DE19939452A1 - Vorrichtung zur Einspritzung von Kraftstoff - Google Patents

Abstract

Es wird eine Vorrichtung (10) zur Einspritzung von Kraftstoff in einen Brennraum eines Verbrennungsmotors vorgeschlagen, die einen hydraulischen Druckerzeuger (12), eine Einspritzdüse (14) und eine Steuereinrichtung (16, 100, 200, 300) zur Bestimmung des Kraftstoffdrucks in der Einspritzdüse (14) umfaßt. Die Steuereinrichtung (16, 100, 200, 300) hat einen extern beaufschlagbaren Aktor (28, 102, 202), ein vom Aktor (28, 102, 202) betätigbares Ventilglied (32, 108, 212, 302) sowie einen vom Ventilglied (32, 108, 212, 302) gesteuerten Ventilsitz (34, 124, 222, 320, 322), an dem druckmittelführende Kanäle (36, 38, 126, 128, 224, 234, 332, 340) münden. DOLLAR A Es wird vorgeschlagen, die Steuereinrichtung (16, 100, 200, 300) mit Mitteln (130, 132) auszustatten, die einen Ausgleich der am Ventilglied (108) angreifenden hydraulischen Kräfte ermöglichen. Das Ventilglied (108) ist damit druckausgeglichen geführt, so daß zu dessen Auslenkung geringe Betätigungskräfte ausreichen. Bei unveränderten Abmessungen des Aktors (102) ist ein Übersetzer (104, 204) verwendbar, der besonders große Übersetzungen zuläßt.

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung zur Einspritzung von Kraftstoff in einen Brennraum eines Verbrennungsmotors entsprechend der Gattung des Anspruchs 1. Derartige Vorrichtungen umfassen einen, von außen angetriebenen hydraulischen Druckerzeuger, eine vom Druckerzeuger mit Kraftstoff unter Hochdruck versorgte Einspritzdüse und eine Steuereinrichtung zur Bestimmung des Kraftstoffdrucks in der Einspritzdüse.

Beispielsweise aus der DE 38 44 134 C2 ist eine derartige Vorrichtung zur Einspritzung von Kraftstoff bekannt, bei der der Druckerzeuger, die Einspritzdüse und die Steuereinrichtung eine gemeinsame Baueinheit bilden. Diese Baueinheiten werden als sogenannte Pumpe-Düse-Einrichtungen (PDE) bezeichnet. Darüber hinaus sind auch Vorrichtungen bekannt, bei denen die Einspritzdüse über eine Druckmittel führende Leitung mit einer Baueinheit aus Druckerzeuger und Steuereinheit verbunden sind. Solche Baueinheiten bilden Pumpe-Leitungs-Düsen (PLD). Schließlich ist es möglich, den Druckerzeuger hydraulisch von der Steuereinheit und der Einspritzdüse zu trennen und zwischen ihn und die Einspritzdüse einen Hochdruckspeicher zu schalten. Dieser kann über getrennte Leitungen mehrere Einspritzdüsen gemeinsam mit Kraftstoff unter Hochdruck versorgen. Diese Vorrichtungen bilden sogenannte Common-Rail-Systeme.

Allen diesen Bauformen von Vorrichtungen zur Einspritzung von Kraftstoff ist gemeinsam, daß der Kraftstoffdruck in der Einspritzdüse von einer Steuereinrichtung geregelt wird. Diese weist dazu einen extern ansteuerbaren Aktor auf, der mittels eines Ventilglieds Druckmittelverbindungen zwischen Druckmittel unterschiedlichen Druckniveaus führenden Kanälen steuert. Das Ventilglied ist dazu verschiebbar in einer Ventilbohrung geführt und wirkt mit einem Ventilsitz zusammen. Die bekannten Ventilglieder sind von hydraülischen und mechanischen Druckkräften belastet. Zu ihrer Ansteuerung muß der Aktor die Resultierende dieser Kräfte überwinden. Dies erfordert Aktoren mit vergleichsweise hoher elektrischer Leistung und einem dementsprechend großen Bauvolumen.

