DE10001828A1 - Direktgesteuerte Kraftstoffeinspritzeinrichtung für eine Kolbenbrennkraftmaschine - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Krafteinspritzeinrichtung für eine Kolbenbrennkraftmaschine mit einem Düsenteil (5) mit Einspritzdüse (13), der einen Druckraum (10) aufweist, in dem eine die Einspritzdüse (13) verschließende Düsennadel (9) geführt ist, die bei der Druckbeaufschlagung durch den einzuspritzenden Kraftstoff in Öffnungsstellung bewegbar ist, wobei der Druckraum (10) über einen Verbindungskanal (6) mit einem Steuerteil (7) in Verbindung steht, der einen Ventilraum (21) aufweist, in den der Verbindungskanal (6) einerseits und ein mit einer Kraftstoffversorgung (4) verbundener Hochdruckkanal (8) andererseits einmündet und in dem ein als Kolbensystem wirkender Ventilkörper (23) geführt ist, der durch eine Ventilfeder (24) auf einem Ventilsitz (22) in Schließstellung gehalten wird, und mit einem Aktuator (20), der mit dem Ventilkörper (23) in Wirkverbindung steht und diesen bei Aktivierung in Öffnungsrichtung bewegt und den Durchfluß vom Hochdruckkanal (8) in den Verbindungskanal (6) freigibt.

Description

Als sogenannte Common-Rail-Systeme ausgebildete Kraftstoff­ einspritzeinrichtungen für eine Kolbenbrennkraftmaschine mit Kraftstoffdirekteinspritzung bestehen im wesentlichen aus ei­ nem Düsenteil mit Einspritzdüse, der eine die Einspritzdüse verschließende Düsennadel aufweist, die bei Druckbeaufschla­ gung durch den einzuspritzenden Kraftstoff über eine Servohy­ draulik in Öffnungsstellung bewegbar ist. Der erforderliche Vordruck wird über den Hochdruckteil der Kraftstoffversor­ gung, d. h. den Common-Rail abgenommen. Über die Druckvorgabe im Common-Rail läßt sich sehr flexibel der Einspritzdruck be­ einflussen und über die Ansteuerung eines Servoventils und damit der Düsennadel lassen sich Einspritzzeitpunkt und Ein­ spritzdauer ebenfalls mit hoher Flexibilität einstellen.

Will man jedoch mit den vorbekannten Systemen nicht nur die Einspritzmenge durch eine entsprechende Steuerung der Öff­ nungszeit bemessen sondern will man auch die Einspritzrate formen, d. h. die Einspritzmenge je Zeiteinheit während der Öffnungszeit variieren, so muß der Hub der Düsennadel gesteu­ ert werden. Hierbei wird aber die hydraulische Energie des fliessenden Kraftstoffs unmittelbar vor dem Einspritzloch der Einspritzdüse durch die sogenannte Sitzdrosselung, die vor allem bei geringerem Nadelhob auftritt, in Turbulenzen umge­ setzt, da der sich hubabhängig ändernde freie Strömungsquer­ schnitt zwischen der Düsennadel und dem Düsennadelsitz als Drossel wirkt. Die hierbei auftretende erhöhte Turbulenz des fliessenden Kraftstoffs im Bereich des Einspritzlochs beein­ flußt die Gemischbildung, so daß sich keine "echte" Raten­ steuerung ergibt. Dies ist bei der Kraftstoffdirekteinsprit­ zung, d. h. beim Einspritzen des Kraftstoffs unmittelbar in den Zylinderraum nachteilig. Als Folge vorbeschriebenen Tur­ bulenzerhöhung ist bei kleinen Einspritzmengen beispielsweise ein düsennahes Brennen der eingespritzten Kraftstoffmenge festgestellt worden, durch das der Ablauf des Verbrennungs­ prozesses nachteilig beeinflußt wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kraftstoffein­ spritzeinrichtung für eine Kraftstoffdirekteinspritzung zu schaffen, die es ermöglicht, während der jeweiligen Ein­ spritzzeit die Einspritzmenge zu variieren, d. h. die Ein­ spritzrate zu formen.

Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Kraftstoffeinspritzein­ richtung für eine Kolbenbrennkraftmaschine mit einem Düsen­ teil mit Einspritzdüse, der einen Druckraum aufweist, in dem eine die Einspritzdüse verschließende Düsennadel geführt ist, die bei Druckbeaufschlagung durch den einzuspritzenden Kraft­ stoff in Öffnungsstellung bewegbar ist, wobei der Druckraum über einen Verbindungskanal mit einem Steuerteil in Verbin­ dung steht, der einen Ventilraum aufweist, in den der Verbin­ dungskanal einerseits und ein mit der Kraftstoffversorgung verbundener Hochdruckkanal andererseits einmündet und in dem ein als Kolbensystem wirkender Ventilkörper geführt ist, der durch eine Ventilfeder auf einen Ventilsitz in Schließstel­ lung gehalten wird, und mit einem Aktuator, der mit dem Ven­ tilkörper in Wirkverbindung steht und diesen bei Aktivierung in vorgebbare Öffnungsstellungen bewegt und einen entspre­ chenden Durchfluß vom Hochdruckkanal in den Verbindungskanal freigibt. Besonders zweckmäßig ist es, wenn in einer ausge­ staltung der Ventilkörper an einem dem Aktuator abgekehrten Ende mit einem Kompensationskolben versehen ist, der über den Druck im Verbindungskanal beaufschlagbar ist.

Bei der erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzeinrichtung ist der Düsenteil so ausgebildet, daß bei Druckbeaufschlagung die Düsennadel den Durchtrittsquerschnitt zu den Düsenöffnungen möglichst vollständig freigibt, wobei Zwischenstellungen nicht vorgesehen sind. Die Steuerung des Volumenstroms er­ folgt über den im Steuerteil vorgesehenen Ventilkörper, dessen Hub durch eine entsprechende Ansteuerung des Aktuators variiert werden kann. Der Ventilkörper ist hierbei vorzugs­ weise als Sitzventil ausgebildet, um die Dichtigkeit im ge­ schlossenen Zustand zu gewährleisten. Der Aktuator ist hier­ bei so ausgebildet, daß er in bezug auf seinen Stellweg pro­ portional zur aufgebrachten Stellenergie verstellend ausge­ bildet ist. Hierzu eignen sich insbesondere elektrische Ak­ tuatoren, die in bezug auf ihren Stellweg spannungsproportio­ nal verstellend ausgebildet sind, wie sie beispielsweise durch sogenannte Festkörperaktuatoren gegeben sind. Als Fest­ körperaktuatoren kommen hier insbesondere piezo-elektrische Aktuatoren aber auch magneto-striktive Aktuatoren in Be­ tracht. Durch die Anordnung eines in seinem Durchmesser ent­ sprechend bemessenen Kompensationskolbens, der über den Druck im Verbindungkanal zum Düsenteil beaufschlagbar ist und der dementsprechend gegen die Kraft des Aktuators wirkt, ergibt sich eine sogenannte Druckrückkopplung, die eine gute Regel­ barkeit des von der Hochdruckseite in der Verbindungskanal fließenden Volumenstroms und damit eine gute Formung der Ein­ spritzrate ermöglicht.

In Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß der Ver­ bindungskanal mit einem zur Niederdruckseite der Kraftstoff­ versorgung öffnenden Entlastungsventil versehen ist, das bei Aktivierung des Aktuators schließt. Durch die Anordnung eines derartigen Entlastungsventils ist dafür Sorge getragen, daß unmittelbar beim Aufsetzen des Ventilkörpers im Steuerteil auf seinem Ventilsitz der Druck im Verbindungskanal zum Dü­ senteil schnell abgebaut wird, so daß auch die Düsennadel sehr schnell in ihre Schließstellung geführt wird.

Weitere Merkmale und Ausgestaltungen der Erfindung sind den Patentansprüchen und der nachfolgenden Beschreibung von Aus­ führungsbeispielen zu entnehmen.

