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Die
Erfindung geht aus von einer Kraftstoffeinspritzeinrichtung für eine Brennkraftmaschine
nach der Gattung des Anspruchs 1.
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Eine
solche Kraftstoffeinspritzeinrichtung ist durch die
DE 101 62 384 A1 bekannt.
Diese Kraftstoffeinspritzeinrichtung weist für jeden Zylinder der Brennkraftmaschine
eine Kraftstoffhochdruckpumpe und ein mit dieser verbundenes Kraftstoffeinspritzventil
auf. Die Kraftstoffhochdruckpumpe weist einen durch die Brennkraftmaschine
in einer Hubbewegung angetriebenen Pumpenkolben auf, der einen Pumpenarbeitsraum
begrenzt, der mit einem Druckraum des Kraftstoffeinspritzventils
verbunden ist. Es ist ein elektrisch betätigtes Steuerventil vorgesehen,
durch das eine Verbindung des Pumpenarbeitsraums mit einem Entlastungsbereich
gesteuert wird. Das Kraftstoffeinspritzventil weist zwei Einspritzventilglieder auf,
durch die jeweils wenigstens eine Einspritzöffnung gesteuert wird. Dabei
ist innerhalb eines hohl ausgebildeten ersten Einspritzventilglieds
ein zweites Einspritzventilglied verschiebbar angeordnet. Die beiden
Einspritzventilglieder sind jeweils von dem im Druckraum herrschenden
Druck in Öffnungsrichtung beaufschlagt
gegen jeweils eine Schließkraft
in einer Öffnungsrichtung
bewegbar. Am Kraftstoffeinspritzventil kann wahlweise nur das erste
Einspritzventilglied geöffnet
werden und damit nur die wenigstens eine erste Einspritzöffnung freigegeben
werden, oder es können
beide Einspritzventilglieder geöffnet
werden und sämtliche
Einspritzöffnungen
freigegeben werden. Dies ermöglicht
in Abhängigkeit
von den Betriebsbedingungen der Brennkraftmaschine eine Anpassung
des Einspritzquerschnitts, um eine optimale Einspritzung des Kraftstoffs
und somit geringstmöglichen
Kraftstoffverbrauch und geringstmögliche Schadstoffemissionen
sicherzustellen. Bei bestimmten Betriebsbedingungen der Brennkraftmaschine
ist es erforderlich, dass nur das erste Einspritzventilglied öffnet, während das
zweite Einspritzventilglied in seiner Schließstellung verbleiben muss.
Bei der bekannten Kraftstoffeinspritzeinrichtung ist vorgesehen,
dass das zweite Einspritzventilglied von dem in einem Steuerraum
herrschenden Druck in einer Schließrichtung beaufschlagt ist,
wobei durch ein zusätzliches
Steuerventil eine Verbindung des Steuerraums mit dem Pumpenarbeitsraum
gesteuert wird und damit der im Steuerraum herrschende Druck eingestellt
werden kann. Dies erfordert jedoch einen großen Aufwand.
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Vorteile der
Erfindung
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Die
erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritzeinrichtung
mit den Merkmalen gemäß Anspruch
1 hat demgegenüber
den Vorteil, dass diese einfach aufgebaut ist, da kein zusätzliches
Steuerventil erforderlich ist. Wenn das zweite Einspritzventilglied
geschlossen gehalten werden soll, so wird der erforderliche Druck
bei geringem Hub des Pumpenkolbens durch Schließen des Steuerventils erzeugt,
wobei dieser erhöhte
Druck über
die erste Verbindung in den Steuerraum eingespeist wird und durch
das Rückschlagventil
im Steuerraum gespeichert wird. Über
die zweite Verbindung ist der Steuerraum gezielt entlastbar, wobei
durch das Absperrventil eine Leckage von Kraftstoff aus dem Pumpenarbeitsraum in
den Steuerraum bei hohem Druck im Pumpenarbeitsraum verhindert wird,
so dass kein unerwünschter
Druckanstieg im Steuerraum auftritt, durch den das Öffnungsverhalten
des zweiten Einspritzventilglieds unkontrollierbar beeinflusst würde. Bei
geringem Druck im Pumpenarbeitsraum ist das Absperrventil geöffnet, so
dass bei durch den Pumpenkolben freigegebener Mündung der zweiten Verbindung
in den Pumpenarbeitsraum der Steuerraum entlastet wird. Da der Steuerraum
bei großem
Hub des Pumpenkolbens vom Pumpenarbeitsraum getrennt ist, erfolgt
im Steuerraum kein weiterer Druckaufbau und der Druckaufbau im Pumpenarbeitsraum
kann für
die Erfordernisse der Kraftstoffeinspritzung frei gewählt werden.
Wenn das zweite Einspritzventilglied nicht geschlossen gehalten
werden soll sondern öffnen soll,
so wird das Steuerventil bei geringem Hub des Pumpenkolbens nicht
geschlossen, so dass kein Druckaufbau im Pumpenarbeitsraum und im
Steuerbereich erfolgt.
