DE19945785A1

DE19945785A1 - Kraftstoffeinspritzsystem für Brennkraftmaschinen und Verfahren zum Einspritzen von Kraftstoff in den Brennraum einer Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE19945785A1
Application number: DE19945785A
Authority: DE
Inventors: Bernhard Bonse; Walter Egler; Peter Boehland; Klaus Wohlleber; Joerg Schmidt; Karl Hofmann
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1999-09-24
Filing date: 1999-09-24
Publication date: 2001-04-12
Anticipated expiration: 2019-09-25
Also published as: US6446603B1; DE19945785B4; CN1144942C; BR0007169A; JP2003510516A; CN1322278A; EP1133636A1; WO2001023753A1

Abstract

Es wird ein Kraftstoffeinspritzsystem für Brennkraftmaschinen mit Druckübersetzer (11) vorgeschlagen, bei dem der Kraftstoff aus der Niederdruck-Versorgung (7) über eine Förderleitung (21) in die Einspritzdüse (1) gefördert und über eine Steuerleitung (9) mit dem Hochdruckteil (5) der Einspritzpumpe (3) zeit- und mengengerecht zugemessen wird.

Description

Stand der Technik

Die Erfindung betrifft ein Kraftstoffeinspritzsystem für Brennkraftmaschinen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie ein Verfahren zum Einspritzen von Kraftstoff in den Brennraum einer Brennkraftmaschine nach den Ansprüchen 15 und 16.

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.

Bei einem aus der DE-OS 197 38 804 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.

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.

Vorteile der Erfindung

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Kraftstoffeinspritzsystem für Brennkraftmaschinen mit einer Einpritzdüse und mit einer, einen Hochdruck-Teil aufweisenden Einspritzpumpe, wobei der Hochdruck-Teil der Einspritzpumpe mit der Einspritzdüse über eine mit der Niederdruck-Seite eines Druckübersetzers verbundenen Steuerleitung und einen mit der Hochdruck-Seite des Druckübersetzers verbundenen Hochdruckpfad in Wirkverbindung steht, wobei eine Förderleitung vorhanden ist, welche Kraftstoff zur Einspritzdüse fördert und in der ein erstes Rückschlagventil angeordnet ist, das den Rückfluss von Kraftstoff von der Einspritzdüse in die Förderleitung verhindert und wobei die Förderleitung mit einer Niederdruck-Versorgung verbunden ist.

Dieses Kraftstoffeinspritzsystem hat 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.

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, einen guten hydraulischen Wirkungsgrad hat und problemlos an verschiedene Einsatzbedingungen adaptiert werden kann.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

Eine weitere Variante der Erfindung sieht vor, dass zwischen der Steuerleitung und der Förderleitung ein als Rückschlagventil mit Sperrrichtung von der Steuerleitung zur Förderleitung ausgelegtes Spülventil angeordnet ist, so dass sobald der Druck in der Steuerleitung unter den Druck in der Förderleitung sinkt, durch das Spülventil eine Füllung der Steuerleitung erreicht wird. 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.

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.

Eine weitere Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass der Teil der größeren Stirnfläche des Übersetzungskolbens auf die der Druck der Steuerleitung wirkt, wenn der Übersetzungskolben an seinem pumpenseitigen Anschlag anliegt, größer als die kleinere Stirnfläche des Übersetzungskolbens ist, dass in der Förderleitung zwischen erstem Rückschlagventil und Einspritzpumpe ein drittes Rückschlagventil mit gleicher Sperrichtung angeordnet ist, und dass zwischen der Steuerleitung und erstem und drittem Rückschlagventil eine Verbindungsleitung mit einem vierten Rückschlagventil mit Sperrrichtung von der Förderleitung zur Steuerleitung angeordnet ist, so dass zu Beginn der Einspritzung unter Umgehung des Druckübersetzers Kraftstoff vom Hochdruck-Teil der Einspritzpumpe direkt in die Einspritzdüse gefördert wird. Dadurch 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.

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.

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.

In Ergänzung der Erfindung ist ein zweiteilig ausgeführter Übersetzungskolben vorgesehen, so dass Herstellung, Montage und hydraulische Eigenschaften des Einspritzsystems verbessert werden.

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.

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 1 bis 13 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 durch den Hochdruck-Teil der Einspritzpumpe gesteuert wird.

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 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.

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.

Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind der nachfolgenden Beschreibung, der Zeichnung und den Ansprüchen entnehmbar.

