DE2704688C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Kraftstoffein­ spritzeinrichtung für eine Brennkraftmaschine gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.

Eine solche Kraftstoffeinspritzeinrichtung ist bekannt (DE-OS 23 01 419). Die Überströmöffnung der Einspritz­ pumpe der bekannten Kraftstoffeinspritzeinrichtung wird vom Pumpenkolben zu dem Zeitpunkt aufgesteuert, zu dem die Förderung mittels der Einspritzpumpe been­ det werden soll. Durch die geöffnete Überströmöffnung wird der Druck in der Druckleitung zwischen der Ein­ spritzpumpe und der Einspritzdüse abgebaut und über­ schüssiger Kraftstoff aus der Kolbenkammer der Ein­ spritzpumpe abgelassen. Bei der bekannten Kraftstoff­ einspritzeinrichtung ist der Druckraum über eine zu­ sätzliche Leitung mit der Überströmöffnung der Ein­ spritzpumpe verbunden, so daß zu dem Zeitpunkt, zu dem der Druck in der Druckleitung sinkt, weil die Über­ strömöffnung geöffnet worden ist, gleichzeitig ein gewisser Druck im Druckraum aufgebaut wird, der auf den Kolben wirkt und zu einer die Kraft der Düsennadel­ feder ergänzenden hydraulischen Schließkraft führt. Dadurch wird erreicht, daß die Einspritzdüse schneller schließt, als wenn nur die Düsennadelfeder wirken wür­ de, so daß die Kraftstoffeinspritzung schnell beendet wird, was insbesondere im Hinblick auf die Reinhal­ tung der Abgase zweckmäßig ist.

Nachteilig bei dieser bekannten Kraftstoffeinspritz­ einrichtung ist, daß sie außer der Druckleitung die zusätzliche Leitung zwischen der Einspritzpumpe und der Einspritzdüse erfordert und daß der im Druckraum auf den Kolben wirkende hydraulische Überdruck wesent­ lich geringer ist als der verfügbare maximale, in der Druckleitung erzeugte Druck.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die gattungs­ gemäße Kraftstoffeinspritzeinrichtung derart auszubil­ den, daß der hydraulische Überdruck im Druckraum mög­ lichst hoch ist, damit die durch diesen erzeugte Schließkraft möglichst groß ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale im kennzeichnenden Teil von Patentanspruch 1 gelöst, d. h. im wesentlichen durch die Druckspeichereinrich­ tung, die an die Druckleitung angeschlossen ist und während der Einspritzung mit unter dem von der Ein­ spritzpumpe gelieferten Druck stehenden Kraftstoff gefüllt wird, der am Ende der Einspritzung an den Druckraum abgegeben wird, so daß dort zu Beginn der Kraftstoffabgabe aus der Druckspeichereinrichtung der hohe Arbeitsdruck der Einspritzpumpe herrscht.

Durch die erfindungsgemäße Ausbildung ist erreicht, daß die Druckbeaufschlagung des Kolbens im Druckraum mit einem Druck erfolgt, der nur etwas geringer als der Druck in der Druckleitung ist, so daß die vom Über­ druck erzeugte zusätzliche Schließkraft verhältnis­ mäßig groß ist. Da die erfindungsgemäß vorgesehene Druckspeichereinrichtung an die Druckleitung ange­ schlossen ist, reicht eine Leitung zwischen der Ein­ spritzpumpe und der Einspritzdüse aus. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprü­ chen gekennzeichnet.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeich­ nungen dargestellt und werden im folgenden näher er­ läutert. Es zeigt

Fig. 1 eine Schnittdarstellung einer ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Einspritz­ einrichtung und einer ersten Form einer Druckspeichereinrichtung,

Fig. 2 ein Diagramm, das den Verlauf des Kraftstoffdrucks in einer Druckkammer der Einspritzdüse während des Schließens der Spritzöffnungen durch eine Ventilnadel wiedergibt;

Fig. 3 ein Diagramm, das experimentell ermittelte Werte des Verlaufs des Kraftstoffdrucks in der erfindungsgemäßen Einspritz­ düse im Vergleich zu herkömm­ lichen Einspritzdüsen zeigt;

Fig. 4 eine teilweise Schnittdarstel­ lung einer weiteren Ausfüh­ rungsform einer Einspritzdüse und

Fig. 5 eine teilweise Schnittdarstel­ lung einer dritten Ausführungs­ form einer Einspritzdüse mit einer weiteren Form einer Druckspeichereinrichtung.

