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Diese
Erfindung betrifft ein Kraftstoff-Einspritzventil zur Verwendung
bei der Zufuhr von unter Druck stehendem Kraftstoff an die Zylinder
eines Verbrennungsmotors.
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Eine
bekannte Kraftstoff-Einspritzventil-Anordnung umfasst einen Kolben,
der innerhalb einer in einem Gehäuse
vorhandenen Bohrung hin- und her bewegt werden kann, um Kraftstoff,
der sich in einer von der Bohrung begrenzten Pumpenkammer befindet,
unter Druck zu setzen. Die Pumpenkammer steht mit einem Einspritzventil
in Verbindung, welches über
den Kraftstoffdruck betätigt
wird, so dass dann, wenn der Kraftstoffdruck innerhalb der Pumpenkammer
einen vorgegebenen Betrag übersteigt, sich
das Einspritzventil öffnet
und demzufolge eine Einspritzung von Kraftstoff beginnt.
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Um
eine unabhängige
Steuerung des Einspritzdrucks und des Zeitverlaufs oder Zeitpunkts
der Einspritzung zu ermöglichen,
ist es bekannt, ein mit der Pumpenkammer in Verbindung stehendes Überströmventil
und ein Einspritz-Steuerventil vorzusehen, das den auf eine Steuerkammer
aufgebrachten Druck steuert, wobei die Kammer teilweise von einer Oberfläche begrenzt
wird, die mit einer Nadel des Einspritzventils verbunden ist oder
ihr zugehört,
um die Bewegung der Nadel zu steuern. Im Betrieb bleibt das Überströmventil
zu Beginn der Einwärtsbewegung
des Kolbens offen. Im Anschluss daran wird das Überströmventil geschlossen, so dass
die weitere Einwärtsbewegung
des Kolbens den Kraftstoff innerhalb der Pumpenkammer unter Druck
setzt. Wenn eine Einspritzung beginnen soll, wird das Einspritz-Steuerventil
betätigt,
um die Steuerkammer mit einem Niederdruck-Ablauf zu verbinden, was
es ermöglicht,
dass sich die Nadel weg von ihrem Sitz bewegt und damit die Einspritzung
von Kraftstoff beginnt.
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Es
ist auch vorgeschlagen worden, das Einspritz-Steuerventil derart
anzuordnen, dass es in eine Stellung vorgespannt ist, in welcher
die Steuerkammer mit dem Niederdruck-Ablauf in Verbindung steht.
Die Betätigung
des Einspritz-Steuerventils bewirkt, dass die Verbindung zwischen
dem Niederdruck-Ablauf und der Steuerkammer unterbrochen wird, und
ermöglicht
es, dass unter hohem Druck stehender Kraftstoff in die Steuerkammer
fließen
kann.
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Üblicherweise
wird die Bewegung des Überströmventils
und des Einspritz-Steuerventils
mit Hilfe von zwei getrennten Aktuatoren oder Betätigungsorganen gesteuert.
Jeder Aktuator umfasst eine Wicklung und zwei Pole, wobei jede Wicklung
getrennte und unabhängige
elektrische Verbindungen benötigt. Die
elektrischen Verbindungen zu den Aktuatoren können nur schwer im Gehäuse des
Kraftstoffeinspritzventils unterzubringen sein. Darüber hinaus nehmen
die Doppelpole eines jeden Aktuators einen relativ großen Raum
ein. Dies hat hinsichtlich der Größe und der Kosten Nachteile.
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Ein
weiteres bekanntes Kraftstoff-Einspritzventil, offenbart in
GB2339077 , umfasst ein Überströmventil-Betätigungsorgan
mit zwei Polen („Zwillingspolen") zur Steuerung der
Stellung eines Überströmventils
und ein Steuerventil-Betätigungsorgan, ebenfalls
mit zwei Polen („Zwillingspolen") zur Steuerung der
Stellung eines Steuerventil-Elements. Beide Aktuatoren sind innerhalb
eines Einspritzkörpers
untergebracht. Das Einspritzventil umfasst außerdem eine Steuerschaltung,
die dem Überströmventil-Aktuator
und dem Steuerventil-Aktuator eine gemeinsame elektrische Verbindung
zur Verfügung
stellt, während
ein unabhängiger
Betrieb gewährleistet
ist.
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Es
ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Kraftstoff-Einspritzventil
bereitzustellen, welches die oben erwähnten Nachteile abmildert.
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Aus
einem ersten Blickwinkel stellt die Erfindung eine Betätigungsorgan-
oder Aktuator-Anordnung wie in Anspruch 1 definiert bereit.
