DE19939421A1 - Kombiniertes hub-/druckgesteuertes Kraftstoffeinspritzverfahren und -system für eine Brennkraftmaschine - Google Patents

Abstract

Bei einem Verfahren zum Einspritzen von Kraftstoff mit mindestens zwei unterschiedlich hohen Kraftstoffdrücken über Injektoren (80) in den Brennraum einer Brennkraftmaschine erfolgt die Kraftstoffeinspritzung mit dem tieferen Kraftstoffdruck hubgesteuert und die Kraftstoffeinspritzung mit dem höheren Kraftstoffdruck druckgesteuert. Für eine Vor- und/oder Nacheinspritzung und/oder eine Bootinjektion mit dem tieferen Kraftstoffdruck sind der Steuerraum (24) und über ein Rückschlagventil (81) auch der Düsenraum (11) an eine Niederdruckkraftstoffversorgung angeschlossen, und für eine Haupteinspritzung mit dem höheren Kraftstoffdruck ist der Düsenraum (11) an die Hochdruckkraftstoffversorgung angeschlossen.

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einem Kraftstoffeinspritzver­ fahren für eine Brennkraftmaschine nach der Gattung des Patentanspruchs 1 sowie von einem Kraftstoffeinspritzsy­ stem nach der Gattung des Patentanspruchs 4.

Ein derartiges Kraftstoffeinspritzverfahren und -system ist beispielsweise durch die WO 98/09068 bekanntgeworden.

Zum besseren Verständnis der nachfolgenden Beschreibung werden zunächst einige Begriffe näher erläutert: Bei einem druckgesteuerten Kraftstoffeinspritzsystem wird durch den im Düsenraum eines Injektors herrschenden Kraftstoffdruck ein Ventilkörper (z. B. eine Düsennadel) gegen die Wirkung einer Schließkraft aufgesteuert und so die Einspritzöff­ nung für eine Einspritzung des Kraftstoffes freigegeben. Der Druck, mit dem Kraftstoff aus dem Düsenraum in den Zy­ linder austritt, wird als Einspritzdruck bezeichnet. Unter einem hubgesteuerten Kraftstoffeinspritzsystem wird im Rahmen der Erfindung verstanden, daß das Öffnen und Schließen der Einspritzöffnung eines Injektors mit Hilfe eines verschieblichen Ventilglieds aufgrund des hydrauli­ schen Zusammenwirkens der Kraftstoffdrücke in einem Düsen­ raum und in einem Steuerraum erfolgen. Weiterhin ist im folgenden eine Anordnung als zentral bezeichnet, wenn sie gemeinsam für alle Zylinder vorgesehen ist, und als lokal, wenn sie für nur einen einzelnen Zylinder vorgesehen ist.

Bei dem in der WO 98/09068 beschriebenen Einspritzsystem erfolgen sowohl die Einspritzung mit dem höheren Kraft­ stoffdruck als auch die Einspritzung mit dem tieferen Kraftstoffdruck hubgesteuert, wobei Steuerraum und Düsen­ raum miteinander unmittelbar verbunden sind. Da der höhere Einspritzdruck auch im Steuerraum herrscht, sind auch dort entsprechende Anforderungen an Dichtfunktion, Federkräfte und Ventilglied zu erfüllen. Durch die Hubsteuerung ist eine gute Reproduzierbarkeit der Einspritzung mit dem tie­ feren Kraftstoffdruck möglich.

Aus der EP 0 711 914 A1 ist ein druckgesteuertes Kraft­ stoffeinspritzsystem bekannt, bei dem über eine Ventil­ steuereinheit entweder der tiefere oder höhere Kraftstoff­ druck in den Düsenraum des Injektors geleitet wird. Dort wird durch den Druck ein federbelasteter Ventilkörper von seinem Ventilsitz abgehoben, so daß Kraftstoff aus der Einspritzöffnung austreten kann. Bei druckgesteuerten Ein­ spritzsystemen werden bei der Einspritzung Druckwellen entfacht, die bei der Haupteinspritzung mit dem höheren Kraftstoffdruck zwar gewollt, aber bei der Voreinspritzung mit dem tieferen Kraftstoffdruck einen negativen Einfluß auf das hydraulische Verhalten des Einspritzsystems bei der anschließenden Haupteinspritzung ausüben können.

