DE60313240T2

DE60313240T2 - Kraftstoffeinspritzeinrichtung

Info

Publication number: DE60313240T2
Application number: DE60313240T
Authority: DE
Inventors: Anthony T. Richmond Harcombe; Andrew R. Horsley Knight; David E. Bridgnorth Draper; Lukhbir S. Panesar; Anthony Williams; David Law
Original assignee: Delphi Technologies Inc
Current assignee: Delphi Technologies Inc
Priority date: 2002-05-03
Filing date: 2003-04-07
Publication date: 2007-08-23
Anticipated expiration: 2023-04-08
Also published as: DE60313240D1; ATE360140T1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kraftstoffeinspritzsystem für eine Brennkraftmaschine, und insbesondere ein Kraftstoffeinspritzsystem mit einem Druckspeichervolumen in der Form eines Common-Rail. Das erfindungsgemäße Kraftstoffsystem ist in der Lage, eine Reihe von einspritzdruck- und einspritzratenbildenden Merkmalen zu schaffen.
Bei bekannten Entwürfen von Kraftstoffeinspritzvorrichtungen ist ein Düsensteuerventil vorgesehen, um die Bewegung einer Düsennadel der Kraftstoffeinspritzvorrichtung relativ zu einem Sitz zu steuern und damit die Zuleitung von Kraftstoff aus der Einspritzvorrichtung zu steuern. Eine so genannte Pumpe-Düse-Einheit (PDE) ist ein Beispiel für eine solche Einspritzvorrichtung. Eine Pumpe-Düse-Einheit umfasst eine fest zugeordnete Pumpe mit einem nockenbetätigten Plungerkolben, um den Kraftstoffdruck innerhalb einer Pumpenkammer zu erhöhen, und mit einer Einspritzdüse, durch welche Kraftstoff in einen zugehörigen Maschinenzylinder eingespritzt wird. Ein Überströmventil ist entsprechend schaltbar, um den Druck des Kraftstoffs in der Pumpenkammer zu steuern. Wenn das Überströmventil sich in einer offenen Stellung befindet, steht die Pumpenkammer mit einem Niederdruck-Kraftstoffbehälter in Verbindung, so dass der Kraftstoff in der Pumpenkammer durch die Bewegung des Plungerkolbens nicht wesentlich beeinflusst wird und lediglich Kraftstoff in die Pumpenkammer hineingesaugt und wieder aus dieser verdrängt wird, während der Plungerkolben sich auf- und abbewegt. Das Verschließen des Überströmventils führt dazu, dass der Druck in der Pumpenkammer sich erhöht, während der Plungerkolben angetrieben wird, um das Volumen der Pumpenkammer zu verringern. Jede Pumpe-Düse-Einheit verfügt über ein elektronisch gesteuertes Düsensteuerventil, das dafür vorgesehen ist, den Beginn- und Endzeitpunkt der Kraftstoffeinspritzung in einen zugehörigen Maschinenzylinder zu steuern. Typischerweise ist die Maschine mit einer Mehrzahl von Pumpe-Düse-Einheiten versehen, und zwar mit einer für jeden Zylinder der Maschine.
Obwohl die Verwendung eines Düsensteuerventils in einer Pumpe-Düse-Einheit eine Fähigkeit zur Steuerung des Einspritzzeitpunkts bietet, und diese Einheiten fähig sind, hohe Einspritzdrücke zu erzielen, sind Einspritzdruck und Einspritzzeitpunkt gleichermaßen bis zu einem gewissen Grad durch die Natur der zugehörigen Nockenantriebe begrenzt.
Bei Common-Rail-Kraftstoffeinspritzsystemen ist eine einzelne Pumpe vorgesehen, um ein Druckspeichervolumen oder Common-Rail mit hochdruckbeaufschlagtem Kraftstoff zu befüllen, um diesen einer Mehrzahl von Einspritzvorrichtungen des Kraftstoffeinspritzsystems zuzuleiten. Wie bei einer Pumpe-Düse-Einheit, wird der Einspritzzeitpunkt mittels eines zu einer jeden Einspritzvorrichtung gehörigen Düsensteuerventils gesteuert. Ein Vorteil des Common-Rail-Systems besteht darin, dass der Zeitpunkt der Hochdruck-Kraftstoffeinspritzng nicht von einem Nockenantrieb abhängig ist, und somit eine rasche und präzise Steuerung des Einspritzzeitpunkts mit den Düsensteuerventilen erreicht werden kann. Das Erreichen eines sehr hohen Einspritzdrucks im Inneren eines Common-Rail-Systems ist jedoch problematisch und die hohen Druckpegel, denen der Kraftstoff ausgesetzt werden muss, können hohe Belastungen im Inneren der Pumpe und des Common-Rail verursachen. Das Common-Rail muss daher mit einer relativ dicken Wand versehen sein, um dem Druck standzuhalten, wodurch es schwer und voluminös wird. Auch kann es dabei zu hohen, unerwünschten Kraftstoffverlusten kommen.
Solche Kraftstoffeinspritzsysteme sind aus den Dokumenten DE 4118236 A1 oder EP 1273797 A2 bekannt.
Es ist erkannt worden, dass durch rasches Verändern des Einspritzdruckpegels und der Einspritzrate innerhalb eines Einspritzvorgangs beträchtliche Verbesserungen bei der Verbrennungsqualität und -effizienz erzielt werden können. Die rasche Erzielung solcher Veränderungen bei den Einspritzmerkmalen kann sich jedoch mit Pumpe-Düse-Einheit-Systemen und mit Common-Rail-Systemen gleichermaßen schwierig gestalten und die Effizienz beider Systemtypen ist begrenzt. Bei Common-Rail-Systemen, die dafür ausgelegt sind, eine Einspritzung bei hohem Druck im Common-Rail zu erzielen, ist es beispielsweise auch möglich, einen niedrigeren Einspritzdruck zu erreichen, indem eine gewisse Menge des hochdruckbeaufschlagten Kraftstoffs zur Entlastung in einen Niederdruckbehälter abgeleitet wird. Dies stellt jedoch eine ineffiziente Nutzung der Pumpenergie dar.
Es ist ein Merkmal von Common-Rail-Systemen, dass es zur Beendigung der Einspritzung gewöhnlich notwendig ist, eine hohe Hydraulikkraft auf das hintere Ende der Düsennadel der Einspritzvorrichtung auszuüben, und dies wird durch die Betätigung des Düsensteuerventils erreicht. Es ist jedoch festgestellt worden, dass dies eine Unterbrechung der in den Maschinenzylinder hinein erfolgenden Kraftstoffnebelbildung zur Folge hat und ein unnötiges Ausmaß an Rauch verursacht.
Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Kraftstoffeinspritzsystem zu schaffen, welches zumindest eine(n) der zuvor erwähnten Beschränkungen und Nachteile von Kraftstoffeinspritzsystemen nach den Prinzipien von Common-Rail und Pumpe-Düse-Einheit im Wesentlichen beseitigt oder mindert. Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, ein Kraftstoffeinspritzsystem zu schaffen, das über eine Fähigkeit verfügt, eine Einspritzung bei einer Reihe von Einspritzdrücken und mit einer präzisen und effizienten Steuerung des Einspritzzeitpunkts und der Einspritzrate zu erzielen. Noch ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, das zuvor erwähnte Problem der Verschlechterung des Kraftstoffnebels in Verbindung mit der Beendigung der Einspritzung bei Common-Rail- und Pumpe-Düse-Einheit-Kraftstoffsystemen zu beseitigen oder zu mindern.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Kraftstoffeinspritzsystem zum Zuführen von druckbeaufschlagtem Kraftstoff zu einer Kraftstoffeinspritzvorrichtung geschaffen, wobei das Kraftstoffeinspritzsystem Folgendes umfasst: ein Druckspeichervolumen, um Kraftstoff bei einem ersten Einspritzdruckpegel durch einen Kraftstoffzuführkanal zu der Kraftstoffeinspritzvorrichtung zuzuführen, ein Pumpenmittel, um den Druck des zu der Einspritzvorrichtung zugeführten Kraftstoffs auf einen zweiten Einspritzdruckpegel zu erhöhen, wobei das Pumpenmittel eine innerhalb einer Plungerbohrung definierte Pumpenkammer und einen Plungerkolben umfasst, der innerhalb der Plungerbohrung beweglich ist, um eine Kraftstoff-Druckbeaufschlagung in der Pumpenkammer zu bewirken, und ein Ventilmittel, das in dem Kraftstoffzuführkanal zwischen der Pumpenkammer und dem Druckspeichervolumen angeordnet ist. Das Ventilmittel ist umschaltbar zwischen einer ersten Stellung, in der i) Kraftstoff bei dem ersten Einspritzdruckpegel zu der Einspritzvorrichtung zugeführt wird und ii) die Pumpenkammer mit dem Druckspeichervolumen in Verbindung steht, so dass bei dem ersten Einspritzdruckpegel Kraftstoff von dem Druckspeichervolumen zu der Pumpenkammer fließen kann, und einer zweiten Stellung, in der die Verbindung zwischen der Einspritzvorrichtung und dem Druckspeichervolumen unterbrochen ist, so dass es ermöglicht wird, dass Kraftstoff bei dem zweiten Einspritzdruckpegel der Einspritzvorrichtung zugeführt wird, wobei das Pumpenmittel weiterhin ein Antriebselement umfasst, das gemeinsam mit dem Plungerkolben betreibbar ist, wobei das Antriebselement mit einem Kipphebel der Maschine verbunden ist, so dass eine Bewegung des Antriebselements eine Schwenkbewegung des Kipphebels erteilt.
Vorzugsweise ist das Pumpenmittel zumindest teilweise innerhalb des Hochdruck-Kraftstoffzuführkanals angeordnet.
Ein Vorteil der Erfindung liegt in der Fähigkeit, die Einspritzung von Kraftstoff bei unterschiedlichen Druckpegeln zu steuern, und zwar ohne die Notwendigkeit, hochdruckbeaufschlagten Kraftstoff auf Niederdruck zu entlasten. Das System weist daher eine verbesserte Effizienz gegenüber bekannten Common-Rail-Kraftstoffsystemen auf. Das Druckspeichervolumen kann mit Kraftstoff bei einem mäßigen Druck von angenommen 300 Bar befüllt werden und das Pumpenmittel kann entsprechend angeordnet sein, um den Druck in dem Common-Rail weiter auf angenommen zwischen 2000 und 2500 Bar zu erhöhen. Es ist somit möglich, innerhalb eines einzigen Arbeitszyklus der Maschine den Druck des eingespritzten Kraftstoffs (und dadurch die Einspritzrate) zu variieren, und dies hat bedeutende Auswirkungen auf die Emissionsniveaus. Es ist beispielsweise festgestellt worden, dass eine zweistufige Einspritzung mit einer Kraftstoff-Voreinspritzung bei einem ersten, mäßigen Druckpegel, gefolgt von einer Kraftstoff-Haupteinspritzung bei einem zweiten, höheren Druckpegel, zu einer Verminderung des Schadstoffausstoßes und der Geräuschentwicklung beitragen kann. Dies kann mit dem erfindungsgemäßen Kraftstoffsystem auf relativ einfache und effiziente Weise erreicht werden.
Ein besonderer Vorteil der Fähigkeit, bei zwei Druckpegeln einspritzen zu können, liegt darin, dass dadurch eine Abfolge einer Kraftstoff-Haupteinspritzung bei einem zweiten (höheren) Druckpegel, gefolgt von einer Kraftstoff-Nacheinspritzung bei einem ersten (mäßigen) Druckpegel erreicht werden kann und dies kann Vorteile für Zwecke der Nachbehandlung bringen. Das Pumpenmittel und die Einspritzdüse können in einer so genannten "Pumpe-Düse-Anordnung" zusammengefasst sein, wobei die Pumpenkomponenten und die Düsenkomponenten innerhalb eines gemeinsamen Gehäuses angeordnet sind.
Während des Pump-Hubs des Plungerkolbens erfolgt eine Druckbeaufschlagung des Kraftstoffs in der Pumpenkammer. Während des Rückwärtshubs wird die Pumpenkammer mit Kraftstoff befüllt, der während des folgenden Pump-Hubs mit Druck beaufschlagt wird. Zweckmäßigerweise kann die Pumpenkammer entsprechend angeordnet sein, um einen Bestandteil der Hochdruck-Zuführleitung zu der Einspritzvorrichtung zu bilden.
Das Pumpenmittel ist vorzugsweise mittels einer Nockenanordnung angetrieben.
In einer Ausführungsform kann die Nockenanordnung eine Nocke mit einem ersten Nockenvorsprung und zumindest einem weiteren Nockenvorsprung umfassen, wodurch der erste Nockenvorsprung eine Druckbeaufschlagung des Kraftstoffs in der Pumpenkammer auf den zweiten (höheren) Druckpegel während zumindest eines Teils eines ersten Pump-Hubs des Plungerkolbens bewirkt, und ein weiterer der Vorsprünge eine Druckbeaufschlagung des Kraftstoffs in der Pumpenkammer auf den ersten (mäßigen) Druckpegel (oder Common-Rail-Druckpegel) während eines weiteren Pump-Hubs des Plungerkolbens bewirkt.
Zweckmäßigerweise erfolgt die Druckbeaufschlagung des Kraftstoffs auf den ersten Druckpegel mittels des weiteren Pump-Hubs des Plungerkolbens während einer Periode, für welche eine Einspritzung bei dem zweiten Druckpegel nicht stattfindet.
Es kann für den ersten anzuwendenden Pump-Hub wünschenswert sein, die Druckbeaufschlagung auf den ersten Druckpegel auch durch eine Betätigung des Ventilmittels in einem angemessenen Stadium dieses Hubs zu ergänzen.
Typischerweise umfasst das Kraftstoffeinspritzsystem eine Mehrzahl von Einspritzvorrichtungen, von denen eine jede einen zugehörigen Pump-Plungerkolben aufweist, und wobei ein jeder der Plungerkolben mittels einer zugehörigen Nocke angetrieben wird, die relativ zu der anderen Nocke bzw. zu jeder der anderen Nocken ausgerichtet ist und eine Oberfläche aufweist, die so geformt ist, dass der zugehörige Rückwärtshub unterbrochen wird, um zumindest einen Schritt der Plungerkolbenbewegung zu definieren, der im Wesentlichen synchron mit dem Pump-Hub eines der anderen Plungerkolben erfolgt.
Vorzugsweise ist jede Nockenoberfläche so geformt, dass sie eine steigende Flanke umfasst, und wobei der Rest der Nockenoberfläche eine Oberflächenunregelmäßigkeit umfasst, die dazu dient, ein Unterbrechungsintervall in dem Rückwärtshub des zugehörigen Plungerkolbens zu definieren.
Vorzugsweise wird jede Nocke bei der Verwendung durch eine Welle angetrieben, und ist jede Nockenoberfläche so geformt, dass sie über den zugehörigen Rückwärtshub hinweg eine Anzahl von Bewegungsstufen definiert, die gleich der Anzahl der anderen Nocken in dem System ist, welche von derselben Welle angetrieben werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das Ventilmittel ein elektrisch betätigbares Ventilelement, welches durch Anlegen eines elektronischen Steuersignals zwischen der ersten und zweiten Stellung verstellbar ist.
In einer Ausführungsform umfasst das Ventilmittel ein Common-Rail-Steuerventil zur Steuerung der Verbindung zwischen dem Pumpenmittel und dem Druckspeichervolumen.
Wenn die Einspritzung bei dem zweiten Einspritzdruckpegel stattfindet, ist es möglich, die Einspritzung durch Öffnen des Common-Rail-Steuerventils zu beenden, wodurch der hohe Kraftstoffdruck in dem Zuführkanal auf Common-Rail-Druck entlastet wird.