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Unter
einem zweiten Blickwinkel stellt die Erfindung ein Kraftstoff-Einspritzventil
zur Verwendung in einer Einspritzventil-Anordnung bereit, umfassend eine
Kraftstoffpumpe mit einer Pumpenkammer und einer Überströmventil-Anordnung
mit einem Überströmventil-Element,
das an einem Überströmventil-Sitz
zur Anlage gebracht werden kann, um die Verbindung zwischen der
Pumpenkammer und einem Niederdruck-Ablauf zu steuern, eine Ventilnadel,
die an einem Ventilnadelsitz zur Anlage gelangen kann, eine Steuerkammer,
die so angeordnet ist, dass der darin herrschende Kraftstoffdruck
die Ventilnadel in Richtung des Ventilnadelsitzes drückt, eine
Steuerventil-Anordnung
mit einem Steuerventil-Element zum Steuern des Kraftstoffdrucks
innerhalb der Steuerkammer und eine Betätigungsorgan- oder Aktuator-Anordnung
wie voranstehend beschrieben zum Steuern der Bewegung des Überströmventil-Elements
und des Steuerventil-Elements.
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Die
Erfindung hat den Vorteil, dass weniger Raum erforderlich ist, um
die Betätigungsorgan-Anordnung
unterzubringen, weil eines/einer der Betätigungsorgane oder Aktuatoren
vom einpoligen Typ ist.
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In
günstiger
Weise hat das Überströmventil-Element
einen relativ großen
Durchmesser, und das Steuerventil-Element hat einen kleineren Durchmesser.
Das Steuerventil-Element kann an einem ersten und einem zweiten
Steuerventil-Sitz zur Anlage kommen, um die Verbindung zwischen
der Pumpenkammer und der Steuerkammer und zwischen der Steuerkammer
und dem Niederdruck-Ablauf zu steuern.
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In
günstiger
Weise ist das Steuerventil-Element mit einem elastischen Vorspannmittel
versehen, um das Steuerventil-Element gegen den zweiten Steuerventil-Sitz vorzuspannen,
was die Verbindung zwischen der Steuerkammer und dem Niederdruck-Ablauf
schließt.
In günstiger
Weise kann das Überströmventil-Element
mit einem weiteren elastischen Vorspannmittel zum Vorspannen des Überströmventil-Elements weg von
dem Überströmventil-Sitz
versehen sein, um die Verbindung zwischen der Pumpenkammer und dem
Niederdruck-Ablauf zu öffnen.
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Das
erste und das weitere elastische Vorspannmittel können die
Form einer ersten und einer zweiten Druckfeder besitzen. Alternativ
können
das erste und das weitere elastische Vorspannmittel durch eine einzige
Druckfeder realisiert sein.
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Obwohl
das Betätigungsorgan
mit einem einzigen Pol nur eine relativ schwache Kraft bereitstellt, ist,
weil das Steuerventil-Element nur einen relativ geringen Durchmesser
aufweist, die von dem einpoligen Betätigungsorgan bereitgestellte
Kraft ausreichend, um das Steuerventil-Element weg von dem zweiten
Steuerventil-Sitz gegen den ersten Steuerventil-Sitz zu drücken. Das
zweipolige Betätigungsorgan
stellt eine größere Kraft
zur Verfügung,
was es möglich
macht, ein Überströmventil-Element
mit relativ großem
Durchmesser einzusetzen. Weil das Überströmventil-Element einen relativ
großen
Durchmesser besitzen kann, kann eine relativ hohe Durchflussmenge
an Kraftstoff am Überströmventil-Sitz vorbeifließen, wenn
das Überströmventil
offen ist.
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Die
Betätigungsorgan-Anordnung
wird in günstiger
Weise von einem Betätigungsorgan-Gehäuse beherbergt.
Das Betätigungsorgan-Gehäuse kann
mit einer Drillbohrung ausgestattet sein, die einen Teil eines Zuführungskanals
für Kraftstoff
bildet, der mit der Pumpenkammer in Verbindung steht. Es ist möglich, dass
der Zuführungskanal
teilweise innerhalb des Betätigungsorgan-Gehäuses ausgebildet
wird, weil die Betätigungsorgan-Anordnung
einen verringerten Raum innerhalb des Betätigungsorgan-Gehäuses einnimmt.
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In
günstiger
Weise können
die erste und die zweite Wicklung derart angeordnet sein, dass sie eine
gemeinsame elektrische Verbindung teilen. Damit werden weniger elektrische
Verbindungen zu dem Kraftstoff-Einspritzventil benötigt.
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Die
Erfindung wird nachstehend rein beispielhaft unter Bezugnahme auf
die beigefügten Zeichnungen
beschrieben, worin:
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1 eine
Schnittansicht eines Kraftstoff-Einspritzventil gemäß einer
Ausführungsform der
Erfindung zeigt;
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2 eine
Schnittansicht des Kraftstoff-Einspritzventils gemäß 1 annähernd entlang
der Linie A-A zeigt;
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3 eine
Schnittansicht der Betätigungsorgan-Anordnung
zeigt, die einen Teil des Kraftstoff-Einspritzventils der 1 und 2 bildet;
und
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4 eine
Schnittansicht einer alternativen Ausführungsform der Erfindung ist,
die der in 3 gezeigten ähnlich ist.