Darüber hinaus sollen Vorrichtungen zur Einspritzung von Kraftstoff aus Geräusch- und Emissionsgründen des Verbrennungsmotors Einspritzzyklen mit einer Vor- und einer Haupteinspritzung ermöglichen. Dazu eignen sich aufgrund ihrer hohen Schaltgeschwindigkeiten insbesondere piezoelektrische Aktoren. Diese erzeugen hohe Betätigungskräfte, bei allerdings kleinen Hüben. Um den Hub eines Aktors zu vergrößern ist es bekannt, hydraulische Übersetzer vorzusehen. Letztere sollen möglichst große Übersetzungsverhältnisse erzeugen, sind diesbezüglich jedoch durch die maximal aufbringbaren Aktorkräfte eingeschränkt.

Vorteile der Erfindung

Demgegenüber weist die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Einspritzung von Kraftstoff mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 den Vorteil auf, daß das Ventilglied druckausgeglichen geführt ist. Zu dessen Betätigung reicht es demnach aus, den verhältnismäßig geringen Anteil der mechanischen Federkräfte zu überwinden. Dementsprechend klein und preisgünstig bauende Aktoren mit entsprechend geringer elektrischer Leistung sind verwendbar. Dies verringert das Bauvolumen derartiger Vorrichtungen.

Im Umkehrschluß dazu ist es ebenso möglich, mit Aktoren unveränderter Abmessungen Übersetzer zu koppeln, die wesentlich höhere Übersetzungsverhältnisse zulassen. Dies erhöht die Hubgeschwindigkeit des Ventilglieds und verringert damit die Dauer der Einspritzvorgänge. Mit der Steuerbarkeit von geringeren Öffnungszeiten des Ventilglieds steigt die Dosierbarkeit der zuzumessenden Kraftstoffmenge. Eine genauere Anpassung der Kraftstoffmenge an die Betriebszustände eines Verbrennungsmotors ist realisierbar. Neben dem Kraftstoffverbrauch eines Verbrennungsmotors verbessert sich dadurch auch dessen Geräusch- und Emissionsverhalten.

In den Unteransprüchen 2, 4 und 5 sind besonders vorteilhafte konstruktive Ausführungsvarianten von Mitteln zur druckausgeglichenen Führung des Ventilglieds beansprucht. Diese Mittel lassen sich bei Vorrichtungen mit piezoelektrisch oder elektromagnetisch arbeitenden Aktoren ebenso einsetzen, wie bei Pumpe-Düse, Pumpe-Leitungs-Düse oder bei Common-Rail-Systemen. Weitere Vorteile oder vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen und der Beschreibung.

Zeichnung

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.

Fig. 1 zeigt eine aus dem Stand der Technik bekannte Pumpe-Düse-Vorrichtung, in

Fig. 2 ist das Detail X nach Fig. 1 in einer ersten erfindungsgemäßen Ausbildung vergrößert dargestellt.

Eine zweite und eine dritte Ausbildungsvariante des Details X nach Fig. 1 zeigen die Fig. 3 und 4 im Längsschnitt.

Zur Erläuterung der Funktionsweise der Erfindung zeigt

Fig. 5 Diagramme mit Kraft-Hub-Kennlinien eines nicht übersetzten und eines stark übersetzten Aktors, sowie den Hubverlauf der Einspritzdüse und den Hubverlauf des Ventilglieds der Steuereinrichtung, jeweils aufgetragen über die Zeit.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

In Fig. 1 ist eine aus dem Stand der Technik bekannte, als Pumpe-Düse-System ausgeführte, Vorrichtung zur Einspritzung von Kraftstoff in den Brennraum eines Verbrennungsmotors mit der Positionsnummer 10 bezeichnet. Diese Vorrichtung 10 besteht aus einem hydraulischen Druckerzeuger 12, einer Einspritzdüse 14 und einer Steuereinrichtung 16, die in einem gemeinsamen Gehäuse 18 angeordnet sind. Der Antrieb des Druckerzeugers 12 erfolgt von außen mittels einer Betätigung 20, die beispielsweise mit der nicht gezeigten Nockenwelle eines Verbrennungsmotors zusammenwirkt. Die Einspritzdüse 14 ist im Zylinderkopf 22 des Verbrennungsmotors eingebaut. Dort ist ein Zulauf 24 und ein Rücklauf 26 zur Ver- und Entsorgung der Vorrichtung 10 mit Kraftstoff vorgesehen.

