DE19860397A1 - Kraftstoffeinspritzvorrichtung für Brennkraftmaschinen - Google Patents
Kraftstoffeinspritzvorrichtung für BrennkraftmaschinenInfo
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Abstract
Es wird eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung für Brennkraftmaschinen vorgeschlagen, die aus einer Kraftstoffhochdruckquelle (1) Kraftstoffeinspritzventile (9) gesteuert durch eine Steuereinrichtung (8) mit Kraftstoff versorgt. Das Kraftstoffeinspritzventil weist dabei ein Einspritzventilglied (14) auf, dessen Öffnungs- oder Schließstellung durch einen dieses Einspritzventilglied beaufschlagenden in einem Steuerraum (24) eingestellten Druck bestimmt wird. Dazu muß zur Durchführung einer Einspritzung der Druck im Steuerraum (24) entlastet werden, was mit einem Steuerventil (31) erzielt wird, das sequentiell zwei unterschiedliche Anschlußquerschnitte eines Abflußkanals (49) des Steuerraums (24) nacheinander aufsteuert. Damit ist es möglich, eine angepaßte Öffnung des Kraftstoffeinspritzventilglieds für eine Vor- und eine Haupteinspritzung zu bewirken.
Description
Die Erfindung geht von einer Kraftstoffeinspritzvorrichtung
für Brennkraftmaschinen nach der Gattung des Patentan
spruchs 1 aus. Bei einer solchen, durch die
DE 196 24 001 A1 bekannten Kraftstoffeinspritzeinrichtung
ist der Ventilraum in einer ersten Ausführung ohne
Querschnittsverminderung mit dem Steuerraum verbunden. Das
Steuerventil steuert dabei bei Betätigung durch den
Piezoaktor den Abflußquerschnitt zum Abflußkanal hin
entweder ganz auf oder schließt diesen. In einer weiteren
Ausführung ist der Ventilraum über ein Verbindungskanal mit
dem Steuerraum verbunden, wobei dieser Verbindungskanal
koaxial zum Ventilsitz zur Seite des Abflußkanals liegt.
Durch Betätigung des Steuerventilglieds durch den Piezo
aktor wird dabei entweder der Abflußquerschnitt vom
Ventilraum zum Abflußkanal hin ganz geöffnet oder
geschlossen oder es wird zur Erzielung einer Vorein
spritzung das Steuerventilglied vom Ventilsitz zum
Abflußkanal hin weg zum Eintritt des Verbindungskanals in
den Ventilraum bewegt, wobei in der Folge dieser Bewegung
der Steuerraum kurzzeitig über den Ventilraum zum
Abflußkanal hin geöffnet ist. Für eine anschließende
Haupteinspritzung wird das Steuerventilglied in eine
Mittelstellung bewegt, in der sowohl der Querschnitt zum
Abflußkanal hin als auch der Querschnitt des Verbindungs
kanals in den Ventilraum hinein ganz geöffnet sind. Diese
Ausgestaltung hat den Nachteil, daß zur Entlastung des
Druckes im Steuerraum nur ein einziger geometrisch
festgelegter Abflußquerschnitt zum Abflußkanal hin besteht.
Die Menge der Voreinspritzung ist dabei in der zweiten
geschilderten Ausführung so, daß die Verstellgeschwin
digkeit des Steuerventilgliedes durch den Piezoaktor und
der geometrisch festgelegte Weg des Steuerventilglieds
bestimmende Größen für den Grad der Entlastung des Druckes
im Steuerraum sind. Insbesondere ist der maximale
Entlastungsquerschnitt sowohl für die Entlastung für die
Voreinspritzung als auch für die Entlastung für die
Haupteinspritzung gleich groß, was für eine Feinabstimmung
der Öffnungsgeschwindigkeit des Einspritzventils bei
verschiedenen Betriebszuständen von Nachteil ist.