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Unter
Bezugnahme auf die 1 und 2 umfasst
das Kraftstoff-Einspritzventil einen Düsenkörper 10, der mit einer
Bohrung versehen ist, in welcher sich eine Ventilnadel 12 hin-
und her bewegt. Die Bohrung umfasst einen Bereich mit vergrößertem Durchmesser,
der eine ringförmige
Kammer 14 für Kraftstoff
umgrenzt, wobei der ringförmigen
Kammer 14 und der Bohrung Kraftstoff durch einen Versorgungskanal 15 zugeführt wird,
der durch in dem Düsenkörper 10 und
in verschiedenen Gehäuseteilen des
Kraftstoff-Einspritzventils ausgebildeten Drillbohrungen gebildet
wird, die nachstehend beschrieben werden sollen. Die Ventilnadel 12 kann
an einem Sitz zur Anlage gelangen, um die Abgabe von Kraftstoff durch
eine oder mehrere im Düsenkörper 10 vorhandene
Auslassöffnungen
(nicht gezeigt) zu steuern. Die Gehäuseteile und der Düsenkörper 10 sind
innerhalb einer Überwurfmutter 16 sicher
aneinander befestigt.
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Das
Einspritzventil umfasst weiterhin eine Pumpeneinheit, die ein Kolbenelement 17 aufweist, welches
innerhalb einer in einem Gehäuse 25 ausgebildeten
Kolbenbohrung 18 unter der Einwirkung einer Nockenanordnung,
von der nur ein Stößelelement 19 gezeigt
ist, hin- und her bewegt werden kann, wobei eine Rückstellfeder 20 vorgesehen
ist, um das Kolbenelement 17 aus der Kolbenbohrung 18 zurückzuziehen.
Das Gehäuse 25 liegt
an seinem untersten Ende an einem weiteren Gehäuse 26 an, welches
mit einer Vertiefung oder Ausnehmung versehen ist, die zusammen
mit der Kolbenbohrung 18 eine Pumpenkammer 21 für Kraftstoff
bildet bzw. begrenzt. Die Pumpenkammer 21 steht vermittels
des Versorgungskanals 15 und eines Kanals 23,
der in einem zusätzlichen,
in Anlage mit dem weiteren Gehäuse 26 befindlichen
Gehäuse 27 vorgesehen
ist, mit einer Überströmventil-Anordnung
in Verbindung, die allgemein mit 24 bezeichnet ist. Der
Versorgungskanal 15 macht es darüber hinaus möglich, dass Kraftstoff
von der Pumpenkammer 21 zu der ringförmigen Kammer 14 und
der im Düsenkörper 10 ausgebildeten
Bohrung fließen
kann, wobei Kraftstoff innerhalb der Bohrung gegen entsprechend
ausgerichtete Druckflächen
(nicht gezeigt) der Ventilnadel 12 wirkt oder drückt, um
die Nadel 12 weg von ihrem im Düsenkörper 10 ausgebildeten
Sitz zu drücken.
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Wie
man am deutlichsten in 3 sehen kann, umfasst die Überströmventil-Anordnung 24 ein Überströmventil-Element 22,
welches innerhalb einer weiteren, in dem weiteren Gehäuse 27 ausgebildeten Bohrung 28 gleiten
kann, wobei sich die weitere Bohrung 28 in eine Kammer 29 öffnet, die
mit einem Niederdruck-Ablauf oder -Behälter in Verbindung steht. Das Überströmventil-Element 22 kann
an einem von der weiteren Bohrung 28 gebildeten Sitz 28a zur
Anlage gelangen, um die Verbindung zwischen der Pumpenkammer 21 und
der Kammer 29 und damit zwischen der Pumpenkammer 21 und
dem Niederdruck-Ablauf zu steuern. Die Bewegung des Überströmventil-Elements 22 wird
mit Hilfe eines ersten Aktuators oder Betätigungsorgans gesteuert, der/das einen
Teil einer elektromagnetischen Betätigungsorgan-Anordnung bildet,
die allgemein mit 34 bezeichnet ist. Die Betätigungsorgan-Anordnung 34 umfasst einen
ersten und einen zweiten Aktuator bzw. ein solches Betätigungsorgan
mit einer ersten bzw. einer zweiten Aktuator-Wicklung 36, 46.
Die erste Betätigungsorgan-Wicklung 36 ist
mit zwei Polen 37a, 37b verbunden bzw. diesen
zugeordnet, und die zweite Betätigungsorgan-Wicklung 46 ist
mit einem einzigen Pol 48 verbunden bzw. diesem zugeordnet,
wobei sich die Pole 37a, 37b, 48 und
die Wicklungen 36, 46 innerhalb eines Betätigungsorgan-Gehäuses 38 befinden.
Die Wicklungen 36, 46 sind über einen ringförmigen Brückenbereich 39 vertikal
voneinander beabstandet.
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Die
Betätigungsorgan-Anordnung 34 umfasst
weiterhin einen ersten und einen zweiten Anker 40, 44.