Die Steuereinrichtung 16 umfaßt einen extern ansteuerbaren Aktor 28, der exemplarisch in Form eines Magnetkreises ausgeführt ist und ein mit diesem in Wechselwirkung stehenden und in einer Ventilbohrung 30 verschiebbar geführten Ventilglied 32 zur Steuerung des Druckniveaus in der Einspritzdüse 14. Dazu wirkt das Ventilglied 32 mit einem Ventilsitz 34 zusammen, der zwischen einem ersten und einem zweiten Steuerkanal 36, 38 liegt. Der erste Steuerkanal 36 verbindet den Hochdruckbereich des Druckerzeugers 12 mit der Steuereinrichtung 16, während der zweite Steuerkanal 38 druckentlastet ist und in den Rücklauf 26 einmündet. Im dargestellten elektrisch angesteuerten Zustand des Aktors 28 ist das Ventilglied 32 angehoben, verschließt den Ventilsitz 34 druckdicht und unterbricht die Druckmittelverbindung zwischen den Steuerkanälen 36 und 38. Damit steht der Innenraum der Einspritzdüse 14 unter dem vom Druckerzeuger 12 erzeugten Hochdruck. Ein dort geführtes Schließglied 40 hebt deshalb druckgesteuert von seinem Sitz ab und gibt nichterkennbare Einspritzöffnungen frei, durch die Kraftstoff in den Brennraum des Verbrennungsmotors einspritzt. Mit der Rücknahme der Ansteuerung des Aktors 28 öffnet das Ventilglied 32 den Ventilsitz 34 und damit auch die Druckmittelverbindung zwischen den Steuerkanälen 36 und 38. Dies entlastet den Innenraum der Einspritzdüse 14, worauf das Schließglied 40, beaufschlagt von einer Schließfeder 42, in seine Schließstellung zurückkehrt und den Einspritzvorgang beendet.

Das Detail X nach Fig. 1 ist in Fig. 2 in einer erfindungsgemäßen ersten Ausführungsform vergrößert dargestellt. Dabei ist davon auszugehen, daß in der Steuereinrichtung 100 als Aktor 102 ein piezoelektrischer Aktor vorgesehen ist, der sich insbesondere durch hohe Schaltgeschwindigkeiten und hohe Schaltkräfte, bei geringer elektrischer Leistungsaufnahme auszeichnet. Allerdings erlauben piezoelektrische Aktoren nur relativ geringe Hübe, so daß ein hydraulischer Übersetzer 104 vorgesehen werden muß, um die Hubbewegungen zu übersetzten. Dazu verfügt der vorgesehene Übersetzer 104 über zwei ineinander geführte Kolben 105, 106 mit unterschiedlich großen Kolbenflächen. Der im Außendurchmesser größere Kolben 105 ist topfförmig ausgebildet und ist mit seiner geschlossenen Seite dem Aktor 102 zugewandt, während der kleinere Kolben 106 mit einem Ventilglied 108 verbunden ist und sich über eine Druckfeder 110 in dem zur Umgebung hin belüfteten Inneren des Kolbens 104 abstützt. Die innere Wandung des Kolbens 105 wirkt als radiale Führung für den kleineren Kolben 106. Die dem Ventilglied 108 zugewandten Stirnseiten beider Kolben 105 und 106 begrenzen miteinander eine Übersetzerkammer 112, die mit einem inkompressiblen Druckmedium befüllt ist. Mit der Bewegung des Kolbens 105 findet eine Druckmittelverdrängung statt, aufgrund der der zweite Kolben 106 entgegen der Kraft der Druckfeder 110 weiter in das Innere des ersten Kolbens 104 eintaucht, so daß das Ventilglied 108 angehoben wird. Die Bewegungsrichtung des Aktors 102 und des Kolbens 105 ist damit entgegengesetzt zur Bewegungsrichtung des zweiten Kolbens 106 und des Ventilglieds 108 gerichtet, weshalb man auch von einem Übersetzer 102 mit Kraftumkehr spricht. Übersetzer 102 mit Kraftumkehr sind insbesondere für Pumpe- Düse oder Pumpe-Leitung-Düse-Einspritzsysteme nötig.