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In
den abhängigen
Ansprüchen
sind vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzeinrichtung
angegeben. Die Ausbildung gemäß Anspruch
2 ermöglicht
einen einfachen Aufbau des Absperrventils. Die Ausbildung gemäß Anspruch
4 ermöglicht
bei geringem Druck im Pumpenarbeitsraum eine Verdrängung von
Kraftstoff durch den Ventilkolben bei dessen Öffnungshubbewegung zumindest
mittelbar in den Pumpenarbeitsraum und dadurch eine Vermeidung oder
zumindest Verringerung von Kavitation. Die Ausbildung gemäß Anspruch
5 ermöglicht
eine platzsparende Anordnung des Ventilkolbens. Die Ausbildung gemäß Anspruch
6 ermöglicht
eine gezielte Einstellung der Bewegungsgeschwindigkeit des Ventilkolbens.
Durch die Ausbildung gemäß Anspruch
8 wird erreicht, dass der Pumpenkolben zu der Seite der Zylinderbohrung
gepresst wird, auf der die erste Verbindung mündet, so dass die Leckage von
Kraftstoff über
die erste Verbindung aus dem Pumpenarbeitsraum gering gehalten werden
kann.
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Zeichnung
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Ein
Ausführungsbeispiel
der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung
näher erläutert. Es
zeigen 1 eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung für eine Brennkraftmaschine
in schematischer Darstellung in einem Längsschnitt, 2 in
vergrößerter Darstellung
einen in 1 mit II bezeichneten Ausschnitt
der Kraftstoffeinspritzeinrichtung, 3 einen
in 1 mit III bezeichneten Ausschnitt der Kraftstoffeinspritzeinrichtung
in vergrößerter Darstellung
bei geringem Hub eines Pumpenkolbens, 4 den Ausschnitt
der Kraftstoffeinspritzeinrichtung bei größerem Hub des Pumpenkolbens
und 5 den Ausschnitt der Kraftstoffeinspritzeinrichtung
bei noch größerem Hub
des Pumpenkolbens.
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Beschreibung des Ausführungsbeispiels
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In
den 1 bis 5 ist eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung
für eine
Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs dargestellt. Die Brennkraftmaschine ist
vorzugsweise eine selbstzündende
Brennkraftmaschine. Die Kraftstoffeinspritzeinrichtung ist als sogenanntes
Pumpe-Düse-System
oder als Pumpe-Leitung-Düse-System
ausgebildet und weist für
jeden Zylinder der Brennkraftmaschine jeweils eine Kraftstoffhochdruckpumpe 10 und
ein mit dieser verbundenes Kraftstoffeinspritzventil 12 auf.
Bei einer Ausbildung als Pumpe-Leitung-Düse-System ist die Kraftstoffhochdruckpumpe 10 entfernt
vom Kraftstoffeinspritzventil 12 angeordnet und mit diesem über eine
Leitung verbunden. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Kraftstoffeinspritzeinrichtung als
Pumpe-Düse-System
ausgebildet, wobei die Kraftstoffhochdruckpumpe 10 und
das Kraftstoffeinspritzventil 12 direkt miteinander verbunden
sind und eine Baueinheit bilden. Die Kraftstoffhochdruckpumpe 10 weist
einen in einer Zylinderbohrung 16 in einem Pumpenkörper 14 dicht
geführten
Pumpenkolben 18 auf, der durch einen Nocken 20 einer
Nockenwelle der Brennkraftmaschine entgegen der Kraft einer Rückstellfeder 19 in
einer Hubbewegung angetrieben wird. Der Pumpenkolben 18 begrenzt
im Zylinder 16 einen Pumpenarbeitsraum 22, in
dem beim Förderhub
des Pumpenkolbens 18 Kraftstoff unter Hochdruck verdichtet
wird. Dem Pumpenarbeitsraum 22 wird beim Saughub des Pumpenkolbens 18 durch eine
Förderpumpe 21 Kraftstoff
aus einem Kraftstoffvorratsbehälter 24 des
Kraftfahrzeugs zugeführt.
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Das
Kraftstoffeinspritzventil 12 weist einen Ventilkörper 26 auf,
der mehrteilig ausgebildet sein kann, in dem ein erstes Einspritzventilglied 28 in
einer Bohrung 30 längsverschiebbar
geführt
ist. Wie in 2 dargestellt weist der Ventilkörper 26 an
seinem dem Brennraum des Zylinders der Brennkraftmaschine zugewandten
Endbereich wenigstens eine erste, vorzugsweise mehrere erste Einspritzöffnungen 32 auf,
die über
den Umfang des Ventilkörpers 26 verteilt
angeordnet sind. Das erste Einspritzventilglied 28 weist
an seinem dem Brennraum zugewandten Endbereich eine beispielsweise
etwa kegelförmige Dichtfläche 34 auf,
die mit einem im Ventilkörper 26 in
dessen dem Brennraum zugewandtem Endbereich ausgebildeten Ventilsitz 36 zusammenwirkt,
von dem oder nach dem die ersten Einspritzöffnungen 32 abführen. Im
Ventilkörper 26 ist
zwischen dem Einspritzventilglied 28 und der Bohrung 30 zum
Ventilsitz 36 hin ein Ringraum 38 vorhanden, der
in seinem dem Ventilsitz 36 abgewandten Endbereich durch eine
radiale Erweiterung der Bohrung 30 in einen das erste Einspritzventilglied 28 umgebenden
Druckraum 40 übergeht.