Zunächst wird das in Fig. 1 dargestellte erste Ausfüh­ rungsbeispiel erläutert. Mit dem Bezugszeichen 100 ist insgesamt eine Einspritzpumpe bezeichnet. Diese Einspritzpumpe umfaßt einen Zylinder 1, einen Pumpen­ kolben 5 und ein Ventil 3 mit einem Ventilgehäuse 3 a, einem Ventilelement 9 sowie einem Ventilsitz 2. Der Zylinder 1, der fest am oberen Ende des Zylinders 1 angeordnete Ventilsitz 2 und das Ventilgehäuse 3 a werden von einem stationären Gehäuse 4 fest zusammen­ gehalten und getragen. Der Pumpenkolben 5 sitzt dich­ tend und verschiebbar im Zylinder 1 und weist eine Ausnehmung 6 auf, die im oberen Bereich seines Mantels ausgebildet ist und bis zur Stirnseite des Kolbens verläuft. Diese Ausnehmung 6 ist in Fig. 1 gestrichelt dargestellt. Die Ausnehmung 6 weist eine gerade vor­ dere Steuerkante 6 a auf, die unter bestimmten Winkel zur Achse des Pumpenkolbens 5 geneigt verläuft. Zur Kolbenkammer 8 zwischen der oberen Stirnfläche des Pumpenkolbens 5 und der Unterseite des Ventilsitzes 2 führt durch den Zylinder 1 eine Überströmöffnung 7, die die Form eines geneigten Parallelogramms hat. Die Überströmöffnung 7 weist eine gerade untere Steuer­ kante 7 a auf, die unter gleichem Winkel zur Längsachse des Pumpenkolbens 5 verläuft wie die vordere Steuer­ kante 6 a. Die räumliche Zuordnung zwischen der Über­ strömöffnung 7 und der Ausnehmung 6 mit der geneigten vorderen Steuerkante 6 a ist so gewählt, daß die Über­ strömöffnung 7 und die Ausnehmung 6 am Ende des wirk­ samen Aufwärtshubes des Pumpenkolbens 5 miteinander ausgerichtet sind, d. h. miteinander in Verbindung stehen. Wenn während des Betriebes der Pumpenkolben 5 im Zylinder 1 nach unten bewegt wird, tritt aus einer nicht dargestellten Kraftstoffquelle durch die Über­ strömöffnung 7 Kraftstoff in die Kolbenkammer 8 ein. Bei der Aufwärtsbewegung des Pumpenkolbens 5 wird der Kraftstoff unter Druck gesetzt und durch das Ventil 3 aus der Kolbenkammer 8 abgeführt. Wenn am Ende des Aufwärtshubes des Pumpenkolbens 5 die vordere Steuer­ kante 6 a des Pumpenkolbens 5 die untere Steuerkante 7 a der Überströmöffnung 7 erreicht, tritt dadurch die Kolbenkammer 8 wiederum im Verbindung mit der nicht dargestellten Kraftstoffquelle durch die Überströmöff­ nung 7 und die Ausnehmung 6, die dann in Verbindung miteinander stehen, so daß der Kraftstoff aus der Kam­ mer 8 zur Kraftstoffquelle zurückfließen kann. Dies wird als Überströmen bezeichnet. Dadurch sinkt der in der Kolbenkammer 8 herrschende Druck.

Das Ventilelement 9 des Ventils 3 wird von einer Druck­ feder 10 gegen den Ventilsitz 2 gedrückt, so daß das Ventilelement 9 normalerweise in Schließstellung ist. Wenn der Pumpenkolben 5 zum Einspritzen nach oben be­ weg wird, wird jedoch das Ventilelement 9 vom Kraft­ stoffdruck in der Kolbenkammer 8 vom Ventilsitz 2 ent­ gegen der Kraft der Druckfeder 10 abgehoben, so daß der Kraftstoff durch das dann offene Ventil 3 und über eine Druckleitung 11 zu einer Einspritzdüse 20 gelangt. Am Ende des wirksamen Aufwärtshubes des Kolbens 5 wird das Ventilelement 9 von der Feder 10 wieder in seine Schließstellung gebracht, da aufgrund der Verbindung zwischen der Kolbenkammer 8 und der nicht dargestell­ ten Kraftstoffquelle durch die miteinander ausgerich­ tete Überströmöffnung 7 und die Ausnehmung 6 der Kraft­ stoffdruck in der Kolbenkammer sinkt, wie dies vor­ stehend erläutert wurde.

Die Einspritzdüse 20 umfaßt ein Ventilelement in Form einer Düsennadel 21, die verschiebbar in ein Ventil­ gehäuse 22 eingepaßt ist und am unteren Ende eine Spitze aufweist, die Spritzöffnungen 23 öffnen und schließen kann, die im nach unten (in Fig. 1) vorstehenden Ende des Ventilgehäuses 22 ausgebildet sind. Ungefähr die untere Hälfte der Düsennadel 21 hat einen geringeren Durchmesser, so daß die Düsennadel eine Druckschulter 26 aufweist, die sich in einer Druckkammer 27 im Ven­ tilgehäuse 22 befindet. Die Druckkammer 27 ist mit der Druckleitung 11 über einen Kraftstoffkanal 28 ver­ bunden, der im Ventilgehäuse 22 und einem Zylinder­ block 31 ausgebildet ist, der fest mit dem Ventilge­ häuse 22 verbunden ist.