Vorteile der Erfindung

Zur Verbesserung des Einspritzverhaltens werden erfin­ dungsgemäß das Einspritzverfahren gemäß Patentanspruch 1 und die Kraftstoffeinspritzsysteme gemäß Patentanspruch 4 und 8 vorgeschlagen. Erfindungsgemäße Weiterbildungen sind in den Patentansprüchen 2 und 3 sowie 5 bis 9 enthalten. Erfindungsgemäß werden die Vorteile eines hubgesteuerten und eines druckgesteuerten Einspritzsystems kombiniert. Damit ergeben sich entscheidende Vorteile:

• - flexiblere Vor- und Nacheinspritzung;
• - bessere Dosiermöglichkeiten und gute Reproduzierbarkeit der Vor- und Nacheinspritzung durch eine Hubsteuerung und geringen Einspritzdruck;
• - sehr kleine Baugröße des Injektors, da die Hubsteuerung aufgrund des geringen Druckes als Steuerorgan ein 2/2- Wege-Ventil aufweisen kann;
• - Verwendung von schnell schaltenden Magnetventilen bei geringem Strombedarf;
• - kleiner Einfluß der Bauteiltoleranzen auf die Vor- und Nacheinspritzung;
• - Drucküberhöhung bei der Haupteinspritzung und dreiecks­ förmiger Einspritzverlauf;
• - geringere Anforderungen an Dichtfunktion, Federkräfte und Ventilglied durch geringeren Druck bei der Vor- und Nacheinspritzung;
• - Wahlmöglichkeit des Einspritzprinzips bei der Hauptein­ spritzung bei kleinen Einspritzdrücken.

Der tiefere Kraftstoffdruck kann auch für die Hauptein­ spritzung zur Realisierung eines bootförmigen Einspritz­ verlaufs verwendet werden.

Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des Ge­ genstands der Erfindung sind der Beschreibung, der Zeich­ nung und den Ansprüchen entnehmbar.

Zeichnung

Verschiedene Ausführungsbeispiele von erfindungsgemäßen hub-/druckgesteuerten Kraftstoffeinspritzsystemen sind in der Zeichnung schematisch dargestellt und in der nachfol­ genden Beschreibung erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein erstes Kraftstoffeinspritzsystem für eine Einspritzung mit zwei, unterschiedlich hohen Kraftstoffdrücken, mit einem zentralen Druckspei­ cher und jeweils einem lokalen Akkumulatorraum für jeden Injektor;

Fig. 2 ein zweites Kraftstoffeinspritzsystem mit einer zentralen Verteilereinrichtung und jeweils einem lokalen Akkumulatorraum für jeden Injektor;

Fig. 3 ein drittes Kraftstoffeinspritzsystem mit einem zentralen Druckspeicher, einer zentralen Vertei­ lereinrichtung und jeweils einem lokalen Akkumu­ latorraum für jeden Injektor;

Fig. 4 ein viertes Kraftstoffeinspritzsystem mit zwei zentralen Druckspeichern, einem zentralen Druck­ verstärker und jeweils einem lokalen Druckver­ stärker für jeden Injektor;

Fig. 5 ein Ausführungsbeispiel eines hub-/druckgesteuer­ ten Injektors;

Fig. 6 ein fünftes Kraftstoffeinspritzsystem mit dem in Fig. 5 gezeigten Injektor, einem zentralen Druck­ speicher, einer zentralen Verteilereinrichtung und jeweils einem lokalen Druckverstärker für je­ den Injektor;

Fig. 7 ein sechstes Kraftstoffeinspritzsystem mit dem in Fig. 5 gezeigten Injektor, zwei zentralen Druck­ speichern und jeweils einem lokalen Druckverstär­ ker für jeden Injektor;

Fig. 8 ein siebtes Kraftstoffeinspritzsystem mit dem in Fig. 5 gezeigten Injektor sowie zwei zentralen Druckspeichern;

Fig. 9 ein achtes Kraftstoffeinspritzsystem mit dem in Fig. 5 gezeigten Injektor sowie zwei zentralen Druckspeichern;

Fig. 10 ein neuntes Kraftstoffeinspritzsystem mit dem in Fig. 5 gezeigten Injektor, einem zentralen Druck­ speicher sowie einer zentralen Verteilereinrich­ tung;

Fig. 11 ein zehntes Kraftstoffeinspritzsystem mit dem in Fig. 5 gezeigten Injektor, einem zentralen Druck­ speicher sowie jeweils einem lokalen Druckver­ stärker für jeden Injektor;

Fig. 12 ein elftes Kraftstoffeinspritzsystem mit dem in Fig. 5 gezeigten Injektor, zwei zentralen Druck­ speichern, einem zentralen Druckverstärker sowie einer zentralen Verteilereinrichtung; und

Fig. 13 ein zwölftes Kraftstoffeinspritzsystem mit dem in Fig. 5 gezeigten Injektor, zwei zentralen Druck­ speichern sowie einem zentralen Druckverstärker.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

