DE10062896B4 - Kraftstoffeinspritzeinrichtung für eine Brennkraftmaschine - Google Patents

Kraftstoffeinspritzeinrichtung für eine Brennkraftmaschine Download PDF

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Abstract

Kraftstoffeinspritzeinrichtung für eine Brennkraftmaschine mit einem von einem Pumpenkolben (14) begrenzten Pumpenarbeitsraum (18), der über eine durch eine Steuerventileinrichtung (30) gesteuerte Verbindung mit Kraftstoff befüllbar ist und mit einem Entlastungsraum (31) verbindbar ist, wobei während einer jeweiligen Kraftstoffeinspritzung der Pumpenarbeitsraum (18) durch die Steuerventileinrichtung (30) vom Entlastungsraum (31) getrennt ist und zur Beendigung der Kraftstoffeinspritzung durch die Steuerventileinrichtung (30) mit dem Entlastungsraum (31) verbunden ist, mit einem Kraftstoffeinspritzventil (20) mit einem Einspritzventilglied (22), das wenigstens eine Einspritzöffnung (23) steuert, das vom im Pumpenarbeitsraum (18) herrschenden Druck in Öffnungsrichtung (28) entgegen einer Schließkraft beaufschlagt ist, wobei durch die Steuerventileinrichtung (30) zu einer Unterbrechung der Kraftstoffeinspritzung außerdem eine Verbindung des Pumpenarbeitsraums (18) zu einem Druckraum (32) gesteuert wird, wobei das Einspritzventilglied (22) zumindest mittelbar durch den im Druckraum (32) herrschenden Druck in Schließrichtung beaufschlagt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerventileinrichtung (30) ein Steuerventilglied (35) aufweist, durch zwei getrennte Aktoren (51, 52) entlang...

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung für eine Brennkraftmaschine nach der Gattung des Anspruchs 1.
  • Eine solche Kraftstoffeinspritzeinrichtung ist durch die EP 0 823 549 A2 bekannt. Diese Kraftstoffeinspritzeinrichtung weist einen von einem Pumpenkolben begrenzten Pumpenarbeitsraum auf, der über eine durch eine Steuerventileinrichtung gesteuerte Verbindung mit Kraftstoff befüllbar ist und mit einem Entlastungsraum verbindbar ist. Während einer jeweiligen Kraftstoffeinspritzung ist der Pumpenarbeitsraum durch die Steuerventileinrichtung vom Entlastungsraum getrennt und zur Beendigung der Kraftstoffeinspritzung ist der Pumpenarbeitsraum durch die Steuerventileinrichtung mit dem Entlastungsraum verbunden. Die Kraftstoffeinspritzeinrichtung weist ein Kraftstoffeinspritzventil mit einem Einspritzventilglied auf, das wenigstens eine Einspritzöffnung steuert und das vom im Pumpenarbeitsraum herrschenden Druck in Öffnungsrichtung entgegen einer Schließkraft beaufschlagt ist. Durch die Steuerventileinrichtung wird zu einer Unterbrechung der Kraftstoffeinspritzung außerdem eine Verbindung des Pumpenarbeitsraums zu einem Druckraum gesteuert, wobei das Einspritzventilglied zumindest mittelbar durch den im Druckraum herrschenden Druck in Schließrichtung beaufschlagt ist. Die Steuerventileinrichtung weist zwei Steuerventilglieder auf, die durch einen gemeinsamen elektromagnetischen Aktor bewegbar sind. Nachteilig bei dieser Kraftstoffeinspritzeinrichtung ist, dass infolge des gemeinsamen Aktors für beide Steuerventilglieder diese nicht unabhängig voneinander angesteuert werden können und daher die Steuerung der Kraftstoffeinspritzung nur entsprechend eingeschränkt möglich ist.
  • Vorteile der Erfindung
  • Die erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritzeinrichtung mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1 hat demgegenüber den Vorteil, dass die Bewegung des Steuerventilglieds zwischen dessen verschiedenen Stellungen flexibel und schnell durch die beiden Aktoren möglich ist, so dass die Kraftstoffeinspritzung exakt gesteuert werden kann.