Im Zylinderblock 31 ist eine Bohrung 32 ausgebildet, in der abgedichtet verschiebbar ein erster Kolben 30 sitzt. Der Kolben 30 ist fest mit dem oberen Ende der Düsen­ nadel 21 verbunden und begrenzt in der Bohrung 32 einen Druckraum 33 oberhalb der Stirnfläche des ersten Kol­ bens 30. Ferner begrenzt die Unterseite des Kolbens 30 in der zylindrischen Bohrung 32 eine Kraftstoffab­ laßkammer 34, die den Kraftstoff aufnehmen kann, der während der Hin- und Herbewegung der Düsennadel 21, die verschiebbar im Ventilgehäuse 22 sitzt, durchsic­ kert. Aus der Kraftstoffablaßkammer 34 führt ein Ablaß­ kanal 35 heraus.

Auf dem Zylinderblock 31 ist ein Federgehäuse 25 a befe­ stigt, in dem eine Federkammer 25 b ausgebildet ist, die axial mit der Düsennadel 21 ausgerichtet ist. In der Federkammer 25 b sitzt eine Düsennadelfeder 25, die über einen Federsitz 24 auf die Düsennadel 21 eine nach unten, d. h. in Schließrichtung der Spritzöffnungen gerichtete Federkraft ausübt. An der in der Druckkammer 27 angeordneten Druckschulter 26 der Düsennadel 21 wirkt der Kraftstoffdruck, der eine Kraft in entgegen­ gesetzer Richtung erzeugt und versucht, die Düsen­ nadel nach oben, d. h. in Öffnungsrichtung der Spritz­ öffnungen zu verschieben, sofern der Kraftstoff in der Druckleitung 11 mit Einspritzdruck geliefert wird. Der Druckraum 33 steht in Verbindung mit einer Druck­ speichereinrichtung 40, die weiter unten erläutert wird. Während die Druckspeichereinrichtung 40 den Druckraum 33 unter Druck hält, werden erste Kolben 30 und somit die Düsennadel 21 unter Mitwirkung der Düsen­ nadelfeder 25 entgegen der vom an der Druckschulter 26 in der Druckkammer 27 wirkenden Kraftstoffdruck erzeugten Kraft nach unten in Schließrichtung der Spritzöffnungen gedrückt. Die Aufwärtsbewegung des ersten Kolbens 30 in Öffnungsrichtung der Spritzöffnungen wird von einem Anschlag 36 begrenzt.

Die Druckspeichereinrichtung 40 speist den Druckraum 33 oberhalb des Kolbens 30 gesteuert mit hohem Kraftstoff­ druck und sorgt dadurch für schnelle bzw. abrupte Beendi­ gung der Kraftstoffeinspritzung. Die Druckspeicherein­ richtung 40 umfaßt ein Gehäuse 41, in dem eine erste Kammer 42 und eine zweite Kammer 43 ausgebildet sind, zwischen denen sich eine Zwischenwand 44 befindet. In der Zwischenwand 44 ist ein verengter Durchlaß 45 ausgebildet, so daß die erste Kammer 42 und die zweite Kammer 43 in Verbindung miteinander stehen können.

Die erste Kammer 42 steht über eine erste Anschluß­ leitung 46 in Verbindung mit der Druckleitung 11. In der ersten Kammer 42 befindet sich ein als Einlaßven­ til dienendes Rückschlagventil 48, das von einer Feder 47 so beaufschlagt wird, daß der Anschluß, an dem die erste Anschlußleitung 46 in die erste Kammer 42 mün­ det, normalerweise geschlossen ist. Dagegen steht die zweite Kammer 43 über eine zweite Anschlußleitung 49 ständig in Verbindung mit der Druckleitung 11. In der zweiten Kammer 43 sitzt dichtend verschiebbar ein zweiter Kolben 51, der dazu dient, normalerweise den verengten Durchlaß 45 geschlossen zu halten, und zu diesem Zweck von einer Feder 50 beaufschlagt wird, die sich ebenfalls in der zweiten Kammer 43 befindet. Der zweite Kolben 51 bildet somit ein Auslaßventil. Die zweite Kammer 43 weist ferner einen Anschluß 52 auf, der über eine Abströmleitung 53 mit dem Druckraum 33 der Einspritzdüse 20 in Verbindung steht. Dieser Anschluß 52 ist so angeordnet, daß er mit der zweiten Kammer 43 und durch den Durchlaß 45 auch mit der ersten Kammer 42 in Verbindung steht, wenn der Kolben 51, der normalerweise sowohl den Anschluß 52 als auch den Durchlaß 45 schließt, entgegen der Kraft der Feder 50 nach unten verschoben ist.

Der vom Kolben 30 der Einspritzdüse 20 begrenzte Druck­ raum 33 weist einen Kraftstoffauslaß 55 auf, an dem ein im Zylinderblock 31 ausgebildeter Kanal 56 ange­ schlossen ist. Der Kanal 56 führt seinerseits zu einer Ablaßleitung 58 mit einer Drosselstelle 57. Sowohl ein Einlaß 54 als auch der Kraftstoffauslaß 55 sind neben dem vorstehenden Anschlag 36 ausgebildet, so daß sie mit dem Druckraum 33 auch dann in Verbindung stehen, wenn der Kolben 30 direkt am Anschlag 36 an­ liegt.