Der erste Anker 40 ist derart mit dem Ventilelement 22 verbunden,
dass das Überströmventil-Element 22 zusammen
mit dem ersten Anker 40 bewegt werden kann, wobei der erste
Anker 40 unter dem Einfluss eines magnetischen Feldes bewegbar
ist, das dadurch erzeugt wird, dass ein Strom auf die erste Wicklung 36 aufgebracht
wird. Der zweite Anker 44 ist mit einer Einspritz-Steuerventilanordnung
verbunden, wie nachstehend beschrieben, wobei der zweite Anker 44 unter
dem Einfluss eines magnetischen Feldes bewegbar ist, das dadurch
erzeugt wird, dass ein Strom auf die zweite Wicklung 46 aufgebracht
wird. Die Betätigungsorgan-Wicklungen 36, 46 werden
mit Hilfe von elektrischen Verbindern 49a bzw. 49b mit Strom
von einer externen Steuereinheit 47 beaufschlagt.
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Das Überströmventil-Element 22 kann
an einem Sitz 28a zur Anlage gelangen, der durch einen Teil
der weiteren Bohrung 28 gebildet wird, derart, dass dann,
wenn das Überströmventil-Element 22 an dem
Sitz 28a anliegt, die Pumpenkammer 21 nicht mit
dem Niederdruck-Ablauf kommunizieren kann. Eine erste Feder 43 ist
so angeordnet, dass sie das Überströmventil-Element 22 in
Richtung einer Stellung vorspannt, in welcher das Überströmventil-Element 22 weg
von seinem Sitz 28a gehoben ist, wobei das Beaufschlagen
der Wicklung 36 mit Energie bewirkt, dass sich der erste
Anker 40 und das Ventilelement 22 gegen die Federkraft
der ersten Feder 43 bewegen, wodurch sich das Überströmventil-Element 22 in
Anlage mit dem Sitz 28a bewegt, um die Verbindung zwischen
der Pumpenkammer 21 und dem Niederdruck-Ablauf zu unterbrechen.
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Das
Betätigungsorgan-Gehäuse 38 liegt
an seinem dem zusätzlichen
Gehäuse 27 abgewandten Ende
an einem zweiten weiteren Gehäuse 41 an,
das für
eine Einspritzsteuerventil-Anordnung vorgesehen ist. Die Einspritzsteuerventil-Anordnung
umfasst ein Steuerventil-Element 42, welches unter der
Steuerung des zweiten Betätigungsorgans
oder Aktuators wie voranstehend beschrieben innerhalb einer durchgehenden
Bohrung 50 gleiten kann, die in dem zweiten Gehäuse 41 vorhanden
ist. Das Steuerventil-Element 42 ist mit dem zweiten Anker 44 verbunden
und kann sich zwischen einer ersten und einer zweiten Sitzstellung
bewegen, und zwar einer ersten Stellung, in welcher das Steuerventil-Element 42 an
einem ersten Ventilsitz 52a anliegt, der von der durchgehenden
Bohrung 50 gebildet wird, und einer zweiten Stellung, in
welcher das Steuerventil-Element 42 an einem zweiten Ventilsitz 52b anliegt,
der von der oberen Endfläche
eines Abstandstücks 54,
das sich in Anlage mit dem zweiten weiteren Gehäuse 41 befindet, gebildet
wird.
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Das
Abstandsstück 54 liegt
an seinem dem zweiten weiteren Gehäuse 41 abgewandten
Ende an einem nochmals weiteren Gehäuse 56 an, welches mit
einer Bohrung versehen ist, die einen Bereich mit vergrößertem Durchmesser
aufweist, wobei das Abstandsstück 54 eine
Verlängerung 54a besitzt,
die sich in den Bohrungsbereich mit vergrößertem Durchmesser hinein erstreckt
und zusammen mit dem Bereich der Bohrung mit dem vergrößerten Durchmesser
eine Federkammer begrenzt, in welcher eine zweite Druckfeder 58 untergebracht
ist. Die Verlängerung 54a,
die einen Teil des Abstandsstücks 54 bildet,
ist außerdem
mit einer Sackbohrung ausgestattet, in welcher ein Kolbenelement 60 verschieblich
angeordnet ist, wobei das Kolbenelement 60 einen Bereich 60a mit
vergrößertem Durchmesser aufweist,
der derart mit dem oberen Ende der Ventilnadel 12 verbunden
ist, dass eine Bewegung des Kolbenelements 60 innerhalb
der durchgehenden Bohrung 50 auf die Ventilnadel 12 übertragen
wird. Der Endbereich 60a des Kolbenelements 60 liegt
an der zweiten Feder 58 an, wobei die zweite Feder 58 dazu
dient, das Kolbenelement 60 und die Ventiladel 12 in
Abwärtsrichtung
vorzuspannen, so dass die Ventilnadel 12 gegen ihren Sitz
gedrückt
wird.
