Kraftstoffeinspritzeinrichtung sind dadurch gekennzeichnet, dass die Zumessventileinrichtung und/oder das Einspritzventilglied und/oder der Druckverstärkerkolben in den Kraftstoffinjektor integriert sind/ist. Dadurch wird ein kompakter, multifunktioneller Injektor geschaffen.

[0015] Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung verschiedene Ausführungsbeispiele der Erfindung im Einzelnen beschrieben sind.

Zeichnung

[0016] Es zeigen:

Figur 1

eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzeinrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel im Längsschnitt durch einen Injektor bei konstantem Raildruck;

Figur 2

die Kraftstoffeinspritzeinrichtung aus Figur 1 bei abgesenktem Raildruck;

Figur 3

eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzeinrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel im Längsschnitt durch einen Injektor im Normalzustand;

Figur 4

die Kraftstoffeinspritzeinrichtung aus Figur 3 bei abgesenktem Raildruck in der Entlastungsstellung und

Figur 5

eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzeinrich- tung gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel im Längsschnitt durch einen Injektor im Normalzustand.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

[0017] Die erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritzeinrichtung dient zur Einbringung von Kraftstoff in direkt einspritzenden Dieselmotoren. Die Einspritzung von Kraftstoff erfolgt hubgesteuert. Das hat den Vorteil, dass der Einspritzdruck an Last und Drehzahl angepasst werden kann. Zur Reduzierung der Emissionen und zur Erzielung hoher spezifischer Leistungen ist ein hoher Einspritzdruck erforderlich. Da das erreichbare Druckniveau in Hochdruckkraftstoffpumpen und Druckspeichern (Common-Rails) aus Festigkeitsgründen begrenzt ist, wird zur weiteren Drucksteigerung ein in den Injektor integrierter Druckverstärker verwendet. Bei der erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzeinrichtung wird zur Ansteuerung des Druckverstärkers ein Druckverstärkersteuerraum verwendet, der auch als Differenzraum beziehungsweise Rückraum bezeichnet wird. Die Funktion des Druckverstärkers wird im Folgenden erläutert. Der Druckverstärker ermöglicht eine flexible Mehrfacheinspritzung. Zur stabilen Darstellung sehr kleiner Einspritzmengen wird ein Nadelhubdämpfer verwendet, der die Öffnungsbewegung der Düsennadel verzögert.

[0018] In den Figuren 1 und 2 ist ein Längsschnitt durch einen Common-Rail-Injektor 1 dargestellt, der über einen nur schematisch angedeuteten Hochdruckspeicherraum 2 mit unter hohem Druck stehenden Kraftstoff versorgt wird. Der Hochdruckspeicherraum 2 wird auch als Common-Rail oder als Kraftstoffhochdruckquelle bezeichnet. Vom Innenraum des Kraftstoffhochdruckspeicherraums 2 erstreckt sich eine Kraftstoffzuleitung 3, in der eine Rückschlagventileinrichtung 4 mit integrierter Drossel vorgesehen ist, zu einem Druckübersetzer 5, der in den Kraftstoffinjektor 1 integriert ist und auch als Druckverstärker bezeichnet wird. Der Druckübersetzer 5 ist von einem Injektorgehäuse 6 umschlossen, das in den Figuren 1 und 2 nur angedeutet ist.

[0019] Das Injektorgehäuse 6 umfasst einen Injektorkörper 7, von dem in den Figuren 1 und 2 nur der Innenraum gezeigt ist, und einen Düsenkörper 8, der eine zentrale Führungsbohrung 9 aufweist. In der Führungsbohrung 9 ist ein Einspritzventilglied 10 hin und her bewegbar geführt, das auch als Düsennadel bezeichnet wird. Die Düsennadel 10 weist eine Spitze 11 auf, an der eine Dichtfläche ausgebildet ist, die mit einem Dichtsitz zusammenwirkt, der an dem Düsenkörper 8 ausgebildet ist. Wenn sich die Spitze 11 der Düsennadel 10 mit ihrer Dichtfläche in Anlage an dem Dichtsitz befindet, sind mindestens ein Spritzloch, insbesondere mehrere Spritzlöcher, in dem Düsenkörper 8 verschlossen.

[0020] Wenn die Düsennadelspitze 11 von ihrem Sitz abhebt, dann wird mit Hochdruck beaufschlagter Kraftstoff durch die Spritzlöcher in den Brennraum der Brennkraftmaschine eingespritzt. Die Öffnungsbewegung der Düsennadel 10 wird über eine Zumessventileinrichtung 12 gesteuert, die wiederum über eine Steuerventileinrichtung 13 angesteuert wird. Bei der Zumessventileinrichtung 12 handelt es sich um ein 3/2-Wegeventil, das in den Kraftstoffinjektor 1 integriert ist. Bei der Steuerventileinrichtung 13 handelt es sich bei dem in den Figuren 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispiel um ein federvorgespanntes elektrisch betätigbares Magnetventil. Statt des Magnetventils kann aber auch ein Piezoaktor verwendet werden.

[0021] An der Düsennadel 10 ist eine Druckschulter 14 ausgebildet, die in einem Druckraum 15, der auch als Einspritzventilglieddruckraum bezeichnet wird, in dem Düsenkörper 8 angeordnet ist. Die Düsennadel 10 ist durch eine Düsenfeder 16 mit ihrer Spitze 11 gegen den zugehörigen Düsennadelsitz vorgespannt. Die Düsenfeder 16 ist in einem Düsenfederraum 17 aufgenommen, der in dem Injektorkörper 7 ausgespart ist. Der Düsenfederraum 17 steht über einen Verbindungskanal 18 mit einem Druckverstärkerdruckraum 22 in Verbindung.