Im folgenden wird die Funktionsweise der vorstehend beschriebenen Kraftstoffeinspritzeinrichtung erläu­ tert. Der während des Aufwärtshubes des Pumpenkolbens 5 unter hohem Druck von der Einspritzpumpe 100 gelie­ ferte Kraftstoff strömt über die Druckleitung 11 und den Kraftstoffkanal 28 in die Druckkammer 27 der Ein­ spritzdüse 20. Gleichzeitig gelangt der Kraftstoff auch zur ersten Kammer 42 und zur zweiten Kammer 43 der Druckspeichereinrichtung 40 über die Anschlußlei­ tungen 46 und 49. Dabei wird das Rückschlagventil 48 in der ersten Kammer 42 der Druckspeichereinrichtung 40 vom Druck des Kraftstoffs entgegen der Kraft der Feder 47 geöffnet und dann geöffnet gehalten. Die Düsennadel 21 wird vom Druck auf der Druckschulter 26 entgegen der Kraft der Düsennadelfeder 25 nach oben verschoben, so daß die Spritzöffnungen 23 geöffnet werden und der Kraftstoff in den zugeordneten Zylin­ der der Brennkraftmaschine eingespritzt wird. Während dieser Zeit herrscht in der ersten Kammer 42 und der zweiten Kammer 43 der Druckspeichereinrichtung 40 gleicher Druck. Daher befindet sich der zweite Kolben 51 in solcher Stellung, daß es sowohl den verengten Durchlaß 45 als auch den Anschluß 52 geschlossen hält, wie dies in Fig. 1 dargestellt ist. Der Druckraum 33 der Einspritzdüse 20 wird daher nicht mit Kraftstoff versorgt. Der im Druckraum 33 am Ende des vorangegan­ genen Einspritzzyklus verbliebene Kraftstoff kann durch den Kraftstoffauslaß 55, den Kanal 56 und die Ablaß­ leitung 58 unbehindert abfließen. Daher wirkt im Druck­ raum 33 auf den Kolben 30 kein Kraftstoffdruck.

Wenn der Pumpenkolben 5 so weit verschoben worden ist, daß sich die Ausnehmung 6 im Pumpenkolben 5 mit der Überströmöffnung 7 im Zylinder 1 überlappt, strömt der Kraftstoff aus der Kolbenkammer 8 zurück zur nicht dargestellten Kraftstoffquelle, so daß der Kraftstoff­ druck in der Kolbenkammer 8 abnimmt, was wiederum zu einer Abnahme des auf die Druckschulter 26 der Düsen­ nadel 21 in der Druckkammer 27 wirkenden hydraulischen Drucks führt. Aufgrund der von der Düsennadelfeder 25 ausgeübten Kraft geht daher die Düsennadel 21 in eine Bewegung nach unten in Schließstellung der Spritz­ öffnungen über. Gleichzeitig führt der verringerte Kraftstoffdruck in der Druckleitung 11 zu einer Druck­ abnahme in der zweiten Kammer 43, die ständig mit der Druckleitung 11 in Verbindung steht, wogegen die erste Kammer 42 unter hohem Druck bleibt, da das Rückschlag­ ventil 48 geschlossen worden ist, als der Druck in der Druckleitung 11 abnahm. Demzufolge ist der zweite Kolben 51 dem Kraftstoffdruck in der ersten Kammer 42 ausgesetzt, wobei dieser Kraftstoffdruck zunächst nur auf der Querschnittsfläche des verengten Durch­ lasses 45 wirkt. Dieser aus der ersten Kammer 42 auf den Kolben 51 wirkende Druck überwindet schließlich die bestimmte von der Feder 50 ausgeübte Last sowie den verringerten Kraftstoffdruck in der zweiten Kammer 43, so daß sich der Kolben 51 nach unten zu bewegen beginnt. Der aus der ersten Kammer 42 auf den Kolben 51 wirkende Fluiddruck führt zu einer schnell anstei­ genden resultierenden Kraft, sobald sich der Kolben 51 von der Zwischenwand 44 wegbewegt hat, da die wirk­ same druckbeaufschlagte Fläche, nämlich die druckbe­ aufschlagte Oberseite, des Kolbens 51 abrupt zunimmt. Dadurch wird die Abwärtsbewegung des Kolbens 51 be­ schleunigt, wobei der Anschluß 52 geöffnet wird. Sobald dies geschieht, kann der Kraftstoff aus der ersten Kammer 42 durch den verengten Durchlaß 45, den oberen Bereich der zweiten Kammer 43, den Anschluß 52 und die Abströmleitung 53 in den Druckraum 33 der Ein­ spritzdüse 20 strömen. Der in den Druckraum 33 der Einspritzdüse 20 fließende Kraftstoff übt einen hydrau­ lischen Druck auf die Oberseite des Kolbens 30 aus, so daß die daraus resultierende Kraft zusammen mit der Kraft der Düsennadelfeder 25 die Düsennadel 21 schneller nach unten in Schließrichtung der Spritz­ öffnungen bewegt. Da die Ablaßleitung 58 die Drossel­ stelle 57 aufweist, kann der Kraftstoff nur allmählich durch den Auslaß 55 aus dem Druckraum 33 abfließen. Die Dimensionen dieser Drosselstelle sind so gewählt, daß der Druck im Druckraum 33 am Beginn des folgenden Kraftstoffeinspritzzyklus annähernd gleich dem atmosphärischen Druck ist. Da der Druck in der ersten Kammer 42 der Druckspeichereinrichtung 40 ebenfalls allmählich abnimmt, während der Kraftstoff dem Druck­ raum 33 zugeführt wird, kann schließlich der Kolben 51 von der Feder 50 in seine in Fig. 1 dargestellten Ausgangsstellung zurückgebracht werden, so daß auch die Druckspeichereinrichtung für den folgenden Kraft­ stoffeinspritzzyklus bereit ist.