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Die
obere Endfläche
des Kolbenelements 60 und das geschlossene Ende der in
dem Abstandsstück 54 vorhandenen
Bohrung bilden zusammen eine Steuerkammer 62 für Kraftstoff.
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Die
Steuerkammer 62 steht mit einem in dem Abstandsstück 54 vorhandenen
Kanal 63 in Verbindung, wobei der Kanal 63 an
seinem anderen Ende mit einem in dem zweiten weiteren Gehäuse 41 vorhandenen
Kanal 64 in Verbindung steht, der mit dem Versorgungskanal 15 kommuniziert.
Der Kanal 64 steht diskontinuierlich mit einer ringförmigen Kammer 51 in
Verbindung, die von einem vergrößerten Bereich
der durchgehenden Bohrung 50 gebildet wird, wobei die Kammer 51 diskontinuierlich
mit einem in dem Abstandsstück 54 vorhandenen
Kanal 68 in Verbindung steht, der mit dem Niederdruck-Ablauf
kommuniziert. Das Steuerventil-Element 42 kann an dem ersten
und an dem zweiten Ventilsitz 52a bzw. 52b zur
Anlage gelangen, um die Verbindung zwischen der Steuerkammer 62 und
dem Versorgungskanal 15 und zwischen der Steuerkammer 62 und
dem Niederdruck-Ablauf zu steuern.
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Eine
zusätzliche
Feder 70 ist so angebracht, dass sie das Steuerventil-Element 42 in
Richtung einer Stellung spannt, in welcher das Ventilelement 42 gegen
den zweiten Ventilsitz 52b sitzt, so dass die Verbindung
zwischen dem Versorgungskanal 15 und der Steuerkammer 62 möglich ist.
Deshalb kann während
des Betriebs, wenn die Wicklung 46 ohne Strom oder heruntergeschaltet
ist und das Ventilelement 42 gegen den zweiten Ventilsitz 52b sitzt,
im Versorgungskanal 15 befindlicher Kraftstoff am ersten
Ventilsitz 52a vorbei in die Steuerkammer 62 fließen, und
die Verbindung zwischen der Steuerkammer 62 und dem Niederdruck-Ablauf
ist unterbrochen. Während
dieses Betriebsstadiums ist der Kraftstoffdruck innerhalb der Steuerkammer 62 deshalb im
Wesentlichen gleich demjenigen, der im Versorgungskanal 15 herrscht.
Die wirksamen Flächenbereiche
des Kolbenelements 60 und der Ventilnadel-Druckflächen sind
so gewählt,
dass unter solchen Umständen
sichergestellt ist, dass die Kraft, die infolge des Kraftstoffdrucks
innerhalb der Steuerkammer 62 und infolge der Wirkung der
Feder 58 auf die Ventilnadel 12 einwirkt, ausreicht,
um die Ventilnadel 12 in Anlage an ihren Sitz zu drücken. Unter
solchen Umständen
findet eine Einspritzung von Kraftstoff durch die Auslassöffnungen
nicht statt.
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Wenn
die zweite Wicklung 46 mit Energie beaufschlagt wird, wird
der zweite Anker 44 in Richtung des einzelnen Pols 48 bewegt,
und das Steuerventil-Element 42 wird gegen die von der
zweiten Feder 70 ausgehende Kraft weg von dem zweiten Ventilsitz 52b und
in Anlage mit dem ersten Ventilsitz 52a bewegt. Unter diesen
Umständen
kann in dem Versorgungskanal 15 befindlicher Kraftstoff
nicht am ersten Ventilsitz 52a in die Steuerkammer 62 fließen, und die
Steuerkammer 62 steht mit dem Niederdruck-Ablauf in Verbindung.
Dies hat zur Folge, dass der Kraftstoffdruck innerhalb der Steuerkammer 62 abnimmt. Es
sollte klar sein, dass unter solchen Umständen die auf die Ventilnadel 12 einwirkende
Kraft, die die Ventilnadel 12 in Anlage mit ihrem Sitz
drückt,
abnimmt. Die wirksamen Flächenbereiche
des Kolbenelements 60 und der Ventilnadel-Druckflächen sind
so gewählt,
dass unter solchen Umständen
sichergestellt ist, dass die Ventilnadel 12 weg von ihrem
Sitz gedrückt
wird, damit eine Einspritzung von Kraftstoff durch die Auslassöffnungen
beginnen kann.
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Wenn
Energie von der zweiten Wicklung 46 heruntergenommen wird,
kehrt das Steuerventil-Element 42 in eine Stellung zurück, in welcher
es gegen den zweiten Ventilsitz 52b sitzt. Unter diesen
Umständen
wird die Verbindung zwischen dem Versorgungskanal 15 und
der Steuerkammer 62 wieder hergestellt, und die Steuerkammer 62 steht
mit dem Versorgungskanal 15 in Verbindung. Der Kraftstoffdruck innerhalb
der Steuerkammer 62 steigt deshalb an, wobei der wirksame
Flächenbereich
der an der Ventilnadel 12 befindlichen Druckflächen und
der wirksame, dem Kraftstoffdruck innerhalb der Steuerkammer 62 augesetzte
Flächenbereich
des Kolbenelements 60 derart sind, dass unter diesen Umständen die
auf die Ventilnadel 12 aufgebrachte, nach unten weisende
Kraft ausreicht, um die Ventilnadel 12 in Richtung ihres
Sitzes zu bewegen, so dass die Abgabe von Kraftstoff durch die Auslassöffnungen
beendet wird.