Die Erfindung wird anhand schematischer Zeichnungen von Aus­ führungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Schaltschema einer Kraftstoffeinspritzeinrich­ tung,

Fig. 2 ein Ausführungsbeispiel für ein Kraftstoff­ einspritzventil mit Düsenteil und Steuerteil,

Fig. 3 eine abgewandelte Ausführungsform des Steuerteils,

Fig. 4 eine weitere Abwandlung des Steuerteils,

Fig. 5 in größerem Maßstab das Detail A in Fig. 4.

In Fig. 1 ist in Form eines Fließschemas eine Kraftstoffein­ spritzeinrichtung zur Direkteinspritzung des Kraftstoffs in die einzelnen Zylinder einer Kolbenbrennkraftmaschine darge­ stellt. Die Kraftstoffeinspritzeinrichtung weist eine Kraft­ stoffversorgung 1 auf, die im wesentlichen durch einen Kraft­ stofftank 2, eine Hochdruckpumpe 3 und einen Hochdruckraum 4, dem sogenannten Common Rail, gebildet wird.

Jeder Zylinder der Kolbenbrennkraftmaschine ist mit einem Dü­ senteil 5 versehen, der über einen Verbindungskanal 6, ein Steuerteil 7 und einen Hochdruckkanal 8 mit der Kraftstoff­ versorgung 1 in Verbindung steht. Der Steuerteil 7 steht au­ ßerdem mit einer hier nicht näher dargestellten Motorsteue­ rung in Verbindung, durch die der als Steuerventil wirkende Steuerteil 7 so angesteuert werden kann, daß zum Einspritz­ zeitpunkt die Verbindung zwischen Hochdruckkanal 8 und Ver­ bindungskanal 6 geöffnet wird und der unter Hochdruck stehen­ de Kraftstoff den Düsenteil 5 beaufschlagen kann. Die spezi­ elle Funktionsweise wird nachstehend noch näher beschrieben.

Der Düsenteil 5 wird im wesentlichen gebildet durch eine Dü­ sennadel 9, die in einem Druckraum 10 geführt ist, in den der Verbindungskanal 6 einmündet. Die Düsennadel 9 weist eine Na­ delspitze 11 auf, die mit einem entsprechenden Sitz 12 der Einspritzdüse 13 zusammenwirkt und als Ventil wirkt. Die Ein­ spritzdüse 13 ist mit entsprechenden Düsenöffnungen 14 verse­ hen. Auf der der Nadelspitze 11 abgekehrten Seite ist die Dü­ sennadel 9 mit einem Kolbenkörper 15 versehen, auf den eine Schließfeder 16 in Schließrichtung einwirkt. Wird über den Steuerteil 7 die Verbindung zwischen Hochdruckkanal 8 und Verbindungskanal 6 geöffnet und der Druckraum 10 und damit der Kolbenkörper 15 mit Druck beaufschlagt, dann hebt die Dü­ sennadel 9 von ihrem Ventilsitz 12 ab, so daß der Kraftstoff aus dem Druckraum 10 durch die Düsenöffnungen 14 in den Brennraum des betreffenden Zylinders der Kolbenbrennkraftma­ schine als feiner Nebel austreten kann. Sobald über den Steu­ erteil 7 die Verbindung zum Hochdruckraum 4 verschlossen wird, wird über die Schließfeder 16 die Düsennadel 9 wieder auf ihren Ventilsitz gedrückt und die Kraftstoffzufuhr been­ det.

Beim Rückführen des Steuerteils 7 in seine Schließstellung wird eine Verbindung zwischen dem Verbindungskanal 6 und ei­ nem Niederdruckkanal 17 geöffnet, so daß der Druckraum 10 druckentlastet wird und die Düsennadel schnell in ihrer Schließstellung zurückgeführt werden kann. Der als Einspritz­ ventil wirkende Düsenteil 5 ist bei dem Ausführungsbeispiel so konzipiert, daß er bei Druckbeaufschlagung die Einspritz­ düse 13 vollständig öffnet und bei Druckentlastung schließt, so daß entsprechend der Ansteuerung über den Steuerteil 7 ein zeitgenaues Öffnen und Schließen der Einspritzdüse gewährlei­ stet ist. Bei einer Anordnung von zwei Schließfedern mit un­ terschiedlicher Federsteifigkeit ist zu erreichen, daß die Düsennadel 9 druckabhängig zwei Öffnungsstellungen einnehmen kann.