Wie bereits beschrieben wurde, hat bei dieser Ausfüh­ rungsform die geneigt verlaufende untere Steuerkante 7 a der Durchströmöffnung 7 praktisch gleiche Geometrie wie die obere Steuerkante 6 a der Ausnehmung 6. Diese Ausbildung ermöglicht, daß die freie Fläche der Über­ strömöffnung 7 plötzlich stark vergrößert wird, wenn die obere Steuerkante 6 a die untere Steuerkante 7 a der Überströmöffnung 7 bei der Aufwärtsbewegung des Pumpenkolbens 5 gerade passiert hat. Unmittelbar nach­ dem die vordere Steuerkante 6 a die untere Steuerkante 7 a passiert hat, strömt daher der Kraftstoff gleich in großer Menge zur nicht dargestellten Kraftstoffquelle zurück, aus der der Kraftstoff während der Abwärtsbe­ wegung des Pumpenkolbens 5 angesaugt worden war. Dies hat zur Folge, daß der Kraftstoffdruck in der Druck­ leitung 11 und der Druckkammer 27 der Einspritzdüse 20 plötzlich verringert wird, so daß die Kraftstoffein­ spritzung ebenfalls sehr schnell und abrupt aufhört.

Da beim Schließen der Spritzöffnungen die Düsennadel 21 sowohl der Belastung durch die Düsennadelfeder 25 als auch dem Kraftstoffdruck ausgesetzt ist, der auf den Kolbe 30 wirkt und von der Druckspeichereinrich­ tung 40 gesteuert und geliefert wird, können die Spritzöffnungen von der Düsennadel 21 schlagartig ge­ schlossen werden. Auf diese Weise wird die Kraftstoff­ einspritzung abrupt beendet; die Einspritzkennlinie fällt dementsprechend stark ab. Es könnte nun vermutet werden, daß der Druck in der Druckkammer 27 während des schnellen Schließens der Spritzöffnungen durch die Düsennadel 21 kurzzeitig ansteigt. Tatsächlich sinkt jedoch der Druck in der Druckkammer 27 schnell, da in der Einspritzpumpe der Kraftstoff ebenfalls sehr schnell zurückströmt. Die Tendenz zum Druckanstieg in der Druckkammer 27 aufgrund der schnellen Abwärts­ bewegung der Düsennadel 21 wird daher kompensiert durch die Druckabnahme, die durch die Kraftstoffrückführung durch die Überströmöffnung 7 verursacht wird, ohne daß nennenswerte Druckschwankungen bzw. Druckänderun­ gen in der Druckkammer 27 auftreten. In diesem Zusam­ menhang wird ferner bemerkt, daß hoher Kraftstoffrück­ fluß möglicherweise aufgrund der schnellen Druckabnahme in der Kolbenkammer 8 zu Blasenbildung führen könnte. Andererseits könnte damit gerechnet werden, daß die von der Druckspeichereinrichtung 40 zur Verkürzung des Ventilschließvorgangs erhöhte Belastung auf eine Gegenreaktion in Form eines kurzzeitigen erhöhten Kraftstoffdrucks trifft, der auf die Druckschulter 26 der Düsennadel 21 wirkt. Es ist jedoch festgestellt worden, daß die Kombination der Merkmale und der Einzelreaktionen in der beschriebenen Weise denkbare Druckschwankungen und Druckänderungen in der Druck­ kammer 27 weitestgehend unterdrückt.

Im folgenden wird auf Fig. 2 eingegangen, die in Form eines Diagramms die Druckänderungen bzw. den Druckver­ lauf in der Druckkammer 27 der Einspritzdüse 20 zeigt. Dabei gibt Kurve A den Druckverlauf wieder, wie er sich einstellt, wenn die Kraftstoffeinspritzung allein durch Überströmen zur Überströmöffnung 7 mit der be­ schriebenen Form beendet wird. Es ist beobachtet wor­ den, daß im Kraftstoff in der Kolbenkammer 8 Blasen bzw. Hohlräume in dem Bereich der Kurve A auftreten, der dem Druck Null entspricht. Die Kurve B gibt den Kraftstoffdruckverlauf in der Druckkammer 27 bei einer Anordnung wieder, bei der die Überströmöffnung kreis­ förmig ist und bei der auf die Düsennadel eine zusätz­ liche und unabhängige Schließkraft wirkt. Es ist er­ kennbar, daß es in der Druckkammer 27 zu einem deut­ lichen Druckanstieg kommt. Erfindungsgemäß ist nun eine solche Merkmalskombination vorgesehen, daß die Tendenz zum Druckanstieg in der Druckkammer 27 auf­ grund der Abwärtsbewegung der Düsennadel 21 zum Zeit­ punkt des Schließens der Spritzöffnungen in gewünschter Weise durch einen schnellen Druckabfall in der Kolben­ kammer 8 kompensiert wird, wobei diese Kompensation durch die Überströmöffnung mit beschriebener Form und die Druckspeichereinrichtung 40 mit der vorstehend beschriebenen Funktion erreicht wird. Dadurch kann ein gewünschter Druckverlauf erreicht werden, wie er durch Kurve C in Fig. 2 dargestellt ist.