In einer alternativen Ausführungsform umfasst das Ventilmittel ein Dreistellungsventil, das zwischen der ersten und zweiten Stellung, sowie einer weiteren, dritten Stellung schaltbar ist, in welcher das Pumpenmittel mit einem Niederdruck-Abfluss in Verbindung steht, um dadurch eine überlaufbedingte Einspritzungsbeendigung zu ermöglichen.
Das Vorsehen eines Dreistellungsventils in dem System ist insofern vorteilhaft, als dadurch ermöglicht wird, dass hochdruckbeaufschlagter Kraftstoff innerhalb der Pumpenkammer, und somit innerhalb des Hochdruck-Zuführkanals zu der Einspritzvorrichtung, zur Entlastung in den Niederdruck-Abfluss abgeleitet wird. Auf diese Weise kann die Einspritzung von Kraftstoff bei dem ersten, mäßigen Druckpegel auf anderem Weg als durch ein Düsen- oder Nadelsteuerventil, das zu der Düsennadel gehörig sein kann, beendet werden. Bei einer überlaufbedingten Einspritzungsbeendigung wird die die Düsennadel der Einspritzvorrichtung nicht dazu gezwungen, gegen eine hohe Hydraulikkraft im Inneren der Einspritzdüse zu schließen, wodurch eine verbesserte Kraftstoffnebelbildung am Ende der Einspritzung ermöglicht wird.
In einer Ausführungsform umfasst das Dreistellungsventil ein inneres Ventilelement und ein äußeres Ventilelement, sowie zugehörige, innere und äußere Ventilfedermittel, wodurch eine Bewegung des inneren und des äußeren Ventilelements mittels einer Wicklung eines elektromagnetischen Aktors bewirkt wird.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist das äußere Ventilelement mit einem Anker des Aktors verbunden, wobei das äußere Ventilelement relativ zu dem inneren Ventilelement beweglich ist und infolge der Erregung der Wicklung auf eine erste Aktivierungsstufe mit einem ersten Ventilsitz in Eingriff bewegbar ist, der durch das innere Ventilelement definiert ist, wodurch das Ventilmittel in die dritte Stellung des Ventilmittels bewegt wird, wobei die Bewegung des äußeren Ventilelements mit dem inneren Ventilelement verkoppelt wird, um das Ventilmittel infolge der Erregung der Wicklung auf eine zweite Aktivierungsstufe in seine zweite Stellung zu bewegen.
Das Kraftstoffeinspritzsystem kann in einer Ausführungsform eine Hochdruck-Kraftstoffpumpe umfassen, um Kraftstoff bei einem ersten Einspritzdruckpegel dem Druckspeichervolumen zuzuführen.
In einer alternativen Ausführungsform kann das Pumpenmittel entsprechend betrieben werden, um druckbeaufschlagten Kraftstoff bei dem ersten Einspritzdruckpegel dem Druckspeichervolumen zuzuführen. Wenn das Pumpenmittel entsprechend ausgelegt ist, um dem Druckspeichervolumen Kraftstoff bereitzustellen, so erübrigt sich damit die Notwendigkeit einer Hochdruckpumpe, wodurch die Kosten des Systems verringert werden.
Falls keine Hochdruck-Kraftstoffpumpe vorgesehen ist, kann das Ventilmittel weiterhin ein zusätzliches Ventil umfassen, um eine Zufuhr von Kraftstoff mit einem relativ niedrigen Druck zu dem Pumpenmittel, beispielsweise zu der Pumpenkammer des Pumpenmittels, zu steuern.
Das zusätzliche Ventil kann die Form eines Einfüll-/Überströmventils annehmen, das zwischen einer offenen Stellung, in welcher das Pumpenmittel bei relativ niedrigem Druck mit der Kraftstoffzufuhr in Verbindung steht, und einer geschlossenen Stellung, in welcher diese Verbindung unterbrochen ist, schaltbar ist, und wobei das Schalten des Einfüll-/Überströmventils in die offene Stellung während eines Pump-Hubs eine überlaufbedingte Einspritzungsbeendigung ermöglicht.
Alternativ dazu kann das zusätzliche Ventil die Form eines Rückschlagventils annehmen, mit einer offenen Stellung, in der das Pumpenmittel bei relativ geringem Druck mit der Kraftstoffzufuhr in Verbindung steht, und einer geschlossenen Stellung, in der diese Verbindung unterbrochen ist.
Falls keine Hochdruck-Kraftstoffpumpe vorgesehen ist, kann das Kraftstoffeinspritzsystem weiterhin eine Umschlagpumpe umfassen, um dem Pumpenmittel Kraftstoff bei relativ niedrigem Druck zuzuführen.
Das Kraftstoffeinspritzsystem kann Steuerventilmittel umfassen, die entsprechend schaltbar sind, um den Zeitpunkt des Einspritzbeginns bei dem ersten und/oder dem zweiten Einspritzdruckpegel zu steuern. Das Steuerventilmittel kann in einer ersten Ausführungsform ein Düsensteuerventil umfassen, das entsprechend schaltbar ist, um den Kraftstoffdruck im Inneren einer Einspritzvorrichtungs-Steuerkammer zu steuern, um eine Steuerung des Einspritzzeitpunkts bei dem ersten und/oder dem zweiten Einspritzdruckpegel zu erlauben.
Die Einspritzvorrichtung kann eine Düsennadel umfassen, die ihrerseits eine dem Kraftstoffdruck innerhalb der Steuerkammer ausgesetzte Oberfläche aufweist, so dass durch Steuern des Kraftstoffdrucks innerhalb der Steuerkammer mittels des Düsensteuerventils das Öffnen und das Schließen der Düsennadel gesteuert werden kann.
In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das Steuerventilmittel ein Absperr-Steuerventil mit einem Absperr-Ventilelement zur Steuerung der Kraftstoffzufuhr zwischen dem Pumpenmittel und der Einspritzvorrichtung, um eine Steuerung des Einspritzzeitpunktes bei dem ersten und/oder dem zweiten Einspritzdruckpegel zu ermöglichen.
Die Steuerventilmittel können vorzugsweise ein Steuerventil zum Steuern des Kraftstoffdrucks im Inneren einer Absperrventil-Steuerkammer umfassen, wobei eine zu dem Absperr-Steuerventilelement gehörige Oberfläche dem Kraftstoffdruck innerhalb der Absperr-Steuerkammer ausgesetzt ist.
Das Pumpenmittel kann weiterhin ein Antriebselement, wie zum Beispiel einen Stößel, umfassen, das gemeinsam mit dem Plungerkolben betreibbar ist, und einen Nockenstößel, um das Antriebselement in Ansprechen auf die Drehung der Nocke anzutreiben, um dadurch eine Bewegung des Plungerkolbens anzutreiben.
In einer Ausführungsform ist das Antriebselement nicht mit einem Kipphebel der Maschine verkoppelt, sondern die Nocke wirkt direkt auf einen zu dem Plungerkolben gehörigen Stößel.
Es ist ein weiteres Merkmal der vorliegenden Erfindung, dass die Zeitsteuerung des Maschinenventils und die Kraftstoff-Druckbeaufschlagung mit ein und demselben Nockenantrieb bewerkstelligt werden können.
In einer Ausführungsform nimmt das Druckspeichervolumen die Form eines Common-Rail an. Das Common-Rail kann in einer anderen Maschinenkomponente, beispielsweise in einem hohlen Kipphebelschaft der Maschine oder in einem Zylinderkopf der Maschine enthalten sein.
Bedingt durch das Vorsehen des Pumpenmittels in dem Kraftstoffeinspritzsystem braucht der Kraftstoff in dem Common-Rail nur mit einem relativ mäßigen Druck (d.h. dem ersten Druckpegel) beaufschlagt werden, und das Common-Rail kann als ein Gefäß mit dünnerer Wandstärke bzw. als ein Behälter mit verringertem Gewicht und Raumbedarf ausgebildet sein. Es ist daher möglich, das Common-Rail im Inneren einer anderen Komponente, beispielsweise im inneren eines hohlen Kipphebelschaftes oder eines Zylinderkopfes der Maschine unterzubringen.
In einer Ausführungsform ist das Druckspeichervolumen in einem Kipphebelschaft der zugehörigen Maschine enthalten.
Beispielsweise kann das Pumpenmittel entsprechend betrieben werden, um den Kraftstoffdruck auf einen zweiten Einspritzdruckpegel in dem Bereich zwischen 2000 und 2500 Bar zu erhöhen, und der Kraftstoff in dem Druckspeichervolumen kann einen Druckpegel von 200 bis 300 Bar aufweisen.
Typischerweise ist der zweite Einspritzdruck etwa um das Fünf- bis Zehnfache höher als der erste Einspritzdruckpegel.
1 ist eine schematische Darstellung, die ein bekanntes Pumpe-Düse-Einheit-System veranschaulicht;
2 ist eine schematische Darstellung, die ein bekanntes Common-Rail-Kraftstoffeinspritzsystem veranschaulicht;
3 ist eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform eines Kraftstoffeinspritzsystems gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung, und in welchem das System sich in einem ersten Betriebszustand befindet;
4 zeigt das Kraftstoffeinspritzsystem aus 3 in einem zweiten Betriebszustand;
5 zeigt das Kraftstoffeinspritzsystem aus 3 und 4 in einem dritten Betriebszustand;
6 ist ein Graph, der eine Kraftstoffeinspritz-Kennlinie zeigt, welche unter Verwendung des Kraftstoffeinspritzsystems in 3–5 erreichbar ist;
7 ist ein weiterer Graph, der eine alternative Kraftstoffeinspritz-Kennlinie zeigt, welche unter Verwendung des Kraftstoffeinspritzsystems in 3–5 erreichbar ist;
8 ist eine schematische Darstellung, die dazu dient, eine zu der in 3 bis 5 gezeigten Ausführungsform alternative Ausführungsform des Kraftstoffeinspritzsystems zu veranschaulichen;
9 ist eine Schnittansicht eines Dreistellungsventils zur Verwendung in einer weiteren, alternativen Ausführungsform des Kraftstoffeinspritzsystems;
10 ist eine schematische Ansicht des Ventils in 9, um dessen drei Betriebsstellungen zu zeigen;
11 ist eine vergrößerte Schnittansicht des Dreistellungsventils aus 9 und 10, wobei die Sitze des Ventils in einem beigelegten, vergrößerten Ausschnitt gezeigt sind;
12 ist eine weitere, alternative Ausführungsform des Kraftstoffeinspritzsystems, in welcher ein Hochdruck-Absperrventil integriert ist;
13 ist eine schematische Ansicht der Hochdruck-Absperrventilanordnung in der Ausführungsform aus 12;
14 ist eine schematische Ansicht eines alternativen Absperrventilelements zur Verwendung in der Absperrventilanordnung aus 13, und
15 zeigt eine Schnittansicht einer praktischen Ausführungsform des unter Bezugnahme auf 3 bis 13 beschriebenen Kraftstoffeinspritzsystems;
Als Hintergrund zu der vorliegenden Erfindung zeigen 1 und 2 jeweils ein bekanntes Pumpe-Düse-Einheit-Kraftstoffsystem (PDE-Kraftstoffsystem) bzw. ein bekanntes Common-Rail-Kraftstoffsystem. In 1, auf welche nun Bezug genommen wird, umfasst eine bekannte PDE-Anordnung 10 eine Einspritzvorrichtung 12 und eine Hochdruck-Kraftstoffleitung 14, um eine Kraftstoffzufuhr bei hohem Druck zu einer Einspritzdüse 13 der Einspritzvorrichtung 12 bereitzustellen. Ein Steuerventilmittel, typischerweise in Form eines Düsensteuerventils 16 (alternativ auch als Nadelsteuerventil bezeichnet), ist vorgesehen, um die Bewegung einer Düsennadel (nicht gezeigt) einer Kraftstoffeinspritzvorrichtung zu steuern, um damit die Zuleitung von Kraftstoff aus der Einspritzdüse 13 zu steuern. Die Düsennadel ist mit einem Düsennadel-Sitz in Eingriff bringbar und eine Bewegung der Düsennadel weg von dem Sitz erlaubt es, dass Kraftstoff durch einen oder mehrere Auslässe der Einspritzdüse 13 in den zugehörigen Maschinenzylinder oder in einen sonstigen Verbrennungsraum strömt.
Das Düsensteuerventil 16 ist innerhalb eines weiteren Kanals 20 angeordnet, der in Verbindung mit der Zuführleitung 14 steht, um die Verbindung zwischen der Hochdruck-Zuführleitung 14 und der Einspritzvorrichtungs-Steuerkammer (nicht gezeigt) zu steuern. Eine Oberfläche der Düsennadel ist dem Kraftstoffdruck innerhalb der Steuerkammer ausgesetzt, und der Druck des Kraftstoffs innerhalb der Steuerkammer übt eine Kraft auf die Düsennadel aus, die dazu dient, die Düsennadel gegen ihren Sitz zu drücken.
Das Düsensteuerventil 16 ist zwischen einer ersten Stellung und einer zweiten Stellung verstellbar. Wenn das Düsensteuerventil sich in der ersten Stellung befindet, steht der weitere Kanal 20 mit der Steuerkammer der Einspritzvorrichtung 12 in Verbindung und es wirkt ein hoher Kraftstoffdruck innerhalb der Kammer auf die Düsennadeloberfläche. Wenn das Düsensteuerventil 16 sich in der zweiten Stellung befindet, steht die Steuerkammer mit einem Niederdruckbehälter (nicht gezeigt) in Verbindung und ist die Verbindung zwischen dem weiteren Kanal 20 und der Steuerkammer unterbrochen, und der Druck des Kraftstoffs innerhalb der Steuerkammer, der auf die Düsennadeloberfläche einwirkt, ist reduziert. Der Betrieb des Düsensteuerventils 16 zur Steuerung des Kraftstoffdrucks innerhalb der Steuerkammer schafft daher ein Mittel, um die Bewegung der Düsennadel zu ihrem Sitz hin und von diesem weg zu steuern.
Die PDE 10 umfasst auch eine Pumpe, die allgemein mit 23 bezeichnet wird, und die ein Pumpenelement bzw. einen Plungerkolben 26 und eine Pumpenkammer 24 aufweist. Der Plungerkolben 26 ist innerhalb einer Plungerbohrung verschiebbar, und zwar durch die Einwirkung einer Nockenantriebsanordnung mit einer Nocke 28, um Kraftstoff innerhalb der Pumpenkammer 24 mit Druck zu beaufschlagen. Die Pumpenkammer 24 steht mit der Hochdruck-Kraftstoffleitung 14 und mit einem Niederdruck- Kraftstoffbehälter (nicht gezeigt) in Verbindung, und zwar über einen zusätzlichen Kanal 30, gesteuert von einem Überströmventil 32.
Bei der Verwendung dient die Drehung der Nocke 28 dazu, den Plungerkolben 26 nach innen in seine Bohrung hinein zu drücken, um das Volumen der Pumpenkammer 24 zu verringern. Wenn das Überströmventil 32 sich in einer offenen Stellung befindet, steht die Pumpenkammer 24 mit dem Niederdruck-Kraftstoffbehälter in Verbindung, so dass der Kraftstoff in der Pumpenkammer 24 durch die Bewegung des Plungerkolbens 26 nicht wesentlich beeinflusst wird und lediglich Kraftstoff in die Pumpenkammer 24 hineingesaugt und wieder aus dieser verdrängt wird, während der Plungerkolben 26 sich auf- und abbewegt. Das Schließen des Überströmventils 32 bewirkt, dass der Kraftstoffdruck innerhalb der Pumpenkammer 24 ansteigt, während der Plungerkolben 26 in seiner Bohrung einwärts verfahren wird, um das Volumen der Pumpenkammer 24 zu verringern. Während der Betriebsphase, in welcher der Kraftstoff innerhalb der Pumpenkammer einen hohen Druckpegel aufweist, wird dann das Düsensteuerventil 16 betätigt, um mit der Einspritzung zu beginnen.