Bei dem in Fig. 1 dargestellten ersten Ausführungsbeispiel eines hub-/druckgesteuerten Kraftstoffeinspritzsystems 1 fördert eine mengengeregelte Hochdruckpumpe 2 Kraftstoff 3 aus einem Vorratstank 4 mit hohem Druck über eine Förder­ leitung 5 in einen zentralen Druckspeicher 6 (Hochdruck- Common-Rail), von dem mehrere, der Anzahl einzelner Zylin­ der entsprechende Hochdruckleitungen 7 zu den einzelnen, in den Brennraum der zu versorgenden Brennkraftmaschine ragenden Injektoren 8 (Einspritzeinrichtung) abführen. In Fig. 1 ist lediglich einer der Injektoren 8 näher darge­ stellt. Im Druckspeicher 6 kann ein erster höherer Kraft­ stoffdruck von ca. 300 bar bis 1800 bar gelagert werden.

Der in der Hochdruckleitung 7 anstehende höhere Kraft­ stoffdruck wird mittels Bestromens eines 3/2-Wege-Ventils 9 über eine Druckleitung 10 in einen Düsenraum 11 des In­ jektors 8 geleitet. Die Einspritzung mit dem höheren Kraftstoffdruck (Haupteinspritzung) erfolgt druckgesteuert mit Hilfe eines in einer Führungsbohrung axial verschieb­ baren kolbenförmigen Ventilglieds 12 (Düsennadel), dessen konische Ventildichtfläche 13 mit einer Ventilsitzfläche am Injektorgehäuse zusammenwirkt und so die dort vorgese­ henen Einspritzöffnungen 14 verschließt. Innerhalb des Dü­ senraums 11 ist eine in Öffnungsrichtung des Ventilglieds 12 weisende Druckfläche des Ventilgliedes 12 dem dort herrschenden Druck ausgesetzt, wobei sich der Düsenraum 11 über einen Ringspalt zwischen dem Ventilglied 12 und der Führungsbohrung bis an die Ventildichtfläche 13 des Injek­ tors 8 fortsetzt. Durch den im Düsenraum 11 herrschenden Druck wird das die Einspritzöffnungen 14 abdichtende Ven­ tilglied 12 gegen die Wirkung einer Schließkraft (Schließ­ feder 15) aufgesteuert, wobei der Federraum 16 mittels ei­ ner Leckageleitung 17 druckentlastet ist. Durch Umschalten des 3/2-Wege-Ventils 9 zurück in den unbestromten Zustand wird die Haupteinspritzung beendet und die Druckleitung 10 über eine Anschlußleitung 18 und ein auf einen zweiten tieferen Kraftstoffdruck (ca. 300 bar) eingestelltes Druckbegrenzungsventil 19 mit einer Leckageleitung 20 ver­ bunden. Die Leckageleitung 20 dient der Druckentlastung und kann in den Vorratstank 4 zurückführen. Infolge der Umschaltung baut sich der in der Druckleitung 10 und dem Düsenraum 11 zunächst noch herrschende höhere Kraftstoff­ druck auf den tieferen Kraftstoffdruck ab, der in einem an die Anschlußleitung 18 angeschlossenen Akkumulatorraum 21 gelagert wird. Dieser tiefere Kraftstoffdruck dient zur Vor- und/oder Nacheinspritzung (HC-Anreicherung zur Abgas­ nachbehandlung).

Am Ventilglied 12 greift koaxial zu der Schließfeder 15 ein Druckstück 22 an, das mit seiner der Ventildichtfläche 13 abgewandten Stirnseite 23 einen Steuerraum 24 begrenzt. Der Steuerraum 24 hat von der Anschlußleitung 18 her einen Kraftstoffzulauf 25 mit einer ersten Drossel 26 und einen Kraftstoffablauf zu einer Druckentlastungsleitung 27 mit einer zweiten Drossel 28, die durch ein Steuerorgan in Form eines 2/2-Wege-Ventils 29 mit der Leckageleitung 20 verbindbar ist. Über den Druck im Steuerraum 24 wird das Druckstück 22 in Schließrichtung druckbeaufschlagt. Durch Betätigen (Bestromen) des 2/2-Wege-Ventils 29 kann der Druck im Steuerraum 24 abgebaut werden, so daß in der Fol­ ge der in Öffnungsrichtung auf das Ventilglied 12 wirkende Druck im Düsenraum 11 den in Schließrichtung auf das Ven­ tilglied 12 wirkenden Druck übersteigt. Die Ventildicht­ fläche 13 hebt von der Ventilsitzfläche ab, so daß eine Einspritzung mit dem tieferen Kraftstoffdruck erfolgt. Da­ bei läßt sich der Entlastungsvorgang des Steuerraums 24 und somit die Hubsteuerung des Ventilglieds 12 über die Dimensionierung der beiden Drosseln 26, 28 beeinflussen. Durch Schließen des 2/2-Wege-Ventils 29 wird diese Ein­ spritzung dann beendet. Die Einspritzung mit dem tieferen Systemdruck kann entweder nach der Haupteinspritzung als Nacheinspritzung oder vor der Haupteinspritzung als Vor­ einspritzung erfolgen. Sofern der Akkumulatorraum 21 auch nach einer Nacheinspritzung noch ausreichend mit unter Druck stehendem Kraftstoff gefüllt ist, kann dieser Kraft­ stoff beim nächsten Einspritzzyklus für eine Voreinsprit­ zung genutzt werden, wodurch für jeden Einspritzzyklus ei­ ne Vor- und Nacheinspritzung möglich ist. Die Größe des Akkumulatorraums 21 ist an die Erfordernisse der Vor- und Nacheinspritzung angepaßt, wobei die Funktion des Akkumu­ latorraums 21 auch eine genügend lange Druckleitung erfül­ len kann.