Die Schließfeder 16 ist in einem Leckageraum 18 angeordnet, der über eine Leckageleitung 19 mit der Niederdruckleitung 17 in Verbindung steht, so daß die sich im Leckageraum 18 ansam­ melnden Leckagemengen in den Kraftstofftank 2 abgeleitet wer­ den können.

Der Aktuator 20 ist so ausgebildet, daß er in bezug auf sei­ nen Stellweg proportional zur aufgebrachten Stellenergie ver­ stellend ausgebildet ist. Bei einer Ausbildung des Steuer­ teils 7 beispielsweise als Drosselventil ist damit die Mög­ lichkeit gegeben, den aus dem Hochdruckkanal 8 in den Verbin­ dungskanal 6 abströmenden Volumenstrom durch entsprechende Einstellung des Öffnungsquerschnittes im Steuerteil 7 zu be­ einflussen. Da bei einer Druckbeaufschlagung das als Ein­ spritzventil ausgebildete Düsenteil 5 bei dem dargestellten schematischen Beispiel vollständig öffnet, kann über eine entsprechende Änderung der Einstellung des Steuerteils 7 der dem Düsenteil 5 zugeführte Volumenstrom während der Öffnungs­ dauer der Einspritzdüse 13 variiert werden.

Aufbau und Funktion des Steuerteils 7 werden nachstehend an­ hand von verschiedenen Ausführungsbeispielen noch näher er­ läutert werden.

Der Aktuator 20 wird vorteilhaft als sogenannter Festkörper­ aktuator ausgebildet. Hierbei wird bevorzugt ein piezo­ elektrisch arbeitender Aktuator eingesetzt, der in bezug auf seinen Stellweg spannungsproportional verstellend ausgebildet ist. Anstelle eines piezo-elektrischen Aktuator ist auch der Einsatz eines magneto-striktiven Aktuators möglich, der in bezug auf seinen Stellweg stromproportional verstellend aus­ gebildet ist. Da derartige Festkörperaktuatoren sich durch eine hohe Schaltgeschwindigkeit, gute Regelbarkeit des Stell­ weges und auch große Stellkräfte auszeichnen und darüber hin­ aus direkt oder ggf. über eine hydraulische Hubübersetzung auf den Stellteil im Steuerteil 7 einwirken, ergibt sich auch bei nur kurzen Öffnungszeiten für den als Einspritzventil ausgebildeten Düsenteil 5 die Möglichkeit einer gezielten Formung der Einspritzrate, d. h. einer gezielten Veränderung des während der Öffnungszeit des Einspritzventils in den Brennraum des betreffenden Zylinders eingeführten Volumen­ stroms.

Während es grundsätzlich möglich ist, den Düsenteil 5 und den Steuerteil 7 als getrennte Baueinheiten einzusetzen, ist in Fig. 2 eine Ausführungsform dargestellt, bei der Düsenteil 5 und Steuerteil 7 mit Aktuator 20 als Baueinheit ausgeführt sind. Der Beschreibung dieses Ausführungsbeispiels sind auch die vorstehend angedeuteten Besonderheiten in der Ausbildung des Steuerteils 7 zu entnehmen. Für bereits beschriebene Bau­ elemente in Fig. 1 verwendete Bezugszeichen sind auch in Fig. 2 übernommen, so daß hierauf verwiesen werden kann.

Wie aus Fig. 2 zu ersehen ist, besteht die Gesamtanordnung aus einem aus Fertigungsgründen mehrteilig aufgebauten Trä­ gerkörper, der durch eine koaxiale Zuordnung von Düsenteil 5, Steuerteil 7 und Aktuator 20 gekennzeichnet ist.