2 zeigt ein bekanntes Common-Rail-Kraftstoffsystem mit einer Mehrzahl von Kraftstoffeinspritzvorrichtungen 12a, 12b (zwei davon gezeigt), von denen eine jede jeweils ein zugehöriges Düsensteuerventil 16a, 16b und jeweils einen zugehörigen Hochdruck-Kraftstoffzuführkanal 14a, 14b aufweist, die in Verbindung mit einem Druckspeichervolumen in der Form eines Common-Rail 42 stehen. Dem Common-Rail 42 wird hochdruckbeaufschlagter Kraftstoff aus einer Common-Rail-Kraftstoffpumpe 44 zugeführt, und es hält eine gesammelte Speichermenge an Kraftstoff bereit, der allen Einspritzvorrichtungen des Kraftstoffsystems zugeführt wird. Bei der Verwendung wird der Einspritzzeitpunkt des druckbeaufschlagten Kraftstoffs durch jede einzelne Einspritzvorrichtung durch die Betätigung ihres zugehörigen Düsensteuerventils 16a, 16b gesteuert, und zwar in ähnlicher Weise wie weiter oben für die PDE 10 beschrieben.
Auf die zuvor erwähnten Beschränkungen von PDE- und Common-Rail-Kraftstoffsystemen, wie zum Beispiel jene, die in 1 und 2 gezeigt sind, wird im Rahmen des erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzsystems eingegangen. In 3, auf welche nun Bezug genommen wird, ist eine erste Ausführungsform eines Kraftstoffeinspritzsystems gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung gezeigt. Das Kraftstoffeinspritzsystem umfasst eine allgemein mit 50 bezeichnete Einspritzvorrichtung mit einer Einspritzdüse, die eine Düsennadel 55 aufweist, deren hinteres Ende (das obere Ende in der gezeigten Darstellung) dem Kraftstoffdruck innerhalb der Steuerkammer 57 ausgesetzt ist. Ein zugehöriger Hochdruck-Zuführkanal bzw. eine Hochdruck-Zuführleitung 52 leitet Kraftstoff an eine Einspritzvorrichtungs-Zuleitungskammer 49. Die Einspritzvorrichtung 50 verfügt über ein zugehöriges Steuerventil in Form eines Düsen- bzw. Nadelsteuerventils 54. Das Düsensteuerventil 54 ist zwischen einer ersten Stellung (hier als eine "geschlossene" Stellung bezeichnet) und einer zweiten Stellung (hier als eine "offene" Stellung bezeichnet) schaltbar. In der "geschlossenen" Stellung ist die Verbindung zwischen der Einspritzvorrichtungs-Steuerkammer 57 und einem Niederdruckbehälter "geschlossen" und die Einspritzvorrichtungs-Steuerkammer 57 steht mit der Hochdruck-Zuführleitung 52 in Verbindung. In der "offenen" Stellung ist die Verbindung zwischen der Steuerkammer 57 und dem Niederdruckbehälter "offen" und die Verbindung zwischen der Hochdruck-Zuführleitung 52 und der Steuerkammer 57 ist unterbrochen. Eine Feder 53 ist in der Steuerkammer 57 angeordnet und dient dazu, die Düsennadel in eine geschlossene Stellung zu drücken, in welcher sie mit einem Düsennadel-Sitz in Eingriff steht und keine Einspritzung stattfindet.
Es ist festzustellen, dass es nicht die Düsennadel selbst zu sein braucht, die dem Kraftstoffdruck innerhalb der Steuerkammer 57 ausgesetzt ist, sondern dass eine mit der Düsennadel verbundene Oberfläche, beispielsweise eine Verlängerung der Düsennadel, dem Kraftstoffdruck innerhalb der Steuerkammer 57 ausgesetzt sein kann. Außerdem kann die Kammer 57, und somit auch die Düsennadel-Feder 53, entfernt von der Düsennadel selbst angeordnet sein und dabei dennoch die erforderliche Schließkraft aufbringen, um die Düsennadel zur Beendigung der Einspritzung mit ihrem Sitz in Eingriff zu bringen. Eine weitere Auslegungsoption besteht darin, die Feder 53 anderswo und nicht innerhalb der Steuerkammer 57 anzuordnen. Weitere alternative Auslegungsvariationen der Einspritzvorrichtung sind für den Fachmann auf dem technischen Gebiet offensichtlich.
Das Kraftstoffeinspritzsystem umfasst auch eine Common-Rail-Kraftstoffpumpe 58, um einem Druckspeichervolumen in Form eines Common-Rail 59 Kraftstoff bei einem mäßig hohen Einspritzdruckpegel (z.B. 300 Bar) zuzuführen. Es versteht sich für den Fachmann, dass der Ausdruck "Common-Rail" nicht auf ein Druckspeichervolumen von spezieller Form oder Struktur beschränkt ist, und beispielsweise eine lineare, sphärische oder andere Auslegung aufweisen kann, die für die Speicherung von hochdruckbeaufschlagtem Kraftstoff geeignet ist. Ein Druckregler 60 ist vorgesehen, um den Druck des Kraftstoffs innerhalb des Common-Rail 59 auf einem im Wesentlichen konstanten Niveau zu halten. Der Klarheit halber ist in dem System aus 3 nur eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung 50 gezeigt, obwohl in der Praxis bei einer Mehrzylindermaschine eine Mehrzahl von Einspritzvorrichtungen mit Kraftstoff aus dem Common-Rail 59 versorgt würde.
Das Common-Rail 59 liefert druckbeaufschlagten Kraftstoff an einen Zuführkanal bzw. eine Common-Rail-Druckleitung 61, die in Verbindung mit einer Pumpenkammer 64 steht, und zwar gesteuert von einer elektrisch betätigbaren Ventilanordnung in Form eines Common-Rail-Steuerventils 62. Die Pumpenkammer 64 ist Bestandteil eines Pumpenmittels bzw. einer Pumpenanordnung 63 mit einem Pump-Plungerkolben 66, der über eine Nockenantriebsanordnung mit einer Nocke 68 angetrieben wird. Jede Einspritzvorrichtung 50 des Systems hat eine fest zugeordnete Pump-Anordnung 63, und hat somit einen Pump-Plungerkolben 66 und eine Nocke 68 fest zugeordnet. Zweckmäßigerweise können die Einspritzvorrichtung 50 und ihr fest zugeordneter Plungerkolben 66 innerhalb einer gemeinsamen Einheit, in einer so genannten Pumpen-Düsen-Einheit-Anordnung angeordnet sein. Typischerweise sind die Nocken 68 einer jeden Pumpenanordnung 63 auf einer gemeinsamen Welle montiert, die von der Maschinen-Antriebswelle angetrieben wird. Während der Plungerkolben 66 bei der Verwendung angetrieben wird, vollzieht er einen Pump-Hub, bei dem der Plungerkolben 66 in eine Richtung bewegt wird, um das Volumen seiner zugehörigen Pumpenkammer 64 zu verringern, und einen Rückwärtshub, bei dem der Plungerkolben in eine Richtung bewegt wird, um das Volumen der Pumpenkammer 64 zu vergrößern. Der Plungerkolben 66 ist typischerweise mit einer Plungerkolben-Rückstellfeder (nicht dargestellt) versehen, um den Plungerkolben-Rückwärtshub auszuführen.
Das elektrisch betätigbare Cornmon-Rail-Steuerventil 62 wird in Ansprechen auf ein von einem zugehörigen Maschinen-Controller erzeugtes, elektronisches Steuersignal betätigt, um das Ventil 62 zwischen einer offenen und einer geschlossenen Stellung zu bewegen, und auf diese Weise kann der Druck des Kraftstoffs, welcher der Hochdruck-Zuführleitung 52 zugeführt wird, gesteuert werden. In 3 befindet sich das Kraftstoffeinspritzsystem in einem ersten Betriebszustand, in welchem das Common-Rail-Steuerventil 62 seine offene Stellung einnimmt, in der das Common-Rail 59 mit der Pumpenkammer 64 in Verbindung steht. Unter diesen Umständen hat die Auf- und Abbewegung des Plungerkolbens 66 im We sentlichen keine Auswirkung auf den Kraftstoffdruck innerhalb der Kammer 64. Wenn das Common-Rail-Steuerventil 62 sich somit in der offenen Stellung befindet, wird der Druck des Kraftstoffs, welcher der Einspritzvorrichtung 50 durch die Hochdruck-Zuführleitung 52 zugeführt wird, von dem Kraftstoffdruck innerhalb des Common-Rail 59 bestimmt, der typischerweise bei etwa 300 Bar liegt. Das Düsensteuerventil 54 befindet sich in einem geschlossenen Zustand, in welchem die Verbindung zwischen der Steuerkammer 57 und dem Niederdruckbehälter geschlossen ist und die Steuerkammer 57 mit der Hochdruck-Zuführleitung 52 in Verbindung steht. Somit ist aufgrund des hochdruckbeaufschlagten Kraftstoffs innerhalb der Steuerkammer 57 eine große Kraft vorhanden, die auf das hintere Ende der Düsennadel 55 einwirkt, und diese Kraft unterstützt die durch die Feder 53 bedingte Kraft dabei, sicherzustellen, dass die Düsennadel 55 mit ihrem Sitz in Eingriff steht, um eine Kraftstoffeinspritzung zu verhindern.
Es wird in 4, auf welche nun Bezug genommen wird, um Kraftstoff bei einem ersten, mäßigen Druckpegel (P1), einzuspritzen, der von dem Druck des Kraftstoffs innerhalb des Common-Rail 59 bestimmt ist, das Düsensteuerventil 54 betätigt, um sich in eine offene Stellung zu bewegen, in welcher die Verbindung zwischen der Steuerkammer 57 und dem Niederdruckbehälter geöffnet ist, wodurch bewirkt wird, dass der Kraftstoffdruck innerhalb der Steuerkammer 57 sich verringert. Die Düsennadel wird dazu veranlasst, sich von ihrem Sitz wegzubewegen, und zwar bedingt durch eine Kraft, die durch den der Einspritzvorrichtung 50 zugeführten, hochdruckbeaufschlagten Kraftstoff auf eine oder mehrere Düsennadel-Druckaufnahmeflächen ausgeübt wird. Während dieses ersten Einspritzzustands erfolgt die Einspritzung von Kraftstoff in die Maschine bei einem ersten Druckpegel (P1), der als ein "mäßiger" Druckpegel bezeichnet wird, der jedoch nichtsdestoweniger groß genug ist, um einen Einspritzdruckpegel für die Verbrennung darzustellen.
5 zeigt das Kraftstoffeinspritzsystem aus 3 und 4 in einem zweiten Betriebszustand, in welchem das Common-Rail-Steuerventil 62 in seine geschlossene Stellung bewegt worden ist, um die Verbindung zwischen der Common-Rail-Druckleitung 61 aus dem Common-Rail 59 und der Pumpenkammer 64 zu unterbrechen. Wenn das Common-Rail-Steuerventil 62 sich in seiner geschlossenen Stellung befindet, ermöglicht eine Auf- und Abbewegung des Plungerkolbens 66 unter der Einwirkung der Nocke 68 eine Erhöhung des Kraftstoffdrucks innerhalb der Pumpenkammer 64 auf einen zweiten Einspritzdruckpegel (P2), welcher größer ist als der erste Druckpegel (P1). Typischerweise liegt der zweite Druckpegel bei zwischen 2000 und 2500 Bar. Wenn das Common-Rail-Steuerventil 62 geschlossen ist und der Kraftstoffdruck in der Pumpenkammer 64 den zweiten Einspritzdruckpegel aufweist, kann das Düsensteuerventil 54 dann entsprechend betätigt werden, um sich in seine offene Stellung zu bewegen, in welcher die Einspritzungsvorrichtungs-Steuerkammer 57 mit dem Niederdruckbehälter in Verbindung gebracht wird. Durch Bewegen des Düsensteuerventils 54 in seine offene Stellung wird bewirkt, dass die Düsennadel, wie zuvor beschrieben, sich von ihrem Sitz weghebt, um eine Einspritzung bei diesem zweiten, höheren Druckpegel P2 zu erlauben.
Der Kraftstoffeinspritzzeitpunkt bei dem ersten, mäßigen Druckpegel P1 wird daher durch Betätigen des Düsensteuerventils 54 gesteuert, während das Common-Rail-Steuerventil 62 offen ist, und der Kraftstoffeinspritzzeitpunkt bei dem zweiten, höheren Druckpegel wird durch Betätigen des Düsensteuerventils 54 gesteuert, während das Common-Rail-Steuerventil 62 geschlossen ist, wobei unter diesen Bedingungen die Pumpenanordnung 63 dazu dient, den von dem Common-Rail 59 zugeführten Kraftstoffdruck auf den zweiten, höheren Druckpegel P2 zu erhöhen. Für den ersten und den zweiten Betriebsdruck P1, P2 wird der Zeitpunkt, zu dem die Einspritzung beendet wird, gleichermaßen durch Bewegen des Dü sensteuerventils 54 in seine geschlossene Stellung gesteuert, wodurch die Verbindung zwischen der Steuerkammer 57 und dem Niederdruckbehälter geschlossen wird, um dadurch wieder einen hohen Kraftstoffdruck in der Einspritzvorrichtungs-Steuerkammer 57 aufzubauen und die Düsennadel mit ihrem Sitz in Eingriff zu bringen.
In einer alternativen Betriebsart kann die Einspritzung bei dem zweiten, höheren Druckpegel beendet werden, indem das Düsensteuerventil 54 in seine offene Stellung bewegt wird und etwa zeitgleich damit das Common-Rail-Steuerventil 62 geöffnet wird. Indem das Common-Rail-Steuerventil 62 zur gleichen Zeit geöffnet wird, zu der das Düsensteuerventil 54 geöffnet wird, wird bedingt durch die Verbindung zwischen der Pumpenkammer 64 und dem Common-Rail 59 das Schließen der Düsennadel unterstützt, indem eine Druckverminderung innerhalb der Hochdruck-Zuführleitung 52 und innerhalb der Einspritzvorrichtung 50 bewirkt wird (d.h. der Druck wird auf den ersten Druckpegel P1 reduziert).
Aus der vorangehenden Beschreibung ist festzustellen, dass das System über zwei verschiedene Betriebsarten verfügt, eine in welcher das System in einer Common-Rail-Betriebsart funktioniert, in welcher Kraftstoff bei dem ersten, mäßigen Common-Rail-Druck der Einspritzvorrichtung 50 zugeführt wird, und eine, in welcher das System in einer PDE-Betriebsart funktioniert, in welcher Kraftstoff bei einem zweiten, höheren Pegel der Einspritzvorrichtung 50 zugeführt wird. Es ist festzustellen, dass durch Variieren zwischen der ersten und der zweiten Betriebsart eine Reihe unterschiedlicher Einspritzmerkmale erzielt werden kann. Typischerweise kann zum Beispiel die Kraftstoff-Haupteinspritzung in einem Einspritzzyklus in der PDE-Betriebsart (höherer Druckpegel) erfolgen, und können andere Einspritzungen als die Kraftstoff-Haupteinspritzung, wie beispielsweise die Kraftstoff-Voreinspritzung oder -Nacheinspritzung bzw. Maß nahmen zur Einspritzungs-Nachbehandlung in der Common-Rail-Betriebsart (mäßiger Druckpegel) erfolgen.