Die in Fig. 1 insgesamt mit 30 bezeichnete Anordnung aus 3/2-Wege-Ventil 9, Druckbegrenzungsventil 19 und Akkumula­ torraum 21 kann entweder innerhalb des Injektorgehäuses (Fig. 1a) oder außerhalb (Fig. 1b) angeordnet sein.

Nachfolgend werden in der Beschreibung zu den weiteren Fi­ guren lediglich die Unterschiede zum Kraftstoffeinspritz­ system nach Fig. 1 behandelt. Identische bzw. funktions­ gleiche Bauteile sind mit gleichen Bezugsziffern bezeich­ net und werden nicht näher erläutert.

Bei dem in Fig. 2a gezeigten Einspritzsystem 40 ist der zentrale Druckspeicher der Fig. 1 ausgelassen, und der Druckaufbau erfolgt durch Bestromen eines 2/2-Wege-Ventils 41. Die Hochdruckpumpe 2 kann einen Kraftstoffdruck von ca. 300 bis ca. 1600 bar erzeugen und z. B. eine Nockenpum­ pe sein. Eine zentrale Verteilereinrichtung 42 verteilt diesen Kraftstoffdruck auf die einzelnen Injektoren 43. Hinter der Verteilereinrichtung 42 sind für jeden Injektor 43 noch ein Rückschlagventil 44, das den Kraftstoff in Richtung Injektor 43 durchläßt, und ein bei ca. 300 bar öffnendes Druckbegrenzungsventil 45, das einen Rückfluß von Kraftstoff aus dem Injektor 43 zur Entlastung der Ver­ teilereinrichtung 42 und zum Druckabbau zuläßt, vorgese­ hen. Rückschlagventil 44 und Druckbegrenzungsventil 45 bilden die insgesamt mit 46 bezeichnete Ventilanordnung. Anders als beim Injektor 8 hat nun auch der Steuerraum 24 des Injektors 43 seinen Kraftstoffzulauf 25 von der Druck­ leitung 10 her und ist der Akkumulatorraum 47 in der Druckleitung 10 unmittelbar vor dem Düsenraum 11 angeord­ net. Außerdem ist der Druck im Steuerraum 24 über ein Druckbegrenzungsventil 48 auf ca. 300 bar begrenzt. Dieses Druckbegrenzungsventil 48 kann auch im 2/2-Wege-Ventil 29 bzw. in einem entsprechenden Magnetventil integriert sein.

Durch die Ventilanordnung 46 steht der im Injektor 43 vor­ handene Kraftstoff bei nichtbestromtem 2/2-Wege-Ventil 41 unter dem tieferen Kraftstoffdruck. Durch Öffnen (Bestro­ men) des 2/2-Wege-Ventils 29 erfolgt hubgesteuert die Vor­ einspritzung aus dem lokalen Akkumulator 47. Wird durch Bestromen des 2/2-Wege-Ventils 41 der höhere Systemdruck aktiviert, so steigt der Druck im Düsenraum 11 und im Steuerraum 24 an, so daß das Druckbegrenzungsventil 48 öffnet und der Druck dort auf geringem Niveau begrenzt ist. Durch den höheren Druck im Düsenraum 11 wird das Ven­ tilglied 12 druckgesteuert aufgesteuert. Bei Deaktivierung des höheren Kraftstoffdruckes sinkt der Druck im Injektor 43 über das Druckbegrenzungsventil 45 auf den tieferen Kraftstoffdruck ab, so daß die Hubsteuerung wieder aktiv wird und das Ventilglied 12 schließt.

Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 2b ist die den Druck be­ grenzende Ventilanordnung 46a durch ein 3/2-Wege-Ventil 49 und ein bei ca. 300 bar öffnendes Druckbegrenzungsventil 45a gebildet. Für die Haupteinspritzung wird bei aktivier­ tem höheren Kraftstoffdruck die Druckleitung 10 über das 3/2-Wege-Ventil 49 mit der Verteilereinrichtung 42 verbun­ den. Am Ende der Haupteinspritzung wird dann durch Um­ schalten des 3/2-Wege-Ventils 49 der im Injektor 43 herr­ schende Druck über das Druckbegrenzungsventil 45a auf den tieferen Kraftstoffdruck für eine Vor- und/oder Nachein­ spritzung abgebaut.

Das Einspritzsystem 50 der Fig. 3 verwendet, anders als das Einspritzsystem 40, einen zentralen Druckspeicher 6 für den höheren Kraftstoffdruck. Über ein 3/2-Wege-Ventil 51 wird die Verteilereinrichtung 42 entweder mit dem Druckspeicher 6 verbunden oder auf Leckage 52 zurückge­ schaltet, um am Ende der Haupteinspritzung die Verteiler­ einrichtung 42 zu entlasten. In Fig. 3a ist die Ventilan­ ordnung 46a und in Fig. 3b die Ventilanordnung 46 vorgese­ hen.

Das in Fig. 4 gezeigte Einspritzsystem 60 entspricht mit Ausnahme der Erzeugung des höheren Kraftstoffdruckes dem Einspritzsystem 1. Die Hochdruckpumpe 2 fördert Kraftstoff in einen ersten zentralen Druckspeicher 61 (Niederdruck- Common-Rail). Der dort unter einem Druck von ca. 200 bis 600 bar gelagerte Kraftstoff wird mittels einer zentralen Druckübersetzungseinheit 62 auf den höheren Kraftstoff­ druck (ca. 600 bis ca. 1800 bar) komprimiert und im zwei­ ten zentralen Druckspeicher 6 gelagert. Die Drucküberset­ zungseinheit 62 umfaßt eine Ventileinheit 63 zur Druck­ übersetzungsansteuerung, einen Druckübersetzer 64 mit ei­ nem Druckmittel 65 in Form eines verschieblichen Kolben­ elements sowie zwei Rückschlagventile 66 und 67. Das Druckmittel 65 kann einenends mit Hilfe der Ventileinheit 63 an den ersten Druckspeicher 61 angeschlossen werden, so daß es durch den in einer Primärkammer 68 befindlichen Kraftstoff einenends druckbeaufschlagt wird. Ein Diffe­ renzraum 69 ist mittels einer Leckageleitung 70 druckent­ lastet, so daß das Druckmittel 65 zur Verringerung des Vo­ lumens einer Druckkammer 71 in Kompressionsrichtung ver­ schoben werden kann. Dadurch wird der in der Druckkammer 71 befindliche Kraftstoff entsprechend dem Flächenverhält­ nis von Primärkammer 68 und Druckkammer 71 auf den höheren Kraftstoffdruck verdichtet und dem zweiten Druckspeicher 6 zugeführt. Das Rückschlagventil 66 verhindert den Rückfluß von komprimiertem Kraftstoff aus dem zweiten Druckspeicher 6. Wird die Primärkammer 68 mit Hilfe der Ventileinheit 63 an eine Leckageleitung 72 angeschlossen, so erfolgen die Rückstellung des Druckmittels 65 und die Wiederbefüllung der Druckkammer 71, die über das Rückschlagventil 67 an den ersten Druckspeicher 61 angeschlossen ist. Aufgrund der Druckverhältnisse in der Primärkammer 68 und in der Druckkammer 71 öffnet das Rückschlagventil 67, so daß die Druckkammer 71 unter dem Kraftstoffdruck des ersten Druck­ speichers 61 steht und das Druckmittel 65 hydraulisch in seine Ausgangsstellung zurückgefahren wird. Zur Verbesse­ rung des Rückstellverhaltens können eine oder mehrere Fe­ dern in den Räumen 68, 69 und 71 angeordnet sein. Im dar­ gestellten Ausführungsbeispiel ist die Ventileinheit 63 lediglich beispielhaft als 3/2-Wege-Ventil dargestellt.

Der in Fig. 5 gezeigte Injektor 80 weist zwei über ein Rückschlagventil 81 miteinander verbundene Druckleitungen 82, 83 für den höheren bzw. tieferen Kraftstoffdruck auf, wobei der Steuerraum 24 an die Druckleitung 83 angeschlos­ sen ist. Indem der Düsenraum 11 über die Druckleitung 82 mit dem höheren Kraftstoffdruck beaufschlagt wird, erfolgt die Haupteinspritzung druckgesteuert. Wenn der Düsenraum 11 über die Druckleitung 83 mit dem tieferen Kraftstoff­ druck beaufschlagt wird, erfolgt hubgesteuert die Vor- oder Nacheinspritzung.