Die erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritzvorrichtung mit den
kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1 hat dagegen
den Vorteil, daß sequentiell zwei unterschiedliche Abfluß
querschnitte nacheinander einstellbar sind, indem in
Abhängigkeit von der Stellung des Steuerventilgliedes zwei
verschiedene Verbindungsquerschnitte zum Steuerraum
hergestellt werden. Somit kann eine Gradation des Abfluß
querschnittes in Abhängigkeit vom Hub erzielt werden.
Insbesondere für geringe Entlastungen des Steuerdrucks im
Steuerraum kann dabei ein erster, kleinerer Abflußquer
schnitt zur Wirkung kommen, mit dem mit höherer Genauigkeit
der Voreinspritzhub des Einspritzventilgliedes eingestellt
werden kann. Für die Haupteinspritzung steht danach ein
großer Abflußquerschnitt zur Verfügung, der eine schnelle
Bewegung des Einspritzventilgliedes erlaubt.
In vorteilhafter Weise ist dabei gemäß Patentanspruch 2 als
zweiter Verbindungsquerschitt ein zum ersten Verbindungs
querschnitt zusätzlicher Querschnitt vorgesehen. Damit wird
ermöglicht, daß eine große wirkungsvolle Querschnitts
veränderung erzielt werden kann. Gemäß Patentanspruch 3
liegt dabei raumsparend der erste Verbindungsquerschnitt im
Zwischenventilglied, an dem gemäß Anspruch 4 bis 7 am
Außenumfang einen ausreichend großer Durchflußquerschnitt
bereitgestellt wird. Dabei kann der zweite Verbindungs
querschnitt durch den Durchflußquerschnitt an den
Zwischenräumen zwischen den Längsrippen definiert sein oder
er wird vorteilhaft gemäß Patentanspruch 7 durch den Hub
des Zwischenventilgliedes bestimmt, das einen bestimmten
Durchflußquerschnitt zwischen Dichtsitzschulter und
Dichtfläche freigibt.
In der weiteren Ausgestaltung gemäß den Patentanspruch 8
werden immer offene Querverbindungen zwischen dem
Verbindungskanal des Ventilgliedes und dem Ventilraum
bereitgestellt, so daß dieser Verbindungskanal als immer
offener erster Verbindungsquerschnitt bereit steht, dem bei
geöffnetem Zwischenventilglied ein weiterer zweiter
Verbindungsquerschnitt zugeschaltet wird.
Eine andere vorteilhafte Lösung besteht darin, den Ver
bindungskanal in dem Zwischenventilglied mit der Anlage des
Steuerventilgliedes an diesem zu verschließen und somit
statt des Querschnitts des Verbindungskanals im Zwischen
ventilglied nun den Querschnitt eines Verbindungskanals
entlang dem Außenumfang des Zwischenventilglieds bereit
zustellen.
Weitere Ausgestaltungen der Erfindung mit deren Vorteilen
sind der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit der
Zeichnung zu entnehmen.
In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele der
Erfindung dargestellt, sie werden in der nachfolgenden
Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Fig. 1 eine
schematische Darstellung einer Kraftstoffeinspritzvor
richtung mit Kraftstoffversorgung aus einem Kraftstoffhoch
druckspeicher und einem Kraftstoffeinspritzventil bekannter
Bauart, Fig. 2 ein erstes Ausführungsbeispiel der
Erfindung mit einem Steuerventilglied, das ein Zwischen
ventilglied einer ersten Ausführungsform betätigt, Fig. 3a
bis Fig. 3c eine Darstellung des Hubverläufe von
Einspritzventilglied, Steuerventilglied und Zwischen
ventilglied des Ausführungsbeispiels nach Fig. 2, Fig. 4
eine Abwandlung des Ausführungsbeispiels nach Fig. 2 mit
einem Zwischenventilglied, dessen Verbindungskanal durch
das Steuerventilglied verschließbar ist und Fig. 5a bis
5b die Hubverläufe von Einspritzventilglied, Steuerventil
glied und Zwischenventilglied des Ausführungsbeispiels nach
Fig. 4.
Eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung, mit der bei hohen
Einspritzdrücken mit geringem Aufwand eine große Variation
der Kraftstoffeinspritzung bezüglich Einspritzmenge und
Einspritzzeitpunkt möglich ist, wird durch ein sogenanntes
Common Rail System verwirklicht. Dieses stellt eine andere
Art von Kraftstoffhochdruckquelle zur Verfügung als es
durch die üblichen Kraftstoffhochdruckeinspritzpumpen
gegeben ist. Dabei ist jedoch die Erfindung prinzipiell
auch bei konventionellen Kraftstoffeinspritzpumpen
verwendbar. Besonders vorteilhaft ist die Verwendung jedoch
bei einem Common Rail Einspritz-System.
Bei dem in Fig. 1 dargestellten Common Rail-Einspritz
system ist als Kraftstoffhochdruckquelle ein Kraftstoff
hochdruckspeicher 1 vorgesehen, der von einer Kraftstoff
hochdruckförderpumpe 2 aus einem Kraftstoffvorratsbehälter
4 mit Kraftstoff versorgt wird. Der Druck in dem Kraft
stoffhochdruckspeicher 1 wird durch einen Drucksensor 6
erfaßt und als Signal einer elektrische Steuereinrichtung 8
zugeführt, die über ein Drucksteuerventil 5 den Druck im
Kraftstoffhochdruckspeicher steuert. Alternativ kann auch
die Fördermenge der Krafstoffhochdruckpumpe auf diese Weise
variiert werden. Die Steuereinrichtung steuert ferner auch
das Öffnen und Schließen von Kraftstoffhochdruckein
spritzventile 9, die zur Einspritzung von Kraftstoff vom
Kraftstoffhochdruckspeicher versorgt werden.
In einer bekannten Ausgestaltung weist das Kraftstoff
inspritzventil 9 ein Ventilgehäuse 11 auf, das an seinem
einen Ende, das zum Einbau in die Brennkraftmaschine
bestimmt ist, Einspritzöffnungen 12 besitzt, deren Austritt
aus dem Innern des Kraftstoffeinspritzventils durch ein
Einspritzventilglied 14 gesteuert wird. Dieses ist im
ausgeführten Beispiel als langgestreckte Ventilnadel
ausgebildet, die an ihrem einen Ende eine konische
Dichtfläche 15 besitzt, die mit einem innenliegenden
Ventilsitz am Ventilgehäuse zusammenwirkt, von dem aus die
Einspritzöffnungen 12 abführen. Die Einspritzöffnungen
können dabei auch von einem Sackloch ausgehen, das sich an
den Ventilsitz anschließt. Die Ventilnadel ist in einer
Längsbohrung 13 an ihrem oberen, der Dichtfläche 15
abgewandten Ende geführt und wird am der Dichtfläche 15
abgewandten, aus der Längsbohrung 13 heraustretenden Ende
durch eine Druckfeder 18 in Schließrichtung beaufschlagt.
Zwischen der Führung in der Längsbohrung 13 und dem
Ventilsitz ist die Ventilnadel 14 von einem Ringraum 19
umgeben, der in einen Druckraum 16 mündet, welcher wiederum
über eine Druckleitung 17 in ständiger Verbindung mit dem
Kraftstoffhochdruckspeicher 1 steht. Im Bereich dieses
Druckraumes weist die Ventilnadel 14 eine Druckschulter 20
auf, über die sie vom Druck im Druckraum 16 entgegen der
Kraft der Feder 18 im Sinne eines Abhebens der Dichtfläche
15 vom Ventilsitz beaufschlagt wird.