Es wurden Versuche durchgeführt, deren Ergebnisse graphisch in Fig. 3 dargestellt sind. Die Kurven D1 und D2 geben den Druckverlauf in der Einspritzdüse 20 und insbesondere in der Druckkammer 27 für den Fall wieder, daß der Schließvorgang der Spritzöffnungen mittels der Schließkraft der Düsennadelfeder 25 und der Druckspeichereinrichtung 40 auf die Düsennadel 21 bewirkt wird, wogegen die Kurven E1 und E2den ent­ sprechenden Druckverlauf zeigen, der auftritt, wenn in Kombination mit den Schließkräften aufgrund der Düsennadelfeder 25 und der Druckspeichereinrichtung 40 die Druckverminderung durch die Überströmöffnung 7 mit der beschriebenen Geometrie herbeigeführt wird. Die Kennlinien D1 und E1 ergeben sich, wenn auf die Düsennadel starke Schließkräfte ausgeübt werden. Dage­ gen zeigen die Kurven D2 und E2 den Druckverlauf bei verhältnismäßig geringen Schließkräften. Aus den Kur­ venverläufen ist erkennbar, daß der Kraftstoffdruck in der Druckkammer 27 am Ende der Kraftstoffeinsprit­ zung geringeren Veränderungen bzw. Schwankungen unter­ liegt, wenn die beschriebenen Merkmalskombinationen vorliegen.

Die Druckspeichereinrichtung 40 hat keinen Einfluß auf die Düsennadel 21, während die Einspritzdüse 20 zum Einspritzen des Kraftstoffs geöffnet wird. Der Öffnungsdruck der Einspritzdüse 20 kann wie bei her­ kömmlichen Einspritzeinrichtungen auf einen gewünschten Wert eingestellt werden, indem die Kraft der Düsen­ nadelfeder 25 entsprechend gewählt oder eingestellt wird.

Fig. 4 zeigt eine weitere Ausführungsform der Ein­ spritzdüse. In Fig. 4 sind die Elemente teilweise mit gleichen Bezugszeichen wie in Fig. 1 bezeichnet. Bei der in Fig. 4 dargestellten Ausführungsform ist die Düsennadel 21 mit einem Federsitz 124 verbunden und über eine Düsennadelfeder 125 funktional mit einem ersten Kolben 130 gekoppelt. Der Kolben 130 sitzt verschieb­ bar in einer Bohrung 132, die in einem Gehäuseblock 131 ausgebildet ist, und begrenzt einen Druckraum 133, der wie bei der Ausführungsform gemäß Fig. 1 über den Einlaß 54 mit der Druckspeichereinrichtung 40 verbunden ist. Ferner ist der Druckraum 133 über den Auslaß 55 mit der Ablaßleitung 58 (siehe Fig. 1) verbunden. Mit dieser Ausführungsform kann praktisch die gleiche Wir­ kung wie mit der ersten Ausführungsform gemäß Fig. 1 erreicht werden. Wenn am Ende der Kraftstoffeinsprit­ zung die Spritzöffnungen von der Düsennadel 21 ge­ schlossen werden sollen, wird dem Druckraum 133 Kraft­ stoff zugeführt. Auf die Düsennadel 21 wirkt dann die Summe aus der Kraft der Düsennadelfeder 125 und der Kraft aufgrund des Drucks im Druckraum 133, so daß dadurch der Schließvorgang beschleunigt wird, ohne daß nennenswerte Druckschwankungen in der Druckkammer 27 auftreten, da die Druckkammer 27 in gleicher Weise wie beim ersten Ausführungsbeispiel mit der Druckspei­ chereinrichtung 40 und der Einspritzpumpe 100 verbun­ den ist. Ferner weist auch die zweite Ausführungsform den Kraftstoffablaßkanal 35 auf.