[0022] Der Druckverstärkerdruckraum 22 wird von einem Abschnitt einer zentralen Bohrung in dem Injektorkörper 7 gebildet, die als Sackbohrung ausgebildet ist. An ihrem brennraumfernen Ende erweitert sich die Bohrung, um einen Druckverstärkersteuerraum 23 auszubilden. In der Sackbohrung ist ein Ende 24 eines Druckverstärkerkolbens 25 hin und her bewegbar aufgenommen. Das Ende 24 des Druckverstärkerkolbens 25 hat die Gestalt eines Kreiszylinders, der einen kleineren Durchmesser aufweist als der anschließende Teil des Druckverstärkerkolbens 25, der in dem den Druckverstärkersteuerraum 23 bildenden erweiterten Abschnitt der Sackbohrung geführt ist. Das andere Ende des Druckverstärkerkolbens 25 ragt in einen Druckverstärkerarbeitsraum 26, der über die Kraftstoffzuleitung 3 mit dem Kraftstoffhochdruckspeicherraum 2 in Verbindung steht.

[0023] Der Druckverstärkerarbeitsraum 26 ist durch den im Außendurchmesser erweiterten Abschnitt des Druckverstärkerkolbens 25 hydraulisch von dem Druckverstärkersteuerraum 23 getrennt. Der im Durchmesser erweiterte Abschnitt des Druckverstärkerkolbens 25, der auch als Bund bezeichnet werden kann, befindet sich mit seiner brennraumfernen Stirnseite in Anschlag an eine Kreisringscheibe 20, die an dem Injektorkörper 7 befestigt ist. Zwischen der brennraumfernen Stirnseite der Kreisringscheibe 20 und einem an dem brennraumfernen Ende des Druckverstärkerkolbens 25 ausgebildeten Bund 21 ist eine Druckverstärkerfeder 27 vorgespannt. Durch die Vorspannkraft der Druckverstärkerfeder 27 wird der Druckverstärkerkolben 25 in Richtung von der Düsennadel 10 weg vorgespannt.

[0024] In der in den Figuren 1 und 2 dargestellten Stellung des Zumessventils 12 steht der Druckverstärkerarbeitsraum 26, der über die Zuleitung 3 mit dem Hochdruckspeicherraum 2 in Verbindung steht, mit einem Ventilsteuerraum 30 in Verbindung. Der Ventilsteuerraum 30 wiederum steht über eine Steuerleitung 28, in der eine Drosseleinrichtung 29 vorgesehen ist, mit dem Düsenfederraum 17 in Verbindung. In dem Ventilsteuerraum 30 ist ein Ventilkolben 31 zwischen zwei Stellungen hin und her bewegbar geführt. Der Ventilsteuerraum 30 ist in einem Ventilkörper 32 ausgebildet, der zu dem Injektorgehäuse 6 gehört.

[0025] Der Ventilkolben 31 weist eine zentrale Durchgangsbohrung 33 mit einer Drosselstelle 34 auf. Über die Durchgangsbohrung wird eine gedrosselte Verbindung zwischen dem Druckverstärkerarbeitsraum 26 und einem von dem brennraumfernen Ende des Ventilkolbens 31 begrenzten hydraulischen Kopplungsraum 35 geschaffen. An dem Ventilkolben 31 sind eine erste Dichtkante 36 und eine zweite Dichtkante 37 ausgebildet. Die erste Dichtkante 36 befindet sich in der in den Figuren 1 und 2 dargestellten Stellung des Ventilkolbens 31 in Anlage an einer Dichtfläche, die an dem Injektorgehäuse vorgesehen ist. Die zweite Dichtkante 37 ist bei der in den Figuren 1 und 2 dargestellten Stellung des Ventilkolbens 31 in einem (nicht sichtbaren) Abstand zu einer Dichtfläche angeordnet, die an dem Ventilkörper 32 beziehungsweise an dem Injektorgehäuse 6 ausgebildet ist.

[0026] Der hydraulische Kopplungsraum 35 steht über eine Verbindungsleitung 38 mit einem Ringraum 45 in Verbindung, der in einem Steuerventilkörper 40 ausgebildet ist. Der Steuerventilkörper 40 gehört zu dem Injektorgehäuse 6. In einem Steuerventilraum 39 ist ein Aktor 43 des Steuerventils 13 hin und her bewegbar aufgenommen. An dem brennraumnahen Ende des Aktors 43 ist ein Aktorkopf mit einer Dichtkante 44 ausgebildet, die sich in Anlage an einer zugehörigen Dichtfläche befindet, die an dem Steuerventilkörper 40 vorgesehen ist.

[0027] Auf der dem Brennraum abgewandten Seite der Dichtkante 44 ist in dem Steuerventilkörper 40 der Ringraum 45 ausgebildet, in welchen die Verbindungsleitung 38 mündet. An dem brennraumnahen Ende des Aktors 43 ist in dem Steuerventilkörper 40 ein Druckentlastungsraum 46 vorgesehen, der über eine Verbindungsleitung 47 mit einem Niederdruckbereich 48 in Verbindung steht. Durch die Anlage der Dichtkante 44 an der zugehörigen Dichtfläche ist eine Verbindung zwischen dem Ringraum 45 und dem Druckentlastungsraum 46 unterbrochen. Wenn die Dichtkante 44 von ihrem zugehörigen Dichtsitz abhebt, dann wird eine Verbindung zwischen dem Ringraum 45 und dem Druckentlastungsraum 46 freigegeben.

[0028] Außerdem mündet in den Niederdruckbereich 48 eine Verbindungsleitung 49, die von einem Zumessventilraum 50 ausgeht, der in dem Ventilkörper 32 ausgebildet ist. Durch die in Anlage an ihrem zugehörigen Dichtsitz, der auch als Dichtfläche bezeichnet wird, befindliche erste Dichtkante 36 des Ventilkolbens 31 wird eine Verbindung zwischen dem Ventilsteuerraum 30 und dem Zumessventilraum 50 unterbrochen. Wenn die erste Dichtkante 36 des Ventilkolbens 31 von ihrem zugehörigen Dichtsitz abhebt, dann wird die Verbindung zwischen dem Ventilsteuerraum 30 und dem Zumessventilraum 50 freigegeben. In dieser (nicht dargestellten) Stellung des Ventilkolbens 31 wird die Steuerleitung 28 in den Niederdruckbereich 48 entlastet.