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Das
erste Einspritzventilglied 28 weist auf Höhe des Druckraums 40 durch
eine Querschnittsverringerung eine Druckschulter 42 auf.
Am dem Brennraum abgewandten Ende des ersten Einspritzventilglieds 28 greift
eine erste vorgespannte Schließfeder 44 an,
durch die das erste Einspritzventilglied 28 zum Ventilsitz 36 hin
gedrückt
wird. Die erste Schließfeder 44 ist
in einem ersten Federraum 46 des Ventilkörpers 26 angeordnet,
der sich an die Bohrung 30 anschließt.
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Das
erste Einspritzventilglied 28 des Kraftstoffeinspritzventils 12 ist
hohl ausgebildet und in diesem ist in einer koaxial im Einspritzventilglied 28 ausgebildeten
Bohrung ein zweites Einspritzventilglied 128 verschiebbar
geführt.
Durch das zweite Einspritzventilglied 128 wird wenigstens
eine zweite Einspritzöffnung 132 im
Ventilkörper 26 gesteuert.
Die wenigstens eine zweite Einspritzöfnung 132 ist in Richtung
der Längsachse
der Einspritzventilglieder 28,128 zu der wenigstens
einen ersten Einspritzöffnung 32 zum
Brennraum hin versetzt angeordnet. Das zweite Einspritzventilglied 128 weist
an seinem dem Brennraum zugewandten Endbereich eine beispielsweise
etwa kegelförmige
Dichtfläche 134 auf, die
mit einem im Ventilkörper 26 in
dessen dem Brennraum zugewandtem Endbereich ausgebildeten Ventilsitz 136 zusammenwirkt,
von dem oder nach dem die zweiten Einspritzöffnungen 132 abführen. Das
zweite Einspritzventilglied 128 kann zweiteilig ausgebildet
sein und einen die Dichtfläche 134 aufweisenden,
dem Brennraum zugewandten Teil und einen vom Brennraum weg an den
ersten Teil anschließenden
zweiten Teil aufweisen. Nahe dem brennraumseitigen Ende des zweiten
Einspritzventilglieds 128 ist an diesem eine Druckfläche 142 gebildet,
auf die bei geöffnetem
erstem Einspritzventilglied 28 der im Druckraum 40 herrschende
Druck wirkt.
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An
den ersten Federraum 46 vom Brennraum weg anschließend ist
wie 1 dargestellt im Ventilkörper 26 ein zweiter
Federraum 54 ausgebildet, in dem eine zweite, auf das zweite
Einspritzventilglied 128 wirkende Schließfeder 144 angeordnet ist.
Das erste Einspritzventilglied 28 stützt sich über einen in den ersten Federraum 46 hineinragenden Federteller 45 an
der ersten Schließfeder 44 ab.
Das zweite Einspritzventilglied 128 oder eine sich an diesem
abstützende
Druckstange 47 tritt durch den ersten Federraum 46 hindurch
und ragt in den zweiten Federraum 54 hinein und stützt sich über einen
Federteller 145 an der zweiten Schließfeder 144 ab. Die zweite
Schließfeder 144 stützt sich
mit ihrem dem zweiten Ventilglied 128 abgewandten Ende
zumindest mittelbar am Boden des zweiten Federraums 54 ab.
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Vom
Pumpenarbeitsraum 22 führt
durch den Pumpenkörper 14 und
den mehrteiligen Ventilkörper 26 ein
Kanal 48 in den Druckraum 40 des Kraftstoffeinspritzventils 12.
Der Kanal 48 ist in 2 dargestellt,
jedoch in 1 nicht erkennbar, da der Kanal 48 in
einer anderen Ebene verläuft
als die Zeichnungsebene der 1. Durch
ein elektrisch betätigtes
Steuerventil 23 wird eine Verbindung des Pumpenarbeitsraums 22 mit
einem Entlastungsraum gesteuert, als der beispielsweise zumindest
mittelbar der Kraftstoffvorratsbehälter 24 oder der Zulauf
von der Förderpumpe 21 her
dienen kann, in dem durch die Förderpumpe 21 ein
gegenüber
dem Kraftstoffvorratsbehälter 24 etwas
erhöhter
Druck erzeugt wird. Das Steuerventil 23 wird durch eine
elektronische Steuereinrichtung 25 angesteuert, wobei durch das
Steuerventil 23 der Druckaufbau im Pumpenarbeitsraum 22 und
damit der Zeitpunkt der Kraftstoffeinspritzung und die eingespritzte
Kraftstoffmenge gesteuert wird. Das Steuerventil 23 kann
einen elektromagnetischen Aktor oder einen Piezoaktor aufweisen.
Das Steuerventil 23 ist beispielsweise als 2/2-Wegeventil ausgebildet
und zwischen einer geöffneten
und einer geschlossenen Schaltstellung umschaltbar.