Fig. 5 zeigt eine dritte Ausführungsform der Einspritz­ düse, die einen abgewandelten Aufbau hat und weitere vorteilhafte Merkmale aufweist. In Fig. 5 sind gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen wie bei der ersten und zweiten Ausführungsform bezeichnet. An der Düsen­ nadel 21 ist ein erster Kolben 230 befestigt, der verschieb­ bar in einer Bohrung 32 sitzt, die in einem zwischen­ gefügten Block 31 wie beim ersten Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 ausgebildet ist. Der Kolben 230 unterteilt die Bohrung 32 in einen Druckraum 233 oberhalb des Kolbens und einen Kraftstoffraum 234 unterhalb des Kolbens. Der obere Druckraum 233 ist über eine Leitung 239 mit der Druckleitung 11 verbunden. In der Leitung 239 befindet sich innerhalb einer dritten Kammer 242 ein als zweites Einlaßventil dienendes Rück­ schlagventil 241, das in der Regel von einer Feder 240 geschlossen gehalten wird. Der untere Kraftstoff­ raum 234 steht ständig über eine Verbindungsleitung 252 mit der ersten Kammer 42 der Druckspeichereinrich­ tung 40 in Verbindung, die mit Ausnahme der Anschlüsse praktisch gleichen Aufbau wie die Druckspeichereinrich­ tung gemäß Fig. 1 hat. Der obere Druckraum 233 und der untere Kraftstoffraum 234 der Einspritzdüse 20 stehen über einen Drosseldurchgang 243 im ersten Kolben 230 miteinander in Verbindung. Die Druckspeichereinrichtung 40 weist eine Abströmleitung 244 auf, die normaler­ weise von dem das Auslaßventil bildenden zweiten Kolben 51 geschlossen gehalten wird, an dem die Feder 50 an­ greift. Die Abströmleitung 244 ist zur zweiten Kammer 43 offen, wenn der Kolben 51 entgegen der Kraft der Feder 50 nach unten verschoben ist.

Die Ausführungsform gemäß Fig. 5 arbeitet in folgen­ der Weise. Wenn beim Kraftstoffeinspritzen der Kraft­ stoffdruck in der Druckleitung 11 aufgrund der Auf­ wärtsbewegung des Kolbens in der Einspritzpumpe steigt, strömt der unter hohem Druck stehende Kraftstoff durch die dritte Kammer 242 und die Leitung 239 in den Druckraum 233 oberhalb des Kol­ bens 230, wobei der Kraftstoffdruck der Kraft der Feder 240 des Rückschlagventils 241 entgegenwirkt. Gleich­ zeitig öffnet das Rückschlagventil 48 der Druckspei­ chereinrichtung 40, wie dies zuvor in Verbindung mit der ersten Ausführungsform gemäß Fig. 1 erläutert wur­ de. Dies hat zur Folge, daß der Kraftstoff in die erste Kammer der Druckspeichereinrichtung strömt und von dort durch die Verbindungsleitung 252 in den Kraft­ stoffraum 234 unterhalb des Kolbens 230 gelangt. Außer­ dem strömt der Kraftstoff in die zweite Kammer 43 der Druckspeichereinrichtung 40, so daß beide Kammern 42 und 43 mit Kraftstoff unter hohem Druck gefüllt sind. Wenn am Ende der Kraftstoffeinspritzung der Kraftstoff­ druck abnimmt, wie dies vorstehend in Verbindung mit der Einspritzpumpe 100 gemäß Fig. 1 erläutert wurde, schließen die Rückschlagventile 48 und 241, während gleichzeitig der Kolben 51 in der zweiten Kammer 43 der Druckspeichereinrichtung 40 nach unten bewegt wird, so daß der Kraftstoff im Kraftstoffraum 234 unterhalb des Kolbens 230 durch die Verbindungsleitung 252, die erste Kammer 42 und den verengten Durchlaß 45 in die zweite Kammer 43 der Druckspeichereinrichtung 40 und von dort zur Abströmleitung 244 strömt. Auf den Kolben 230 wirkt somit der Kraftstoffdruck im Druckraum 233, wodurch die Düsennadel 21 schnell nach unten bewegt wird, so daß sie die Spritzöffnungen schließt und da­ durch schlagartig die Kraftstoffeinspritzung beendet. Der Kraftstoff im Druckraum 233 oberhalb des Kolbens 230 strömt dann allmählich durch den Drosseldurchgang 243 in den Kraftstoffraum 234. Die Ausführungsform gemäß Fig. 5 weist ferner eine Ablaßleitung 235 für durchgesickerten Kraftstoff auf.

Die vorstehende Beschreibung dürfte klargemacht haben, daß die Einspritzdüsen 20 in Verbindung mit der Druck­ speichereinrichtung 40 für schnelle bzw. schlagartige Beendigung der Kraftstoffeinspritzung sorgen können, wozu der Kraftstoffdruck selber in Kombination mit der Düsennadelfeder benutzt wird, so daß die Düsen­ nadel der Einspritzdüse am Ende des Kraftstoffein­ spritzzyklus schnell in Schließstellung bewegt wird. Die Einspritzdüse mit der Druckspeichereinrichtung 40 kann für sich in Verbindung mit einer herkömmlichen Einspritzpumpe benutzt werden, wobei sich dann eine bessere Kraftstoffeinspritzung ergibt. Wenn jedoch diese Einspritzdüse in Verbindung mit der Einspritz­ pumpe verwendet wird, deren Kolben die Ausnehmung mit geneigt verlaufender Steuerkante aufweist und deren Überströmöffnung in der Zylinderwand entsprechend ge­ formt ist, wie dies in Fig. 1 gezeigt ist, wird ein hervorragender Verlauf der Einspritzkennlinie am Ende der Einspritzung erreicht, wie dies vorstehend in Ver­ bindung mit den Fig. 2 und 3 erläutert wurde.