Es ist ein besonderer Vorteil des Kraftstoffeinspritzsystems aus 3 bis 5, dass ein Einspritzvorgang, der eine Kraftstoff-Voreinspritzung bei einem ersten, mäßigen Druckpegel, gefolgt von einem Haupteinspritzvorgang bei einem zweiten, höheren Druckpegel umfasst, erreicht werden kann. Es ist festgestellt worden, dass diese Kombination einer Kraftstoff-Voreinspritzung gefolgt von einer Kraftstoff-Haupteinspritzung einen Nutzen in Bezug auf Emissionsniveaus und auf die Geräuschentwicklung verschafft.
Zur Veranschaulichung der Einspritz-Kennlinie des Kraftstoffeinspritzsystems aus 3 bis 5 zeigt 6 ein Beispiel der Kraftstoff-Einspritzrate R als eine Funktion der Zeit T für einen Einspritzvorgang, der eine Kraftstoff-Voreinspritzung gefolgt von einer Kraftstoff-Haupteinspritzung umfasst. Es ist festzustellen, dass die Einspritzrate für eine beliebige, gegebene Einspritzdüse von dem tatsächlichen Kraftstoffdruck abhängig ist, welcher der Düse zugeführt wird.
In 6, auf welche nun Bezug genommen wird, wird die anfängliche Kraftstoff-Voreinspritzung A bei einer Rate R1 durch Einspritzen von Kraftstoff bei einem mäßigen Common-Rail-Druck P1 während einer relativ kurzen Zeitspanne erreicht. Eine Kraftstoff-Haupteinspritzung B folgt bei einer höheren Rate R2 und bei einem Druckpegel P2. Für die Kraftstoff-Voreinspritzung wird die Einspritzrate R1 dadurch erzielt, dass das Common-Rail-Steuerventil 62 in seine offene Stellung bewegt wird und das Common-Rail-Steuerventil 62 in dieser Stellung gehalten wird, während das Düsensteuerventil 54 in seine offene Stellung bewegt wird, um die Einspritzvorrichtungs-Düsennadel 55 dazu zu veranlassen, sich zu heben. Die Kraftstoff-Voreinspritzung wird beendet, indem das Düsensteuerventil 54 geschlossen wird, um erneut einen hohen Kraftstoff druck innerhalb der Steuerkammer 57 aufzubauen, wodurch die Düsennadel 55 mit ihrem Sitz in Eingriff gebracht wird.
Die Einspritzung bei dem zweiten, höheren Druckpegel P2 wird durch Schließen des Common-Rail-Steuerventils 62 generiert, so dass die Pumpenanordnung 63 eine Erhöhung des Kraftstoffdrucks innerhalb der Pumpenkammer 64 auf einen höheren Pegel als den innerhalb des Common-Rail 59 bewirkt. Das Düsensteuerventil 54 wird geöffnet, um bei diesem zweiten Druckpegel P2 die Kraftstoff-Haupteinspritzung B einzuleiten und wird geschlossen, um wie zuvor beschrieben die Haupteinspritzung zu beenden.
Wie zuvor erwähnt, kann das Common-Rail-Steuerventil 62 zur Unterstützung einer raschen Beendigung der Einspritzung bei dem zweiten Druckpegel P2 auch in etwa zu demselben Zeitpunkt, zu dem das Düsensteuerventil 54 geöffnet wird, geschlossen werden.
Es ist auch festgestellt worden, dass eine Kraftstoff-Haupteinspritzung mit einer so genannten "stiefelförmigen" Einspritz-Kennlinie, wie in 7 gezeigt, von besonderem Nutzen hinsichtlich der Emissionsniveaus ist. Eine stiefelförmige Haupteinspritzung umfasst eine anfängliche Kraftstoffeinspritzung C bei einer ersten Rate R1 (Common-Rail-Druck P1), unmittelbar gefolgt von einer Kraftstoffeinspritzung bei einer höheren Rate R2 (Pumpenkammerdruck P2), und wird dadurch erreicht, dass das Common-Rail-Steuerventil 62 zwischen seiner offenen Stellung (Common-Rail-Druck P1) und seiner geschlossenen Stellung (erhöhter Druck P2) bewegt wird, während das Düsensteuerventil 54 in seiner offenen Stellung gehalten wird, um die Düsennadel in ihrer angehobenen Stellung zu belassen.
Es ist festzustellen, dass die Druckpegel P1, P2 und die Einspritzraten R1, R2 willkürlich gewählt sind und nicht dieselben Druckpegel und Einspritzraten in 6 und in 7 darstellen müssen.
In einer von der in den 3 bis 5 gezeigten Kraftstoffeinspritzung abweichenden Form kann die Common-Rail-Kraftstoffpumpe 54 zur Zuführung von Kraftstoff zu dem Common-Rail 59 entfernt worden sein und es kann statt dessen die Pumpenanordnung 63 selbst dazu verwendet werden, um das Common-Rail 59 auf einen ersten Einspritzdruckpegel zu befüllen. 8 ist eine alternative Ausführungsform, in welcher keine Common-Rail-Kraftstoffpumpe vorgesehen ist. Ähnliche Komponenten wie jene, die in 3 bis 5 gezeigt sind, sind mit gleichen Bezugszahlen gekennzeichnet und werden in der Folge nicht mehr eingehender beschrieben.
In 8, auf die nun Bezug genommen wird, ist das Common-Rail 59 mit einem Common-Rail-Drucksensor 70 versehen, der dazu dient, den Kraftstoffdruck in dem Common-Rail 59 zu überwachen und ein Ausgangssignal bereitzustellen, das einer Messung des Kraftstoffdrucks innerhalb des Common-Rail 59 entspricht. Eine Niederdruckpumpe 72 ist vorgesehen, um gesteuert durch ein elektrisch betätigbares Steuerventil 162 oder "Einfüll/Überström"-Ventil, das zwischen einer offenen und einer geschlossenen Stellung umschaltbar ist, der Pumpenkammer 64 Kraftstoff zuzuführen. Wenn das Einfüll-/Überströmventil 162 sich in der offenen Stellung befindet, führt die Niederdruckpumpe 72 der Pumpenkammer 64 bei einem relativ niedrigen Druck P3 Kraftstoff durch einen Zuführkanal 76 zu. Wenn das Einfüll-/Überströmventil 162 sich in einer geschlossenen Stellung befindet, ist die Kraftstoffzufuhr zu der Pumpenkammer 64 durch die Pumpe 72 unterbunden. Typischerweise kann die Niederdruckpumpe 72 die Form einer Umschlagpumpe annehmen, die entsprechend ausgelegt ist, um Kraftstoff bei einem von der Maschinendrehzahl abhängigen Druckpegel (bezeichnet als "Umschlagdruck") zuzuführen.
Bei der Verwendung wird das Einfüll-/Überströmventil 162 während des Rückwärtshubs des Plungerkolbens in seinen offenen Zustand gebracht, so dass Kraftstoff von der Umschlagpumpe 72 durch den Zuführkanal 76 zu der Pumpkammer 64 zugeführt wird. Während der Plungerkolben 66 im Zuge des Pump-Hubs durch die Nocke angetrieben wird, wird das Einfüll-/Überströmventil 162 geschlossen und wird der Kraftstoffdruck innerhalb der Pumpenkammer 64 auf einen Pegel erhöht, der zwar höher ist als der Umschlagdruck, jedoch typischerweise geringer als jener Druck, der durch eine Hochdruck-Common-Rail-Pumpe erreicht würde. Wenn während dieser Zeit das Common-Rail-Steuerventil 62 in seiner offenen Stellung gehalten wird, wird Kraftstoff bei dem ersten Einspritzdruckpegel dem Common-Rail 59 zugeführt. Kraftstoff bei diesem ersten Einspritzdruckpegel wird auch der Hochdruck-Zuführleitung 52 zugeführt. Typischerweise liegt der Kraftstoffdruck innerhalb der Pumpkammer 64 während dieses Betriebszustands bei einem mäßigen Druckpegel von zwischen 300 und 1000 Bar.
Falls während das Einfüll-/Überströmventil 162 geschlossen ist, das Common-Rail-Steuerventil 62 ebenfalls geschlossen wird, wird der Kraftstoffdruck innerhalb der Pumpkammer 64 während des Pump-Hubs des Plungerkolbens 66 auf einen zweiten Druckpegel erhöht, welcher höher ist als der erste. Typischerweise kann dieser zweite Einspritzdruckpegel bei zwischen 2000 und 3000 Bar liegen.
Während der ersten und der zweiten Betriebsart wird der Beginn der Einspritzung gleichermaßen durch Verstellen des Düsensteuerventils 54 in seine offene Stellung gesteuert, so dass Kraftstoff in der Steuerkammer 57 in einen Niederdruckbereich strömen kann, um so ein Öffnen der Düsennadel 55 zu erlauben. Die Einspritzung kann beendet werden durch Verstellen des Düsensteuerventils 54 in seine geschlossene Stellung, so dass erneut ein hoher Kraftstoffdruck innerhalb der Steuerkammer 57 aufgebaut wird.
Es kann also auch hier wiederum davon ausgegangen werden, dass das Kraftstoffeinspritzsystem aus 8 über zwei verschiedene Betriebsarten verfügt. In einer ersten Betriebsart funktioniert das System in einer Common-Rail-Betriebsart, in welcher die Bewegung des Plungerkolbens nur eine geringe bzw. überhaupt keine Auswirkung auf den Druckpegel in der Pumpkammer 64 hat, und zwar deswegen, weil das Common-Rail-Steuerventil 62 offen ist und Kraftstoff bei dem ersten, mäßigen Common-Rail-Druck (P1) der Einspritzvorrichtung 50 zugeführt wird. In einer zweiten Betriebsart funktioniert das System in einer PDE-Betriebsart, in welcher die Bewegung des Plungerkolbens den Druckpegel auf einen zweiten, höheren Pegel (P2) erhöht, und zwar deswegen, weil das Common-Rail-Steuerventil 62 geschlossen ist und Kraftstoff bei diesem höheren Pegel der Einspritzvorrichtung 50 zugeführt wird.
Es ist festzustellen, dass der relative Zeitpunkt der Betätigung des Common-Rail-Steuerventils 62 und des Einfüll-/Überströmventils 162 wichtig ist, um zu gewährleisten, dass Kraftstoff während des Pump-Hubs innerhalb der Pumpenkammer 64 mit Druck beaufschlagt wird, und nicht etwa einfach durch ein "offenes" Einfüll-/Überströmventil zu der Umschlagpumpe 72 rückgeleitet wird, und auch um zu gewährleisten, dass die Druckbeaufschlagung auf den zweiten Druckpegel zu dem erforderlichen Zeitpunkt erfolgt (d.h. durch Schließen des Common-Rail-Steuerventils 62). In der Praxis wird die Zeitdauer, für welche die Ventile 162, 62 offen sind, und der relative Zeitpunkt ihres Öffnens und Schließens durch Steuersignale gesteuert, welche durch den Maschinen-Controller anhand von Nachschlagetabellen oder Datendarstellungen mit vorgespeicherten Daten bereitgestellt werden. Die Implementierung von Nachschlagetabellen und Datendarstellungen zu Zwecken der Zuführung von Kraftstoff zu einer Maschine ist dem Fachmann auf diesem technischen Gebiet bekannt.
Als eine Alternative zur Betätigung des Düsensteuerventils 54, um die Einspritzung zu beenden, ist es mit dem System aus 8 möglich, die Einspritzung dadurch zu beenden, dass der hohe Kraftstoffdruck innerhalb der Zuführleitung 52 durch Betätigen des Einfüll-/Überströmventils 162 entlastet wird. Die Beendigung der Einspritzung in dieser Weise kann als Einspritzungsbeendigung durch "Überlauf" oder "überlaufbedingte" Einspritzungsbeendigung bezeichnet werden. Falls während des Pump-Hubs des Plungerkolbens 66 und während die Düsennadel 55 angehoben ist, so dass eine Einspritzung im Gang ist, das Einfüll-/Überströmventil 162 in seine offene Stellung bewegt wird, wird dadurch bewirkt, dass Kraftstoff in der Pumpkammer 64 durch den Kanal 76 zu der Umschlagpumpe 72 zurückfließt, so dass der Kraftstoffdruck in der Zuführleitung 52 zu der Einspritzvorrichtung 50 reduziert wird. Unter diesen Umständen wird die Öffnungskraft auf die Düsennadel, die durch den Druck des Kraftstoffs bewirkt ist, der durch die Hochdruck-Zuführleitung 52 zu der Zuleitungskammer 49 zugeführt wird, verringert, was in Verbindung mit der durch die Feder 53 bedingten Kraft bewirkt, dass die Düsennadel mit ihrem Sitz in Eingriff gebracht wird, um die Einspritzung zu beenden. Somit kann eine Beendigung der Einspritzung selbst dann erreicht werden, wenn das Düsensteuerventil 54 in seiner offenen Stellung verbleibt. Es ist festgestellt worden, dass eine derartige Beendigung der Einspritzung einen Nutzen für die Kraftstoffnebelbildung bringen kann und somit auch einen Nutzen für die Emissionsniveaus bringen kann, da es hier nicht nötig ist, die Düsennadel 55 dazu zu zwingen, sich gegen die hohe in Öffnungsrichtung wirkende Hydraulikkraft, die durch den druckbeaufschlagten Kraftstoff in der Zuführleitung 52 bedingt ist, zu schließen.
Als ein weiteres alternatives Verfahren zur Beendigung der Einspritzung kann das Düsensteuerventil 54 zum selben Zeitpunkt bzw. in etwa zum selben Zeitpunkt betätigt werden, zu dem das Einfüll-/Überströmventil 162 geöffnet wird, so dass der durch das offene Einfüll-/Überströmventil 162 bedingt verringerte Kraftstoffdruck innerhalb der Hochdruck-Zuführleitung 52 durch das Öffnen der Verbindung zwischen der Steuerkammer 57 an der Rückseite der Düsennadel 55 und dem Niederdruckbehälter komplementiert wird. Eine derartige Beendigung der Einspritzung ist daher eine Kombination aus überlaufbedingter Einspritzungsbeendigung und Düsensteuerventilbetätigung.
Es ist ein weiteres Merkmal des Kraftstoffeinspritzsystems aus 8, dass falls es wünschenswert ist, den Druck des in dem Common-Rail 59 gespeicherten Kraftstoffs zu verringern, dies durch Betätigen des Common-Rail-Steuerventils 62 erreicht werden kann, sodass dieses öffnet, wenn das Einfüll-/Überströmventil 162 offen ist, wodurch ein Abfließen von druckbeaufschlagtem Kraftstoff in dem Common-Rail 59 zu der Umschlagpumpe 72 hin ermöglicht wird. Das von dem Drucksensor 70 bereitgestellte Ausgangssignal 70 wird dem Maschinen-Controller zugeführt, welcher seinerseits die Steuersignale dem Common-Rail-Steuerventil 62 und dem Einfüll-/Überströmventil 162 zuführt, um zu bewirken, dass diese sich öffnen, wenn es erforderlich ist, den Kraftstoffdruck in dem Common-Rail zu entlasten.
Ein weiterer Unterschied zwischen der in 3 bis 5 gezeigten Ausführungsform und jener in 8 besteht darin, dass in 8 der Pump-Plungerkolben 66 durch eine Nockenanordnung mit einer Nocke 168 angetrieben wird, die eine "unregelmäßige" Nockenoberfläche aufweist. Die Nocke 168 ist so geformt, dass der Rückwärtshub des Plungerkolbens 66 "unterbrochen" erfolgt und daher eine Anzahl unterschiedlicher Stufen der Plungerkolbenbewegung umfasst. Jede der Nocken 168 des Systems ist in ähnlicher Weise geformt, und die Nocken, die an einer gemeinsamen Nockenwelle montiert sind, sind relativ zueinander so ausgerichtet, dass jede Stufe der Plungerkolbenbewegung über den Rückwärtshub eines Plungerkolbens hinweg im Wesentlichen zeitgleich mit einem Pump-Hub eines der anderen Plungerkolben des Systems erfolgt.