Der Steuerteil 7 weist einen Ventilraum 21 auf, in den der Hochdruckkanal 8 einerseits und der Verbindungskanal 6 ande­ rerseits einmünden. Der Ventilraum 21 ist mit einem Ventil­ sitz 22 versehen, an dem ein als Kolbensystem ausgebildeter Ventilkörper 23 über eine Ventilfeder 24 mit seinem Ventil­ teil 23.1 in Schließstellung gehalten wird, so daß der Hoch­ druckkanal 8 gegenüber dem Verbindungskanal 6 abgesperrt ist. Der für die Ventilfeder 24 erforderliche Bauraum ist mit der Leckageleitung 19 verbunden. Die Teilbereiche 23.1, 23.2, 23.3 sowie 23.4 weisen hierbei unterschiedliche Durchmesser auf.

Auf der der Ventilfeder 24 abgekehrten Seite wirkt auf den Ventilkörper 23 der Aktuator 20 ein, der bei dem hier darge­ stellten Ausführungsbeispiel als piezo-elektrischer Aktuator ausgebildet ist. Der piezo-elektrische Aktuator 20 wird im wesentlichen gebildet durch einen Stapel piezo-elektrischer Körper 20.1, die mit einer hier nicht dargestellten, steuer­ baren Spannungsquelle verbunden sind und die sich einenends auf einem Gehäuseteil 20.2 abstützen und anderenends auf ei­ nen Übertragungskolben 20.3 einwirken. Dem Übertragungskolben 20.3 ist ein Hydraulikraum 20.4 zugeordnet, der in an sich bekannter Weise mit einer Flüssigkeit, hier mit Kraftstoff, gefüllt ist.

Steuerteilseitig ist dem Hydraulikraum 20.4 ein Druckkolben 23.1 zugeordnet, der mit dem Ventilkörper 23 in Verbindung steht. Wird der piezo-elektrische Körper 20.1 mit einer Span­ nung beaufschlagt, dann wird der Übertragungskolben 20.3 in Richtung auf den Hydraulikraum 20.4 vorgeschoben und dann wird unter Einwirkung der im Hydraulikraum 20.4 enthaltenen Flüssigkeit auch der Druckkolben 23.1 verschoben. Dadurch, daß der Druckkolben 23.1 einen kleineren Durchmesser aufweist als der Übertragungskolben 20.3, ergibt sich somit eine Hubübersetzung, d. h. entsprechend dem Durchmesserverhältnis wird der Ventilkörper 23 über einen gegenüber der spannungs­ proportionalen Verlängerung des piezo-elektrischen Körpers 20.1 entsprechend längeren Weg verschoben.

Die Längenänderung des piezo-elektrischen Körpers 20.1 er­ folgt spannungsproportional, so daß entsprechend der angeleg­ ten Spannung der Ventilkörper 23 mit seinem Ventilteil 23.1 vom Ventilsitz 22 abhebt und damit einen entsprechenden Durchflußquerschnitt freigibt, so daß aus dem Hochdruckkanal 8 in den Verbindungskanal 6 ein der Drosselung zwischen Ven­ tilsitz 22 und Ventilteil 23.1 entsprechender Volumenstrom übertreten kann, der dann die Düsennadel 9 anhebt und die Einspritzdüse 13 freigibt. Entsprechend dem am Ventilteil 23.1 freigegebenen Öffnungsquerschnitt und entsprechend der Dauer der Öffnung tritt dann Kraftstoff über die Düsenöffnun­ gen 14 in den Brennraum des betreffenden Zylinders ein. Wird die Spannung am piezo-elektrischen Körper 20.1 zurückgesetzt, wird über die Ventilfeder 24 der Ventilteil 23.1 auf den Ven­ tilsitz 22 gepreßt und somit die Kraftstoffzufuhr unterbun­ den.