Der zweite Kolben 106 hat einen Schaft 114, der in eine Ventilbohrung 116 hineinragt und an dem das in dieser Ventilbohrung 116 beweglich geführte Ventilglied 108 verankert ist. Letzteres weist einen auf den Durchmesser der Ventilbohrung 116 abgestimmten Führungsabschnitt 118 und einen im Außendurchmesser verdickten Steuerkopf 120 auf. Der Führungsabschnitt 118 ist mit dem Steuerkopf 120 über eine Einschnürung 122 einteilig verbunden, wobei der Übergang vom Steuerkopf 120 zur Einschnürung 122 eine Fase bildet. Diese dichtet in der dargestellten Schaltstellung einen Ventilsitz 124 ab, der sich am Übergang zwischen den dem Steuerkopfdurchmesser bzw. dem Führungsdurchmesser angepassten Abschnitten der Ventilbohrung 116 befindet. Auf der dem Übersetzer 104 zugewandten Seite des Ventilsitzes 124 mündet im Bereich der Einschnürung 122 des Ventilglieds 108 ein Zulauf 126 ein, ein Rücklauf 128 liegt abgewandt davon im Bereich des Steuerkopfes 120.

Die Ventilbohrung 116 ist an ihrem dem Steuerkopf 120 des Ventilglieds 108 zugewandten Ende verschlossen und weist dort einen nach innen ragenden, ortsfesten Kolben 130 auf. Dieser dringt in einen Zylinder 132 ein, der im Steuerkopf 120 des Ventilglieds 108 ausgebildet ist. Der Innenraum des Zylinders 132 steht über eine sacklochartige Längsbohrung 134, die im Bereich der Einschnürung 122 des Ventilglieds 108 in eine Querbohrung 136 übergeht mit dem Zulauf 126 in hydraulischer Verbindung. Dadurch herrscht im Zylinder 132 Zulaufdruck. Die vom Druck beaufschlagte Fläche des Zylinders 132 bzw. des Kolbens 130 entspricht der Differenz aus der Fläche des Ventilsitzes 124 und der des Führungsabschnitts 118. Die Einheit aus Kolben 130 und Zylinder 132 ist somit in der Lage die hydraulische Kraft auszugleichen, die bei geöffnetem Ventilsitz 124, d. h. im nicht dargestellten, angesteuerten Zustand des Aktors 102 auf das Ventilglied 108 wirkt. Das Ventilglied 108 ist somit druckausgeglichen geführt und bedarf zu seiner Verbringung in die dargestellte Schaltstellung nur relativ geringer Betätigungskräfte durch den Aktor 102, so daß dieser besonders kompakt ausgeführt werden kann.

Fig. 3 zeigt das Detail X nach Fig. 1 in einer zweiten Ausführungsform, die zur Verwendung in einem Common-Rail- Einspritzsystem vorgesehen ist. Common-Rail-Einspritzsysteme unterscheiden sich von den zuvor beschriebenen Pumpe-Düse- Einspritzsystemen insbesondere dadurch, daß die Einspritzdüse zur Auslösung eines Einspritzvorgangs von der Steuereinrichtung druckentlastet wird, bzw. daß der Ventilsitz der Steuereinrichtung während des Einspritzvorgangs geöffnet ist.