Typischerweise ist jede Nockenoberfläche so geformt, dass sie eine steigende Flanke umfasst, und umfasst der Rest der Nockenoberfläche eine Oberflächenunregelmäßigkeit, die dazu dient, ein Unterbrechungsintervall in dem Rückwärtshub des zugehörigen Plungerkolbens als Abgrenzung zwischen benachbarten Stufen des Rückwärtshubs zu definieren. In einer bevorzugten Auslegung ist jede Nockenoberfläche so geformt, dass sie über den zugehörigen Rückwärtshub hinweg eine Anzahl von Bewegungsstufen definiert, die gleich der Anzahl der anderen Plungerkolben ist, für welche die zugehörigen Nocken eine gemeinsame Antriebsverschiebung aufweisen. Alternativ dazu kann allerdings die Anzahl von Stufen in dem Rückwärtshub um eins geringer sein als die Anzahl der anderen Plungerkolben in der Pumpe.
Eine detailliertere Beschreibung der Nockenanordnung dieses Typs wird in unserer ebenfalls angemeldeten Britischen Patentanmeldung GB 0229487.2 gegeben, dessen gesamter Inhalt hierin durch Bezugnahme miteingeschlossen ist. Ein Nutzen der Verwendung einer Nockenanordnung, bei welcher die Nocken entsprechend geformt und ausgelegt sind, um eine phasengesteuerte, abgestufte Rückwärtshubbewegung zu schaffen, besteht darin, dass dadurch die Umkehrung der Drehmomentbeanspruchung der Nockenwelle (d.h. die Schwankung zwischen positiver und negativer Drehmomentbeanspruchung) verringert wird. Die Spitzendrehmomentbeanspruchung der Nockenwelle wird ebenfalls verringert. Da darüber hinaus das Gesamthydraulikvolumen der Pump-Kammern 64 des Systems in allen Betriebsphasen auf einem ziemlich konstanten Niveau gehalten wird, werden Schwankungen des hohen Druckpegels innerhalb dieses Gesamtvolumens begrenzt, und es kann daher dieses Gesamtvolumen verkleinert werden.
Als Alternative dazu, jeden Plungerkolben mit einer Nocke zu versehen, die entsprechend geformt ist, um eine abgestufte Rückwärtshubbewegung zu schaffen, kann eine Nocke mit zwei oder mehreren Vorsprüngen verwendet werden, um jeden Plungerkolben anzutreiben. Bei der Verwendung einer Nocke mit zwei Vorsprüngen kann beispielsweise ein Nockenvorsprung dazu verwendet werden, um einen ersten Pump-Hub des Plungerkolbens 66 bereitzustellen, um Kraftstoff in der Pumpenkammer 64 während der PDE-Betriebsart (bei geschlossenem Common-Rail-Steuerventil 62) entsprechend mit Druck zu beaufschlagen, um ihn auf den zweiten Einspritzdruckpegel P2 zu bringen, und kann der zweite Vorsprung der Nocke dazu verwendet werden, um einen zweiten Pump-Hub des Plungerkolbens 66 bereitzustellen, um Kraftstoff in der Pumpenkammer 64 während der Common-Rail-Betriebsart des Systems (bei offenem Common-Rail-Steuerventil 62) entsprechend mit Druck zu beaufschlagen, um ihn auf den ersten Einspritzdruckpegel P1 zu bringen. Für einen Teil des durch den ersten Nockenvorsprung bewirkten, ersten Pump-Hubs des Plungerkolbens erfolgt die Druckbeaufschlagung auf den zweiten Druckpegel P2 durch Schließen des Common-Rail-Steuerventils 62, und die Druckbeaufschlagung auf den ersten Druckpegel zur Ergänzung des Common-Rail-Drucks ist für den ersten Pump-Hub ebenfalls durch teilweises Öffnen des Common-Rail-Steuerventils 62 über eine Teilstrecke des Hubs hinweg möglich. Es ist festzustellen, dass jener Teil des ersten Pump-Hubs, der dazu verwendet wird, um die Druckbeaufschlagung auf den ersten Druckpegel zu ergänzen, außerhalb jener Periode stattfindet, für welche eine Einspritzung bei dem zweiten Druckpegel stattfindet.
In einer weiteren alternativen Ausführungsform des Kraftstoffeinspritzsystems aus 3 bis 5 und 8, kann ein Ventil mit drei verschiedenen Betriebsstellungen dazu verwendet werden, um den Pegel des Kraftstoffdrucks zu steuern, welcher der Einspritzvorrichtung 50 durch die Zuführleitung 52 zugeführt wird. In 9, 10 und 11, auf die nun Bezug genommen wird, kann ein allgemein mit 262 bezeichnetes Dreistellungsventil in das Kraftstoffeinspritzsystem integriert sein. Das Dreistellungsventil 262 kann in dem System aus 3 bis 5 anstelle des über zwei Stellungen verfügenden Common-Rail-Steuerventils 62 enthalten sein, oder kann in dem System aus 8 anstelle des Common-Rail-Steuerventils 62 und des Einfüll-/Überströmventils 162 enthalten sein.
Die nachfolgende Beschreibung geht davon aus, dass das Dreistellungsventil 262 in dem System aus 3 bis 5 anstelle des Common-Rail-Steuerventils 62 enthalten ist, wobei gleiche Bezugszahlen verwendet werden, um ähnliche Teile zu bezeichnen. Das Dreistellungsventil 262 ist umschaltbar zwischen einer ersten Stellung 1 (wie in 10), in welcher die Common-Rail-Druckleitung 61 mit der Hochdruck-Zuführleitung 52 zu der Einspritzvorrichtung 50 in Verbindung steht (Common-Rail-Betriebsart), einer zweiten Stellung 2, in welcher die Hochdruck-Zuführleitung 52 über eine Rückflussleitung 74 mit einem Niederdruckbehälter 76 in Verbindung steht, und einer dritten Stellung 3, in welcher die Verbindung zwischen der Rückflussleitung 74 und der Hochdruckleitung 52 unterbrochen ist und in welcher die Verbindung zwischen der Common-Rail-Druckleitung 61 und der Hochdruck-Zuführleitung 52 unterbrochen ist (PDE-Betriebsart).
Das Dreistellungsventil umfasst ein inneres Ventilelement 80 und ein äußeres Ventilelement 90, das mit einem Anker 82 eines elektromagnetischen Aktors verbunden ist, der auch eine elektromagnetische Wicklung 84 umfasst. Das Dreistellungsventil umfasst ein Federmittel in Form einer inneren Ventilfeder 86, die entsprechend angeordnet ist, um das innere Ventilelement 80 in eine Stellung zu drücken, in welcher es mit einer Anschlagfläche 88 in Eingriff tritt. Das innere Ventilelement 80 erstreckt sich durch eine durchgehende Bohrung des äußeren Ventilelements 90 hindurch, ist darin verschiebbar und weist an seinem an die Anschlagfläche 88 angrenzenden Ende eine Mehrzahl von abgeschnittenen Bereichen auf, um einen Strömungspfad 99 für den Kraftstoff in die Rückflussleitung 74 zu bilden. Das äußere Ventilelement 90 ist jeweils mit ersten und zweiten Querbohrungen 96, 98 versehen, die abhängig von der Stellung des Ventils 262 Kraftstoff-Strömungspfade bilden, wie weiter unten beschrieben.
Das Ventil 262 besteht jeweils aus einem ersten, einem zweiten und einem dritten Gehäuseteil 101, 103 und 105. Eine Oberfläche des ersten Gehäuseteils 101 bildet die Anschlagfläche 88 für das innere Ventilelement 80 und einen ersten Ventilsitz 100 für das äußere Ventilelement 90. Das Federmittel des Dreistellungsventils 262 umfasst auch eine zu dem äußeren Ventilelement 90 gehörige, äußere Ventilrückstellfeder 92, die dazu dient, das äußere Ventilelement 90 mit dem ersten Sitz 100 in Eingriff zu drücken. Ein zweiter Ventilsitz 102 für das äußere Ventilelement 90 wird durch das innere Ventilelement 80 gebildet, und ein dritter Ventilsitz für das äußere Ventilelement wird durch eine Oberfläche einer Bohrung in dem Gehäuse 103 gebildet.
Das äußere Ventilelement 90 ist mit dem ersten und dem dritten Ventilsitz 100, 104 in Eingriff bringbar, um den Kraftstofffluss zwischen der Hochdruckleitung 52 und der Rückflussleitung 74 zu steuern, und ist mit dem zweiten Ventilsitz 102 in Eingriff bringbar, um den Kraftstofffluss zwischen der Hochdruck-Kraftstoffleitung 52 und der Common-Rail-Druckleitung 61 zu steuern, und um zu steuern, ob die Bewegung des äußeren Ventilelements 90 mit dem inneren Ventilelement 80 zusammen gekoppelt ist, wenn das äußere Ventilelement 90 dazu veranlasst wird, sich von dem ersten Ventilsitz 100 wegzuheben.
Das äußere Ventilelement 90 wird mittels der äußeren Ventilfeder 92 mit dem ersten Ventilsitz 100 in Eingriff gedrückt, wobei in dieser Stellung das äußere Ventilelement 90 von dem zweiten Ventilsitz 102 beabstandet ist. Wenn die Wicklung 84 deaktiviert ist, ist das äußere Ventilelement 90 in Eingriff mit dem ersten Sitz 100, jedoch beabstandet von dem zweiten Sitz 102, und ist das innere Ventilelement 80 mit der Anschlagfläche 88 in Eingriff. Dies ist die erste Betriebsstellung 1 des Ventils 262 (in 10 gezeigt), in welcher die Common-Rail-Druckleitung 61 aufgrund der Querbohrungen 96, 98 in dem äußeren Ventilelement 90 mit der Hochdruckleitung 52 zu der Einspritzvorrichtung 50 in Verbindung steht.
Wird das Düsensteuerventil 54 betätigt, wenn das Ventil 262 sich in dieser ersten Ventilstellung befindet, entspricht daher der Druck des in die Maschine eingespritzten Kraftstoffs dem ersten, mäßigen Common-Rail-Druck P1, wie zuvor beschrieben.
Bei teilweiser Erregung der Wicklung 84 auf ein erstes Erregungsniveau bewirkt die auf den Anker 82 ausgeübte Kraft, dass das äußere Ventilelement 90 sich gegen die Kraft der äußeren Ventilrückstellfeder 92 bewegt, so dass das äußere Ventilelement 90 sich von dem ersten Ventilsitz 100 wegbewegt und es wird eine äußere Oberfläche des äußeren Ventilelements 90 mit dem von dem inneren Ventilelement 80 gebildeten, zweiten Sitz 102 in Eingriff gebracht. Die durch die innere Ventilrückstellfeder 86 bedingte Kraft ist groß genug, um zu gewährleisten, dass das innere Ventilelement 80 mit seinem gegen die Anschlagfläche 88 hin gebildeten Sitz in Eingriff bleibt. Die Verbindung zwischen der Common-Rail-Druckleitung 61 und der Hochdruck-Zuführleitung 52 wird daher unterbrochen, da der Kraftstoff nicht mehr in der Lage ist, an der zweiten Sitzfläche 102 vorbei zu fließen.
Da das äußere Ventilelement 90 von dem ersten Ventilsitz 100 wegbewegt worden ist, wird jedoch die Hochdruckleitung 52 mit der Rückflussleitung 74 in Verbindung gebracht, und zwar durch den Strömungspfad 99, der an dem Ende des inneren Ventilelements 80 gebildet ist. Dieser Betriebszustand des Ventils 262 wird als die in 10 gezeigte, "dritte Ventilstellung" bezeichnet. Es ist festzustellen, dass die Sitze 102, 104 so angeordnet und positioniert sind, dass in dieser dritten Ventilstellung das äußere Ventilelement 90 von dem dritten Sitz 104 beabstandet bleibt, um zu gewährleisten, dass der Kraftstoff in der Hochdruckleitung 52 in die Rückflussleitung 74 strömen kann.
Wenn die Wicklung auf ein höheres Energieniveau angeregt wird, wirkt eine ausreichende Kraft auf den Anker 82, um die durch die innere Ventilrückstellfeder 86 bedingte Kraft zu überwinden. Dies bewirkt eine weitere Bewegung des äußeren Ventilelements 90 weg von dem ersten Sitz 100 und bewirkt zusätzlich, dass aufgrund des Eingriffs zwischen dem äußeren Ventilelement und dem zweiten Sitz 102 das äußere Ventilelement 90 mit dem inneren Ventilelement 80 zusammengekoppelt wird. Das Zusammenkoppeln des äußeren Ventilelements 90 und des inneren Ventilelements 80 bewirkt, dass das innere Ventilelement 80 von der Anschlagfläche 88 weggehoben wird. Das äußere Ventilelement 90 wird mit dem dritten Sitz 104 in Eingriff gebracht. Dies soll als die zweite Ventilstellung bezeichnet werden, in welcher der Kraftstoff nicht in der Lage ist, an dem dritten Sitz 104 vorbei zu fließen, so dass die Verbindung zwischen der Hochdruck-Zuführleitung 52 und der Rückflussleitung 74 unterbrochen ist. Die Verbindung zwischen der Common-Rail-Druckleitung 61 und der Hochdruck-Zuführleitung 52 bleibt unterbrochen, und zwar dadurch bedingt, dass die Ventile 80, 90 sich an dem zweiten Sitz 102 in Eingriff befinden, und somit ist es diese Stellung (Stellung 2), in welcher das Pumpen durch den Plungerkolben 66 dazu führt, dass in der Pumpenkammer 64 der zweite, höhere Druckpegel (P2) erreicht wird.
Es ist festzustellen, dass das Dreistellungsventil 262 in 9 bis 11 ein Mittel bereitstellt, um das Kraftstoffeinspritzsystem in derselben Weise, wie unter Bezugnahme auf 3 bis 5 beschrieben, zu betreiben. Darüber hinaus ist es jedoch auch möglich, da die Verbindung zwischen der Hochdruck-Zuführleitung 52 und der Rückflussleitung 74 mit dem Ventil 262 in der dritten Betriebsstellung geöffnet werden kann, wobei gleichzeitig der Druck in der Common-Rail-Druckleitung 61 (und somit in dem Common-Rail 59) auf dem mäßigen Common-Rail-Druck gehalten wird, die Einspritzung unter Verwendung einer überlaufbedingten Einspritzungsbeendigung zu beenden. Durch Bewegen des Ventils 262 in seine dritte Betriebsstellung wird der Kraftstoffdruck in der Hochdruck-Zuführleitung 52 verringert und die Düsennadel 55 wird dazu veranlasst, unter der Krafteinwirkung der Feder 53 zu schließen. Die Beendigung der Einspritzung kann somit, falls gewünscht, ohne Betätigung des Düsensteuerventils 54 realisiert werden. Es ist festgestellt worden, dass dadurch eine verbesserte Kraftstoffnebelbildung am Ende der Einspritzung geschaffen werden kann.
Zusätzlich zu dem Bewegen des Dreistellungsventils 262 in seine dritte Stellung, um die Einspritzung zu beenden, kann zur selben Zeit auch das Düsensteuerventil 54 betätigt werden, um so, falls gewünscht, eine raschere Beendigung der Einspritzung zu bewirken.