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Während des
Betriebs, wenn die Pumpenkammer 21 mit Kraftstoff beaufschlagt
wird, und ausgehend von einer Stellung, in welcher das Kolbenelement 17 sich
in seiner äußersten
Stellung innerhalb der Kolbenbohrung 18 befindet, während die
erste und die zweite Betätigungsorgan-Wicklung 36, 46 heruntergeschaltet
sind, ist das Überströmventil-Element 22 durch
die Feder 43 weg von dem Sitz 28a gespannt, so
dass die Pumpenkammer 21 mit dem Niederdruck-Ablauf in
Verbindung steht. Darüber
hinaus befindet sich das Steuerventil-Element 42 in Anlage
an dem zweiten Ventilsitz 52b, so dass die Steuerkammer 62 mit
dem Versorgungskanal 15 in Verbindung steht. Unter solchen
Umständen
liegt die Ventilnadel 12 unter der Wirkung der Feder 58 an
ihrem Sitz an, und eine Einspritzung von Kraftstoff findet nicht
statt, wie zuvor beschrieben.
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Ausgehend
von dieser Stellung beginnt das Kolbenelement 17 unter
der Wirkung der Nockenanordnung eine nach innen gerichtete Bewegung
in die Kolbenbohrung 18 hinein, und diese Bewegung hat zur
Folge, dass Kraftstoff aus der Pumpenkammer 21, am Überströmventil-Sitz 28a vorbei
zum Niederdruck-Ablauf verdrängt
wird. Wenn festgelegt ist, dass die Beaufschlagung des Kraftstoffs
innerhalb der Pumpenkammer 21 mit Druck beginnen sollte, wird
zuerst die erste Betätigungsorgan-Wicklung 36 für das Überströmventil-Element 22 mit
Energie beaufschlagt, was zur Folge hat, dass sich das Überströmventil-Element 22 gegen
den Sitz 28a bewegt, um die Verbindung zwischen der Pumpenkammer 21 und
dem Niederdruck-Behälter
zu unterbrechen. Es sollte klar sein, dass die fortgesetzte Bewegung
des Kolbens 17 innerhalb der Kolbenbohrung 18 nach
innen deshalb dazu führt,
dass der Druck von Kraftstoff innerhalb der Pumpenkammer 21 und
dem Versorgungskanal 15 ansteigt. Auf diese Weise wird
unter relativ hohem Druck stehender Kraftstoff durch den Versorgungskanal 15 der
ringförmigen
Kammer 14 und der in dem Düsenkörper 10 vorhandenen
Bohrung zugeführt,
und der Druck des Kraftstoffs, der auf die Druckflächen der
Ventilnadel 12 einwirkt, steigt an. Weil das Steuerventil-Element 42 sich
in Sitzposition gegen den zweiten Ventilsitz 52b befindet,
stellt die Verbindung zwischen der Steuerkammer 62 und dem
Versorgungskanal 15 sicher, dass eine ausreichend hohe
Kraft auf das Kolbenelement 60 und die Ventilnadel 12 einwirkt,
die auf dem Kraftstoffdruck innerhalb der Steuerkammer 62 beruht
und die in Kombination mit der von der Feder 58 herrührende Federkraft
den Angriff der Ventilnadel 12 an ihrem Sitz aufrechterhält. Deshalb
findet während
dieses Betriebsstadiums keine Einspritzung von Kraftstoff statt.
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Wenn
der Anstieg des auf den Kraftstoff innerhalb der Pumpenkammer 21 einwirkenden Drucks
ein ausreichendes Niveau erreicht hat und die Einspritzung von Kraftstoff
beginnen soll, wird die Betätigungsorgan-Wicklung 46 mit
Energie beaufschlagt, um den Anker 44 in Richtung des einzelnen Pols 48 zu
bewegen. Das Steuerventil-Element 42 bewegt sich deshalb
gegen die Wirkung der Feder 70 weg von dem zweiten Ventilsitz 52b und
in Anlage mit dem ersten Ventilsitz 52a. Diese Bewegung
des Steuerventil-Elements 42 unterbricht die Verbindung zwischen
der Steuerkammer 62 und dem Versorgungskanal 15 und
ermöglicht
stattdessen die Verbindung zwischen der Steuerkammer 62 und
dem Niederdruck-Ablauf. Der Druck innerhalb der Steuerkammer 62 verringert
sich deshalb, was zu einer Verringerung der Kraft führt, die
die Ventilnadel 12 in Anlage mit ihrem Sitz drückt. Es
wird ein Punkt erreicht, an dem die auf die Druckflächen der
Ventilnadel 12 aufgebrachte Kraft ausreicht, um die Wirkung
der Feder 58 und des verringerten Kraftstoffdrucks innerhalb
der Steuerkammer 62 zu überkompensieren.