Die Steuereinrichtung 200 nach Fig. 3 umfaßt einen piezoelektrischen Aktor 202, dem ein hydraulischer Übersetzer 204 nachgeschaltet ist. Dieser hat zwei axial hintereinanderliegende Kolben 206 und 208 unterschiedlich großer Druchmesser und eine dazwischen angeordnete Übersetzerkammer 210. Der im Durchmesser größere Kolben 206 wirkt mit dem Aktor 202 zusammen, der Kolben 208 ist einteilig mit einem Ventilglied 212 verbunden. Letzteres ist mit seinem Führungsabschnitt 214 in einer Ventilbohrung 216 geführt. Im Führungsabschnitt 214 schließt sich eine Einschnürung 218 an, die unter Ausbildung einer Fase in einen Steuerkopf 220 übergeht. Mit dieser Fase steuert das Ventilglied 212 einen. Ventilsitz 222, die an einer Übergangsstelle der Ventilbohrung 216 in eine Erweiterung ausgebildet ist. Der von dem Ventilsitz 222 begrenzte Steuerquerschnitt entspricht dabei dem Querschnitt des Führungsabschnitts 214, so daß im geschlossenen Zustand am Ventilglied 212 Druckgleichgewicht herrscht. Zur Öffnung des Ventilglieds 212 muß der Aktor 202 demnach nur die Gegenkraft einer Schließfeder 218 überwinden, die das Ventilglied 212 gegen den Ventilsitz 222 preßt.

Im Bereich der Einschnürung 218 des Ventilglieds 212 mündet ein Druckmittelkanal 224 in die Ventilbohrung 216 ein, der zu einer Einspritzdüse 226 führt. In dieser Einspritzdüse 226 ist eine Druckkammer 228 ausgebildet, die mit einem Zulauf 230 in Verbindung steht und die unter anderem von der Stirnfläche einer Düsennadel 232 begrenzt ist. Der Zulaufdruck hält die Düsennadel 232 geschlossen. Diese öffnet demnach erst, mit einem Druckabfall, d. h. mit der - Öffnung des Ventilsitzes 222 in der Steuereinrichtung 200. Dabei wird der Druckmittelkanal 224 mit einem Rücklauf 234 verbunden, der in Strömungsrichtung nach dem Ventilsitz 222 aus der Ventilbohrung 216 abzweigt. Im Druckmittelkanal 224 ist eine Drossel 236 angeordnet, um über die dabei aus der Druckkammer abströmende Menge an Kraftstoff die Öffnungsbewegung der Düsennadel 228 zu steuern. Das Ventilglied 212 hat somit 2/2-Wegeventilfunktion.

Im Unterschied dazu zeigt Fig. 4 eine dritte Ausführungsform einer Steuereinrichtung 300 mit 2/3- Wegefunktion, die ebenfalls für einen Einsatz in einem Common-Rail-Einspritzsystem vorgesehen ist. Diese Steuereinrichtung 300 umfaßt ein zweigeteilt aufgebautes Ventilglied 302 aus einem ersten Ventilkörper 304 und einem zweiten Ventilkörper 306. Beide Ventilkörper 304 und 306 bestehen aus einem Führungsabschnitt 308, 310, einem Steuerkopf 312, 314 und einer dazwischen liegenden Einschnürung 316, 318. Der Übergang vom Führungsabschnitt 308, 310 zu dieser Einschnürung 316, 318 wirkt als Schließglied für einen Ventilsitz 320, 322. Die beiden Ventilkörper 304, 306 sind symmetrisch zueinander in einer gemeinsamen Ventilbohrung 324 angeordnet, wobei sich die Stirnfläche ihrer Führungsabschnitte 308, 310 berühren. Es ist davon auszugehen, daß der erste Ventilkörper 304 unter Zwischenschaltung eines nicht dargestellten Übersetzers von einem piezoelektrischen Aktor beaufschlagt ist, während am freien Ende des zweiten Ventilkörpers 306 eine Druckfeder 326 angreift, die sich am verschlossenen Ende der Ventilbohrung 324 abstützt. Diese Druckfeder 324 verbringt das Ventilglied 302 im nicht angesteuerten Zustand eines nicht gezeichneten Aktors in eine Stellung, in der der erste Ventilsitz 320 geöffnet und der zweite Ventilsitz 322 geschlossen ist. Dadurch ist ein von einer Steuerkammer 328 einer Einspritzdüse 330 zur Steuereinrichtung 300 führender Kanal 332 abgesperrt. In der Steuerkammer 328 herrscht dadurch das hohe Druckniveau eines Zulaufs 334, der ebenfalls mit der Steuerkammer 328 verbunden ist. Dieser Druck wirkt auf eine Düsennadel 336 ein und hält diese in ihrer Schließstellung.