Am düsenseitigen Ende des Ventilkörpers 23 ist ein Kompensa­ tionskolben 25 angeordnet, der einen geringeren Durchmesser aufweist als der Ventilteil 23.2. Der Kompensationskolben 25 kann, wie dargestellt, mit dem Ventilkörper verbunden oder vom Ventilkörper getrennt sein. Dieser Kompensationskolben 25 wird über eine Zweigleitung 26 des Verbindungskanals 6 durch den im Verbindungskanal 6 herrschenden Druck beaufschlagt. Dadurch ergibt sich eine Kraftrückkopplung über den Druck in Schließrichtung des Ventilkörpers 23, also gegen die Kraft des Aktuators 20. Hierdurch wird bewirkt, daß der Ventilkör­ per 23 nicht ausschließlich durch die Ventilfeder 24 gegen die Kraft des Aktuators 20 wirkt, sondern durch die Kraf­ trückkopplung ist sichergestellt, daß sich der Ventilkörper 23 während seiner Längsbewegung in Öffnungsrichtung aber auch in Schließrichtung, spielfrei und ohne Verzögerung jeder Län­ genänderung des Aktuators anpaßt und somit eine energieabhän­ gige, im Falle eines piezo-elektrischen Aktuators spannungs­ abhängige, Längenänderung exakt auf die Bewegung des Ventil­ körpers 23 übertragen werden kann. Schwingungsbewegungen wer­ den unterdrückt. Durch die Abstimmung der verschiedenen, der Druckbeaufschlagung ausgesetzten Durchmesser bzw. Flächen, so der Durchmesser der Führungsteile 23.3 und 23.4 des Ventil­ körpers und dem Durchmesser des Kompensationskolbens 25, läßt sich der Grad der Kraftrückkopplung dimensionieren. Bei einem großen Rückkoppelgrad wird die Regelbarkeit besser, erfordert aber kräftigere Aktuatoren.

Der Niederdruckkanal 17, der sich mit einer Teillänge 17.1 im Ventilkörper 23 fortsetzt und den Niederdruckkanal 17 mit dem Verbindungskanal 6 verbindet, ist mit einem Entlastungsventil 27 versehen, das hier als einfaches Kugelventil dargestellt ist. Da zwischen dem Übertragungskolben 20.3 und dem Druck­ kolben 23.1 im Hydraulikraum 20.4 eine Spannfeder 20.5 ange­ ordnet ist, wird im Ruhezustand der Druckkolben 23.1 über ei­ ne Spannfeder 20.5 auf die als Entlastungsventil 27 wirkende Kugel aufgepreßt und diese so in Schließstellung gehalten. Wird der Aktuator 20 beaufschlagt und der Ventilkörper 23 in Öffnungsstellung verschoben (Pfeil 28), wird das Entlastungs­ ventil 27 in Schließstellung gehalten. Beim Abschalten der elektrischen Spannung am Aktuator 20 verkürzt dieser schlag­ artig seine Länge, so daß aufgrund der Trägheit und des im Verbindungskanal 6 anstehenden Einspritzdruckes der Übertra­ gungskolben 23.1 von der Kugel angehoben wird und so der Durchtrittsquerschnitt freigegeben wird. Damit kann sich der im Verbindungskanal 6 noch anstehende Einspritzdruck über den Niederdruckkanal 17 zum Kraftstofftank 2 hin abbauen, so daß auch die Düsennadel 9 über die Schließfeder 16 zeitgenau in Schließstellung gebracht wird.

In Fig. 3 ist eine abgewandelte Ausführungsform des anhand von Fig. 2 beschriebenen Steuerteils 7 dargestellt. Gleiche Bauelementen sind durch gleiche Bezugszeichen gekennzeichnet. Der Aufbau der Ausführungsform gem. Fig. 3 entspricht im we­ sentlichen dem anhand von Fig. 2 beschriebenen Aufbau. Der Unterschied besteht zum einen darin, daß der Ventilkörper 23 einstückig ausgebildet ist und aktuatorseitig der Druckkolben 23.1 fest mit dem Ventilkörper 23 verbunden. Der Druckkolben 23.1 weist einen kleineren Durchmesser auf als die Kolbentei­ le 23.2 und 23.3.