Bei dem Einspritzsystem 90 der Fig. 6 wird anders als beim Einspritzsystem 60 (Fig. 4) der im Druckspeicher 61 gela­ gerte Kraftstoffdruck als tieferer Kraftstoffdruck ge­ nutzt. Aus diesem kann dann bei Bedarf auch ein höherer Kraftstoffdruck mittels einer lokalen Druckübersetzungs­ einheit 91 erzeugt werden, die in einer Bypaßleitung 92 der Druckleitung 10 angeordnet ist. Mittels einer Ventil­ einheit 93 (3/2-Wegeventil) in der Bypaßleitung 92 kann ein lokaler Druckübersetzer 94, der analog dem zentralen Druckübersetzer 64 aufgebaut ist, zugeschaltet werden. Die Druckkammer 95 des lokalen Druckübersetzers 94 wird mit Kraftstoff aus dem Druckspeicher 61 befüllt, wobei das Rückschlagventil 81 den Rücklauf von komprimiertem Kraft­ stoff zurück in den Druckspeicher 61 verhindert. Die Druckübersetzungseinheit 91 samt Rückschlagventil 81 kann sich innerhalb des Injektors 80 (Fig. 6a) oder außerhalb (Fig. 6b) befinden.

Fig. 7a zeigt ein Einspritzsystem 100, bei dem anders als beim Einspritzsystem 60 (Fig. 4) der Kraftstoff im zweiten Druckspeicher 6 unter dem tieferen Kraftstoffdruck gela­ gert ist. Wie in Fig. 6 wird dann für jeden Injektor 80 mittels der lokalen Druckübersetzungseinheit 91 der höhere Kraftstoffdruck erzeugt. Im zentralen ersten Druckspeicher 61 ist der von der Hochdruckpumpe 2 geförderte Kraftstoff unter einem Druck von ca. 50 bis ca. 200 bar gelagert. Wie Fig. 7b zeigt, kann die Druckkammer 71 des zentralen Druckübersetzers 64 anstatt wie in Fig. 7a mit Kraftstoff aus dem ersten Druckspeicher 61 auch mit Kraftstoff 3' be­ füllt werden, den eine Kraftstoffpumpe 2' (Förderpumpe) über eine Förderleitung 5' aus einem weiteren Vorratstank 4' in die Druckkammer 71 fördert. Da die Hochdruckseite und die Niederdruckseite der zentralen Druckübersetzungs­ einheit voneinander hydraulisch entkoppelt sind, können für beide Seiten auch unterschiedliche Betriebsstoffe, z. B. Öl für die Niederdruckseite und Kraftstoff für die Hochdruckseite, verwendet werden.

Das Einspritzsystem 110 der Fig. 8 verwendet eine mengen­ geregelte zweistufige Hochdruckpumpe 111 zur Erzeugung von zwei unterschiedlich hohen Kraftstoffdrücken, von denen der tiefere zentral im ersten Druckspeicher 61 und der hö­ here zentral im zweiten Druckspeicher 6 gespeichert wer­ den. Die Druckleitung 83 ist ständig an den ersten Druck­ speicher 61 angeschlossen, während für die Haupteinsprit­ zung die Druckleitung 82 über ein 3/2-Wege-Ventil 112 mit dem zweiten Druckspeicher 6 verbunden wird. Bei unbe­ stromtem 3/2-Wege-Ventil 112 ist die Druckleitung 82 mit dem ersten Druckspeicher 61 verbunden. Das 3/2-Wege-Ventil 112 kann innerhalb des Injektors 80 (Fig. 8a) oder außerhalb (Fig. 8b) angeordnet sein. Wie in Fig. 8c gezeigt, kann zum Schalten des höheren Kraftstoffdruckes in der Druck­ leitung 82 auch ein 2/2-Wege-Ventil 113 vorgesehen sein.

Das in Fig. 9 gezeigte Einspritzsystem 120 unterscheidet sich vom Einspritzsystem 110 lediglich dadurch, daß eine mengengeregelte einstufige Hochdruckpumpe 2 Kraftstoff nur in den zweiten Druckspeicher 6 fördert, aus dem dann Kraftstoff in den ersten Druckspeicher 61 gefördert wird. Durch Regelung seiner Kraftstoffzufuhr mittels eines 2/2- Wegventils 121 wird im ersten Druckspeicher 61 der tiefere Kraftstoffdruck von ca. 400 bar aufrechterhalten. In Fig. 9a ist das 3/2-Wege-Ventil 112 innerhalb des Injek­ tors 80 und in Fig. 9b außerhalb angeordnet, während in Fig. 9c ein 2/2-Wege-Ventil 113 vorgesehen ist.