  • Zeichnung
  • Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigt 1 eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung für eine Brennkraftmaschine in schematischer Darstellung.
  • Beschreibung des Ausführungsbeispiels
  • In 1 ist eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung für eine Brennkraftmaschine 10, insbesondere eine selbstzündende Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs dargestellt. Die Kraftstoffeinspritzeinrichtung ist als sogenannte Pumpe-Düse-Einheit ausgebildet, wobei für jeden Zylinder der Brennkraftmaschine 10 eine separate Pumpe-Düse-Einheit vorgesehen ist. Die Brennkraftmaschine 10 weist eine Nockenwelle mit Nocken 12 auf, über die ein Pumpenkolben 14 der Kraftstoffeinspritzeinrichtung in einer Hubbewegung angetrieben wird. Der Pumpenkolben 14 ist in einer Bohrung 16 dichtend geführt und begrenzt in der Bohrung 16 einen Pumpenarbeitsraum 18 begrenzt. Der Pumpenkolben 14 wird durch eine vorgespannte Druckfeder 15 in Anlage am Nocken 12 gehalten.
  • Die Kraftstoffeinspritzeinrichtung weist außerdem ein Kraftstoffeinspritzventil 20 auf, das ein in einem Ventilkörper 21 axial verschiebbar geführtes Einspritzventilglied 22 aufweist. Der Ventilkörper 21 weist an seinem dem Brennraum des Zylinders der Brennkraftmaschine 10 zugewandten Endbereich wenigstens eine, vorzugsweise mehrere Einspritzöffnungen 23 auf. Das Einspritzventilglied 22 weist an seinem dem Brennraum zugewandten Endbereich eine beispielsweise etwa kegelförmige Dichtfläche 24 auf, die mit einem im Ventilkörper 21 ausgebildeten Ventilsitz 25 zusammenwirkt, von dem aus die Einspritzöffnungen 23 abführen. Im Ventilkörper 21 ist ein das Einspritzventilglied 22 umgebender Ringraum 26 ausgebildet, der mit dem Pumpenarbeitsraum 18 verbunden ist. Das Einspritzventilglied 22 weist eine im Ringraum 26 angeordnete Druckschulter 27 auf, über die der im Ringraum 26 herrschende Druck eine in Öffnungsrichtung 28 des Einspritzventilglieds 22 wirkende Kraft auf dieses ausübt. Das Einspritzventilglied 22 ist durch eine von einer vorgespannten Druckfeder 29 erzeugte Kraft in Schließrichtung, das heißt entgegen der Öffnungsrichtung 28, beaufschlagt. Durch den vom Pumpenkolben 14 im Pumpenarbeitsraum 18 beim Förderhub erzeugten Druck, der auch im Ringraum 26 herrscht, ist das Einspritzventilglied 22 gegen die Kraft der Schließfeder 29 in Öffnungsrichtung 28 bewegbar und gibt dabei die Einspritzöffnungen 23 frei, durch die Kraftstoff in den Brennraum der Brennkraftmaschine 10 eingespritzt wird. Zur Beendigung der Kraftstoffeinspritzung wird das Einspritzventilglied 22 in Schließrichtung mit seiner Dichtfläche 24 in den Ventilsitz 25 am Ventilkörper 21 gepresst, so daß die Einspritzöffnungen 23 verschlossen werden.