Mit der Betätigung des in Fig. 4 nicht erkennbaren Aktors läßt sich das Ventilglied 302 in eine Zwischenstellung verbringen, in der beide Ventilsitze 320, 322 gleichzeitig geöffnet sind. Über eine Verbindungsbohrung 338 zwischen den beiden Ventilkörpern 304, 306 ist dabei der Kanal 332 mit einem Rücklauf 340 gekoppelt, wodurch eine Druckentlastung der Steuerkammer 328 erfolgt. Damit entfällt die auf die Düsennadel 336 in Schließrichtung wirkende hydraulische Kraft, so daß diese öffnet und ein Einspritzvorgang stattfindet. Mit zunehmender Betätigung des Aktors wird nun der erste Ventilsitz 320 und damit einhergehend die Druckmittelverbindung zum Zulauf 340 wieder unterbrochen. Dadurch baut sich in der Steuerkammer 328 der Zulaufdruck auf, der die Düsennadel 336 wieder schließt. Mit der Rücknahme der Betätigung des Aktors läuft der beschriebene Vorgang umgekehrt ab, so daß mit einer einzigen Betätigung des Aktors zwei getrennte Einspritzvorgänge steuerbar sind. Mittels Drosseln 342 und 344 im Zulaufkanal 334 und im Kanal 332 läßt sich der Hubverlauf der Düsennadel 336 an die jeweiligen Einsatzbedingungen anpassen.

Am Ventilglied 302 herrscht aufgrund der beiden symmetrischen Ventilkörper 304 und 306 im nicht angesteuerten Zustand des Aktors Druckgleichgewicht, so daß der Aktor lediglich die Gegenkraft der Druckfeder 326 zu überwinden hat, um das Ventilglied 302 auszulenken. Hydraulische Gegenkräfte treten demnach nicht auf, so daß ein kompakt bauender Aktor mit verhältnismäßig geringer elektrischer Leistung zur Betätigung der Steuereinrichtung 300 ausreicht.

Anstatt kleiner bauende Aktoren einzusetzen lassen sich auch Übersetzer mit höherem Übersetzungsverhältnis betreiben. Mit zunehmendem Hub des Ventilglieds erhöht sich damit die Schaltgeschwindigkeit der Düsennadeln, so daß deren minimal steuerbare Öffnungszeit sich entsprechend verringert. Mit kürzeren Schaltzeiten lassen sich geringere Kraftstoffmengen zumessen. Die Einspritzungen sind dadurch besser an die jeweiligen Betriebsbedingungen eines Verbrennungsmotors anzupassen, wodurch dieser leiser arbeitet und weniger Emissionen erzeugt. Die aufgezeigten Wirkungszusammenhänge sind in Fig. 5 anhand von Funktionsdiagrammen verdeutlicht.

Das Diagramm 400 zeigt zwei Kennlinien 402 und 404, die den Hub eines Aktors aufgetragen über die Kraft, mit der ein Übersetzer auf ein Ventilglied einwirkt, zeigen. Die erste Kennlinie 402 wurde bei einem stark übersetzten Aktor aufgenommen, während die zweite Kennlinie 404 von einem nicht übersetzten, d. h. einem direkt auf das Ventilglied einwirkenden Aktor stammt. Es ist zu erkennen, daß der stark übersetzte Aktor einen wesentlich höheren Hub bei allerdings geringerer Maximalkraft bereitstellt. Beim nicht übersetzten Aktor sind diese Verhältnisse umgekehrt.