Die Ventilnadel wird weiterhin durch einen Stößel 21
betätigt, dessen der Ventilnadel 14 abgewandte Stirnseite
22 in einer Stößelführungsbohrung 23 einen Steuerraum 24
begrenzt. Dieser ist über einen Zulaufkanal 26, in dem eine
Zulaufdrossel 28 vorgesehen ist, ständig mit der Druck
leitung 17 beziehungsweise dem Kraftstoffhochdruckspeicher
1 verbunden. Der Zulaufkanal mündet seitlich unver
schließbar in den Steuerraum 24 ein. Koaxial zum Stößel 21
führt vom Steuerraum 24 ein Verbindungskanal 29 ab, der in
einen Ventilraum 30 eines Steuerventils 31 mündet. In dem
Verbindungskanal, der zugleich auch einen Abflußkanal
darstellt, ist eine Durchmesserbeschränkung, vorzugsweise
in Form einer Abflußdrossel 32 vorgesehen. Der nähere
Aufbau des Steuerventils 31 ist in den Ausführungsbei
spielen Fig. 2 und 3 detaillierter dargestellt. Diesen
Ausführungsbeispielen ist gemeinsam, daß das Steuerventil
31 ein Steuerventilglied 34 aufweist, bestehend aus einem
Ventilstößel 35, der in einer Stößelbohrung 36 geführt ist,
und einem Ventilkopf 37 an dem in den Ventilraum 30
ragenden Ende des Steuerventilglieds 34. An dem dem
Ventilkopf gegenüberliegenden Ende des Ventilstößels 35 ist
eine Federteller 38 vorgesehen, an dem sich eine Druckfeder
39 abstützt, die bestrebt ist, das Steuerventilglied in
Schließstellung zu bringen. In entgegengesetzter Richtung
wird das Steuerventilglied 34 durch einen Kolben 40
beaufschlagt, der Teil eines Piezoaktors 41 ist und bei
Erregen des Piezos je nach Grad der Erregung das
Steuerventilglied in verschiedene Öffnungsstellungen
bringen kann. Dabei kann der Kolben direkt mit dem Piezo
des Piezoaktors verbunden sein oder mittels einer
hydraulischen oder mechanischen Übersetzung von diesem
bewegt werden.
Zur genaueren Darstellung der erfindungsgemäßen Ausge
staltung des Steuerventils 31 wird dieses anhand von Fig.
2 näher beschrieben. Dort ist wiederum das Ende des Stößel
21, der die Ventilnadel 14 betätigt, dargestellt. Der
Stößel 21 schließt in der Stößelführungsbohrung 23 mit
seiner als bewegliche Wand dienenden Stirnseite 22 den
Steuerraum 24 ein. Die Verstellung des Stößels 21 wird nach
oben hin, in Öffnungsrichtung des Einspritzventilgliedes
14, durch einen Anschlag 42 begrenzt, der einen außen
liegenden Ringraum 43 freiläßt, in den der Zulauf 26
mündet. Axial führt im Bereich des Anschlags 42 der
Verbindungskanal 29 ab, der in den Ventilraum 30 mündet.
Dieser hat eine kreiszylindrische Umfangswand 45, die über
einen konischen Ventilsitz 46 in einen den Ventilstößel 35
umgebenden Ringraum 48 übergeht. Von diesem führt ein
Abflußkanal 49 zu einem Kraftstoffrücklauf oder einem
Entlastungsraum ab.
Der am Ende des Ventilstößels 35 angeordnete Ventilkopf 37
weist eine konische, dem Eintritt des Verbindungskanals 29
in den Ventilraum 30 abgewandte Ventilkopfdichtfläche 51
auf, die mit dem Ventilsitz 46 zusammenwirkt und so die
Verbindung zwischen dem Ventilraum 30 und dem Ringraum 48
bzw. dem anschließenden Abflußkanal 49 steuert. Der
Ringraum 48 wird dabei durch eine sich an die Ventilkopf
dichtfläche 37 anschließende Ausnehmung am Umfang des
Ventilstößels 35 in Verbindung mit der vom Ventilraum 30
abführenden Stößelbohrung 36 gebildet.
Die dem Verbindungskanal 29 zugewandte Seite des Ventilkopfes
hat eine ebene Stirnseite 53, die bei Betätigung des Ventil
stößels 35 in Anlage an eine Stirnseite 54 eines ein Zwischen
ventil 56 bildenden Zwischenventilglieds 57 zur Anlage kommt und
bei einer weiteren Betätigung des Ventilstößels 35 das Zwischen
ventilglied 57 aus seiner Schließstellung bewegbar ist.