  • Nachfolgend wird die Kraftstoffeinspritzeinrichtung anhand 1 näher erläutert. Die Kraftstoffeinspritzeinrichtung weist eine Steuerventileinrichtung 30 auf, durch die eine Verbindung des Pumpenarbeitsraums 18 mit einem Entlastungsraum 31 gesteuert wird, wobei der Entlastungsraum ein Bereich ist, in dem Niederdruck und nicht der durch den Pumpenkolben 14 erzeugte Hochdruck herrscht. Der Entlastungsraum 31 ist beispielsweise ein Bereich, der mit einem Kraftstoffvorratstank verbunden ist. Aus dem Entlastungsraum erfolgt beim Saughub des Pumpenkolbens 14 auch eine Ansaugung von Kraftstoff in den Pumpenarbeitsraum 18. Durch die Steuerventileinrichtung 30 wird außerdem eine Verbindung des Pumpenarbeitsraums 18 mit einem Druckraum 32 gesteuert. Der im Druckraum 32 herrschende Druck beaufschlagt einen längsverschiebbar geführten Kolben 33. An der dem Druckraum 32 abgewandten Seite des Kolbens 33 stützt sich die auf das Einspritzventilglied 22 wirkende Schließfeder 29 ab.
  • Die Steuerventileinrichtung 30 weist ein in Längsrichtung verschiebbar geführtes Steuerventilglied 35 auf, das in einer ersten Längsrichtung eine erste Dichtfläche 36 aufweist, die beispielsweise etwa konisch ausgebildet ist. An die Dichtfläche 36 schließt sich in Längsrichtung ein Schaft 37 an, der in einer Bohrung 38 eines Steuerventilkörpers dichtend längsverschiebbar geführt ist. Am Übergang von der Dichtfläche 36 zum Schaft 37 ist ein Freistich 39 am Steuerventilglied 35 ausgebildet. In die Bohrung 38 mündet im Bereich des Freistichs 39 des Steuerventilglieds 35 eine Verbindung 40 zum Pumpenarbeitsraum 18. Auf der dem Schaft 37 gegenüberliegenden Seite schließt sich an die Dichtfläche 36 ein zylinderischer Abschnitt 41 des Steuerventilglieds 35 an, der einen größeren Durchmesser aufweist als der Schaft 37. Am Endbereich des Abschnitts 41 des Steuerventilglieds 35 ist in der der ersten Dichtfläche 36 entgegengesetzten Längsrichtung eine zweite Dichtfläche 42 angeordnet, die beispielsweise durch eine mit der Stirnseite des Abschnitts 41 verbundene Kugel 43 gebildet ist. Der Durchmesser der Kugel 43 ist kleiner als der Durchmesser des Abschnitts 41.
  • Der Abschnitt 41 und die Kugel 43 des Steuerventilglieds 35 sind in einem im Durchmesser gegenüber der Bohrung 38 vergrößerten Bohrungsabschnitt 44 des Steuerventilkörpers angeordnet. Der Übergang vom Bohrungsabschnitt 44 zur Bohrung 38 ist beispielsweise annähernd konisch ausgebildet und bildet einen ersten Ventilsitz 45, mit dem die erste Dichtfläche 36 des Steuerventilglieds 35 zusammenwirkt. An seinem der Bohrung 38 abgewandten Ende geht der Bohrungsabschnitt 44 wieder in eine Bohrung 46 mit kleinerem Durchmesser über, wobei der Übergang beispielsweise annähernd konisch ausgebildet ist und einen zweiten Ventilsitz 47 bildet, mit dem die zweite Dichtfläche 42 des Steuerventilglieds 35 zusammenwirkt. Am Ende des Bohrungsabschnitts 44 am zweiten Ventilsitz 47 ist außerdem eine Ringschulter 48 gebildet, zwischen der und der die Kugel 43 umgebenden Stirnseite des Abschnitts 41 des Steuerventilglieds 35 eine vorgespannte Druckfeder 49 eingespannt ist. Durch die Druckfeder 49 wird das Steuerventilglied 35 mit seiner ersten Dichtfläche 36 zum ersten Ventilsitz 45 hin beaufschlagt. In den Bohrungsabschnitt 44 mündet eine Verbindung 55 zum Druckraum 32.