[0029] Die Steuerleitung 28 steht über eine Verbindungsleitung 51 mit dem Druckverstärkersteuerraum 23 in Verbindung. Wenn der Ventilkolben 31 aus seiner in den Figuren 1 und 2 dargestellten Stellung nach oben, also vom Brennraum weg bewegt wird, dann öffnet die erste Dichtkante 36, so dass eine Verbindung von dem Druckverstärkersteuerraum 23 über die Verbindungsleitung 51, die Steuerleitung 28, den Ventilsteuerraum 30, den Zumessventilraum 50 und die Verbindungsleitung 49 zu dem Niederdruckbereich 48 freigegeben wird. Gleichzeitig wird eine (in der Darstellung der Figuren 1 und 2 geöffnete Verbindung zwischen dem Druckverstärkerarbeitsraum 26 und dem Ventilsteuerraum 30 durch die zweite Dichtkante 37 unterbrochen. In dieser (in den Figuren 1 und 2 nicht dargestellten) Stellung des Ventilkolbens 31 sorgt der in dem Druckverstärkerarbeitsraum 26 herrschende Druck dafür, dass der Druckverstärkerkolben 25 nach unten, also zum Brennraum hin bewegt wird, um den Druck in dem Druckverstärkerdruckraum 22 zu erhöhen. Der erhöhte Druck herrscht aufgrund des Verbindungskanals 18 auch in dem Druckraum 15. Der erhöhte Druck sorgt in dem Druckraum 15 dafür, dass die Düsennadel 10 mit ihrer Spitze 11 gegen die Vorspannkraft der Düsenfeder 16 nach oben, also vom Brennraum weg bewegt wird, so dass Kraftstoff eingespritzt wird.

[0030] In einen Verbindungskanal 55, der von dem Druckverstärkerdruckraum 22 ausgeht, ist ein Rückschlagventil 56 so angeordnet, dass es schließt, wenn in dem Druckverstärkerdruckraum 22 ein höherer Druck herrscht als in dem Düsenfederraum 17, in welchen der Verbindungskanal 55 mündet. Über den Verbindungskanal 55 wird der Druckverstärkerdruckraum 22 nach der Einspritzung aus dem Düsenfederraum 17 mit Kraftstoff befüllt. Der Düsenfederraum 17 wiederum steht über die Steuerleitung 28 mit der Drosseleinrichtung 29 sowie den Ventilsteuerraum 30, den Druckverstärkerarbeitsraum 26 und die Zuleitung 3 mit dem Hochdruckspeicherraum 2 in Verbindung.

[0031] An dem brennraumfernen Ende der Düsennadel 10 ist in dem Düsenkörper 8 ein Einspritzventilgliedsteuerraum 60 ausgebildet. Der Einspritzventilgliedsteuerraum 60 wird durch das brennraumferne Ende der Düsennadel 10 begrenzt und steht über einen Verbindungskanal 61, der in dem brennraumfernen Ende der Düsennadel 10 ausgebildet ist, mit dem Düsenfederraum 17 in Verbindung. In dem Verbindungskanal 61 ist eine Drosseleinrichtung 62 vorgesehen, die beim Befüllen des Einspritzventilgliedsteuerraums 60 einen größeren Strömungsquerschnitt freigibt als beim Entleeren des Einspritzventilgliedsteuerraums 60. Dadurch werden ein langsames Öffnen und ein schnelles Schließen der Düsennadel 10 ermöglicht.

[0032] Der in den Figuren 1 und 2 dargestellte Common-Rail-Injektor 1 mit integriertem Druckübersetzer 5 wird über das Zumessventil 12, das als 3/2-Wegeventil ausgebildet ist, gesteuert. Der Druckverstärkerdruckraum 22 ist durch das Rückschlagventil 56 von dem Düsenfederraum 17 getrennt. Nach jeder Einspritzung wird der Druckverstärkerdruckraum 22 über das Rückschlagventil 56 wieder mit Raildruck befüllt. Sobald eine Einspritzung stattfindet und der Druckverstärker 5 aktiviert wird, steigt der Druck in dem Druckverstärkerdruckraum 22 an und das Rückschlagventil 56 wird aufgrund der Druckdifferenz zwischen dem ansteigenden Druck in dem Druckverstärkerdruckraum 22 und dem fallenden Druck in der Steuerleitung 28 geschlossen.

[0033] Während des Betriebs der Brennkraftmaschine, insbesondere während des Betriebs eines mit der Brennkraftmaschine ausgestatteten Kraftfahrzeugs, kann es zu Situationen kommen, bei denen der Raildruck hochdynamisch abgesenkt wird. Da das Rückschlagventil 56 nun aufgrund der Druckdifferenz zwischen dem Druckverstärkerdruckraum 22 und der Steuerleitung 28 geschlossen wird, ist der Druck in dem Druckverstärkerdruckraum 22 größer als der Raildruck. Der Druck in dem Druckverstärkerdruckraum 22 sinkt über Führungen an der Düsennadel 10 und dem Druckverstärkerkolben 25, der auch als Druckübersetzerkolben bezeichnet wird, langsamer als in dem Hochdruckspeicherraum 2, der auch als Rail bezeichnet wird. Da ein Steuergerät der Kraftstoffeinspritzeinrichtung in der Regel nur den Raildruck erfassen kann und diesen als Eingangswert für die Bestimmung der Ansteuerdauer des Injektors 1 verwendet, könnte es bei Einspritzungen, die während des Druckabbaus im Rail stattfinden, zu einer unkontrollierbaren Zunahme der Einspritzmenge kommen. Durch die erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritzeinrichtung kann der Druck in dem Druckverstärkerdruckraum 22 während der Einspritzpausen bis auf Raildruckniveau abgebaut werden.