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In
den 3 bis 5 ist jeweils ein Ausschnitt
III der Kraftstoffeinspritzeinrichtung vergrößert dargestellt, wobei sich
der Pumpenkolben 18 in unterschiedlichen Hubstellungen
befindet. Das zweite Einspritzventilglied 128 oder die
sich an diesem abstützende
Druckstange 47 ragt in den zweiten Federraum 54 hinein.
Der zweite Federraum 54 ist über eine eine erste Verbindung
darstellende Leitung 56 mit dem Pumpenarbeitsraum 22 verbindbar.
Der zweite Federraum 54 bildet dabei einen Steuerraum, wobei
die Druckstange 47 und der Federteller 145 einen
Steuerkolben bilden, durch den infolge des im Federraum 54 herrschenden
Drucks eine Kraft in Schließrichtung
auf das zweite Einspritzventilglied 128 erzeugt wird. Die
Leitung 56 verläuft
ausgehend vom Steuerraum 54 zunächst in einer zwischen dem Ventilkörper 26 und
dem Pumpenkörper 14 angeordneten
Zwischenscheibe 27 und dann durch den Pumpenkörper 14,
wo der Endbereich der Leitung 56 am Umfang der Zylinderbohrung 16 etwa
radial mündet. Die
Leitung 56 ist durch Bohrungen in der Zwischenscheibe 27 und
dem Pumpenkörper 14 gebildet.
In der Zwischenscheibe 27 ist auf deren dem Steuerraum 54 zugewandter
Seite eine zum Federraum 54 hin offene Vertiefung 58 ausgebildet,
in die die Leitung 56 mündet.
Die Vertiefung 58 weist dabei einen etwas kleineren Querschnitt
auf als der Steuerraum 54, so dass die Zwischenscheibe 27 eine
deren Vertiefung 58 umgebende, den Steuerraum 54 begrenzende
Ringschulter 60 aufweist.
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Im
Steuerraum 54 ist ein Federteller 62 angeordnet,
an dem sich die zweite Schließfeder 144 zur
Zwischenscheibe 27 hin abstützt. Der Federteller 62 ist
im Steuerraum 54 verschiebbar angeordnet und zwischen dessen
Umfang und der den Steuerraum 54 bildenden Bohrung ist
ein Durchflussquerschnitt vorhanden, wobei der Federteller 62 zur
Bildung des Durchflussquerschnitts mit radialem Spiel im Steuerraum 54 angeordnet
sein kann oder der Federteller 62 in seinem Umfang eine
oder vorzugsweise mehrere Ausnehmungen aufweisen kann. Der Federteller 62 bildet
zusammen mit der Zwischenscheibe 27 ein Rückschlagventil 64,
wobei der Federteller 62 das Ventilglied darstellt und
die Ringschulter 60 der Zwischenscheibe 27 den
Ventilsitz darstellt. Die zweite Schließfeder 144 bildet
auch die Schließfeder des
Rückschlagventils 64.
Wenn der Federteller 62 an der Ringschulter 60 anliegt,
so ist das Rückschlagventil 64 geschlossen,
so dass der Steuerraum 54 von der Leitung 56 getrennt
ist. Wenn der Federteller 62 von der Ringschulter 60 abgehoben ist,
so ist das Rückschlagventil 64 geöffnet, so
dass der Steuerraum 54 über
den zwischen dem Federteller 62 und dem Steuerraum 54 freigegebenen
Durchflussquerschnitt mit der Leitung 56 verbunden ist. Das
Rückschlagventil 64 öffne t.
zum Steuerraum 54 hin, so dass dieses bei entsprechender
Druckdifferenz eine Strömung
von Kraftstoff aus der Leitung 56 in den Steuerraum 54 ermöglicht,
jedoch eine Abströmung
von Kraftstoff aus dem Steuerraum 54 in die Leitung 56 verhindert.
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Der
Steuerraum 54 ist außerdem über eine eine
zweite Verbindung darstellende Leitung 66 mit dem Pumpenarbeitsraum 22 verbindbar.
Die Leitung 66 verläuft
ausgehend vom Umfang des Steuerraums 54 zunächst im
Ventilkörper 26,
dann in der zwischen dem Ventilkörper 26 und
dem Pumpenkörper 14 angeordneten
Zwischenscheibe 27 und dann durch den Pumpenkörper 14,
wo der Endbereich der Leitung 66 am Umfang der Zylinderbohrung 16 etwa radial
mündet.
Die Leitung 66 ist durch Bohrungen im Ventilkörper 26,
in der Zwischenscheibe 27 und im Pumpenkörper 14 gebildet.