Claims (7)

1. Kraftstoffeinspritzeinrichtung für eine Brenn­ kraftmaschine, mit einer Einspritzpumpe, die einen Pumpenkolben aufweist, der mit einer schrägen Steuer­ kante versehen ist, die mit einer Überströmöffnung zusammenwirkt, und der intermittierend Kraftstoff unter Einspritzdruck in eine Druckleitung fördert, mit einer Einspritzdüse, über die der dieser durch die Druckleitung zugeführte Kraftstoff intermittie­ rend in einen zugehörigen Brennraum der Brennkraft­ maschine eingespritzt wird, wobei die Einspritzdüse eine Düsennadel aufweist, die gegen die Kraft einer Düsennadelfeder und entgegen der Kraftstoffströmungs­ richtung von ihrem Sitz abhebt und dadurch dem Ein­ spritzkraftstoff den Weg zu Spritzöffnungen freigibt, und wobei eine an die Druckleitung angeschlossene Druckkammer die Düsennadel im Bereich einer Druckschul­ ter derselben umgibt, an der der Druck des Kraftstoffs in Öffnungsrichtung angreift, und mit einer zusätz­ lichen Schließeinrichtung für die Düsennadel, die einen auf die Düsennadel wirkenden ersten Kolben in einem vom Kolben auf seiner von der Düsennadel abgewandten Seite be­ grenzten Druckraum aufweist, der an eine mit einer Drosselstelle versehene Ablaßleitung angeschlossen ist, wobei der erste Kolben im Druckraum mit einem hydrau­ lischen Überdruck beaufschlagbar ist, wenn der Druck in der Druckleitung abfällt, gekennzeichnet durch eine Druckspeichereinrichtung (40; 40, 240, 241), die aus der Druckleitung (11) mit Kraftstoff unter Druck ge­ speist wird und wenigstens ein Einlaßventil (48; 48, 241), das bei in der Druckleitung (11) abfallendem Druck die Verbindung zu dieser schließt, sowie ein vom Einspritzdruck in der Druckleitung (11) in Schließ­ stellung gehaltenes Auslaßventil (51) aufweist, das bei in der Druckleitung (11) abfallendem Druck öffnet, wodurch zumindest ein Teil des Kraftstoffes aus der Druckspeichereinrichtung (40; 40, 240, 241) in den Druckraum (33, 133, 233) unter Erzeugung des Überdrucks in diesem abgelassen wird.

2. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Überströmöffnung (7) der Einspritzpumpe (100) rechteckförmig ist und eine mit der Steuerkante (6 a) des Pumpenkolbens (5) gleich­ gerichtete Steuerkante (7 a) aufweist.

3. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckspei­ chereinrichtung (40; 40, 240, 241) eine erste und eine zweite an die Druckleitung (11) angeschlossene Kammer (42, 43) aufweist, wobei die zwei Kammern über einen engen Durchlaß (45) miteinander verbunden sind, daß ein erstes Einlaßventil (48) als von einer Feder (47) belastetes Rückschlagventil (48) ausgebildet ist und den Druckleitungszugang zur ersten Kammer (42) entgegen der Kraftstoffzutrittsrichtung zu schließen sucht, und daß das Auslaßventil einen den engen Durch­ laß (45) zur zweiten Kammer (43) verschließenden, durch eine Feder (50) belasteten zweiten Kolben (51) auf­ weist, der eine von der zweiten Kammer (43) abgehende Abströmleitung (53, 244) steuert.

4. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Abströmleitung (53) an den Druckraum (33, 133) angeschlossen ist.

5. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Kolben (230) außer dem von der Düsennadel (21) abgewandten, oberen Druckraum (233) noch einen nadelseitigen, unteren Kraftstoffraum (234) begrenzt, daß der obere Druck­ raum (233) an eine an die Druckleitung (11) angeschlos­ sene dritte Kammer (242) der Druckspeichereinrich­ tung angeschlossen ist, wobei ein zweites Einlaß­ ventil (241) als von einer Feder (240) belastetes Rückschlagventil (241) ausgebildet ist und den Druck­ leitungszugang zur dritten Kammer (242) entgegen der Kraftstoffzutrittsrichtung zu schließen sucht, daß die Kraftstoffabströmleitung (244) über den engen Durchlaß (45) zwischen der ersten und zweiten Kammer (42, 43) an eine als Druck- und zugleich als Ablaß­ leitung dienende Verbindungsleitung (252) zwischen der ersten Kammer (42) und dem unteren Kraftstoffraum (234) anschließbar ist, und daß die Drosselstelle in Verbindung mit der als Ablaßleitung dienenden Verbin­ dungsleitung (252) durch einen Drosseldurchgang (243) im ersten Kolben (230) gebildet ist.

6. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Kolben (130) als Widerlager für das von der Düsennadel (21) abgewandte Ende der Düsennadelfeder (125) dient.

7. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Kolben (30, 230) mit der Düsennadel (21) verbunden ist.