[0034] Die erfindungsgemäße Druckentlastung des Druckverstärkerdruckraums 22 wird über eine rückwärts gerichtete, das heißt vom Brennraum weg gerichtete Bewegung des Druckübersetzerkolbens 25 realisiert. Bei dieser Rückwärtsbewegung des Druckübersetzerkolbens 25 wird ein Druckentlastungskanal 65 freigegeben, der den Druckverstärkerdruckraum 22, wie in Figur 2 angedeutet ist, kurzzeitig mit der Steuerleitung 28 verbindet und einen Volumenstrom von dem Druckverstärkerdruckraum 22 in die Steuerleitung 28 zulässt. Dieser Volumenstrom ermöglicht eine schnellere Anpassung des Druckniveaus in dem Druckverstärkerdruckraum 22 an das Druckniveau in der Steuerleitung 28, so dass der rückwärts gerichtete Hub des Druckverstärkerkolbens 25 und die damit verbundene Volumenvergrößerung des Druckverstärkerdruckraums 22 minimiert werden können. Während der Spritzpausen und bei konstantem Raildruck befindet sich der Injektor 1 und das Rail 2 auf dem gleichen Druckniveau. Dieser Zustand ist in Figur 1 dargestellt. Wenn der Druck im Rail 2 abgesenkt wird, dann schließt das Rückschlagventil 56 und das Volumen des Druckverstärkerdruckraums 22 bleibt auf dem ursprünglich vorherrschenden Druckniveau. Dieser Zustand ist in Figur 2 dargestellt. Bei dem in Figur 1 dargestellten Zustand herrscht in dem Kraftstoffhochdruckspeicher 2, der Zuleitung 3, dem Druckverstärkerarbeitsraum 26, dem Ventilsteuerraum 30, der Steuerleitung 28, dem Druckverstärkersteuerraum 23, dem Druckverstärkerdruckraum 22, dem Druckraum 15 und dem Düsenfederraum 17 der normale, hohe Raildruck.

[0035] Bei dem in Figur 2 dargestellten Zustand der Kraftstoffeinspritzeinrichtung herrscht lediglich in dem Druckverstärkerdruckraum 22 und dem Druckraum 15 der ursprünglich vorherrschende hohe Raildruck. Der Hochdruckspeicherraum 2, die Zuleitung 3, der Druckverstärkerarbeitsraum 26, die Steuerleitung 28, der Druckverstärkersteuerraum 23 und der Düsenfederraum 17 sowie die zugehörigen Verbindungsleitungen stehen unter dem abgesenkten Raildruck. Aufgrund der Druckkräfte, welche in dem in Figur 2 dargestellten Zustand auf den Druckverstärkerkolben 25 einwirken, bewegt sich der Druckverstärkerkolben 25 in Figur 2 nach oben und vergrößert somit das Volumen des Druckverstärkerdruckraums 22. Gleichzeitig mit der rückwärts gerichteten Bewegung des Druckverstärkerkolbens 25 wird über den Druckentlastungskanal 65 eine Verbindung zwischen dem Druckverstärkerdruckraum 22 des Druckübersetzers 5, der auch als Druckverstärker bezeichnet wird, freigegeben, so dass es zu einem Druckausgleich zwischen diesen beiden Bereichen kommt.

[0036] Selbst bei einem schlagartigen Raildruckabfall kann das Druckniveau im Druckverstärkerdruckraum 22 dem Raildruck folgen, so dass die folgenden Einspritzungen immer mit dem richtigen Druckniveau stattfinden können. Zudem wird hierdurch gewährleistet, dass bei einem Raildruckabbau ohne Einspritzung es nicht zu einer ungewollten Einspritzung kommt, da kein erhöhtes Druckniveau im Hochdruckbereich zurückbleibt, welcher die Düsennadel öffnen könnte. Des Weiteren muss für die rückwärts gerichtete Bewegung des Druckverstärkerkolbens 25 nur ein geringer Verfahrweg zur Verfügung gestellt werden, da die Angleichung der Druckniveaus nicht allein über die Rückwärtsbewegung und die damit verbundene Volumenvergrößerung erfolgt. Somit kann für die Rückstellung des Druckverstärkerkolbens 25 anstelle einer Schraubendruckfeder 70, wie sie in den Figuren 1 und 2 dargestellt ist, auch zum Beispiel eine Tellerfeder oder eine Rohrfeder verwendet werden. Die Schraubendruckfeder 70 ist zwischen der Kreisringscheibe 20 und einem injektorgehäusefesten Anschlag 71 eingespannt.

[0037] In den Figuren 3 bis 5 sind ähnliche Ausführungsbeispiele wie in den Figuren 1 und 2 beschrieben. Zur Bezeichnung gleicher Teile werden gleiche Bezugszeichen verwendet. Um Wiederholungen zu vermeiden, wird auf die vorangegangene Beschreibung der Figuren 1 und 2 verwiesen. Im Folgenden wird nur auf die Unterschiede zwischen den einzelnen Ausführungsbeispielen und die Funktion sowie die Vorteile der verschiedenen Kraftstoffeinspritzeinrichtungen eingegangen.

[0038] Die in den Figuren 3 und 4 dargestellte Kraftstoffeinspritzeinrichtung umfasst einen Druckverstärkerkolben 25, der an seinem brennraumnahen Ende die Gestalt eines Kreiszylinders 24 aufweist. An dem brennraumfernen Ende des Kreiszylinders 24 weist der Kolben 25 einen Bund 78 auf, der hin und her bewegbar in dem Injektorkörper 7 geführt ist. Die brennraumnahe Stirnseite des Bundes 78 begrenzt den Druckverstärkersteuerraum 23. Die brennraumferne Stirnseite des Bundes 78 begrenzt den Druckverstärkerarbeitsraum 26, der über die Zuleitung 3 mit dem Kraftstoffhochdruckspeicherraum 2 in Verbindung steht. Der Brennraum, in den der mit Hochdruck beaufschlagte Kraftstoff aus dem Injektor 1 eingespritzt wird, ist in den Figuren 3 und 4 durch das Bezugszeichen 80 bezeichnet.

[0039] An dem brennraumfernen Ende des Bundes 78 liegt ein Federanschlagring 81 an, der einen größeren Außendurchmesser als der Bund 78 aufweist. Der Federanschlagring 81 ist in dem Druckverstärkerarbeitsraum 26 angeordnet, der einen größeren Durchmesser aufweist als der Druckverstärkersteuerraum 23. Der Druckverstärkersteuerraum 23 wiederum weist einen größeren Durchmesser als der Druckverstärkerdruckraum 22 auf. Die Rückstellfedereinrichtung 70 wird bei dem in Figur 3 dargestellten Ausführungsbeispiel von einer Schraubendruckfeder gebildet, die zwischen einer brennraumfernen Abschlusswand 82 des Druckverstärkerarbeitsraums 26 und dem Federanschlagring 81 eingespannt ist. Der Druckverstärkerkolben 25 befindet sich in Figur 3 in seinem Normalzustand, wie durch eine gestrichelte Linie 85 angedeutet ist. Die Druckausgleichsstellung, das heißt, der Raildruck wurde abgesenkt, des Druckverstärkerkolbens 25 ist durch eine weitere gestrichelte Linie 86 angedeutet. In Figur 4 befindet sich der Druckverstärkerkolben 25 in seiner Druckausgleichsstellung.