Zeichnung

Ausführungsbeispiele des Gegenstands der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und im Folgenden näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1: eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzsystems;

Fig. 2: eine schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzsystems;

Fig. 3: eine schematische Darstellung einer dritten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzsystems;

Fig. 4: eine schematische Darstellung einer vierten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzsystems und

Fig. 5: eine schematische Darstellung einer Kombination verschiedener Ausführungsformen eines erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzsystems.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

Fig. 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.

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.

Zweiteilige Übersetzungskolben 17 können Vorteile gegenüber einteiligen Übersetzungskolben 17 hinsichtlich Herstellung, Montage und hydraulischen Eigenschaften aufweisen.

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.

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.

Der Entlastungsraum 19 wird von einer Querschnittsänderung 20 des Übersetzungskolbens 17 und einem Absatz in einem Gehäuse 12 des Druckübersetzers 11 begrenzt.

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.

Damit die Förderleitung 21 und der 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 Fig. 1 dargestellt, oder ohne Feder, wie z. B. in Fig. 2 angedeutet, ausgeführt sein.

Der Hochdruckbereich des erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzsystems beschränkt sich demzufolge in der Fig. 1 auf den Bereich rechts des Übersetzungskolbens 17 und oberhalb des ersten Rückschlagventils 23. Dieser Sachverhalt wurde durch die gestrichelten Linien angedeutet.

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.

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 Fig. 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.

In Fig. 2 ist eine zweite Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzsystems dargestellt. Für gleiche Baugruppen oder Komponenten des Kraftstoffeinspritzsystems wurden die gleichen Bezugszahlen verwendet wie in Fig. 1. Die Ausführungsform gemäß Fig. 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 den Übersetzungskolben 17 koaxial umgeben.

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.

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.

In Fig. 3 ist eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzsystems dargestellt. Zusätzlich zu den in den Fig. 1 und Fig. 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 Fig. 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.

Fig. 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.

Weiterhin sind in Fig. 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.

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 11 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.

Die in Fig. 5 dargestellte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzsystems stellt die Kombination der in den Fig. 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 Fig. 1 dargestellten Ausführungsform.

Alle in der Beschreibung, den nachfolgenden Ansprüchen und der Zeichnung dargestellten Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination miteinander erfindungswesentlich sein.

Claims

1. Kraftstoffeinspritzsystem für Brennkraftmaschinen mit einer Einpritzdüse (1) und mit einer, einen Hochdruck-Teil (5) aufweisenden Einspritzpumpe (3), wobei der Hochdruck- Teil (5) der Einspritzpumpe (3) mit der Einspritzdüse (1) über eine, mit einer Niederdruck-Seite eines Druckübersetzers (11) verbundenen Steuerleitung (9) und einen, mit einer Hochdruck-Seite des Druckübersetzers (11) verbundenen Hochdruckpfad (10) in Wirkverbindung steht, und wobei eine Förderleitung (21) vorhanden ist, welche Kraftstoff zur Einspritzdüse (1) fördert, dadurch gekennzeichnet, dass die Förderleitung (21) mit einer Niederdruck-Versorgung (7) verbunden ist.

2. Kraftstoffeinspritzsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckübersetzer (11) einen in einer Bohrung (18) verschiebbaren Übersetzungskolben (17) aufweist, dessen Stirnflächen jeweils einen Druckraum begrenzen, dass eine erste größere Stirnfläche des Übersetzungskolbens (17) einen ersten, mit der Steuerleitung (9) verbundenen Druckraum (13) begrenzt, und dass eine zweite, gegenüberliegende kleinere Stirnfläche des Übersetzungskolbens (17) einen zweiten, mit dem Hochdruckpfad (10) verbundenen Druckraum (15) begrenzt.

3. Kraftstoffeinspritzsystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Förderleitung (21) mit dem zweiten Druckraum (15) verbunden ist.

4. Kraftstoffeinspritzsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der Förderleitung (21) ein erstes Rückschlagventil (23) angeordnet ist, das den Rückfluss von Kraftstoff von der Einspritzdüse (1) in die Förderleitung (21) verhindert.

5. Kraftstoffeinspritzsystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Rückschlagventil (23) federbelastet ist.

6. Kraftstoffeinspritzsystem nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Querschnittsänderung des Übersetzungskolbens (17) und ein Absatz in einem Gehäuse (12) des Druckübersetzers (11) einen Entlastungsraum (19) begrenzen.

7. Kraftstoffeinspritzsystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Entlastungsraum (19) mit dem Teil der Förderleitung (21) durch eine Verbindungsleitung (25) verbunden ist, der zwischen Niederdruck-Versorgung (7) und erstem Rückschlagventil (23) liegt.

8. Kraftstoffeinspritzsystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine Rückstellfeder (27) in den Entlastungsraum (19) eingespannt ist, die sich auf eine ortsfeste Anlage abstützt und dabei den Übersetzungskolben (17) an der entlastungsraumseitigen Querschnittsänderung beaufschlagt und in Abhängigkeit vom Standdruck in der Steuerleitung (9), den Stirnflächen des Übersetzungskolbens (17) und dem Öffnungsdruck des ersten Rückschlagventils (23) den Übersetzungskolben (17) zwischen den Einspritzungen an seinen pumpenseitigen Anschlag drückt.

9. Kraftstoffeinspritzsystem nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass in der Verbindungsleitung (25) zwischen Entlastungsraum (19) und Förderleitung (21) ein zweites Rückschlagventil (29) angeordnet ist, das die Verbindung in Richtung von der Förderleitung (21) zum Entlastungsraum (19) sperrt.

10. Kraftstoffeinspritzsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Steuerleitung (9) und der Förderleitung (21) ein als Rückschlagventil mit Sperrichtung von der Steuerleitung zur Förderleitung (21) ausgelegtes Spülventil (31) angeordnet ist.

11. Kraftstoffeinspritzsystem nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Spülventil (31) erst bei Erreichen einer einstellbaren Druckdifferenz zwischen Steuerleitung (9) und Förderleitung (21) öffnet.

12. Kraftstoffeinspritzsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Teil der größeren Stirnfläche des Übersetzungskolbens (17) auf die der Druck der Steuerleitung (9) wirkt, wenn der Übersetzungskolben (17) an seinem pumpenseitigen Anschlag anliegt, größer als die kleinere Stirnfläche des Übersetzungskolbens (17) ist, dass in der Förderleitung (21) zwischen erstem Rückschlagventil (23) und Einspritzpumpe (3) ein drittes Rückschlagventil (35) mit gleicher Sperrichtung angeordnet ist, und dass zwischen der Steuerleitung (9) und erstem und drittem Rückschlagventil (23, 35) eine Verbindungsleitung mit einem vierten Rückschlagventil (37) mit Sperrrichtung von der Förderleitung (21) zur Steuerleitung angeordnet ist.

13. Kraftstoffeinspritzsystem nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das dritte und das vierte Rückschlagventil zu einem Bypass-Ventil zusammengefasst sind.

14. Kraftstoffeinspritzsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Niederdruck-Versorgung (7) Teil der Einspritzpumpe (3) ist.

15. Kraftstoffeinspritzsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Übersetzungskolben (17) zweiteilig ausgeführt ist.

16. Kraftstoffeinspritzsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei Einspritzdüsen (1) vorhanden sind, dass zwischen jeder Einspritzdüse (1) und der Einspritzpumpe (3) je eine Steuerleitung (9) und je ein Druckübersetzer (11) angeordnet sind, und dass alle Einspritzdüsen (1) mit der Niederdruck-Versorgung (7) über Förderleitungen (21) verbunden sind.

17. Verfahren zum Einspritzen von Kraftstoff in den Brennraum einer Brennkraftmaschine mittels eines Kraftstoffeinspritzsystems nach einem der Ansprüche 1 bis 16, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte:

- Druckentlastung der Steuerleitung (9) zwischen den Einspritzungen,
- Fördern von Kraftstoff aus der Niederdruck-Versorgung (7) über die Förderleitung (21) zur Einspritzdüse (1)
- Bewegen des Übersetzungskolbens (17) an seinen pumpenseitigen Anschlag,
- Steuern der Kraftstoffeinspritzung durch den Hochdruck-Teil (5) der Einspritzpumpe (3).

18. Verfahren zum Einspritzen von Kraftstoff in den Brennraum einer Brennkraftmaschine nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass

- bis zum Erreichen einer einstellbaren Druckdifferenz zwischen Steuerleitung (9) und Hochdruck-Seite des Druckübersetzers (11) unter Umgehung des Druckübersetzers (11) die Kraftstoffeinspritzung durch den Hochdruck-Teil (5) der Einspritzpumpe (3) gesteuert wird, und
- dass oberhalb der einstellbaren Druckdifferenz zwischen Steuerleitung (9) und Hochdruck-Seite des Druckübersetzers (11) die Kraftstoffeinspritzung durch den Hochdruck-Teil (5) der Einspritzpumpe (3) unter Zuhilfenahme des Druckübersetzers (11) gesteuert wird.