Bei der Ausführungsform gem. Fig. 3 ist als Entlastungsventil 27 ein hydraulisches Sitzventil vorgesehen, dessen Kolbenteil 27.1 eine Ventilnadel 27.2 auf ihren Dichtsitz preßt, so daß die Verbindungsleitung 6 gegenüber dem Niederdruckkanal 17 abgesperrt ist. Bei Betätigung des Ventils wird über den Druckaufbau im Hydraulikraum 20.4 die Schließkraft des Entla­ stungsventil 27 druckproportional erhöht und so das Entla­ stungsventil 27 zuverlässig gegenüber dem Einspritzdruck im Verbindungskanal 6 in Schließstellung gehalten. Wird der Ak­ tuator spannungslos gesetzt und verkürzt seine Länge, dann reicht der Druckabbau im Hydraulikraum 20.4 einerseits und der noch unter Einspritzdruck stehende Kraftstoff im Verbin­ dungskanal 6 aus, um das Entlastungsventil 27 kurzfristig ge­ gen die Kraft einer als Tellerfeder ausgebildeten Schließfe­ der 27.3 zu öffnen, um so auch den Druckabbau im Verbindungs­ kanal 6 über den Niederdruckkanal 17 zu gewährleisten.

In Fig. 4 ist eine weitere Ausgestaltung des Steuerteils 7 dargestellt. Der Aufbau entspricht im wesentlichen dem Aufbau der anhand von Fig. 3 beschriebenen Ausführungsform, so daß hierauf verwiesen werden kann. Der Unterschied besteht hier­ bei lediglich darin, daß kein gesondertes Entlastungsventil vorgesehen ist, sondern daß der Ventilkörper 23 im Bereich seines als Druckkolben 23.1 dienenden Endes als Entlastungs­ ventil 27 konzipiert ist und hierzu als Schieberventil ausge­ bildet ist. Wie aus der vergrößerten Darstellung in Fig. 5 zu ersehen, ist das als Druckkolben 23.1 dienende Ende des Ven­ tilkörpers 23 an seinem dem Ventilraum 21 zugekehrten Ende konisch zulaufend geformt oder mit einer schrägen Planfläche oder Nut versehen und zwar so, daß in Schließstellung des Ventilkörpers 23 das aktuatorseitige Ende des Konusteils 27.4 in einen mit dem Niederdruckkanal 17 in Verbindung stehenden Ringraum 27.5 hineinragt und hierbei einen Durchtrittsquer­ schnitt freiläßt.

Sobald über den Aktuator 20 der Ventilkörper 23 in Öffnungs­ stellung (Pfeil 28) verschoben wird, wird der Ringraum 27.5 gegenüber dem Ventilraum 21 abgeschlossen, so daß sich ent­ sprechend der Öffnung des Durchtrittsquerschnittes am Ventil­ sitz 22 Kraftstoff aus dem Hochdruckkanal 8 in den Verbin­ dungskanal 6 überströmen kann und hierbei den Einspritzdruck aufbaut.

Wird der Aktuator 20 spannungsfrei gesetzt, dann bewegt sich der Ventilkörper 23 unter der Kraftwirkung der Schließfeder 24 und der Druckbeaufschlagung über den Kompensationskolben 25 in Richtung auf den Ventilsitz 22. Hierbei wird dann der Durchtrittsquerschnitt am Ringraum 27.5 freigegeben, so daß der Druck im Verbindungskanal 6 abgebaut werden kann. Die An­ ordnung ist hierbei so bemessen, daß die Freigabe des Durch­ trittsquerschnitts zum Ringraum 27.5 praktisch gleichzeitig mit dem Aufsitzen des Sperrteils 23.2 auf dem Ventilsitz 22 freigegeben wird.

Die anhand von Fig. 3 und 4 beschriebenen Ausführungsformen des Steuerteils 7 können in gleicher Weise eingesetzt werden, wie dies anhand von Fig. 2 beschrieben ist, nämlich als Bau­ einheit kombiniert mit einem Düsenteil 5. Es ist aber auch möglich, wie dies aus der Prinzipdarstellung gem. Fig. 1 er­ kennbar ist, für alle Bauformen des Steuerteils 7 eine Anord­ nung zu treffen, bei der der Steuerteil 7 vom Düsenteil 5 ge­ trennt angeordnet ist. Dementsprechend ist in der schemati­ schen Darstellung gem. Fig. 1 die zum Steuerteil 7 führende Zweigleitung 26 strichpunktiert angedeutet.