Anders als beim Einspritzsystem 110 nach Fig. 8b wird bei dem in Fig. 10 gezeigten Einspritzsystem 130 eine zweistu­ fige Hochdruckpumpe 2 zum Erzeugen des höheren und des tieferen Kraftstoffdrucks verwendet. Der tiefere Kraft­ stoffdruck wird in den zentralen Druckspeicher 61 geför­ dert, während der höhere Kraftstoffdruck durch Bestromen des 2/2-Wege-Ventils 41 erzeugt und über eine Verteiler­ einrichtung 42 auf die einzelnen Injektoren 80 verteilt wird.

Das in Fig. 11 gezeigte Einspritzsystem 140 unterscheidet sich von dem Einspritzsystem 90 (Fig. 6) dadurch, daß der tiefere Kraftstoffdruck des Druckspeichers 61 den Injekto­ ren 80 nicht über eine Verteilereinrichtung zugeteilt wird, sondern jeder Injektor 80 über eine eigene Drucklei­ tung an den Druckspeicher 61 angeschlossen ist. Die lokale Druckübersetzungseinheit 91 kann sich innerhalb des Injek­ tors 80 (Fig. 11a) oder außerhalb (Fig. 11b) befinden. Au­ ßerdem ist es möglich, anstelle eines oder beider Magnet­ ventile Piezosteller zu verwenden. Für diese Piezosteller ist ein Temperaturausgleich und evtl. eine hydraulische Kopplung vorzusehen. Es kann sowohl die hubgesteuerte Ein­ spritzung mit dem tieferen Kraftstoffdruck als auch die druckgesteuerte Einspritzung mit dem höheren Kraftstoff­ druck mit einem Piezosteller anstatt eines Magnetventils ausgeführt werden. Durch die hohe Stellgeschwindigkeit ei­ nes Piezostellers kann die Zumeßgenauigkeit der Einsprit­ zung verbessert werden. Weiterhin kann eine Einspritzver­ laufsformung (im allgemeinen bei der Haupteinspritzung) realisiert werden. Bei Verwendung eines Piezostellers für die Hubsteuerung kann evtl. wegen des geringen zu schal­ tenden Druckniveaus auf eine Ablaufdrossel verzichtet wer­ den.

Das Einspritzsystem 150 der Fig. 12 verwendet wie das in Fig. 8b gezeigte Einspritzsystem 110 zwei Druckspeicher 6, 61 für den höheren und den tieferen Kraftstoffdruck, wobei anders als in Fig. 8b der höhere Kraftstoffdruck wie in Fig. 4 mittels der zentralen Druckübersetzungseinheit 62 erzeugt und der höhere Kraftstoffdruck wie in Fig. 3a zen­ tral über das 3/2-Wege-Ventil 51 und die Verteilereinrich­ tung 42 auf die Injektoren 80 verteilt wird.

Das in Fig. 13 gezeigte Einspritzsystem 160 unterscheidet sich von dem Einspritzsystem 150 durch die Verwendung des in Fig. 8a gezeigten Injektors 80, bei dem der höhere Kraftstoffdruck lokal über das 3/2-Wege-Ventil 112 zuge­ messen wird. Das 3/2-Wege-Ventil 112 kann entweder inner­ halb des Injektorgehäuses (Fig. 13a) oder, insbesondere zusammen mit dem Rückschlagventil 81, außerhalb (Fig. 13b) angeordnet sein.

Abschließend wird noch darauf hingewiesen, daß der tiefere Kraftstoffdruck auch für die Haupteinspritzung zur Reali­ sierung eines bootförmigen Einspritzverlaufs verwendet werden kann.

Bei einem Verfahren zum Einspritzen von Kraftstoff mit mindestens zwei unterschiedlich hohen Kraftstoffdrücken über Injektoren 80 in den Brennraum einer Brennkraftma­ schine erfolgt die Kraftstoffeinspritzung mit dem tieferen Kraftstoffdruck hubgesteuert und die Kraftstoffeinsprit­ zung mit dem höheren Kraftstoffdruck druckgesteuert. Für eine Vor- und/oder Nacheinspritzung und/oder eine Bootin­ jektion mit dem tieferen Kraftstoffdruck sind der Steuer­ raum 24 und über ein Rückschlagventil 81 auch der Düsen­ raum 11 an eine Niederdruckkraftstoffversorgung ange­ schlossen, und für eine Haupteinspritzung mit dem höheren Kraftstoffdruck ist der Düsenraum 11 an die Hochdruck­ kraftstoffversorgung angeschlossen.