  • Im dem Freistich 39 abgewandten Endbereich des Schafts 37 weist das Steuerventilglied 35 einen Flansch 50 auf. In Längsrichtung zum Flansch 50 versetzt ist auf einer Seite von diesem eine erste Spule 51 und auf der anderen Seite eine zweite Spule 52 angeordnet. Die Spulen 51,52 sind elektrisch mit einer Steuereinrichtung 53 verbunden. Der Flansch 50 des Steuerventilglieds 35 stellt einen Magnetanker dar und bildet zusammen mit den Spulen 51,52 jeweils einen Elektromagneten. Am Flansch 50 stützt sich auf der dem Schaft 37 abgewandten Seite eine vorgespannte Druckfeder 54 ab, die der Druckfeder 49 entgegenwirkt und durch die das Steuerventilglied 35 mit seiner zweiten Dichtfläche 42 zum zweiten Ventilsitz 47 hin beaufschlagt ist.
  • Wenn beide Spulen 51,52 nicht bestromt sind, so befindet sich das Steuerventilglied 35 in einer in 1 dargestellten Mittelstellung, in der sowohl die erste Dichtfläche 36 vom ersten Ventilsitz 45 abgehoben ist als auch die zweite Dichtfläche 42 vom zweiten Ventilsitz 47 abgehoben ist. Der Pumpenarbeitsraum 18 ist durch die Steuerventileinrichtung 30 sowohl mit dem Entlastungsraum 31 als auch mit dem Druckraum 32 verbunden. Im Pumpenarbeitsraum 18 kann sich somit kein Hochdruck aufbauen. Beim Saughub des Pumpenkolbens 14 saugt dieser aus dem Entlastungsraum 31 Kraftstoff in den Pumpenarbeitsraum 18 an. Wenn beim Förderhub des Pumpenkolbens 14 die Kraftstoffeinspritzung beginnen soll, so wird die erste Spule 51 bestromt, so daß der Flansch 50 gegen die Kraft der Druckfeder 54 von der Spule 51 angezogen wird. Hierdurch wird das Steuerventilglied 35 mit seiner ersten Dichtfläche 36 in Anlage am ersten Ventilsitz 45 gebracht und somit der Pumpenarbeitsraum 18 vom Entlastungsraum 31 und vom Druckraum 32 getrennt. Im Pumpenarbeitsraum 18 baut sich hierdurch Hochdruck auf, der auch im Ringraum 26 des Kraftstoffeinspritzventils 20 wirkt und dieses öffnet. Zu einer Unterbrechung der Kraftstoffeinspritzung wird die erste Spule 51 nicht mehr bestromt und stattdessen die zweite Spule 52 bestromt, so daß der Flansch 50 des Steuerventilglieds 35 von der zweiten Spule 52 angezogen wird. Hierdurch wird das Steuerventilglied 35 unterstützt durch die Kraft der Druckfeder 50 und gegen die Druckfeder 49 mit seiner zweiten ersten Dichtfläche 42 in Anlage am zweiten Ventilsitz 47 gebracht, so daß der Pumpenarbeitsraum 18 mit dem Druckraum 32 verbunden und vom Entlastungsraum 31 getrennt ist. Somit herrscht im Druckraum 32 der Hochdruck des Pumpenarbeitsraum 18, der auf den Kolben 33 wirkt, wodurch wiederum die Kraft der Schließfeder 29 erhöht und dadurch das Kraftstoffeinspritzventil 20 geschlossen wird. Zu einer weiteren Kraftstoffeinspritzung wird die zweite Spule 52 nicht mehr bestromt und stattdessen wieder die erste Spule 51 bestromt, so daß das Steuerventilglied 35 mit seiner ersten Dichtfläche 36 wieder am ersten Ventilsitz 45 anliegt und den Druckraum 32 vom Pumpenarbeitsraum 18 trennt. Zur Beendigung der Kraftstoffeinspritzung werden beide Spulen 51, 52 nicht bestromt, so daß sich das Steuerventilglied 35 in seiner Mittelstellung befindet und der Pumpenarbeitsraum 18 mit dem Entlastungsraum 31 verbunden ist, so daß sich im Pumpenarbeitsraum 18 kein Hochdruck mehr aufbauen kann und das Kraftstoffeinspritzventil durch die auf das Einspritzventilglied 22 wirkende Kraft der Schließfeder 29 geschlossen wird. Eine wie vorstehend erläutert durch die Steuerventileinrichtung 30 bewirkte Unterbrechung der Kraftstoffeinspritzung kann zur Erzielung einer Voreinspritzung einer geringen Kraftstoffmenge vor der Einspritzung einer größeren Haupteinspritzmenge und/oder zur Erzielung einer Nacheinspritzung einer geringen Kraftstoffmenge nach der Einspritzung einer größeren Haupteinspritzmenge vorgesehen werden.