Das Zwischenventilglied 57 weist an seinem Außenumfang Rippen 59
auf, zwischen denen Durchflußquerschnitte gebildet werden und
die mit ihren Stirnseiten in einer Führungsbohrung 60 geführt
werden. Die Führungsbohrung 60 verjüngt sich zur Seite des
Ventilraums 30 in über eine Dichtsitzschulter 62 zu einer
koaxial zur Führungsbohrung hin den Ventilraum 30 mündenden
Anschlußbohrung 63. Die Dichtsitzschulter 62 stellt somit den
Ventilsitz des Zwischenventilgliedes dar.
Der die Rippen 59 tragende Teil des Zwischenventilglieds 57
verjüngt sich im Anschluß an die Rippen über eine kegelförmige
Dichtfläche 64 zu einem zylindrischen Betätigungsteil 65, der
mit Abstand zur Anschlußbohrung durch diese hindurch in den
Ventilraum 30 ragt. Auf der gegenüberliegenden Seite wird das
Zwischenventilglied 57 durch eine Schließfeder 68 belastet, die
das Zwischenventilglied mit seiner Dichtfläche 64 in Anlage an
die Dichtsitzschulter 62 bringt. Die Schließfeder 68 stützt sich
dabei an dem Übergang zwischen der Führungsbohrung 60 und dem
weiterführenden Teilstück 29 des Abflußkanals ab, der koaxial
zur Führungsbohrung 60 in den Steuerraum 24 mündet.
Durch das Zwischenventilglied 57 führt ein axialer Verbindungs
kanal 69, der auch bei in Schließstellung befindlichem
Zwischenventilglied 57 den Ventilraum 30 über das Teilstück 29
des Abflußkanals mit dem Steuerraum 24 verbindet. Der Verbin
dungskanal kann dabei als Stufenbohrung ausgeführt werden, von
der der eine Stufenbohrungsteil 70, der zur Seite des Steuer
raums 24 liegt und mit einem kleineren Durchmesser einen ersten
Verbindungsquerschnitt bestimmt. Zur Seite des Ventilraums 30 im
Bereich des Betätigungsteils 65 führt vom Verbindungskanal 69
wenigstens eine quer zu diesem verlaufende Ausnehmung 71 ab,
dergestalt, daß bei Auflage der ebenen Stirnseite 53 des
Ventilkopfes 37 auf der Stirnseite 54 des Zwischenventilglieds
57 die Verbindung zwischen Steuerraum 24 und Ventilraum 30
erhalten bleibt und weiterhin der Teil 70 des Verbindungskanals
69 den Verbindungsquerschnitt bestimmt.
Die Wirkungsweise der Ausgestaltung gemäß Fig. 2 ist der
gestalt, daß zur Auslösung einer Kraftstoffeinspritzung mit
Hilfe des Steuerventils 31 der Druck im Steuerraum 24 abgesenkt
wird, indem der Abflußkanal 29, 70, 69, 30, 48, 49 geöffnet
wird. Durch die Drossel 28 im Zuflußkanal 26 abgekoppelt, sinkt
der Druck im Steuerraum 24 derart, daß das Ventilglied unter
Einwirkung der Öffnungskräfte des Druckraums 60 entgegen der
Kraft der Feder 18 öffnet. Der Grad der Öffnung des Einspritz
ventilglieds 14 kann dabei durch die Größe der Entlastung des
Steuerraums bzw. der Menge des dort abfließenden Druckmittels
bzw. Kraftstoffs beeinflußt werden. Führt das Steuerventilglied
34 nur einen Teilhub aus, derart, daß die Stirnseite 53 nicht in
Anlage mit dem Zwischenventilglied 57 gelangt, so wird der
maximale Durchfluß durch das Teilstück 70 des Verbindungskanals
69 bestimmt. Entsprechend gering ist die Entlastungsrate und
somit der Hub des Einspritzventilglieds 14. Entsprechend wird
nur eine geringe Kraftstoffeinspritzmenge, beispielsweise zur
Einbringung einer Voreinspritzmenge in den Brennraum gefördert.