[0040] Bei dem in den Figuren 3 bis 5 dargestellten Ausführungsbeispiel führt eine Verbindungsleitung 88 von dem Druckverstärkerarbeitsraum 26 zu der Zumessventileinrichtung 12, die als magnetbetätigtes 3/2-Wegeventil ausgeführt ist. Von der Zumessventileinrichtung 12 führt eine Verbindungsleitung 90 zu einem (nicht näher bezeichneten) Niederdruckbereich. Außerdem führt von der Ventileinrichtung 12 eine Steuerleitung 92, die auch als erste Steuerleitung 92 bezeichnet werden kann, zu dem Druckverstärkersteuerraum 23.

[0041] In der in den Figuren 3 und 4 dargestellten Stellung des Zumessventils 12 steht der Druckverstärkerarbeitsraum 26 über die Verbindungsleitungen 88 und 92 mit dem Druckverstärkersteuerraum 23 in Verbindung. Über eine weitere Steuerleitung 94, die auch als zweite Steuerleitung 94 bezeichnet werden kann, steht der Druckverstärkersteuerraum 23 über die Drossel 29 mit dem Düsenfederraum 17 in Verbindung. Von der zweiten Steuerleitung 94 zweigt eine Verbindungsleitung 95 zu dem Druckverstärkerdruckraum 22 ab, in der das Rückschlagventil 56 angeordnet ist.

[0042] Die Düsennadel 10 wirkt mit einem Dämpferkolben 98 zusammen, dessen brennraumnahes Ende ballig ausgebildet ist und an dem brennraumfernen Ende der Düsennadel 10 anliegt. Das brennraumferne Ende 100 des Dämpferkolbens 98 begrenzt den Einspritzventilgliedsteuerraum 60. Der Dämpferkolben 98 weist eine zentrale Durchgangsbohrung 102 mit einer Drosselstelle auf. Über eine Verbindungsleitung 104 mit einer Drossel 105 steht der Einspritzventilgliedsteuerraum 60 mit dem Verbindungskanal 18 in Verbindung.

[0043] Im Ruhezustand der Kraftstoffeinspritzeinrichtung ist das Magnetventil 12 geschlossen. Die Düsennadel 10 befindet sich mit ihrer Spitze 11 an dem zugehörigen Sitz in Anlage, so dass keine Einspritzung stattfindet. Der Druckverstärkerkolben 25 ist druckausgeglichen, so dass keine Druckverstärkung stattfindet. Der Druckverstärkerkolben 25 befindet sich in seiner definierten Zwischenstellung 85, die in Figur 3 dargestellt ist. Der Druck der Kraftstoffhochdruckquelle 2, der auch als Raildruck bezeichnet wird, steht in sämtlichen Räumen des Injektors 1 an. Somit kann zu jeder Zeit eine Einspritzung ausgehend vom Raildruck stattfinden.

[0044] In Figur 3 nimmt der Druckverstärkerkolben 25 deshalb seine definierte Zwischenstellung 85 ein, die auch als Ausgangsstellung bezeichnet wird, weil die Federkraft der Rückstellfedereinrichtung 70 größer ist als die Federkraft der Druckverstärkerfeder 27. Nach einem Absenken des Raildrucks erfolgt ein Druckabbau in dem Druckverstärkerarbeitsraum 26 und dem Druckverstärkersteuerraum 23. Der Druckverstärkerdruckraum 22 kann sich normalerweise nicht entspannen, da sämtliche Verbindungspfade zum Raildruck geschlossen sind und der Druckverstärkerkolben 25 bei herkömmlichen Kraftstoffeinspritzungen keinen Negativhub durchführen kann. Ein Druckausgleich über die Führungen am Druckverstärkerkolben 25 und an der Düsennadel 10 kann nur sehr langsam erfolgen. Gemäß der vorliegenden Erfindung wird der Druckverstärkerdruckraum 22 dadurch entspannt, dass der Druckverstärkerkolben 25 aus der Zwischenstellung 85 noch weiter zurückfahren kann, bis er seine Druckausgleichsstellung 86 erreicht. Dabei wird gleichzeitig der Anschlagring 81 mit nach oben, das heißt vom Brennraum weg, geschoben. Bei einem Ansteigen des Raildrucks fährt der Druckverstärkerkolben aufgrund der Federkräfte der Federn 27 und 70 wieder in seine definierte Zwischenstellung 85 zurück.

[0045] Das in Figur 5 dargestellte Ausführungsbeispiel ähnelt den in den Figuren 1 bis 4 dargestellten Ausführungsbeispielen. Zur Bezeichnung gleicher Teile werden gleiche Bezugszeichen verwendet. Um Wiederholungen zu vermeiden wird auf die vorangegangene Beschreibung der Figuren 1 bis 4 verwiesen. Im Folgenden wird auf die Unterschiede zwischen den einzelnen Ausführungsbeispielen eingegangen.

[0046] Bei dem in Figur 5 dargestellten Ausführungsbeispiel geht von dem brennraumfernen Ende des Bundes 78 des Druckverstärkerkolbens 25 ein im Wesentlichen kreiszylinderförmiger Kolbenabschnitt 110 aus, dessen brennraumfernes Ende einen Bund 112 aufweist. An der brennraumnahen Stirnseite des Bundes 112 befindet sich ein Anschlagring 114 in Anlage, der sich wiederum mit seiner brennraumfernen Stirnseite an einem Anschlag 115 des Injektorgehäuses 6 abstützt. An der brennraumfernen Stirnseite des Bundes 78 des Druckverstärkerkolbens 25 liegt ein weiterer Anschlagring 118 an, der sich mit seiner brennraumnahen Stirnseite an einem weiteren Anschlag 120 des Injektorgehäuses 6 abstützt. Zwischen den beiden Anschlagringen 114, 118 ist die Druckverstärkerfeder 27 angeordnet, die bei dem in Figur 5 dargestellten Ausführungsbeispiel gleichzeitig auch als Rückstellfedereinrichtung 70 wirkt.