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Die
Ventilnadel 12 hebt sich dann von ihrem Sitz ab, wodurch
es möglich
wird, dass Kraftstoff an dem im Düsenkörper 10 vorhandenen
Ventilnadelsitz vorbei und durch die Auslassöffnungen strömen kann,
so dass die Kraftstoffeinspritzung beginnt.
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Um
die Einspritzung mit Kraftstoff zu beenden, wird Energie von der
ersten Betätigungsorgan-Wicklung 36 genommen,
so dass sich der erste Anker 40 weg von den Polen 37a, 37b bewegt,
wodurch das Überströmventil-Element 22 veranlasst wird,
sich von dem Sitz 28a abzuheben. Deshalb kann innerhalb
der Pumpenkammer 21 befindlicher Kraftstoff zum Niederdruck-Ablauf
fließen,
was bewirkt, dass der Kraftstoffdruck innerhalb des Versorgungskanals 15 und
der in dem Düsenkörper 10 ausgebildeten
Bohrung verringert wird. Ein Punkt wird erreicht, an dem die von
der Feder 58 ausgehende Kraft ausreicht, um den verringerten,
auf die Druckflächen
der Ventilnadel 12 wirkenden Kraftstoffdruck zu überkompensieren,
so dass die Ventilnadel 12 in ihre Sitzstellung zurückkehrt.
Unter solchen Umständen
hört die
Abgabe von Kraftstoff durch die Auslassöffnungen auf.
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Alternativ
kann die Kraftstoffeinspritzung dadurch beendet werden, dass Energie
von der zweiten Betätigungsorgan-Wicklung 46 genommen
wird, so dass der zweite Anker 44 weg von dem Einzelpol 48 bewegt
wird, was bewirkt, dass sich das Steuerventil-Element 42 weg
von dem ersten Ventilsitz 52a und in Anlage mit dem zweiten
Ventilsitz 52b bewegt. Dies stellt die Verbindung zwischen
dem Versorgungskanal 15 und der Steuerkammer 61 wieder
her. Die infolge des Kraftstoffdrucks innerhalb der Steuerkammer 62 auf
das Kolbenelement 60 und die Ventilnadel 12 einwirkende
Kraft ist in Kombination mit der auf der Feder 58 beruhenden
Kraft ausreichend, um den Kraftstoffdruck, der auf die Druckflächen der Ventilnadel 12 wirkt,
zu überkompensieren,
und die Ventilnadel 12 wird deshalb in Anlage gegen ihren Sitz
zurückgeführt, was
die Kraftstoffeinspritzung beendet. Zum Zeitpunkt der Beendigung
der Einspritzung oder danach wird Energie von der ersten Betätigungsorgan-Wicklung 36 genommen,
und das Überströmventil-Element 22 bewegt
sich unter der Wirkung der Feder 43 weg von dem Sitz 28a,
in welcher Stellung die Pumpenkammer 21 mit dem Niederdruck-Ablauf
in Verbindung gelangt, was bewirkt, dass der Kraftstoffdruck innerhalb
der Pumpenkammer 21 verringert wird. Die fortgesetzte Bewegung des
Kolbenelements 17 innerhalb der Kolbenbohrung 18 nach
innen führt
dazu, dass weiterer Kraftstoff am Überströmventil-Sitz 28a vorbei
zum Niederdruck-Ablauf verdrängt
wird.
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Der
Sitz 28a, an welchem das Überströmventil-Element 22 zur
Anlage gelangen kann, besitzt einen relativ großen Durchmesser, so dass während der
Befüllungsphase
des Einspritzzyklus' ein
relativ großes
Kraftstoffvolumen in die Pumpenkammer 21 einströmen kann.
Das Überströmventil-Element 22 hat
deshalb ebenfalls einen relativ großen Durchmesser, und es wird
eine relativ große
Kraft benötigt, um
das Überströmventil-Element 22 gegen
den Sitz 28a zu drücken,
um die Verbindung zwischen der Pumpenkammer 21 und dem
Niederdruck-Ablauf zu schließen.
Diese relativ große
Kraft wird dadurch erreicht, dass die beiden Pole 37a, 37b in
Kombination mit der ersten Wicklung 36 eingesetzt werden.