Das in 9 bis 11 gezeigte Dreistellungsventil ist ein Beispiel einer Ventilstruktur, um die gewünschten Betriebsstellungen 1, 2 und 3 zu erzielen, es werden zur Erreichung dieses Ziels jedoch auch andere Ventilstrukturen erwogen. Beispielsweise kann in einer alternativen Ausführungsform das innere Ventil 80 mit dem Anker 82 zusammengekoppelt schlossen, so wird der Kraftstoffdruck innerhalb der Pumpkammer 64 auf den zweiten, höheren Pegel erhöht.
Um Kraftstoff bei dem ersten, mäßigen Common-Rail-Druckpegel P1 einzuspritzen, wird das Common-Rail-Steuerventil 62 geöffnet, so dass die Pumpenkammer 64 mit dem Common-Rail 59 in Verbindung steht. Um Kraftstoff bei dem zweiten, höheren Druckpegel P2 einzuspritzen, wird das Common-Rail-Steuerventil 62 geschlossen, so dass die Verbindung zwischen der Pumpenkammer 64 und dem Common-Rail 59 unterbrochen ist.
Die Kombination des Common-Rail-Steuerventils 62 und des Rückschlagventils 362 in der Ausführungsform aus 12 schafft somit eine Funktion ähnlich dem Common-Rail-Steuerventil 62 und dem Einfüll-/Überströmventil 162 in 8, und ähnlich dem unter Bezugnahme auf 9 bis 11 beschriebenen Dreistellungsventil. Das Einfüll-/Überströmventil 162 in der Ausführungsform aus 8 und das Dreistellungsventil 262 in der Ausführungsform aus 9 bis 11 schaffen jedoch insofern einen zusätzlichen Beherrschungsgrad, als deren Verwendung es ermöglicht, dass Druck aus dem Common-Rail zu der Umschlagpumpe 72 zurückströmt. Durch das einfache Einbauen des Rückschlagventils 362 und des Common-Rail-Steuerventils 62 anstelle des Common-Rail-Steuerventils 62 und des Einfüll-/Überströmventils 162 in 9, oder anstelle des Dreistellungsventils aus 9 bis 11, wird jedoch keine Auswahlmöglichkeit für eine überlaufbedingte Einspritzungsbeendigung geschaffen. Wie zuvor erwähnt, ist erkannt worden, dass das Beenden der Einspritzung mittels eines überlaufbedingten Beendigungsverfahrens vorteilhaft sein kann, da das Beenden der Einspritzung durch Zwingen der Düsennadel 55, gegen eine große Kraft, die durch druckbeaufschlagten Kraftstoff innerhalb der Einspritzdüse bedingt ist, zu schließen, eine unerwünschte Kraftstoffnebelbildung zur Folge haben kann. Aus diesem Grund ist bei Systemen, für welche die Kombination des Common-Rail-Steuerventils 62 und des Rückschlagventils 362 bevorzugt ist (wie in 12), der Einbau einer zusätzlichen Hochdruck-Absperrventilanordnung wünschenswert.
In der in 12 gezeigten Ausführungsform ist das Kraftstoffeinspritzsystem daher mit einem Steuerventilmittel in der Form eines Steuerventils 11 und einer Absperrventilanordnung 462 versehen, die innerhalb der Hochdruck-Kraftstoffleitung 52 angeordnet sind. Das Steuerventil 11 ist vorgesehen, um den Kraftstoffdruck innerhalb einer zu dem Absperrventil 462 gehörigen Steuerkammer 157 zu steuern, und steuert dadurch die Bewegung der Einspritzvorrichtungs-Düsennadel, wie weiter unten eingehender beschrieben. Diese Auslegung zur Steuerung der Bewegung der Düsennadel unterscheidet sich insofern von den zuvor beschriebenen Ausführungsformen, als anstelle der Bereitstellung eines Düsensteuerventils 54, um den Kraftstoffdruck innerhalb einer Einspritzvorrichtungs-Steuerkammer 57 am rückwärtigen Ende der Düsennadel zu steuern, das Steuerventil 11 tätig wird, um den Kraftstofffluss durch die Hochdruckleitung 52 zu der Düse zu steuern. In der Ausführungsform aus 12 bildet die Kammer 153 am rückwärtigen Ende der Düsennadel einfach eine Kammer zur Unterbringung der Düsennadelfeder 53, und es wird durch Öffnen und Schließen des Absperrventils 462 bestimmt, ob die Düsennadel zur Kraftstoffeinspritzung von ihrem Sitz weggehoben wird oder nicht.
Eine praktische Ausführungsform des Hochdruck-Absperrventils 462 und dessen Auslegung in Beziehung zu dem Steuerventil 11 und der Einspritzvorrichtungs-Düsennadel 55 ist in 13 eingehender gezeigt. Das Absperrventil 462 umfasst ein Absperrventilelement 464, das innerhalb der Hochdruck-Zuführleitung 52 zu der Zuleitungskammer 49 der Einspritzvorrichtung angeordnet ist. In der Kammer 153 am rückwärtigen Ende der Düsennadel 55 ist eine Feder 53 untergebracht, die dazu dient, die Düsennadel 55 in eine geschlossene Stellung zu drücken. Es ist in 13 er welche die Kombination des Common-Rail-Steuerventils 62 und des Rückschlagventils 362 bevorzugt ist (wie in 12), der Einbau einer zusätzlichen Hochdruck-Absperrventilanordnung wünschenswert.
In der in 12 gezeigten Ausführungsform ist das Kraftstoffeinspritzsystem daher mit einem Steuerventilmittel in der Form eines Steuerventils 11 und einer Absperrventilanordnung 462 versehen, die innerhalb der Hochdruck-Kraftstoffleitung 52 angeordnet sind. Das Steuerventil 11 ist vorgesehen, um den Kraftstoffdruck innerhalb einer zu dem Absperrventil 462 gehörigen Steuerkammer 157 zu steuern, und steuert dadurch die Bewegung der Einspritzvorrichtungs-Düsennadel, wie weiter unten eingehender beschrieben. Diese Auslegung zur Steuerung der Bewegung der Düsennadel unterscheidet sich insofern von den zuvor beschriebenen Ausführungsformen, als anstelle der Bereitstellung eines Düsensteuerventils 54, um den Kraftstoffdruck innerhalb einer Einspritzvorrichtungs-Steuerkammer 57 am rückwärtigen Ende der Düsennadel zu steuern, das Steuerventil 11 tätig wird, um den Kraftstofffluss durch die Hochdruckleitung 52 zu der Düse zu steuern. In der Ausführungsform aus 12 bildet die Kammer 153 am rückwärtigen Ende der Düsennadel einfach eine Kammer zur Unterbringung der Düsennadelfeder 53, und es wird durch Öffnen und Schließen des Absperrventils 462 bestimmt, ob die Düsennadel zur Kraftstoffeinspritzung von ihrem Sitz weggehoben wird oder nicht.
Eine praktische Ausführungsform des Hochdruck-Absperrventils 462 und dessen Auslegung in Beziehung zu dem Steuerventil 11 und der Einspritzvorrichtungs-Düsennadel 55 ist in 13 eingehender gezeigt. Das Absperrventil 462 umfasst ein Absperrventilelement 464, das innerhalb der Hochdruck-Zuführleitung 52 zu der Zuleitungskammer 49 der Einspritzvorrichtung angeordnet ist. In der Kammer 153 am rückwärtigen Ende der Düsennadel 55 ist eine Feder 53 untergebracht, die dazu dient, die Düsennadel 55 in eine geschlossene Stellung zu drücken. Es ist in 13 er sichtlich, dass die Düsennadel 55 die Kammer 153 und das Absperrventilelement 464 in aneinander angrenzend montierten Gehäuseteilen 106, 108, 110 untergebracht sind.
Das Absperrventilelement 464 ist durch das Steuerventil 11 innerhalb einer in dem Gehäuseteil 110 ausgebildeten, abgestuften Bohrung 121 gesteuert verstellbar. In dem in 12 und 13 gezeigten Betriebszustand befindet sich das Absperrventilelement 464 in einer ersten Stellung (einer "geschlossenen" Betriebsstellung), in welcher das Absperrventilelement 464 mit einem Absperrventilsitz 112 in Eingriff ist, der durch eine Oberfläche des Gehäuseteils 108 definiert ist, so dass der Kraftstofffluss durch die Hochdruck-Zuführleitung 52 zu der Einspritzvorrichtungs-Zuleitungskammer 49 verhindert wird. Das Absperrventilelement 464 ist von dem Absperrventilsitz 112 weg in eine zweite Stellung (eine "offene" Betriebsstellung) bewegbar, in welcher der Kraftstofffluss durch die Hochdruck-Zuführleitung 52 zu der Einspritzvorrichtungs-Zuleitungskammer 49 erlaubt wird.
Das Steuerventil 11 weist ein Steuerventilelement 111 auf, welches verstellbar ist zwischen einer ersten Stellung (im Folgenden als eine geschlossene Stellung bezeichnet), in welcher ein Abzweigkanal 152 von der Hochdruck-Zuführleitung 52 mit einer Steuerkammer 157 an einem rückwärtigen Ende des Absperrventilelements 464 in Verbindung steht und die Verbindung zwischen der Steuerkammer 157 und einem Niederdruckbehälter geschlossen ist, und einer zweiten Stellung (im Folgenden als eine "offene" Stellung bezeichnet), in welcher die Kammer 157 mit dem Niederdruckbehälter durch einen Abflusskanal 116 in Verbindung steht und die Verbindung zwischen dem Abzweigkanal 152 und der Kammer 157 unterbrochen ist. Es ist dies zwar maßstabbedingt aus der Zeichnung in 13 nicht vollständig erkennbar, das Steuerventilelement 111 ist jedoch mit einem ersten Sitz 118 in Eingriff, wenn es sich in seiner ge schlossenen Stellung befindet, um die Verbindung zwischen der Kammer 157 und dem Abflusskanal 116 zu unterbrechen, und es ist mit einem zweiten Sitz 120 in Eingriff, wenn es sich in seiner offenen Stellung befindet, um die Verbindung zwischen der Steuerkammer 157 und dem Abflusskanal 116 zu öffnen, und um die Verbindung zwischen dem Abzweigkanal 152 und der Steuerkammer 157 zu unterbrechen.
Das Absperrventilelement 464 ist zwischen seiner offenen und seiner geschlossenen Stellung verstellbar, und zwar in Ansprechen auf die Hydraulikkräfte, die auf Oberflächen des oberen bzw. des unteren Endbereichs 466, 468 des Ventilelements 464 einwirken. Das Absperrventilelement 464 ist so geformt, dass es einen oberen und einen unteren Bereich mit unterschiedlichem Durchmesser umfasst. Das obere Ende 466 hat eine erste wirksame Oberfläche, die dem Kraftstoffdruck innerhalb der Steuerkammer 157 ausgesetzt ist. Der untere Endbereich 468 bildet eine Oberfläche von ringförmiger Gestalt, die dem Kraftstoffdruck innerhalb der Hochdruckleitung 52 ausgesetzt ist, wenn das Absperrventilelement 464 sich in seiner geschlossenen Stellung befindet, und wenn das Absperrventilelement sich in seiner offenen Stellung befindet ist eine zweite wirksame Oberfläche dem Kraftstoffdruck in der Hochdruckleitung 52 ausgesetzt. Die erste wirksame Oberfläche des oberen Endbereichs 466 ist größer als diese zweite wirksame Oberfläche des unteren Endbereichs 468. Ein im Bereich der Abstufung in der Bohrung 121 gebildeter Gang 122 steht in ständiger Verbindung mit dem Abflusskanal 116 zu dem Niederdruckbereich, um das Auftreten einer hydraulischen Blockierung zu verhindern.
Bei der Verwendung ist die Funktion des Absperrventils 462 gleichermaßen bei der Common-Rail- und der PDE-Betriebsart (d.h. gleichermaßen bei dem ersten und dem zweiten Einspritzdruckpegel) im Wesentlichen dieselbe. Wird das Steuerventilelement 111 in seine offene Stellung bewegt, in welcher es mit dem zweiten Sitz 120 in Eingriff ist, steht die Steu erkammer 157 mit dem Niederdruckbehälter in Verbindung und es wird daher das Absperrventilelement 464 von dem Absperrventilsitz 112 weg in seine offene Stellung gedrückt, und zwar bedingt durch den hohen Kraftstoffdruck innerhalb der Zuführleitung 52 (egal ob bei Druck P1 oder P2), der auf die dem Druck ausgesetzte, ringförmige Fläche seines unteren Endes 468 einwirkt. Außerdem erfährt, wenn das Absperrventil 464 sich zu öffnen beginnt, auch die unterste Endfläche den sich aufbauenden Druck in dem abströmseitigen Abschnitt der Hochdruckleitung 52, und so wird schließlich die gesamte Stirnfläche des Absperrventilelements 464 (d.h. die zweite wirksame Oberfläche) dem hohen Kraftstoffdruck in der Leitung 52 ausgesetzt. Wenn das Steuerventilelement 111 in seinen offenen Zustand bewegt wird, ist Kraftstoff bei dem ersten und dem zweiten Einspritzdruckpegel gleichermaßen in der Lage, durch das offene Absperrventil 262 in die Zuführleitung 52 zu der Einspritzvorrichtungs-Zuleitungskammer 49 zu strömen. Da der Kraftstoffdruck zu der Zuleitungskammer 49, und somit zu den abströmseitigen Teilen der Einspritzvorrichtung, zugeleitet wird, wird eine Kraft auf die Düsennadel 55 angewendet, die groß genug ist, um die Schließkraft der Feder 53 zu überwinden, und es wird daher Kraftstoff in die Maschine eingespritzt.
Wird das Steuerventilelement 111 in seine geschlossene Stellung bewegt, in welcher das Steuerventilelement 111 von dem zweiten Sitz 120 wegbewegt wird und dazu veranlasst wird, mit dem ersten Sitz 118 in Eingriff zu treten, ist mit hohem Druck beaufschlagter Kraftstoff in der Hochdruck-Zuführleitung 52 in der Lage, durch den Abzweigkanal 152 in die Steuerkammer 157 am oberen Ende 466 des Absperrventilelements 464 zu strömen. Da die erste wirksame Oberfläche des Absperrventilelements 464 an seinem oberen Ende 466 größer ist als die zweite wirksame Oberfläche des Absperrventilelements 464 an seinem unteren Ende 468 (d.h. die Oberfläche, die den Kraftstoffdruck innerhalb der Hochdruckleitung 52 erfährt), bewirkt dies, dass das Absperrventilelement 464 in einer "stöp selartigen" Weise in seine geschlossene Stellung gegen den Absperrventilsitz 112 gedrückt wird. Als Folge daraus wird der Kraftstofffluss durch die Hochdruck-Zuführleitung 52 zu der Einspritzvorrichtungs-Zuleitungskammer 49 getrennt, und die Düsennadel 55 wird daher durch die Kraft der Feder 53, die nun den verringerten Kraftstoffdruck in der Einspritzvorrichtung 50 überwindet, in die geschlossene Stellung gedrückt.
Wenn das Steuerventil 11 betätigt wird, um die Einspritzung zu beenden, klingt der der Einspritzvorrichtung 50 zugeführte Kraftstoffdruck auf natürliche Weise, jedoch rasch ab, während die Einspritzung in den zugehörigen Maschinenzylinder sich fortsetzt. Es wird ein Punkt erreicht, an dem die Kraft, die durch die Düsennadelfeder 53 (in Kombination mit der durch einen allfälligen Kraftstoffdruck innerhalb der Kammer 153 bedingten Kraft) bedingt ist, ausreichend ist, um die Düsennadel 55 zu ihrem Sitz hin zu bewegen, wodurch die Einspritzung beendet wird. Die Beendigung der Einspritzung auf diese Weise hat eine ähnliche Kennlinie wie jene einer überlaufbedingten Einspritzungsbeendigung, und zwar insofern als die Düsennadel 55 gegen einen sich verringernden bzw. verringerten Kraftstoffdruck innerhalb der Einspritzvorrichtung 50 in die geschlossene Stellung gedrückt wird.