In der Leitung 66 ist ein Absperrventil 68 angeordnet,
durch das die zum Pumpenarbeitsraum 22 hin führende Leitung 66 zumindest
im wesentlichen verschließbar
ist, so dass der Steuerraum 54 vom Pumpenarbeitsraum 22 getrennt
ist. Das Absperrventil 68 ist beispielsweise im Ventilkörper 26 seitlich
neben dem Steuerraum 54 angeordnet und weist ein kolbenförmiges Ventilglied 70 auf,
das in einer Bohrung 71 im Ventilkörper 26 verschiebbar
dicht geführt
ist und mit einem Ventilsitz 72 zusammenwirkt. Die Bohrung 71 verläuft zumindest
annähernd
parallel zu der den Steuerraum 54 bildenden Bohrung, so
dass der Ventilkolben 70 zumindest annähernd parallel zur Bewegungsrichtung des
zweiten Einspritzventilglieds 128 verschiebbar ist. Der
Ventilsitz 72 kann dabei an der Zwischenscheibe 27 ausgebildet
sein, beispielsweise in Form einer die die Leitung 66 in
der Zwischenscheibe 27 bildende Bohrung umgebenden flachen
Ringschulter. Der Ventilkolben 70 weist an seinem dem Ventilsitz 72 zugewandten
Ende einen im Durchmesser gegenüber
dem übrigen
Durchmesser des Ventilkolbens 70 verringerten Ansatz 73 auf,
dessen zumindest annähernd
ebene Stirnseite eine Dichtfläche 74 bildet,
die mit dem Ventilsitz 72 zusammenwirkt. Durch den im Durchmesser
verringerten Ansatz 73 ist am Ventilkolben 70 eine
dem Ventilsitz 72 zugewandte Ringschulter 76 gebildet.
Der Ventilkolben 70 wird durch eine Schließfeder 78,
die sich im Ventilkörper 26 abstützt, zum
Ventilsitz 72 hin gedrückt.
Die Bohrung 71 ist an ihrem dem Ventilsitz 72 abgewandten
Ende über
eine im Durchmesser kleinere Verbindungsbohrung 80 zumindest
mittelbar mit dem Pumpenarbeitsraum 22 verbunden. Vorzugsweise
ist die Bohrung 71 über
die Verbindungsbohrung 80 mit dem Druckraum 40 verbunden,
der wiederum mit dem Pumpenarbeitsraum 22 verbunden ist.
In der Verbindungsbohrung 80 ist vorzugsweise eine Drosselstelle 81 vorgesehen.
Auf seiner dem Ventilsitz 72 abgewandten Stirnseite ist der
Ventilkolben 70 somit von dem im Druckraum 40 und
im Pumpenarbeitsraum 22 herrschenden Druck beaufschlagt.
Durch den im Pumpenarbeitsraum 22 herrschenden Druck und
durch die Schließfeder 78 wird
der Ventilkolben 70 in seine Schließstellung gedrückt, in
der dieser mit seiner Dichtfläche 74 am Ventilsitz 72 anliegt.
Die Ringschulter 76 des Ventilkolbens 70 ist immer
von dem im Steuerraum 54 herrschenden Druck beaufschlagt,
durch den eine Kraft in Öffnungsrichtung,
das heißt
vom Ventilsitz 72 weggerichtete Kraft auf den Ventilkolben 70 bewirkt wird.
Wenn der Ventilkolben 70 mit seiner Dichtfläche 74 vom
Ventilsitz 72 abgehoben ist, so ist die gesamte dem Ventilsitz 72 zugewandte
Stirnseite des Ventilkolbens 70 von dem im Steuerraum 54 herrschenden
Druck beaufschlagt, so dass eine größere Kraft in Öffnungsrichtung
auf den Ventilkolben 70 wirkt als in der Schließstellung
des Ventilkolbens 70.
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Der
Pumpenkolben 18 befindet sich zu Beginn seines Förderhubs
in seinem äußeren Totpunkt, in
dem dieser die geringste Eintauchtiefe in die Zylinderbohrung 16 aufweist.
Bei seinem durch den Nocken 20 bewirkten Förderhub
bewegt sich der Pumpenkolben 18 in die Zylinderbohrung 16 hinein,
bis zu seinem inneren Totpunkt. Wenn der Pumpenkolben 18 in
seinem äußeren Totpunkt
angeordnet ist oder ausgehend von seinem äußeren Totpunkt nur einen geringen
Hub ausgeführt
hat, so sind die Mündungen der
Leitungen 56 und 66 in der Zylinderbohrung 16 freigegeben,
so dass der Steuerraum 54 mit dem Pumpenarbeitsraum 22 verbunden
ist, wie dies in 3 dargestellt ist. Wenn der
Pumpenkolben 18 ausgehend von seinem äußeren Totpunkt einen größeren Hub
ausgeführt
hat, so überdeckt
dieser zunächst
die Mündung
der Leitung 66 in der Zylinderbohrung 16, so dass
der Steuerraum 54 dann nur noch über die erste Leitung 56 mit
dem Pumpenarbeitsraum 22 verbunden ist und Kraftstoff aus
dem Pumpenarbeitsraum 22 in den Steuerraum 54 strömen kann,
jedoch kein Kraftstoff aus dem Steuerraum 54 über die
zweite Leitung 66 in den Pumpenarbeitsraum 22 abströmen kann.
Bei weiterem Förderhub
des Pumpenkolbens 18 wird durch diesen auch die Mündung der
ersten Leitung 56 in die Zylinderbohrung 16 verschlossen,
so dass der Steuerraum 54 vollständig vom Pumpenarbeitsraum 22 getrennt
ist, wie dies in den 4 und 5 dargestellt ist.