Das Steuerventil-Element 42 braucht dagegen nur einen relativ
kleinen Durchmesser aufzuweisen, verglichen mit dem Durchmesser
des Überströmventil-Elements 22,
weil nur ein relativ geringes Ausmaß an Kraftstofffluss zu und
aus der Steuerkammer 62 benötigt wird. Deshalb hat das
Steuerventil-Element 42 ebenfalls einen relativ geringen
Durchmesser, und es wird nur eine relativ schwache Kraft benötigt, um
das Steuerventil-Element 42 gegen den ersten Sitz 52a zu
bewegen. Diese geringere Kraft kann dadurch erhalten werden, dass
die zweite Wicklung 46 in Kombination mit einem einzigen
Pol 48 eingesetzt wird, mit dem ein relativ kleiner Anker 44 verbunden
ist. Durch das Verwenden eines Einzelpols 48 anstelle eines
doppelten Pols im Betätigungsorgan
für das
Steuerventil-Element 42 wird weniger Raum benötigt, um
die Betätigungsorgan-Anordnung 34 unterzubringen, während sichergestellt
ist, dass eine ausreichend hohe Kraft zum Bewegen des Steuerventil-Elements 42 gegen
den ersten Sitz 52a erhalten werden kann. Weil die Betätigungsorgan-Anordnung 34 weniger Raum
innerhalb des Betätigungsorgan-Gehäuses 38 einnimmt,
kann der Versorgungskanal 15 teilweise innerhalb des Gehäuses 38 ausgebildet
werden.
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Darüber hinaus
kann dann, wenn die Betätigungsorgan-Wicklung 36 mit
Energie beaufschlagt ist, um eine Bewegung des Überströmventil-Elements 22 in
Richtung des Sitzes 28a zu bewirken, ein (Strom)Fluss durch
den Brückbereich 39 zwischen der
ersten und der zweiten Wicklung 36, 46 fließen. Ähnlich kann
dann, wenn die zweite Betätigungsorgan-Wicklung 46 mit
Energie beaufschlagt wird, um den zweiten Anker 44 und
das Steuerventil-Element 42 gegen den ersten Sitz 52a zu
bewegen, (Strom)Fluss durch den Brückenbereich 39 zwischen der
ersten und der zweiten Wicklung 36, 46 fließen. Wenn
sowohl die erste als auch die zweite Wicklung 36, 46 derart
aufgewickelt werden, dass der (Strom)Fluss in der ersten und in
der zweiten Wicklung 36. 46 in der selben Richtung
erfolgt, tritt nur ein geringer Betrag an Netto-(Strom-)Fluss durch
den Brückenbereich 39 hindurch.
Deshalb kann der Brückenbereich 39 der
Betätigungsorgan-Anordnung von
nur relativ geringer Größe sein.
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Die
Betätigungsorgan-Anordnung
hat den weiteren Vorteil, dass aufgrund der großen Nähe der ersten und der zweiten
Wicklung 36, 46 zueinander die Wicklungen 36, 46 an
einer gemeinsamen elektrischen Verbindung teilhaben können, was
die Gesamtzahl an für
das Kraftstoff-Einspritzventil benötigten elektrischen Verbindungen
verringert.
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Wie
in 4 gezeigt, können
in einer alternativen Ausführungsform
der Erfindung die erste und die zusätzliche Feder 43, 70 gegen
eine einzige Feder 72 ausgetauscht sein, die so angeordnet
ist, dass sie geeignete Vorspannkräfte sowohl auf das Steuerventil-Element 42 als
auch auf das Überströmventil-Element 22 aufbringen
kann. Darüber
hinaus sollte klar sein, dass die erste, die zweite und zusätzliche Druckfedern 43, 48, 70 durch
ein beliebiges federndes Vorspannmittel ersetzt sein können, um
die notwendigen Vorspannkräfte
bereitzustellen.
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Aus
der in den 1 bis 3 gezeigten Ausführungsform
lässt sich
entnehmen, dass das Überströmventil-Element 22 mit
Hilfe einer Schraube an dem ersten Anker 40 befestigt ist,
die sich durch eine in dem Überströmventil-Element 22 vorhandene Bohrung
erstreckt. Außerdem
lässt sich
erkennen, dass das Steuerventil-Element 42 mit Hilfe einer
Verschraubung an dem zweiten Anker 44 befestigt ist. In einer
alternativen Ausführungsform
der Erfindung können
entweder das Überströmventil-Element 22, das
Steuerventil-Element 42 oder beide Elemente durch Schweißen an ihren
entsprechenden Ankern 40, 44 befestigt sein.
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Das Überströmventil-Element 22 und
das Steuerventil-Element 42 können so angeordnet sein, dass
dann, wenn die Wicklung 36 heruntergeschaltet ist, das Überströmventil-Element 22 eine
Stellung einnimmt, in welcher die Verbindung zwischen der Pumpenkammer 21 und
dem Niederdruck-Ablauf geschlossen ist, und dann, wenn die zweite
Wicklung 46 heruntergeschaltet ist, das Steuerventil-Element 42 eine
Stellung einnimmt, in welcher die Verbindung zwischen der Steuerkammer 62 und
dem Versorgungskanal 15 geschlossen ist. Es sollte außerdem klar
sein, dass die Überström- und die Einspritzsteuerventil-Anordnung
jeweils eine andere Gestalt besitzen können als die voranstehend beschriebenen.