In der Praxis wird die Kraft der Ventilnadelfeder 53 vorzugsweise entsprechend ausgewählt, um so gering wie möglich zu sein, um zu gewährleisten, dass im Wesentlichen kein hochdruckbeaufschlagter Kraftstoff durch die Zuführleitung 52 zu der Einspritzvorrichtung 50 strömt, wenn die Düsennadel 55 teilweise angehoben ist. Auf diese Weise kommt es im Wesentlichen zu keiner Kraftstoffeinspritzung, wenn die Düsennadel 55 teilweise angehoben ist. Typischerweise wird die Feder 53 so gewählt, dass der Kraftstoffdruck in der Hochdruck-Zuführleitung 52, ungeachtet dessen, ob es sich dabei ursprünglich um den mäßigen Common-Rail-Druck oder um den zweiten, höheren Druckpegel handelte, auf etwa 200 Bar ab klingt, bevor die Düsennadel 55 zu schließen beginnt. Anders ausgedrückt, wenn der Kraftstoffdruck auf weniger als 200 Bar abklingt, ist die durch die Feder 53 bedingte Kraft ausreichend, um die Nadel 55 gegen diesen Kraftstoffdruck mit ihrem Sitz in Eingriff zu bringen. Während des Schließens, wobei sich die Düsennadel 55 in teilweise angehobener Stellung befindet (d.h. bei teilweisem Verschluss) kommt es zu einer beträchtlich verringerten Einspritzrate durch die Auslässe der Einspritzdüse, und der für die Einspritzung zur Verfügung stehende Kraftstoffdruck ist daher stark reduziert, während die Düsennadel schließt.
Es ist jedoch festzustellen, dass es eine Grenze dafür gibt, wie gering die Federkraft sein kann, da es auch das Erfordernis gibt, dass die Feder stark genug sein muss, um zu gewährleisten, dass der Gasdruck im Zylinder während der Verbrennung die Düsennadel 55 nicht von ihrem Sitz abheben kann.
Es stellt einen besonderen Nutzen des Absperrventils in 13 dar, dass der Sitz 112 für das Absperrventil 462 und der abgestufte Durchmesser des Absperrventilelements 464 eine für Fertigungszwecke besonders praktische Ventilkonstruktion erlauben.
In einer in 13 gezeigten, alternativen Ausführungsform des Absperrventils 462 kann das Absperrventilelement 464 gegenüber dem Druck zuströmseits des Ventils 462 im Wesentlichen druckentlastet sein, so dass die erste wirksame Oberfläche des oberen Endes 466 des Ventils 464, die dem Kraftstoffdruck innerhalb der Steuerkammer 157 ausgesetzt ist, im Wesentlichen identisch mit der zweiten wirksamen Oberfläche des unteren Endbereichs 468 des Ventilelements 464 ist, die dem Kraftstoffdruck innerhalb der Hochdruckleitung 52 ausgesetzt ist. In dieser Ausführungsform kann eine geeignete Schließfeder vorgesehen sein, um das Kräfteungleichgewicht zu schaffen, das erforderlich ist, um zu bewirken, dass das Absperrventil 464 sich schließt, wenn das Steuerventil 11 in seine geschlossene Stellung bewegt wird (in welcher die Hochdruckleitung 52 mit der Kammer 157 in Verbindung steht).
In noch einer weiteren alternativen Ausführungsform kann das Absperrventil 462 durch eine geeignete Auswahl seiner ersten und zweiten wirksamen Oberfläche so geformt sein, dass Kraftstoff, welcher der Steuerkammer 157 zugeführt wird, einen geringeren Druck aufweist, als Kraftstoff, welcher durch die Hochdruck-Kraftstoffleitung 52 zugeführt wird.
Es ist festzustellen, dass in der Ausführungsform in 13 die Düsennadel 55, die Einspritzvorrichtungs-Kammer 153, und das Absperrventilelement 464 zwar in benachbarten Gehäuseteilen 106, 108, 110 untergebracht sind, dass jedoch diese Komponenten 55, 153, 464 in der Praxis in Teilen angeordnet sein können, die voneinander beabstandet sind, oder alternativ dazu innerhalb eines Gehäuseteils angeordnet sein können, das einer oder mehreren der anderen Komponenten gemeinsam ist.
14 zeigt eine alternative Konstruktion des Absperrventils (wiederum nicht druckentlastet). In 14 umfasst das Absperrventilelement 1464 ein oberes Ende 466 mit einem ersten Durchmesser, das eine dem Kraftstoffdruck innerhalb der Steuerkammer 157 ausgesetzte Fläche bildet, wie in der Ausführungsform in 13. Das untere Ende 468 des Ventilelements 1464, das einen zweiten Durchmesser aufweist, ist jedoch dem Kraftstoffdruck innerhalb einer Kammer 123 ausgesetzt, die mit einem Abflusskanal 116 in Verbindung steht. Der erste Durchmesser des oberen Endes 466 des Ventilelements 1464 ist größer als der zweite Durchmesser des unteren Endes des Ventilelements 1464. Das Ventilelement 1464 ist an seinem ersten und an seinem zweiten Durchmesserbereich 466, 468 innerhalb der Bohrung 121 geführt. Eine Sitzfläche 127 von im Wesentlichen teilweise konischer Form wird von einem mittleren Bereich des Ab sperrventilelements 1464 zwischen dem ersten und dem zweiten Endbereich 466, 468 gebildet und ist mit einem im Wesentlichen ebenen Absperrventilsitz 1112 in Eingriff bringbar. Die Sitzfläche 127 und der Sitz 1112 sind so geformt, dass sie über einen ringförmigen Bereich hinweg miteinander in Eingriff stehen, der einen Durchmesser aufweist, welcher im Wesentlichen dem zweiten Durchmesser (oder "Führungsdurchmesser") des unteren Bereichs 468 des Ventilelements 1464 entspricht.
In dieser Ausführungsform ist die erste wirksame Oberfläche des Ventilelements 1464 durch das obere Ende 466 des Ventilelements 1464 definiert, und ist die zweite wirksame Oberfläche durch die Differenzfläche der Sitzfläche 127 definiert (d.h. jene Oberfläche, über welche Kraftstoff innerhalb der Hochdruckleitung 52 einwirkt, wenn das Ventilelement 1464 mit seinem Sitz in Eingriff steht, und die durch den Durchmesserunterschied zwischen dem oberen und dem unteren Ende 466, 468 bestimmt ist).
Wie in der Ausführungsform in 13, ist auch hier, wenn das Steuerventil 11 entsprechend betätigt wird, um das Absperrventilelement 1464 in Eingriff mit dem Sitz 1112 zu bewegen, der Kraftstoff innerhalb der Hochdruck-Zuführleitung 52 nicht in der Lage, zu der Zuleitungskammer 49 der Einspritzvorrichtung 55 zu strömen. Wenn das Steuerventil 11 entsprechend betätigt wird, um das Absperrventilelement 1464 von dem Sitz 1112 wegzubewegen (d.h. Druckentlastung der Kammer 157), ist der Kraftstoff innerhalb der Hochdruck-Zuführleitung 52 in der Lage, zu der Zuleitungskammer 49 zu strömen.
Es ist ein Vorteil der Ausführungsform des Absperrventils in 14, dass jegliche auf das Ventilelement 1464 einwirkenden Unbalanzkräfte jederzeit, d.h. bei geöffneter und bei geschlossener Stellung des Ventils 1464, dieselben sind. Wenn das Absperrventilelement 1464 sich in Eingriffsstel lung mit seinem Sitz befindet, ist ein äußerer Teil der konischen Fläche 127 dem durch die Hochdruck-Zuführleitung 52 in die Bohrung 121 strömenden Kraftstoff ausgesetzt. Während das Absperrventilelement 1464 beginnt, sich von dem Sitz 1112 wegzubewegen, wird eine ringförmige Kammer 125 eröffnet, um hochdruckbeaufschlagten Kraftstoff von der Zuführleitung 52 aufzunehmen, und somit strömt Kraftstoff durch diese Kammer 125 zu dem abströmseitigen Abschnitt der Hochdruck-Zuführleitung 52. Es kommt jedoch während des Öffnens zu keiner Veränderung bei der auf das Ventilelement 1464 einwirkenden Netto-Hydraulikkraft. Da der Kraftstofffluss durch Öffnen und Schließen des Ventils 462 (d.h. durch den Fluss durch die Hochdruck-Zuführleitung 52) gesteuert wird, hat er im Wesentlichen keinen hydraulischen Einfluss auf das Ventilelement 1464, wenn dieses öffnet.
Im Vergleich dazu wirkt, wenn das Absperrventilelement 1464 der Ausführungsform aus 13 beginnt, sich zu öffnen, hochdruckbeaufschlagter Kraftstoff innerhalb der Zuführleitung 52 auf die gesamte Stirnfläche des unteren Endes 468 des Ventilelements 464. Es ist festgestellt worden, dass die Absperrventilkonstruktion mit dem konischen Sitz 127, und folglich die ringförmige Kammer 125 zur Aufnahme von hochdruckbeaufschlagtem Kraftstoff von der Zuführleitung 52 den Ausgleich von Kräften auf das Absperrventilelement 1464 verbessert.
Es ist ein weiteres Merkmal des Absperrventils der Ausführungsform aus 14, dass die Differenzfläche der Fläche 127 (d.h. jene Oberfläche, die dem hohen Druck innerhalb der Leitung 52 ausgesetzt ist, wenn das Ventilelement 1464 mit seinem Sitz in Eingriff steht) gering ist, verglichen mit der weit größeren wirksamen Fläche des oberen Bereichs 466, welche einen hohen Kraftstoffdruck erfährt, wenn die Kammer 157 beim Schließen des Steuerventils 11 erneut druckbeaufschlagt wird. Die Kombination aus einer relativ kleinen "Öffnungsfläche" mit einer relativ großen "Schließflä che" ist für das Ermöglichen einer Kraftstoff-Voreinspritzung besonders vorteilhaft, bei welcher nur eine geringe Kraftstoffmenge zugeleitet wird.
Es ist festzustellen, dass die vorteilhaften Merkmale des Absperrventils 1462 in 14, bei Verwendung eines kegelstumpfförmigen Ventilsitzes, im Gegensatz zu einem im Wesentlichen ebenen Sitz, wie etwa 1112, durch die Schaffung eines Absperrventilelements 1464 mit einer geeigneten Differenzfläche erreicht werden können.
Es ist ein weiterer Vorteil der entweder in 13 oder in 14 gezeigten Absperrventilanordnung 462, dass es möglich ist, eine "gepulste" Kraftstoffeinspritzung in die Maschine zu erzielen, während die Düsennadel 50 sich in einer angehobenen Stellung befindet. Dies kann durch entsprechendes Steuern des Steuerventils 11 erreicht werden, so dass das Absperrventil 462 dazu veranlasst wird, sich rasch zwischen seiner offenen und seiner geschlossenen Stellung zu bewegen, so dass die Zufuhr von hochdruckbeaufschlagtem Kraftstoff durch die Zuführleitung 52 angehalten bzw. abgeändert wird. Wenn die Kraftstoffzufuhr zu der Einspritzvorrichtung 50 angehalten wird, wird die Einspritzung unterbrochen oder signifikant reduziert.
Wird beispielsweise das Steuerventil 11 betätigt, um das Absperrventil 464, 1464 zu öffnen, so wird Kraftstoff der Einspritzvorrichtung 50 zugeführt und die Düsennadel 55 hebt sich von ihrem Sitz ab, um die Einspritzung einzuleiten. Das Steuerventil 11 wird anschließend rasch umgeschaltet, um das Absperrventil 462 zu schließen, wodurch der Kraftstofffluss zu der Einspritzvorrichtung angehalten wird, und wird dann rasch umgeschaltet, um das Absperrventil 464, 1464 zu öffnen, um den Kraftstofffluss zu der Einspritzvorrichtung 50 erneut zuzulassen. Das Ansprechen der Düsennadel 55 erfolgt langsamer als jenes des Absperrventils 462, und so kommt die Düsennadel 55 über diese Betätigungsschritte des Steuerventils 11 hinweg nicht mit dem Düsennadelsitz in Eingriff. Die Kraftstoffeinspritzung wird daher unterbrochen.
Dieses Verfahren ist besonders nützlich, um eine Kraftstoff-Voreinspritzung, gefolgt von einer Kraftstoff-Haupteinspritzung, beispielsweise wie in 6 gezeigt, zu erzielen, und das derartige "Pulsen" der Einspritzung kann rascher erreicht werden, indem das Steuerventil 11 entsprechend betätigt wird, um das Absperrventil 462 zu öffnen und zu schließen, als dies durch Öffnen und Schließen der Düsennadel 55 mittels eines Düsensteuerventils (wie etwa mittels des Elements 54 in 8) erzielbar ist. Das Pulsen der Einspritzung kann auf Grund des langsamen Ansprechens der Düsennadel 55 erreicht werden. Der zusätzliche Nutzen der Verwendung des Absperrventils 462 zum "Pulsen" der Einspritzung besteht darin, dass es, wie zuvor erwähnt, nicht erforderlich ist, die Düsennadel gegen einen hohen Kraftstoffdruck in der Düse zu schließen bzw. mit ihrem Sitz in Eingriff zu bringen, so dass Probleme im Zusammenhang mit der Verschlechterung des Kraftstoffnebels vermieden werden.
Falls es erforderlich ist, dass die Kraftstoff-Voreinspritzung bei einem niedrigeren Einspritzdruck (z.B. dem ersten, mäßigen Einspritzdruck) erfolgt. als die Kraftstoff-Haupteinspritzung, kann das Common-Rail-Steuerventil 62 während der Zeitdauer zwischen dem Öffnen und dem Schließen des Absperrventils 462 unabhängig davon betätigt werden, um die Einspritzung zu unterbrechen, um den Druck, der durch die Hochdruck-Zuführleitung 52 zugeleitet wird, zu erhöhen. Dies kann zur bzw. in etwa zur selben Zeit erfolgen, zu der das Absperrventil 462 wieder geöffnet wird, um die Einspritzung erneut zu starten (d.h. der nächste Einspritz-Puls) oder kann zu jedem beliebigen Zeitpunkt erfolgen, abhängig von der speziellen Einspritzungs-Kennlinie, die benötigt wird.
Es ist festzustellen, dass jedes der zuvor beschriebenen Ventile 62, 162, 262 vorzugsweise, jedoch nicht notwendigerweise, elektrisch oder elektromagnetisch durch die Aktivierung oder Deaktivierung einer Wicklung eines elektromagnetischen Aktors betätigt werden kann. Es ist weiterhin festzustellen, dass Bezugnahmen auf die "Betätigung eines Ventils", um ein Ventil dazu zu veranlassen, sich zwischen seinen Betriebsstellungen zu bewegen, für ein elektromagnetisch betätigbares Ventil entweder durch Erhöhen des Anregungsniveaus der Aktorwicklung oder durch Vermindern der Anregung der Wicklung realisiert sein können, um die entsprechende Bewegung zu bewirken. Es können jedoch vom Fachmann auch andere, hydraulische und/oder mechanische Ventilbetätigungsmittel erwogen werden, solange sich auch mit diesen die erforderlichen Ventilfunktionen erzielen lassen.