Soll jedoch eine größere Kraftstoffmenge zur Einspritzung
gelangen, so öffnet das Steuerventilglied 34 ganz und kommt
dabei in Anlage an das Zwischenventilglied 57, hebt dieses über
das Betätigungsteil 65 von der Dichtsitzschulter 62 ab und
stellt dabei zusätzlich zum ersten Verbindungsquerschnitt einen
zweiten Verbindungsquerschnitt, der durch Teilstück 70 bestimmt
ist, zur Verfügung. Der zweite Verbindungsquerschnitt kann dabei
entweder durch den Durchtrittsquerschnitt zwischen Dichtsitz
schulter 62 und Dichtfläche 64 bestimmt werden oder es kann der
Verbindungsquerschnitt durch die verbleibende Durchtrittsfläche
zwischen den Rippen 59 definiert sein. Durch den nun zugeschal
teten zweiten Verbindungsquerschnitt erfolgt die Entlastung des
Steuerraums 24 schneller und im größeren Maße, so daß das
Einspritzventilglied 14 im vorgesehenen Maße voll geöffnet
werden kann, z. B. mit einem durch Anlage seiner Stirnfläche 22
an dem Anschlag 42 bestimmten Hub.
Die Teilentlastung des Steuerraums 24 zur Durchführung der
Voreinspritzung hat dabei den Vorteil, daß beim Schließen des
Steuerventilglieds 34 sich der Druck, da geringer abgesenkt,
sehr schnell wieder aufbauen kann.
Der beschriebene Funktionsablauf läßt sich anhand der Fig. 3a
bis 3d nachvollziehen. Dabei zeigt die Fig. 3a den Hub des
Einspritzventilglieds 14 über der Zeit. Man erkennt dort den Hub
des Einspritzventilglieds für die Voreinspritzung V und den Hub
des Einspritzventilglieds zur Durchführung der Haupteinspritz
menge H. Diese sind durch eine Spritzpause P unterbrochen. In
Fig. 3b ist dazu der notwendige Hub des Steuerventilglieds 34
dargestellt mit einem kleinen Hub VS und einem großen Hub HS. In
Fig. 3c schließlich wird der Hub des Zwischenventilglieds Z
über der Zeit aufgetragen mit der Zuordnung zum Hub HS des
Steuerventilglieds 34 und des Hubs H für die Haupteinspritzung
des Einspritzventilglieds 14.
In Fig. 4 ist ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung
gezeigt in Abwandlung zu der Ausführung gemäß Fig. 2.
Abweichend bei ansonsten gleicher Konstruktion hat der Ventil
kopf 134 statt der ebenen Stirnseite 53 nun eine kegelförmige,
als Dichtfläche ausgebildete Stirnseite 73, die mit einer als
Ventilsitz 74 ausgebildeten Stirnseite des Zwischenventilglieds
157 zusammen wirkt. Der Ventilsitz 74 umgibt den bei dem
Zwischenventilglied 57 von Fig. 2 vorgesehenen axialen Ver
bindungskanal 69 im Bereich seines Austritts am Betätigungsteil
65 in den Ventilraum 30. Statt einer im Ausführungsbeispiel nach
Fig. 2 vorgesehenen Blattfeder 68 ist nun eine Spiralfeder 168
vorgesehen, die das Zwischenventilglied 157 von der Seite des
Steuerraums 24 her belastet und dieses mit seiner Dichtfläche 64
in Anlage an der Dichtsitzschulter 62 hält, solange das
Zwischenventilglied 57 nicht vom Steuerventilglied 134 abgehoben
wird. Bei dieser Ausgestaltung stellt der Teil 70 des Ver
bindungskanals 69 wiederum den ersten Verbindungsquerschnitt
zwischen Steuerraum 24 und Ventilraum 30 dar, der allerdings
dann, wenn das Steuerventilglied 134 mit seinem Ventilkopf 137
in Anlage an den kegelförmigen Ventilsitz 74 kommt, verschlossen
wird. Nun aber wird durch Abheben des Zwischenventilglieds 157
der zweite Verbindungsquerschnitt zwischen den Rippen 59 oder
zwischen der Dichtsitzschulter 62 und der Dichtfläche 64
geöffnet. Der zweite Verbindungsquerschnitt ist dabei so
ausgelegt, daß er entsprechend größer ist als der erste
Verbindungsquerschnitt 70 des Teils des Verbindungskanals 69
unter der Berücksichtigung, daß hier der Durchflußquerschnitt des
zweiten Verbindungsquerschnitts an die Stelle des Durchtritts
querschnitts des ersten Verbindungsquerschnitts tritt. Diese
Ausgestaltung kann im Einzelfall günstiger sein, um exakter den
zweiten Verbindungsquerschnitt festlegen zu können.