[0047] Im deaktivierten Ruhezustand des Injektors 1 ist der Druckverstärkersteuerraum 23 über die Zumessventileinrichtung 12 ebenso wie der Druckverstärkerarbeitsraum 26 mit dem Druck des Hochdruckspeicherraums 2 beaufschlagt, der auch als Kraftstoffhochdruckquelle bezeichnet wird. Die Verbindungsleitung 90 zum Niederdruckbereich, die auch als Rücklauf bezeichnet wird, ist geschlossen. Im Ruhezustand ist der Druckverstärkerkolben 25 druckausgeglichen und es findet keine Druckverstärkung statt. Die Düsennadel 10 ist geschlossen.

[0048] Zur Aktivierung des Injektors 1 wird der Druckverstärkersteuerraum 23 durch die Zumesseinrichtung 12 von der Kraftstoffhochdruckquelle 2 abgekoppelt, indem das Zumessventil 12 aus der in Figur 5 dargestellten ersten Stellung in seine zweite Stellung verstellt wird. In dieser zweiten (nicht dargestellten) Stellung des Zumessventils 12 wird der Druckverstärkersteuerraum 23 über die Steuerleitung 92 in den Rücklauf 90 druckentlastet. Der Druckverstärkerkolben 25 beginnt mit seinem Einspritzhub, der auch als Förderhub bezeichnet wird, und bewegt sich nach unten, also zum Brennraum hin. Dabei wird der Druck in dem Druckverstärkerdruckraum 22 entsprechend dem Übersetzungsverhältnis des Druckverstärkers 5, der auch als Druckübersetzer bezeichnet wird, erhöht und zur Einspritzdüse weitergeleitet. Das Rückschlagventil 56 ist geschlossen und dichtet den Druckverstärkerdruckraum 22 ab. Die Düsennadel, die auch als Einspritzdüse bezeichnet wird, beginnt zu öffnen, wobei Kraftstoff aus dem Einspritzventilgliedsteuerraum 60, der auch als Dämpfungsraum bezeichnet wird, über die Drossel 105 verdrängt werden muss. Dadurch wird die Nadelöffnungsgeschwindigkeit verringert.

[0049] Während der Einspritzung wird durch das Zumessventil 12, das auch als Steuerventil bezeichnet wird, der Druckverstärkersteuerraum 23, der auch als Rückraum bezeichnet wird, vom Rücklauf 90 getrennt und mit dem Versorgungsdruck des Kraftstoffhochdruckspeichers 2 verbunden. Dadurch baut sich in dem Druckverstärkersteuerraum 23 und der Steuerleitung 92 Raildruck auf. Gleichzeitig fällt der Druck in dem Druckverstärkerdruckraum 22 und dem Druckraum 15 auf Raildruck ab. Die Düsennadel 10 schließt. Dabei trennt sich die Düsennadel 10 vom dem Dämpfungskolben 98 und führt eine schnelle Schließbewegung aus. Der Dämpferkolben 98 wird anschließend durch die hydraulischen Kräfte zurückgestellt.

[0050] Nach dem Druckausgleich des Systems wird der Druckverstärkerkolben 25 durch die Druckverstärkerfeder 27 in seiner Ausgangslage zurückgestellt, wobei der Druckverstärkerdruckraum 22 über das Rückschlagventil 56 befüllt wird. Die Ausgangslage des Druckverstärkerkolbens 25 wird dabei durch den Anschlag des Anschlagrings 114 am Injektorgehäuse bei 115 definiert. Der Druckverstärkerkolben 25 kann aufgrund der Rückstellfederkraft der Druckverstärkerfeder 27 nicht weiter zurückfahren.

[0051] Wenn sich der Druckverstärkerkolben 25 in seiner Ausgangslage befindet, dichtet das Rückschlagventil 56 den Hochdruckbereich gegenüber der Steuerleitung 94 und dem Dämpfermodul, das den Dämpferkolben 98 umfasst, ab, so dass in diesem Bereich kein Druckabbau stattfinden kann. Der Hochdruckbereich umfasst den Druckverstärkerdruckraum 22, den Verbindungskanal 18, der auch als Verbindungsleitung bezeichnet wird, und den Druckraum 15, der auch als Düsennadeldruckraum bezeichnet wird. Wenn der Systemdruck, also der Druck in dem Hochdruckspeicherraum 2, sehr schnell abgesenkt wird, dann fällt der Druck auf das brennraumferne Ende der Düsennadel 10, das auch als Rückseite der Düsennadel 10 bezeichnet wird, ab. In dem Düsennadeldruckraum 15 bleibt jedoch der hohe Druck erhalten. Dadurch öffnet die Düsennadel 10 und es kommt zu einer ungewollten Einspritzung, bis der Überdruck im Hochdruckbereich abgebaut ist.

[0052] Um eine solche ungewollte Einspritzung zu vermeiden, ist der Druckverstärkerkolben 25 gemäß der vorliegenden Erfindung so ausgebildet, dass er im Ruhezustand des Injektors 1 bei einem entstehenden Überdruck in dem Druckverstärkerdruckraum 22 noch über seine Ruhelage hinaus einen Negativhub ausführen kann. Zu diesem Zweck kann der Anschlagring 118 aus seiner Ruhestellung 85 in axialer Richtung nach oben, also vom Brennraum weg, entgegen der Vorspannkraft der Druckverstärkerfeder 27 in seine Druckausgleichsstellung 86 bewegt werden. Der Anschlagring 114 ist so ausgebildet, dass sich das brennraumferne Ende 110 des Druckverstärkerkolbens 25 in dem Injektorgehäuse 6 weiter nach oben, also vom Brennraum weg, bewegen kann.