Claims (3)

  1. Kraftstoffeinspritzeinrichtung für eine Brennkraftmaschine mit einem von einem Pumpenkolben (14) begrenzten Pumpenarbeitsraum (18), der über eine durch eine Steuerventileinrichtung (30) gesteuerte Verbindung mit Kraftstoff befüllbar ist und mit einem Entlastungsraum (31) verbindbar ist, wobei während einer jeweiligen Kraftstoffeinspritzung der Pumpenarbeitsraum (18) durch die Steuerventileinrichtung (30) vom Entlastungsraum (31) getrennt ist und zur Beendigung der Kraftstoffeinspritzung durch die Steuerventileinrichtung (30) mit dem Entlastungsraum (31) verbunden ist, mit einem Kraftstoffeinspritzventil (20) mit einem Einspritzventilglied (22), das wenigstens eine Einspritzöffnung (23) steuert, das vom im Pumpenarbeitsraum (18) herrschenden Druck in Öffnungsrichtung (28) entgegen einer Schließkraft beaufschlagt ist, wobei durch die Steuerventileinrichtung (30) zu einer Unterbrechung der Kraftstoffeinspritzung außerdem eine Verbindung des Pumpenarbeitsraums (18) zu einem Druckraum (32) gesteuert wird, wobei das Einspritzventilglied (22) zumindest mittelbar durch den im Druckraum (32) herrschenden Druck in Schließrichtung beaufschlagt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerventileinrichtung (30) ein Steuerventilglied (35) aufweist, durch zwei getrennte Aktoren (51, 52) entlang entgegengesetzter Längsrichtungen bewegbar ist, dass das Steuerventilglied (35) eine erste Dichtfläche (36) und eine zweite Dichtfläche (42) aufweist, mit der es mit einem ersten Ventilsitz (45) und einem zweiten Ventilsitz (47) zusammenwirkt, dass durch das Steuerventilglied (35) in einer Mittelstellung die erste Dichtfläche (36) vom ersten Ventilsitz (45) abgehoben ist und die zweite Dichtfläche (42) vom zweiten Ventilsitz (47) abgehoben ist, so dass der Pumpenarbeitsraum (18) und der Druckraum (32) mit dem Entlastungsraum (31) und miteinander verbunden sind, dass das Steuerventilglied (35) durch den ersten Aktor (51) in einer ersten Längsrichtung bewegbar ist, in der dieses mit seiner ersten Dichtfläche (36) am ersten Ventilsitz (45) zur Anlage kommt, so dass der Pumpenarbeitsraum (18) vom Druckraum (32) und vom Entlastungsraum (31) getrennt ist und der Druckraum (32) mit dem Entlastungsraum (31) verbunden ist, und dass das Steuerventilglied (35) durch den zweiten Aktor (52) in einer zweiten Längsrichtung bewegbar ist, in der dieses mit seiner zweiten Dichtfläche (42) am zweiten Ventilsitz (47) zur Anlage kommt, so dass der Pumpenarbeitsraum (18) mit dem Druckraum (32) verbunden ist und der Pumpenarbeitsraum (18) und der Druckraum (32) vom Entlastungsraum (31) getrennt sind.
  2. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Aktoren (51, 52) Elektromagnete sind.
  3. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass von dem im Druckraum (32) herrschenden Druck ein längsverschiebbar geführter Kolben (33) beaufschlagt ist, der zumindest mittelbar in Schließrichtung auf das Einspritzventilglied (22) wirkt.
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