Die Mündungen
der beiden Leitungen 56,66 in die Zylinderbohrung 16 können in
Richtung der Längsachse 17 der
Zylinderbohrung 16 zueinander versetzt angeordnet sein,
um zu erreichen, dass durch den Pumpenkolben 18 bei dessen
Förderhub
zuerst die Mündung
der zweiten Leitung 66 und erst bei größerem Hub auch die Mündung der
ersten Leitung 56 verschlossen wird. Alternativ können die
Leitungen 56,66 zumindest im Bereich ihrer Mündungen
in die Zylinderbohrung 16 unterschiedliche Durchmesser aufweisen,
wobei die zweite Leitung 66 einen kleinen Durchmesser aufweist
und somit durch den Pumpenkolben 18 bei dessen Förderhub
zuerst verschlossen wird, während
die erste Leitung 56 einen großen Durchmesser aufweist und
erst bei größerem Hub des
Pumpenkolbens 18 verschlossen wird. Die Mündungen
der beiden Leitungen 56,66 können dabei koaxial angeordnet
sein und somit auf einfache Weise in derselben Fertigungseinrichtung
mit Bohrwerkzeugen mit unterschiedlichen Durchmessern hergestellt werden.
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Die
Mündungen
der beiden Leitungen 56 und 66 in die Zylinderbohrung 16 sind
vorzugsweise in einander gegenüberliegenden
Umfangsbereichen der Zylinderbohrung 16 angeordnet, wie
dies in den 3 bis 5 dargestellt
ist. Von der ersten Leitung 56 führt zwischen dem ersten Rückschlagventil 64 und
dem Pumpenarbeitsraum 22 eine Entlastungsleitung 84 in
einen Niederdruckbereich ab. In der Entlastungsleitung 84 ist
vorzugsweise eine Drosselstelle 85 angeordnet, um den Durchfluss
zu begrenzen. Die Entlastungsleitung 84 kann beispielsweise
wie in den 3 bis 5 dargestellt
in der Zwischenscheibe 27 von der Leitung 56 abführen.
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Bei
Betriebsbedingungen der Brennkraftmaschine, bei denen das zweite
Einspritzventilglied 128 nicht öffnen soll, sondern nur das
erste Einspritzventilglied 28 öffnen soll, wird das Steuerventil 23 durch die
Steuereinrichtung 25 während
des von seinem äußeren Totpunkt
ausgehenden Hubs des Pumpenkolbens 18 zu einem bestimmten
Zeitpunkt geschlossen, so dass im Pumpenarbeitsraum 22 ein
Druckaufbau erfolgt. Mit zunehmendem Förderhub wird durch den Pumpenkolben 18 zunächst die
Mündung der
zweiten Leitung 66 in die Zylinderbohrung 16 verschlossen.
Durch den Zeitpunkt des Schließens
des Steuerventils 23 kann der Druckaufbau im Pumpenarbeitsraum
beeinflusst werden. Je früher
das Steuerventil 23 geschlossen wird, desto höher ist
der im Pumpenarbeitsraum 22 erzeugte Druck. Solange die Mündung der
ersten Leitung 56 in die Zylinderbohrung 16 durch
den Pumpenkolben 18 bei dessen geringem Hub freigegeben
ist wird in die Leitung 56 und den Steuerraum 54 Druck
eingespeist. Der im Pumpenarbeitsraum 22 herrschende Druck
herrscht auch im Druckraum 40 und wirkt über die
Verbindungsbohrung 80 auf den Ventilkolben 70.
Der Ventilkolben 70 wird durch den Druck im Druckraum 40 und
die Schließfeder 78 in
seiner Schließstellung
gemäß 3 gehalten,
in der der Ventilkolben 70 mit seiner Dichtfläche 74 am
Ventilsitz 72 anliegt. Bei weiterem Förderhub des Pumpenkolbens 18 wird
durch diesen auch die Mündung
der ersten Leitung 56 in die Zylinderbohrung 16 verschlossen,
wobei im Steuerraum 54 durch das erste Rückschlagventil 64 Kraftstoff
unter Druck gespeichert bleibt. Beim weiteren Förderhub des Pumpenkolbens 18 kann
das Steuerventil 23 durch die Steuereinrichtung 25 wieder
geöffnet
werden, so dass der Druck im Pumpenarbeitsraum 22 wieder
sinkt. Bei geringem Druck im Pumpenarbeitsraum 22 und damit
im Druckraum 40 wird der Ventilkolben 70 durch
den im Steuerraum 54 gespeicherten erhöhten Druck, der auf die Ringschulter 76 des Ventilkolbens 70 wirkt,
gegen die Kraft der Schließfeder 78 in
seine Öffnungsstellung
gemäß 4 verschoben,
in der der Ventilkolben 70 mit seiner Dichtfläche 74 vom
Ventilsitz 72 abgehoben ist. Die Mündung der Leitung 66 in
die Zylinderbohrung 16 ist jedoch durch den Pumpenkolben 18 verschlossen,
so dass der Steuerraum 54 auch bei geöffnetem Absperrventil 68 vom
Pumpenarbeitsraum 22 getrennt bleibt. Durch die Öffnungshubbewegung
des Ventilkolbens 70 wird Kraftstoff aus der Bohrung 71 und der
Verbindungsbohrung 80 in den Druckraum 40 und
den Pumpenarbeitsraum 22 verdrängt, wodurch Kavitation, das
ist Verdampfung von Kraftstoff im Druckraum 40 und im Pumpenarbeitsraum 22 vermieden
oder zumindest verringert wird, da der Druckabfall in diesen Räumen verringert
wird. Die Öffnungshubbewegung
des Ventilkolbens 70 kann durch die Dimensionierung der
Drosselstelle 81 beeinflusst werden.