[0053] Wenn durch eine schnelle Druckabsenkung im Injektor 1 ein Überdruck in dem Druckverstärkerdruckraum 22 entsteht, dann wird der Druckverstärkerkolben 25 über seine Ruhestellung 85 hinaus einen Negativhub ausführen und durch das freigegebene Volumen einen Überdruck in dem Druckverstärkerdruckraum 22 abbauen. Es entsteht lediglich eine kleine Druckdifferenz, die sich aus den Druckflächen des Druckverstärkerkolbens 25 und der Federkraft ergibt. Beim normalen Rückstellen des Druckverstärkerkolbens 25 nach einem Einspritzhub wird der Druckverstärkerkolben 25 nur bis in seine Ruhestellung 85 zurückgestellt, die sich durch den Anschlag 120 des Anschlagrings 118 am Injektorgehäuse definiert, da dann keine Federkraft mehr auf den Druckverstärkerkolben 25 wirkt. Durch den Überdruck im Druckverstärkerdruckraum 22 kann der Druckverstärkerkolben 25 noch einen Negativhub, bezogen auf die Ruhestellung 85, ausführen. Dabei übernimmt die Druckverstärkerfeder 27 die Funktion einer Rückstellfeder, die in Richtung der Ruhestellung 85 des Druckverstärkerkolbens 25 wirkt, bis die Druckausgleichsstellung 86 erreicht ist. Der Druckverstärkerkolben 25 wird durch die Druckverstärkerfeder 27 in seiner Ruhestellung 85 fixiert.

Ansprüche

1. Einrichtung zum Einspritzen von Kraftstoff in einen Brennraum (80) einer Brennkraftmaschine, mit einem Kraftstoffinjektor (1), der durch eine Kraftstoffhochdruckquelle (2) mit unter hohem Druck stehenden Kraftstoff beaufschlagbar und über eine Zumessventileinrichtung (12) betätigbar ist, durch die der Druck in einem Druckverstärkersteuerraum (23) so steuerbar ist, dass der Druck in einem durch einen Druckverstärkerkolben (25) begrenzten Druckverstärkerdruckraum (22), der über ein Rückschlagventil (56) mit Kraftstoff aus der Kraftstoffhochdruckquelle (2) befüllbar ist und mit einem Einspritzventilglieddruckraum (15) in Verbindung steht, durch den Druckverstärkerkolben (25) so erhöht wird, dass ein Einspritzventilglied (10) zum Einspritzen von Kraftstoff öffnet, so dass Kraftstoff aus dem Einspritzventilglieddruckraum (15) in den Brennraum (80) der Brennkraftmaschine eingespritzt wird, wobei der Druckverstärkerkolben (25) im Ruhezustand eine Ruhestellung (85) einnimmt, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckverstärkerkolben (25) durch eine Ausgleichsbewegungsrückstellfedereinrichtung (27, 70) beaufschlagt ist, derart, dass, wenn durch eine schnelle Druckabsenkung im Injektor (1) ein Überdruck im Druckverstärkerdruckraum (22) entsteht, der Druckverstärkerkolben (25) über seine Ruhestellung (85) hinaus einen Negativhub in eine Druckausgleichsstellung (86) ausführt, und dass bei einem Ansteigen des Raildrucks sich der Druckverstärkerkolben (25) entgegen der Richtung der Druckausgleichsbewegung in seine Ruhestellung (85) zurück bewegt.

2. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckverstärkerkolben (25) durch die Ausgleichsbewegungsrückstellfedereinrichtung (27) sowohl in als auch entgegen der Richtung der Druckausgleichsbewegung beaufschlagbar ist.

3. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgleichsbewegungsrückstellfedereinrichtung (27) zwischen Anschlagringen (114,118) eingespannt ist, die sich in entgegengesetzten Richtungen an einem Injektorgehäuse (6) abstützen.

4. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass einer der Anschlagringe (118) an einem Bund (78) anliegt, der an dem Druckverstärkerkolben (25) ausgebildet ist und den Druckverstärkersteuerraum (23) begrenzt.

5. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Anschlagring (118), der an dem Bund (78) anliegt, zwischen zwei Anschlägen (85,86) hin und her bewegbar ist, die an dem Injektorgehäuse (6) vorgesehen sind.

6. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgleichsbewegungsrückstellfedereinrichtung (70) das dem Druckverstärkerdruckraum (22) abgewandte Ende des Druckverstärkerkolbens (25) beaufschlagt und in einem Druckverstärkerarbeitsraum (26) angeordnet ist, der mit der Kraftstoffhochdruckquelle (2) in Verbindung steht.

7. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgleichsbewegungsrückstellfedereinrichtung (70) zwischen einem injektorgehäusefesten Anschlag (71) und einem Bund eingespannt ist, der an dem Druckverstärkerkolben (25) ausgebildet ist und den Druckverstärkersteuerraum (23) begrenzt.

8. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass von dem Druckverstärkerdruckraum ein Druckentlastungskanal (65) ausgeht, der über die Zumessventileinrichtung (12) mit der Kraftstoffhochdruckquelle (2) in Verbindung steht und der im Ruhezustand der Kraftstoffeinspritzeinrichtung durch den Druckverstärkerkolben (25) verschlossen ist und erst dann freigegeben wird, wenn der Druck der Kraftstoffhochdruckquelle (2) abfällt.

9. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zumessventileinrichtung (12) und/oder das Einspritzventilglied (10) und/oder der Druckverstärkerkolben (25) in den Kraftstoffinjektor (1) integriert sind/ist.

Claims

1. Device for injecting fuel into a combustion chamber (80) of an internal combustion engine, having a fuel injector (1) which can be charged with fuel at high pressure by a fuel high-pressure source (2) and which can be actuated by means of a metering valve device (12) by means of which the pressure in a pressure booster control chamber (23) can be controlled in such a way that the pressure in a pressure booster pressure chamber (22), which is delimited by a pressure booster piston (25) and can be filled with fuel from the fuel high-pressure source (2) via a check valve (56) and is connected to an injection valve member pressure chamber (15), is increased by the pressure booster piston (25) in such a way that an injection valve member (10) for injecting fuel opens such that fuel is injected from the injection valve member pressure chamber (15) into the combustion chamber (80) of the internal combustion engine, the pressure booster piston (25) assuming a rest position (85) in the rest state, characterized in that the pressure booster piston (25) is acted on by a compensation movement restoring spring device (27, 70), in such a way that, if an excess pressure is generated in the pressure booster pressure chamber (22) as a result of a fast pressure drop in the injector (1), the pressure booster piston (25) performs a negative stroke beyond its rest position (85) into a pressure compensation position (86), and that, in the event of an increase in the rail pressure, the pressure booster piston (25) moves back into its rest position (85) counter to the direction of the pressure compensation movement.