Claims (9)

1. Verfahren zum Einspritzen von Kraftstoff mit minde­ stens zwei unterschiedlich hohen Kraftstoffdrücken über Injektoren (8; 43; 80) in den Brennraum einer Brennkraftmaschine, wobei die Kraftstoffeinspritzung mit dem tieferen Kraftstoffdruck hubgesteuert er­ folgt, dadurch gekennzeichnet, daß die Kraftstoffeinspritzung mit dem höheren Kraft­ stoffdruck druckgesteuert erfolgt.

2. Einspritzverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß nach der Kraftstoffeinspritzung mit dem höheren Kraftstoffdruck der im Injektor (8; 43) herr­ schende Kraftstoffdruck auf den tieferen Kraftstoff­ druck abgebaut und für mindestens eine Kraftstoffein­ spritzung mit dem tieferen Kraftstoffdruck lokal ge­ speichert wird.

3. Einspritzverfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Drucksteuerung unabhängig von der Hubsteuerung erfolgt.

4. Kraftstoffeinspritzsystem (1; 40; 50; 60) für eine Brennkraftmaschine, bei dem Kraftstoff unter zwei un­ terschiedlich hohen Kraftstoffdrücken in den Brenn­ raum der Brennkraftmaschine über hubgesteuerte Injek­ toren (8; 43; 80) eingespritzt werden kann, wobei je­ der Injektor (8; 43; 80) jeweils ein kolbenförmiges in einer Führungsbohrung axial verschiebliches, zum Abdichten einer Einspritzöffnung (14) ausgebildetes Ventilglied (12), welches durch einen mit der Füh­ rungsbohrung durchgängig verbundenen Düsenraum (11) hindurch geführt und an seinem der Einspritzöffnung (14) abgewandten Ende mittels des in einem Steuerraum (24) ausgebildeten Druckes in Richtung der Einspritz­ öffnung (14) druckbeaufschlagbar ist, und ein Hub­ drucksteuerorgan (2/2-Wege-Ventil 29) zur Druckentla­ stung des Steuerraums (24) aufweist, wobei der Düsen­ raum (11) und der Steuerraum (24) an eine Kraftstoff­ versorgung anschließbar sind, insbesondere zum Durchführen des Einspritzverfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß für eine Haupteinspritzung mit dem höheren Kraft­ stoffdruck der Düsenraum (11) an eine Hochdruckkraft­ stoffversorgung angeschlossen ist und daß für eine Vor- und/oder Nacheinspritzung und/oder eine Bootin­ jektion mit dem tieferen Kraftstoffdruck der Düsen­ raum (11) und der Steuerraum (24) an einen Akkumula­ torraum (21; 47) angeschlossen sind, der während oder nach der Haupteinspritzung gefüllt und vor der Vor- bzw. Nacheinspritzung auf den tieferen Kraftstoff­ druck entlastet ist.

5. Kraftstoffeinspritzsystem nach Anspruch 4, gekenn­ zeichnet durch eine Einrichtung (3/2-Wege-Ventil 9), die den Düsenraum (11) entweder mit der Hochdruck­ kraftstoffversorgung oder mit dem Akkumulatorraum (21) verbindet.

6. Kraftstoffeinspritzsystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Akkumulatorraum (21) mit ei­ nem auf den tieferen Kraftstoffdruck eingestellten Druckbegrenzungsventil (19) verbunden ist.

7. Kraftstoffeinspritzsystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Akkumulatorraum (47) ständig mit dem Düsenraum (11) und dem Steuerraum (24) ver­ bunden ist.

8. Kraftstoffeinspritzsystem (90; 100; 110; 120; 130; 140; 150; 160) gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 4, insbesondere zum Durchführen des Einspritzverfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß für eine Vor- und/oder Nacheinspritzung und/oder eine Bootinjektion mit dem tieferen Kraftstoffdruck der Steuerraum (24) und über ein Rückschlagventil (81) auch der Düsenraum (11) an eine Niederdruck­ kraftstoffversorgung angeschlossen sind und daß für eine Haupteinspritzung mit dem höheren Kraftstoff­ druck der Düsenraum (11) an die Hochdruckkraftstoff­ versorgung angeschlossen ist.

9. Kraftstoffeinspritzsystem nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die im Düsenraum (11) und im Steuerraum (24) vorgesehenen Druckflächen des Ventilgliedes (12) aufeinander derart abgestimmt sind, daß das Ventilglied (12) unabhängig von der Stellung des Hubdrucksteuerorgans druckgesteuert öff­ net.