In Fig. 5a ist nun analog zu Fig. 3a der Hub des Einspritz
ventilglieds 14 über der Zeit dargestellt mit ebenfalls dem Hub
V für die Voreinspritzung und dem Hub H für die Hauptein
spritzung. Anhand der Fig. 5b erkennt man, daß im vorliegenden
Falle der weitere Vorteil der Ausgestaltung nach Fig. 4 darin
besteht, daß das Steuerventilglied zur Unterbrechung der
Kraftstoffeinspritzung zwischen Voreinspritzung V und Haupt
einspritzung H nicht wieder in seine Ursprungsschließstellung
zurückgefahren werden muß. Gemäß dem Kurvenzug S führt das
Steuerventilglied 134 einen Hub hv aus und kommt dabei zur
Anlage an dem kegelförmigen Ventilsitz 74 des Zwischenventil
glieds. Über die Wegstrecke zwischen Schließstellung des
Steuerventilglieds 134 an seinem konischen Ventilsitz 46 und der
Anlage am kegelförmigen Ventilsitz 74 erfolgt die Entlastung des
Steuerraums 24 bestimmt durch den ersten Verbindungsquerschnitt
des Teils 70 des Verbindungskanals 69, was zur Voreinspritzung
führt. Danach kann mit Schließen des Verbindungskanals 69 sich
der Druck im Steuerraum 24 wieder aufbauen und das Einspritz
ventilglied schließen. Zur Haupteinspritzung wird das
Steuerventilglied 134 weiterbewegt bis zum Hub hh und öffnet
dabei das Zwischenventilglied gemäß der Hubkurve Z. Mit diesem
Öffnen des Zwischenventils erfolgt die Entlastung des
Steuerraums 24 mit einer höheren Entlastungsrate und demgemäß
wird der für die Haupteinspritzung erforderliche Öffnungshub des
Einspritzventilglieds ermöglicht.
Claims (11)
1. Kraftstoffeinspritzvorrichtung für Brennkraftmaschinen mit
einer Kraftstoffhochdruckquelle (1), aus der ein
Kraftstoffeinspritzventil (9) mit Kraftstoff versorgt wird, das
ein Einspritzventilglied (14) zur Steuerung einer
Einspritzöffnung (12) und einen Steuerraum (24) aufweist, der
von einer beweglichen Wand (22), die mit dem
Einspritzventilglied (14) wenigstens mittelbar verbunden ist,
begrenzt wird und der einen von einer Hochdruckquelle,
vorzugsweise von der Kraftstoffhochdruckquelle (1) kommenden
Zuflußkanal (26), und einem zu einem Entlastungsraum führenden
Abflußkanal (29) aufweist, und dessen Druck durch ein den Abfluß
durch den Abflußkanal (29, 49) steuerndes Steuerventil (31)
gesteuert wird, das ein von einem Piezoaktor (41) betätigtes
Steuerventilglied (34) hat, mit einem in einem Gehäuse geführten
Ventilstößel (35), an dessen Ende ein in einen Ventilraum (30)
ragender mit einer Ventilkopfdichtfläche (51) versehener
Ventilkopf (37) vorgesehen ist, der zur Steuerung des Abflusses
mit einem Ventilsitz (46) zusammenwirkt, wobei der Ventilraum
(30) über ein Teilstück (29) des Abflußkanals mit dem Steuerraum
(24) verbunden ist, der bei geschlossenem Steuerventil(31) dem
Druck der Krafstoffhochdruckquelle (1) ausgesetzt ist, dadurch
gekennzeichnet, daß in dem Teilstück (29) des Abflußkanals ein
Zwischenventil (52) mit einem Zwischenventilglied angeordnet ist
und zwischen Ventilraum und Steuerraum ein Verbindungskanal mit
einem ersten Verbindungsquerschnitt vorgesehen ist und daß das
Zwischenventilglied durch den Ventilkopf des Steuerventilgliedes
aus seiner Schließstellung zum Steuerraum hin entgegen einer
Schließkraft aufstoßbar ist, und dabei ein zweiter
Verbindungsquerschnitt zwischen Ventilraum (30) und Steuerraum
(24) aufgesteuert wird.
2. Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß der zweite Verbindungsquerschnitt ein zum
ersten Verbindungsquerschnitt zusätzlicher Verbindungsquer
schnitt ist.
3. Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß der Verbindungskanal (69) durch das
Zwischenventilglied (57, 157) führt und durch das Steuerventil
glied (34) verschlossen wird, wenn das Zwischenventilglied (57,
157) von seinem Ventilsitz (62) abgehoben wird und daß der
zweiten Verbindungsquerschnitts größer als der erste
Verbindungsquerschnitt (70) ist.
4. Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 2 oder 3,
dadurch gekennzeichnet, daß das Zwischenventilglied (57, 157) an
seinem Außenumfang in einer von dem Steuerraum (24) ausgehenden
Führungsbohrung (60) geführt ist, die sich über eine als
Ventilsitz dienende Dichtsitzschulter (62) zu einer
anschließenden in den Ventilraum (30) mündenden Anschlußbohrung
(63) verengt, und das Zwischenventilglied (57, 157) eine
Dichtfläche (64) an einem Übergang von seinem in der
Führungsbohrung (60) geführten Führungsteil zu einem mit Abstand
zur Wand der Anschlußbohrung (63) in den Ventilraum (30)
ragenden Betätigungsteil (65) aufweist und durch die Kraft einer
Schließfeder (68) mit der Dichtfläche in Anlage an die
Dichtsitzschulter (62) bringbar ist.
5. Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch
gekennzeichnet, daß das Zwischenventilglied (57, 157) zur
Führung Längsrippen (59) aufweist, die an der Wand der
Führungsbohrung (60) gleiten.
6. Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch
gekennzeichnet, daß der zweite Verbindungsquerschnitt zwischen
den Längsrippen (59) und der Wand der Führungsbohrung (60)
gebildet wird.
7. Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch
gekennzeichnet, daß der zweite Verbindungsquerschnitt zwischen
der Dichtsitzschulter (62) und der Dichtfläche (64) bei
abgehobenen Zwischenventilglied (57, 157) eingestellt wird.
8. Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 5 bis 7, dadurch
gekennzeichnet, daß das der Verbindungskanal (69) axial durch
das Zwischenventilglied (57, 157) führt und am
ventilraumseitigen Ende des Betätigungsteils (65)
Querverbindungen (71) aufweist die bei einem stirnseitig an
Betätigungsteil (65) anliegendem Ventilkopf (37) die Verbindung
zwischen Ventilraum (30) und Verbingungskanal (69) aufrecht
erhält.
9. Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 5 bis 7, dadurch
gekennzeichnet, daß der Verbindungskanal (69) axial durch das
Zwischenventilglied (57, 157) führt und am ventilraumseitigen
Ende des Betätigungsteils (65) in einen Ventilsitz (74) endet,
auf dem der Ventilkopf (37) zur Anlage kommt bevor das
Zwischenventilglied (57, 157) durch den Ventilkopf (37) vom
Ventilsitz (62) abgehoben wird und so die Verbindung zwischen
Ventilraum (30) und Verbindungskanal (69) verschlossen wird.
10. Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch
gekennzeichnet, daß die Schließfeder ein Blattfeder (68) ist.
11. Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch
gekennzeichnet, daß die Schließfeder ein Spiralfeder (168) ist.
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