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Durch
den Druck im Druckraum 40 wird über die Drosselstelle 81 und
die Verbindungsbohrung 80 der Ventilkolben 70 wieder
in seine Schließstellung bewegt,
in der dieser mit seiner Dichtfläche 74 am Ventilsitz 72 anliegt,
und der Druck im Steuerraum 54 wieder erhöht. Durch
den im Steuerraum 54 gespeicherten Druck wird das zweite
Einspritzventilglied 128 über die Druckstange 47 und
den Federteller 145 zusätzlich
zur Kraft der zweiten Schließfeder 144 in Schließrichtung
beaufschlagt, so dass dieses nicht öffnet. Die nur durch Öffnen des
ersten Einspritzventilglieds 28 erfolgende Kraftstoffeinspritzung
wird nachfolgend durch das Steuerventil 23 gesteuert, das
zu einem bestimmten Zeitpunkt geschlossen wird. Wenn der Druck im
Pumpenarbeitsraum 22 und damit im Druckraum 40 des
Kraftstoffeinspritzventils 12 so hoch ist, daß die durch
diesen über
die Druckschulter 42 auf das erste Einspritzventilglied 28 erzeugte
Druckkraft größer ist
als die Kraft der ersten Schließfeder 44,
so öffnet
das Kraftstoffeinspritzventil 12 indem das erste Einspritzventilglied 28 mit
seiner Dichtfläche 34 vom
Ventilsitz 36 abhebt und die wenigstens eine erste Einspritzöffnung 32 freigibt.
Am Kraftstoffeinspritzventil 12 wird somit mit den ersten Einspritzöffnungen 32 nur
ein Teil des gesamten Einspritzquerschnitts geöffnet. Das zweite Einspritzventilglied 128 ist
somit abhängig
von dem im Steuerraum 54 herrschenden Druck in seiner Schließstellung fixierbar.
Der Ventilkolben 70 wird beim Druckanstieg im Pumpenarbeitsraum 22 und
damit im Druckraum 40 wieder in seine Schließstellung
gemäß 5 bewegt,
so dass das Absperrventil 68 geschlossen ist. Wenn beim
Förderhub
des Pumpenkolbens 18 eine Leckage infolge von Spiel zwischen dem
Pumpenkolben 18 und der Zylinderbohrung 16 aus
dem Pumpenarbeitsraum 22 in die erste Leitung 56 erfolgt,
so wird diese Leckage über
die Entlastungsleitung 84 in den Niederdruckbereich abgeleitet und
führt nicht
zu einer Druckerhöhung
im Federraum 54. Eine Leckage in die zweite Leitung 66 kann wegen
des geschlossenen Absperrventils 68 ebenfalls nicht zu
einer Druckerhöhung
im Federraum 54 führen.
Somit wird der im Federraum 54 herrschende Druck durch
eine Leckage aus dem Pumpenarbeitsraum 22 nicht beeinflusst.
In der zweiten Leitung 66 baut sich bei Leckage infolge
des geschlossenen Absperrventils 68 ein erhöhter Druck
auf, durch den der Pumpenkolben 18 zum gegenüberliegenden
Umfangsbereich der Zylinderbohrung 16 gedrückt wird, in
dem die Mündung
der ersten Leitung 56 angeordnet ist, wodurch die Leckage
aus dem Pumpenarbeitsraum 22 in die erste Leitung 56 verringert
wird.
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Die
Kraftstoffeinspritzung wird beendet, indem das Steuerventil 23 geöffnet wird,
so dass der Pumpenarbeitsraum 22 und damit der Druckraum 40 entlastet
ist und das erste Einspritzventilglied 28 schließt. Infolge
des im Steuerraum 54 herrschenden erhöhten Drucks wird dann der Ventilkolben 70 wieder
in seine Öffnungsstellung
verschoben, wobei durch den Ventilkolben 70 Kraftstoff
in den Druckraum 40 und den Pumpenarbeitsraum 22 verdrängt wird
und dadurch Kavitation vermieden oder verringert wird. Bei seinem
nachfolgenden Saughub bewegt sich der Pumpenkolben 18 aus
der Zylinderbohrung 16 heraus, wobei die Mündungen
der beiden Leitungen 56,66 in die Zylinderbohrung 16 durch
den Pumpenkolben 18 geöffnet
werden. Der Steuerraum 54 wird dabei über die zweite Leitung 66 und
das geöffnete
Absperrventil 68 mit dem Pumpenarbeitsraum 22 verbunden
und somit entlastet, so dass im Steuerraum 54 kein erhöhter Druck
mehr herrscht. Der Ventilkolben 70 wird bei Druckausgleich
zwischen dem Steuerraum 54 und dem Pumpenarbeitsraum 22 und
dem mit diesem verbundenen Druckraum 40 durch die Schließfeder 78 in
seine Schließstellung
bewegt. Für
den nachfolgenden Kraftstoffeinspritzzyklus kann somit durch Ansteuerung
des Steuerventils 23 beim Förderhub des Pumpenkolbens 18 wieder
in den Steuerraum 54 erhöhter Druck eingespeist werden,
wenn das zweite Einspritzventilglied 128 nicht öffnen soll,
beziehungsweise durch Nichtansteuerung des Steuerventils 23 und
damit keine Druckeinspeisung in den Steuerraum 54 ein Öffnen des
zweiten Einspritzventilglieds 128 ermöglicht werden.