Vor dem Hintergrund, daß beide Hübe während des gleichen Zeitintervalls erfolgen, läßt sich die wesentlich höhere Schaltgeschwindigkeit und damit die verbesserte Dosierbarkeit eines mit einem stark übersetzten Aktor ausgestatteten Einspritzsystems erkennen. Um diesen Vorteil jedoch ausnützen zu können müssen die erforderlichen Schaltkräfte reduziert werden, da die Maximalkraft eines übersetzten Aktors begrenzt ist. Dabei ist die durch die Erfindung vorgeschlagene druckausgeglichene Führung eines Ventilglieds eine wesentliche Maßnahme.

In den Diagrammen 406 und 408 ist der zum Beispiel beim dritten Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 meßbare Hub der Düsennadel 336 und der Hub des Ventilglieds 302 über die Zeit aufgetragen; beide Diagramme 406 und 408 sind zeitsynchron zueinander aufgenommen. Zum Zeitpunkt T1 hat das Ventilglied 302 noch keinen Hub zurückgelegt und verschließt den ersten Ventilsitz 320. Mit der Ansteuerung des Aktors führt das Ventilglied 302 seinen Maximalhub aus und wird in den zweiten Ventilsitz 322 gefahren. Kurzzeitig sind dabei beide Ventilsitze 320, 322 geöffnet, so daß die Steuerkammer 328 druckentlastet wird und die Düsennadel 336, zeitverzögert durch die Drossel 344, ebenfalls öffnet, um eine Voreinspritzung 410 auszuführen. Mit dem Verschließen des zweiten Ventilsitzes 322 zum Zeitpunkt T2 ist die Voreinspritzung abgeschlossen. Zum Zeitpunkt T3 wird die Ansteuerung des Aktors teilweise zurückgenommen. Das verbleibende Ansteuersignal hält das Ventilglied 302 in der Mittelstellung. In dieser Mittelstellung sind beide Ventilsitze 320, 322 offen, so daß die Haupteinspritzung 412 stattfindet. Mit der Rücknahme der Ansteuerung des Aktors zum Zeitpunkt T4 auf Null kehrt das Ventilglied 302 in seine Ausgangsstellung zurück und beendet die Haupteinspritzung. Mit einer einzigen elektrischen Ansteuerung des Aktors werden somit eine Vor- und eine Haupteinspritzung getrennt voneinander gesteuert.

Selbstverständlich sind Änderungen oder Ergänzungen an den beschriebenen Ausführungsbeispielen möglich, ohne vom Grundgedanken der Erfindung abzuweichen.

Claims (8)

1. Vorrichtung (10) zur Einspritzung von Kraftstoff in einen Brennraum eines Verbrennungsmotors, mit einem angetriebenen hydraulischen Druckerzeuger (12), wenigstens einer mit diesem Druckerzeuger (12) verbundenen und einem Brennraum zugeordneten Einspritzdüse (14) und mit einer Steuereinrichtung (16, 100, 200, 300) zur Bestimmung des Kraftstoffdrucks in der Einspritzdüse (14), die einen ansteuerbaren Aktor (28, 102, 202) ein vom Aktor (28, 102, 302) betätigbares Ventilglied (32, 108, 212, 302) sowie einen Druckmittelkanäle (36, 38, 126, 128, 224, 234, 332, 340) voneinander trennenden Ventilsitz (34, 124, 222, 320, 322) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (100) mit Mitteln (130, 132) ausgestattet ist, die einen Ausgleich der am Ventilglied (108) angreifenden hydraulischen Kräfte ermöglichen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventilglied (108) einen Führungsabschnitt (118) und einen im Außendurchmesser gegenüber diesem Führungsabschnitt (118) vergrößerten Steuerkopf (120) aufweist und daß als Mittel wenigstens eine Einheit aus einem Kolben (130) und einem Zylinder (132) vorgesehen ist, deren Druckflächen der Differenz aus den druckbeaufschlagten Flächen des Ventilsitzes (124) und der des Führungsabschnitts (118) entspricht.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinder (132) am Ventilglied (108) und der Kolben (130) am Gehäuse (18) der Steuereinrichtung (100) ausgebildet ist.