2. Fuel injection device according to Claim 1, characterized in that the pressure booster piston (25) can be loaded by the compensation movement restoring spring device (27) both in and also counter to the direction of the pressure compensation movement.

3. Fuel injection device according to Claim 1 or 2, characterized in that the compensation movement restoring spring device (27) is braced between stop rings (114, 118) which are supported in opposite directions against an injector housing (6).

4. Fuel injection device according to Claim 3, characterized in that one of the stop rings (118) bears against a collar (78) which is formed on the pressure booster piston (25) and which delimits the pressure booster control chamber (23).

5. Fuel injection device according to Claim 4, characterized in that the stop ring (118) which bears against the collar (78) is movable back and forth between two stops (85, 86) which are provided on the injector housing (6).

6. Fuel injection device according to Claim 1, characterized in that the compensation movement restoring spring device (70) acts on that end of the pressure booster piston (25) which faces away from the pressure booster pressure chamber (22), and said compensation movement restoring spring device is arranged in a pressure booster working chamber (26) which is connected to the fuel high-pressure source (2).

7. Fuel injection device according to Claim 1, characterized in that the compensation movement restoring spring device (70) is braced between a stop (71), which is fixed with respect to the injector housing, and a collar which is formed on the pressure booster piston (25) and which delimits the pressure booster control chamber (23).

8. Fuel injection device according to one of the preceding claims, characterized in that a pressure relief duct (65) extends from the pressure booster pressure chamber, which pressure relief duct is connected via the metering valve device (12) to the fuel high-pressure source (2) and is closed by the pressure booster piston (25) in the rest state of the fuel injection device and is opened up only when the pressure of the fuel high-pressure source (2) falls.

9. Fuel injection device according to one of the preceding claims, characterized in that the metering valve device (12) and/or the injection valve member (10) and/or the pressure booster piston (25) are/is integrated into the fuel injector (1).

Revendications

1. Dispositif d'injection de carburant dans une chambre de combustion (80) d'un moteur à combustion interne, comprenant un injecteur de carburant (1) qui peut être sollicité par une source de carburant haute pression (2) avec du carburant haute pression, et qui peut être actionné par le biais d'un dispositif de soupape de dosage (12), qui permet de commander la pression dans un espace de commande d'amplificateur de pression (23) de telle sorte que la pression, dans un espace de pression de l'amplificateur de pression (22) limité par un piston d'amplificateur de pression (25) qui peut être rempli de carburant provenant de la source de carburant haute pression (2) par le biais d'un clapet anti-retour (56) et qui est en liaison avec un espace de pression d'organe de soupape d'injection (15), soit augmentée par le piston d'amplificateur de pression (25) de telle sorte qu'un organe de soupape d'injection (10) pour l'injection de carburant s'ouvre, de sorte que du carburant soit injecté hors de l'espace de pression de l'organe de soupape d'injection (15) dans la chambre de combustion (80) du moteur à combustion interne, le piston d'amplificateur de pression (25), dans l'état de repos, adoptant une position de repos (85), caractérisé en ce que le piston d'amplificateur de pression (25) est sollicité par un dispositif de ressort de rappel à déplacement de compensation (27, 70), de telle sorte que lorsqu'une surpression se produit dans l'espace de pression de l'amplificateur de pression (22) sous l'effet d'une réduction rapide de la pression dans l'injecteur (1), le piston d'amplificateur de pression (25) effectue une course négative au-delà de sa position de repos (85) dans une position de compensation de pression (86), et en ce que dans le cas d'une augmentation de la pression de rampe, le piston d'amplificateur de pression (25) revient à l'encontre de la direction du déplacement de compensation de la pression dans sa position de repos (85).

2. Dispositif d'injection de carburant selon la revendication 1, caractérisé en ce que le piston d'amplificateur de pression (25) peut être sollicité par le dispositif de ressort de rappel à déplacement de compensation (27) à la fois dans la direction du déplacement de compensation de la pression et dans la direction opposée.

3. Dispositif d'injection de carburant selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le dispositif de ressort de rappel à déplacement de compensation (27) est serré entre des bagues de butée (114, 118) qui s'appuient dans des directions opposées contre un boîtier d'injecteur (6).

4. Dispositif d'injection de carburant selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'une des bagues de butée (118) s'applique contre un épaulement (78), qui est réalisé sur le piston d'amplificateur de pression (25) et qui limite l'espace de commande d'amplificateur de pression (23).

5. Dispositif d'injection de carburant selon la revendication 4, caractérisé en ce que la bague de butée (118) qui s'applique contre l'épaulement (78) peut être déplacée d'avant en arrière entre deux butées (85, 86) qui sont prévues sur le boîtier d'injecteur (6).

6. Dispositif d'injection de carburant selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif de ressort de rappel à déplacement de compensation (70) sollicite l'extrémité du piston d'amplificateur de pression (25) opposée à l'espace de pression d'amplificateur de pression (22), et est disposé dans un espace de travail d'amplificateur de pression (26) qui est en liaison avec la source de carburant haute pression (2).

7. Dispositif d'injection de carburant selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif de ressort de rappel à déplacement de compensation (70) est serré entre une butée (71) fixée au boîtier d'injecteur et un épaulement qui est réalisé sur le piston d'amplificateur de pression (25) et qui limite l'espace de commande d'amplificateur de pression (23).

8. Dispositif d'injection de carburant selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'un conduit de détente de pression (65) part de l'espace de pression d'amplificateur de pression, lequel est en liaison par le biais du dispositif de soupape de dosage (12) avec la source de carburant haute pression (2) et qui, dans l'état de repos du dispositif d'injection de carburant, est fermé par le piston d'amplificateur de pression (25) et n'est libéré que lorsque la pression de la source de carburant haute pression (2) chute.

9. Dispositif d'injection de carburant selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le dispositif de soupape de dosage (12) et/ou l'organe de soupape d'injection (10) et/ou le piston d'amplificateur de pression (25) est/sont intégré(s) dans l'injecteur de carburant (1).

Zeichnung