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Bei
Betriebsbedingungen der Brennkraftmaschine, bei denen auch das zweite
Einspritzventilglied 128 öffnen soll, wird das Steuerventil 23 durch die
Steuereinrichtung 25 zu Beginn des Hubs des Pumpenkolbens 18 ausgehend
von seinem äußeren Totpunkt
nicht geschlossen, so dass im Pumpenarbeitsraum 22 kein
Druckaufbau erfolgt, bis die Mündung
der Leitung 56 durch den Pumpenkolben 18 verschlossen
ist. Im Steuerraum 54 ist dabei kein erhöhter Druck
vorhanden, so dass das zweite Einspritzventilglied 128 zumindest
im wesentlichen nur durch die zweite Schließfeder 144 in Schließrichtung beaufschlagt
ist. Wie vorstehend erläutert
tritt auch bei Leckage aus dem Pumpenarbeitsraum 22 keine Erhöhung des
Drucks im Federraum 54 auf, so dass das Öffnungsverhalten
des zweiten Einspritzventilglieds 128 nicht unkontrollierbar
beeinflusst wird. Der Druckaufbau und damit der Zeitpunkt der Kraftstoffeinspritzung
wird durch das Schließen
des Steuerventils 23 durch die Steuereinrichtung 25 bestimmt. Wenn
der Druck im Pumpenarbeitsraum 22 und damit im Druckraum 40 so
hoch ist, dass die in Öffnungsrichtung über die
Druckschulter 42 auf das erste Einspritzventilglied 28 wirkende
Kraft größer ist
als die in Schließrichtung
durch die erste Schliefeder 44 erzeugte Kraft, so öffnet das
erste Einspritzventilglied 28 und Kraftstoff wird durch
die wenigstens eine erste Einspritzöffnung 32 eingespritzt.
Nach dem ersten Einspritzventilglied 28 öffnet auch
das zweite Einspritzventilglied 128, wenn der im Druckraum 40 herrschende
Druck so hoch ist, daß dieser über die Druckfläche 142 auf
das zweite Einspritzventilglied 128 eine höhere Kraft
in Öffnungsrichtung
erzeugt als die auf das zweite Einspritzventilglied 128 durch
die Schließfeder 144 erzeugte
Schließkraft,
und gibt die zweiten Einspritzöffnungen 132 frei.
Somit ist am Kraftstoffeinspritzventil 12 der gesamte Einspritzquerschnitt
freigegeben und es kann eine größere Kraftstoffmenge
eingespritzt werden.
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Es
kann vorgesehen sein, daß die
durch die ersten Einspritzöffnungen 32 und
die zweiten Einspritzöffnungen 132 gebildeten
Einspritzquerschnitte zumindest annähernd gleich groß sind,
so daß bei der Öffnung nur
des ersten Einspritzventilglieds 28 der halbe gesamte Einspritzquerschnitt
freigegeben wird. Alternativ kann auch vorgesehen sein, daß die ersten
Einspritzöffnungen 32 einen
größeren oder kleineren
Einspritzquerschnitt bilden als die zweiten Einspritzöffnungen 132.
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Da
von der Steuereinrichtung 25 durch das Schließen des
Steuerventils 23 bei geringem Hub des Pumpenkolbens 18 ein
Geschlossenhalten des zweiten Einspritzventilglieds 128 bzw.
ein Öffnen
des zweiten Einspritzventilglieds 128 durch Offenhalten des
Steuerventils 23 bei geringem Hub des Pumpenkolbens 18 gezielt
bewirkt wird, kann durch die Steuereinrichtung 25 auch
eine beim Öffnen
des zweiten Einspritzventilgieds 128 auftretende Zunahme
der eingespritzten Kraftstoffmenge gezielt ausgeglichen werden, indem
die Einspritzdauer entsprechend verringert wird. Hierdurch können sprungartige Änderungen
der Kraftstoffeinspritzmenge beim Übergang zwischen Kraftstoffeinspritzungen
nur durch die ersten Einspritzöffnungen 32 und
Kraftstoffeinspritzungen sowohl durch die ersten Einspritzöffnungen 32 als
auch durch die zweiten Einspritzöffnungen 132 vermieden
werden.