Mit einer Kraftstoffeinspritzeinrichtung der erfindungsgemä­ ßen Art ist es möglich, auch bei schnelllaufenden Dieselmoto­ ren, insbesondere Dieselmotoren für Personenkraftwagen, die unter Volllast Drehzahlen von 4.000 bis 4.500 Umdrehungen pro Minute aufweisen können und bei denen hohe Einspritzdrücke von etwa 1.500 bis 2.000 bar gegeben sind, kurze Einspritz­ zeiten von beispielsweise 1,5 Millisekunden zu realisieren und zwar durch eine direkte Ansteuerung des Steuerteils.

Claims (9)

1. Kraftstoffeinspritzeinrichtung für eine Kolbenbrennkraft­ maschine mit einem Düsenteil (5) mit Einspritzdüse (13), der einen Druckraum (10) aufweist, in dem eine die Einspritzdüse (13) verschließende Düsennadel (9) geführt ist, die bei Druckbeaufschlagung durch den einzuspritzenden Kraftstoff in Öffnungsstellung bewegbar ist, wobei der Druckraum (10) über einen Verbindungskanal (6) mit einem Steuerteil (7) in Ver­ bindung steht, der einen Ventilraum (21) aufweist, in den der Verbindungskanal (6) einerseits und ein mit einer Kraftstoff­ versorgung (4) verbundener Hochdruckkanal (8) andererseits einmündet und in dem ein als Kolbensystem wirkender Ventil­ körper (23) geführt ist, der durch eine Ventilfeder (24) auf einem Ventilsitz (22) in Schließstellung gehalten wird, und mit einem Aktuator (20), der mit dem Ventilkörper (23) in Wirkverbindung steht und diesen bei Aktivierung in Öffnungs­ richtung bewegt und den Durchfluß vom Hochdruckkanal (8) in den Verbindungskanal (6) freigibt.

2. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkörper (23) an seinem dem Ak­ tuator (20) abgekehrten Ende mit einem Kompensationskolben (25) versehen ist, der über den Druck im Verbindungskanal (6) beaufschlagbar ist.

3. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, da­ durch gekennzeichnet, daß der Verbindungskanal (6) mit einem zur Niederdruckseite (17) der Kraftstoffversorgung (4) öff­ nenden Entlastungsventil (27) versehen ist, das bei Aktivie­ rung des Aktuators (20) geschlossen ist.

4. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach Anspruch 1 bis 3, da­ durch gekennzeichnet, daß zwischen dem Aktuator (20) und dem Ventilkörper (23) eine Spannfeder (20.5) angeordnet ist.

5. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Aktuator (20) einen Übertragskolben (20.3) und das dem Aktuator (20) zugekehrte Ende des Ventilkörpers (23) einen Druckkolben (23.1) aufweist und daß zwischen den beiden Kolben ein Hydraulikraum (20.4) angeordnet ist, wobei der Durchmesser des Druckkolbens (23.1) kleiner ist als der Durchmesser des Übertragungskolbens (20.3).

6. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser des Kom­ pensationskolbens (25) je nach der gewünschten Kraftrückkopp­ lung kleiner, gleich oder größer ist als der Durchmesser des bei Druckbeaufschlagung in Öffnungsrichtung wirkenden Teils des Kolbensystems des Ventilkörpers (23).

7. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Aktuator (20) in bezug auf seinen Stellweg proportional zur aufgebrachten Stell­ energie verstellend ausgebildet ist.

8. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein elektrischer Aktuator (20) vorgesehen ist, der in bezug auf seinen Stellweg span­ nungsproportional verstellend ausgebildet ist.

9. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein elektrischer Aktuator (20) vorgesehen ist, der in bezug auf seinen Stellweg strom­ proportional verstellend ausgebildet ist.