4. Vorrichtung (10) zur Einspritzung von Kraftstoff in einen Brennraum eines Verbrennungsmotors, mit einem angetriebenen hydraulischen Druckerzeuger (12), wenigstens einer mit diesem Druckerzeuger (12) verbundenen und einem Brennraum zugeordneten Einspritzdüse (14) und mit einer Steuereinrichtung (16, 100, 200, 300) zur Bestimmung des Kraftstoffdrucks in der Einspritzdüse (14), die einen ansteuerbaren Aktor (28, 102, 202) ein vom Aktor (28, 102, 302) betätigbares Ventilglied (32, 108, 212, 302) sowie einen Druckmittelkanäle (36, 38, 126, 128, 224, 234, 332, 340) voneinandertrennenden Ventilsitz (34, 124, 222, 320, 322) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (200) ein 2/2-Wegeventil bildet, bei dem das Ventilglied (212) einen Führungsabschnitt (214) und einen im Außendurchmesser gegenüber diesem Führungsabschnitt (214) vergrößerten Steuerkopf (220) aufweist und daß die hydraulisch wirksame Fläche des Ventilsitzes (222) der Querschnittsfläche des Führungsabschnitts (214) entspricht.

5. Vorrichtung (10) zur Einspritzung von Kraftstoff in einen Brennraum eines Verbrennungsmotors, mit einem angetriebenen hydraulischen Druckerzeuger (12), wenigstens einer mit diesem Druckerzeuger (12) verbundenen und einem Brennraum zugeordneten Einspritzdüse (14) und mit einer Steuereinrichtung (16, 100, 200, 300) zur Bestimmung des Kraftstoffdrucks in der Einspritzdüse (14), die einen ansteuerbaren Aktor (28, 102, 202) ein vom Aktor (28, 102, 302) betätigbares Ventilglied (32, 108, 212, 302) sowie einen Druckmittelkanäle (36, 38, 126, 128, 224, 234, 332, 340) voneinander trennenden Ventilsitz (34, 124, 222, 320, 322) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (300) als 2/3-Wegeventil mit einem zweiten Ventilsitz (322) und einem zweiten Ventilglied (306) ausgebildet ist, daß die beiden Ventilglieder (304, 306) jeweils einen Führungsabschnitt (312, 314) und einen Steuerkopf (308, 310) aufweisen, symmetrisch zueinander angeordnet sind und die beiden Ventilsitze (320, 322) wechselweise freigeben und schließen.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Aktor (28, 102, 202) piezoelektrisch oder elektromagnetisch arbeitet und daß im Falle eines piezoelektrischen Aktors zwischen diesem und dem Ventilglied (108, 212, 302) ein hydraulischer Übersetzer (105, 204) mit zwei Kolben (106, 108, 206, 214) unterschiedlich großer Druckflächen und einer von den Kolben (106, 108, 206, 214) begrenzten, gemeinsamen Druckkammer (112, 210) geschaltet ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Kolben (105, 106) des Übersetzers (104) zur Richtungsumkehr zwischen der Stellbewegung des Aktors (102) und der Auslenkbewegung des Ventilglieds (108) verschiebbar ineinander geführt sind.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckerzeuger (12) die Einspritzdüse (14) und die Steuereinrichtung (16, 100, 200, 300) in einem gemeinsamen Gehäuse (18) angeordnet sind oder daß der Druckerzeuger (12) und die Steuereinrichtung (16, 100, 200, 300) in einem gemeinsamen Gehäuse (18) angeordnet sind und mittels einer Druckmittel führenden Leitung mit der Einspritzdüse (14) verbunden sind.