Für jede der zuvor beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung kann das System typischerweise so betrieben werden, dass eine Einspritzung bei einem ersten Druckpegel erreicht wird, der signifikant niedriger ist als der zweite Druckpegel, um beispielsweise eine Kraftstoff-Voreinspritzung bei einem Druck P1, gefolgt von einer Kraftstoff-Haupteinspritzung bei einem Druck P2 (wie in 6 gezeigt) zu erlauben, oder um die Erreichung eines stiefelförmigen Einspritzvorgangs (wie in 7 gezeigt) zu erlauben. Beispielsweise kann der zweite Druckpegel, der bei geschlossenem Common-Rail-Steuerventil 62 erreicht wird, um das Fünf- bis Zehnfache höher sein als der erste Druckpegel, der erreicht wird, wenn das Common-Rail-Steuerventil 62 offen ist.
Eine praktische Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kraftstoffsystems für jede beliebige der zuvor beschriebenen Ausführungsformen ist in 15 gezeigt. Der Klarheit halber sind Merkmale, die jenen, die in 3 bis 5 gezeigt sind, entsprechen, mit denselben Bezugszahlen bezeichnet. Die Nockenantriebsanordnung umfasst einen Nockenstößel 124, der die Oberfläche der Nocke 68 entlanggleitet, während die Nocke rotiert, und entsprechend angeordnet ist, um einem Antriebselement 126, beispielsweise in Form eines Stößels, der mit dem Plungerkolben 66 zusammengekoppelt ist, Antrieb zu erteilen. Das Antriebselement 126 wird unter der Einwirkung der Nockenanordnung 68, 124 entsprechend angetrieben, um sich innerhalb eines Zylinders 128 auf- und abzubewegen, und erteilt somit dem Plungerkolben 66 eine Auf- und Abbewegung. Ein Stift 130 ist an dem Antriebselement 126 befestigt, und eine Rückstellfeder 132 ist auf einer Welle 134 der Maschine montiert, die mit dem Stift 130 zusammenwirkt, um das Antriebselement 126 und den Stößelmechanismus 124 zurückzustellen, während der Nockenstößel an einer fallenden Flanke der Nocke 68 entlanggleitet. Der Plungerkolben 66 ist im Wesentlichen senkrecht zu der Achse der Einspritzvorrichtung angeordnet.
Wie aus 15 ersichtlich, ist der Durchmesser des Common-Rail 59 kleiner als jener der Welle 134. Es ist möglich ein Common-Rail 59 von relativ geringer Größe zu verwenden, da dieses nur mit Kraftstoff bei dem ersten, mäßigen Druckpegel befüllt werden muss, dadurch bedingt, dass die Pumpenanordnung 63 und das Common-Rail-Steuerventil 62 vorgesehen sind, die es erlauben, dass ein erhöhter Druckpegel der Einspritzvorrichtung 50 zugeführt wird, wenn das Common-Rail-Steuerventil 62 geschlossen ist. Beispielsweise kann der mäßige Kraftstoffdruck innerhalb des Common-Rail bei ungefähr 300 Bar liegen, verglichen mit Drücken von ungefähr 2000 Bar in bekannten Common-Rail-Systemen. Da das Common-Rail 59 von relativ geringer Größe sein kann, ist es möglich, das Common-Rail 59 innerhalb einer anderen Komponente der Maschine unterzubringen.
In einer alternativen Auslegung zu jener, die in 15 gezeigt ist, kann die Welle 134 der Kipphebelschaft der Maschine sein und kann sie hohl ausgebildet sein, so dass das Common-Rail sich durch einen Bereich des hohlen Schaftes hindurch erstrecken kann. Als eine weitere Alternative kann das Common-Rail innerhalb eines Bereichs eines Zylinderkopfs der Maschine vorgesehen sein.
Es ist festzustellen, dass eine Implementierung des Kraftstoffeinspritzsystems gemäß 15 für jede beliebige der zuvor beschriebenen Ausführungsformen, und nicht bloß für jene in 3 bis 5 erfolgen kann.

Claims

Kraftstoffeinspritzsystem zur Zuführung von unter Druck stehendem Kraftstoff zu einer Kraftstoffeinspritzvorrichtung (50), wobei das Kraftstoffeinspritzsystem Folgendes umfasst: ein Druckspeichervolumen (59), um Kraftstoff bei einem ersten Einspritzdruckpegel (P1) durch einen Kraftstoffzuführkanal (52) zu einer Kraftstoffeinspritzvorrichtung (50) zuzuführen, ein Pumpenmittel (63), um den Druck des zu der Einspritzvorrichtung (50) zugeführten Kraftstoffs auf einen zweiten Einspritzdruckpegel (P2) zu erhöhen, wobei das Pumpenmittel (63) eine innerhalb einer Plungerbohrung definierte Pumpenkammer und einen Plungerkolben umfasst, der innerhalb der Plungerbohrung beweglich ist, um eine Kraftstoff-Druckbeaufschlagung in der Pumpenkammer zu bewirken, dadurch gekennzeichnet, dass es weiterhin ein Ventilmittel (62, 162, 262, 362) umfasst, das in dem Kraftstoffzuführkanal zwischen der Pumpenkammer und dem Druckspeichervolumen (59) angeordnet ist und das zwischen einer ersten Stellung, in der i) Kraftstoff bei dem ersten Einspritzdruckpegel (P1) zu der Einspritzvorrichtung (50) zugeführt wird und ii) die Pumpenkammer mit dem Druckspeichervolumen (59) in Verbindung steht, so dass bei dem ersten Einspritzdruckpegel (P1) Kraftstoff von dem Druckspeichervolumen (59) zu der Pumpenkammer fließen kann, und einer zweiten Stellung, in der die Verbindung zwischen der Einspritzvorrichtung (50) und dem Druckspeichervolumen (59) unterbrochen ist, so dass es ermöglicht wird, dass Kraftstoff bei dem zweiten Einspritzdruckpegel (P2) der Einspritzvorrichtung zugeführt wird, umschaltbar ist, wobei das Pumpenmittel weiterhin ein Antriebselement (126) umfasst, das gemeinsam mit dem Plungerkolben (66) betreibbar ist, wobei das Antriebsmittel (126) mit einem Kipphebel der Maschine verbunden ist, so dass eine Bewegung des Antriebsmittels (126) eine Schwenkbewegung des Kipphebels bewirkt.
Kraftstoffeinspritzsystem nach Anspruch 1, wobei das Pumpenmittel (63) und die Einspritzvorrichtung (50) in einer gemeinsamen Einheit kombiniert sind.
Kraftstoffeinspritzsystem nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Pumpenmittel (63) eine Nockenantriebsanordnung mit einer Nocke (68, 168) umfasst, um dem Plungerkolben (66) Antrieb zu erteilen.
Kraftstoffeinspritzsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Nocke einen ersten Nockenvorsprung und zumindest einen weiteren Nockenvorsprung umfasst, wobei der erste Nockenvorsprung eine Druckbeaufschlagung des Kraftstoffs in der Pumpenkammer (64) auf den zweiten Druckpegel während zumindest eines Teils eines ersten Pump-Hubs des Plungerkolbens (66) bewirkt, und ein weiterer der Vorsprünge eine Druckbeaufschlagung des Kraftstoffs in der Pumpenkammer (64) auf den ersten Druckpegel während eines weiteren Pump-Hubs des Plungerkolbens (66) bewirkt.
Kraftstoffeinspritzsystem nach Anspruch 3, umfassend eine Mehrzahl von Einspritzvorrichtungen (50), von denen eine jede einen zugehörigen Pump-Plungerkolben (66) aufweist, um einen Pump-Hub und einen Rückwärtshub auszuführen, und wobei ein jeder der Plungerkolben (66) mittels einer zugehörigen Nocke (168) angetrieben wird, die relativ zu der anderen Nocke bzw. zu jeder der anderen Nocken ausgerichtet ist und eine Oberfläche aufweist, die so geformt ist, dass der zugehörige Rückwärtshub unterbrochen wird, um zumindest einen Schritt der Plungerkolbenbewegung zu definieren, der im Wesentlichen synchron mit dem Pump-Hub eines der anderen Plungerkolben erfolgt.
Kraftstoffeinspritzsystem nach Anspruch 5, wobei jede Nockenoberfläche so geformt ist, dass sie eine steigende Flanke umfasst, und wobei der Rest der Nockenoberfläche eine Oberflächenunregelmäßigkeit umfasst, die dazu dient, ein Unterbrechungsintervall in dem Rückwärtshub des zugehörigen Plungerkolbens zu definieren.
Kraftstoffeinspritzsystem nach Anspruch 5 oder Anspruch 6, wobei jede Nocke bei der Verwendung durch eine Welle angetrieben wird, und wobei jede Nockenoberfläche so geformt ist, dass sie über den zugehörigen Rückwärtshub hinweg eine Anzahl von Bewegungsstufen definiert, die gleich der Anzahl der anderen Nocken ist, welche von derselben Welle angetrieben werden.
Kraftstoffeinspritzsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei ein Ventilmittel ein Ventil (62, 262) zur Steuerung der Verbindung zwischen dem Pumpenmittel (63) und dem Druckspeichervolumen (59) umfasst.
Kraftstoffeinspritzsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei das Ventilmittel (62, 162, 262, 362) ein elektrisch betätigbares Ventilelement umfasst, welches durch Anlegen eines elektronischen Steuersignals zwischen einer ersten und einer zweiten Stellung verstellbar ist.
Kraftstoffeinspritzsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei das Ventilmittel ein Dreistellungsventil (262) umfasst, das zwischen einer ersten Stellung und einer zweiten Stellung, sowie einer weiteren, dritten Stellung schaltbar ist, in welcher das Pumpenmittel (63) mit einem Niederdruck-Abfluss in Verbindung steht, um dadurch ein Überlaufende der Einspritzung zu ermöglichen.
Kraftstoffeinspritzsystem nach Anspruch 10, wobei das Dreistellungsventil ein inneres Ventilelement (80) und ein äußeres Ventilelement (90), sowie zugehörige, innere und äußere Ventilfedermittel (92, 86) umfasst, wodurch eine Bewegung des inneren und des äußeren Ventilelements (80, 90) mittels einer Wicklung eines elektromagnetischen Aktors bewirkt wird.
Kraftstoffeinspritzsystem nach Anspruch 11, wobei das äußere Ventilelement (90) mit einem Anker (82) des Aktors verbunden ist, wobei das äußere Ventilelement (90) relativ zu dem inneren Ventilelement (80) verstellbar ist und infolge der Erregung der Wicklung auf eine erste Aktivierungsstufe mit einem ersten Ventilsitz (102) in Eingriff bewegbar ist, der durch das innere Ventilelement (80) definiert ist, wodurch das Ventilmittel (262) in die dritte Stellung des Ventilmittels bewegt wird, wobei die Bewegung des äußeren Ventilelements (90) mit dem inneren Ventilelement (80) verkoppelt wird, um das Ventilmittel (262) infolge der Erregung der Wicklung auf eine zweite Aktivierungsstufe in die zweite Stellung zu bewegen.
Kraftstoffeinspritzsystem nach einem der Ansprüche 8 bis 12, welches weiterhin eine Hochdruck-Kraftstoffpumpe (58) umfasst, um Kraftstoff bei einem ersten Einspritzdruckpegel (P1) dem Druckspeichervolumen (59) zuzuführen.
Kraftstoffeinspritzsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei das Pumpenmittel (63) entsprechend betrieben werden kann, um unter Druck stehenden Kraftstoff bei dem ersten Einspritzdruckpegel (P1) dem Druckspeichervolumen (59) zuzuführen.
Kraftstoffeinspritzsystem nach Anspruch 14, wobei das Ventilmittel weiterhin ein zusätzliches Ventil (162, 362) umfasst, um eine Zufuhr von Kraftstoff mit einem relativ niedrigen Druck zu dem Pumpenmittel (63) zu steuern.
Kraftstoffeinspritzsystem nach Anspruch 15, wobei es sich bei dem zusätzlichen Ventil um ein Einfüll-/Überströmventil (162) handelt, das zwischen einer offenen Stellung, in welcher das Pumpenmittel (63) bei relativ niedrigem Druck mit der Kraftstoffzufuhr in Verbindung steht, und einer geschlossenen Stellung, in welcher diese Verbindung unterbrochen ist, schaltbar ist, und wobei das Schalten des Einfüll-/Überströmventils (162) in die offene Stellung während eines Pump-Hubs eine Ableitung des Überlaufs bei der Einspritzung ermöglicht.
Kraftstoffeinspritzsystem nach Anspruch 15, wobei es sich bei dem zusätzlichen Ventil um ein Rückschlagventil (362) handelt, mit einer offenen Stellung, in der das Pumpenmittel (63) bei relativ geringem Druck mit der Kraftstoffzufuhr in Verbindung steht, und einer geschlossenen Stellung, in der diese Verbindung unterbrochen ist.
Kraftstoffeinspritzsystem nach einem der Ansprüche 15 bis 17, welches weiterhin eine Umschlagpumpe zum Zuführen von Kraftstoff bei relativ niedrigem Druck zu dem Pumpenmittel (63) umfasst.
Kraftstoffeinspritzsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 18, wobei die Einspritzvorrichtung (50) Steuerventilmittel (54; 11) umfasst, die entsprechend schaltbar sind, um den Zeitpunkt des Einspritzbeginns bei dem ersten und/oder dem zweiten Einspritzdruckpegel (P1, P2) zu steuern.
Kraftstoffeinspritzsystem nach Anspruch 19, wobei das Steuerventilmittel ein Düsensteuerventil (54) umfasst, das entsprechend schaltbar ist, um den Kraftstoffdruck im Inneren einer Einspritzvorrichtungs-Steuerkammer (57) zu steuern, um eine Steuerung des Einspritzzeitpunkts bei dem ersten und/oder dem zweiten Einspritzdruckpegel (P1, P2) zu erlauben.
Kraftstoffeinspritzsystem nach Anspruch 20, wobei die Einspritzvorrichtung eine Düsennadel (55) umfasst, die eine dem Kraftstoffdruck in der Steuerkammer (57) ausgesetzte Oberfläche aufweist.
Kraftstoffeinspritzsystem nach Anspruch 19, wobei das Steuerventilmittel ein Absperr-Steuerventil (462) mit einem Absperr-Ventilelement (464; 1464) zur Steuerung der Kraftstoffzufuhr zwischen dem Pumpenmittel (63) und der Einspritzvorrichtung (50) umfasst, um eine Steuerung des Einspritzzeitpunktes bei dem ersten und/oder dem zweiten Einspritzdruckpegel (P1, P2) zu erlauben.
Kraftstoffeinspritzsystem nach Anspruch 22, wobei das Steuerventilmittel weiterhin ein Steuerventil (11) zur Steuerung des Kraftstoffdrucks innerhalb einer Absperrventil-Steuerkammer (157) umfasst, wobei eine zu dem Absperr-Steuerventilmittel (565, 1464) gehörige Oberfläche dem Kraftstoffdruck innerhalb der Absperr-Steuerkammer (157) ausgesetzt ist.
Kraftstoffeinspritzsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 23, wobei das Pumpenmittel (63) entsprechend schaltbar ist, um den Kraftstoffdruck auf einen zweiten Einspritzdruckpegel in dem Bereich von 2000 bis 2500 Bar zu erhöhen.
Kraftstoffeinspritzsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 24, wobei der Kraftstoff in dem Druckspeichervolumen (59) einen Druckpegel von 200 bis 300 Bar aufweist.
Kraftstoffeinspritzsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 25, wobei der zweite Einspritzdruck um das Fünf- bis Zehnfache höher ist als der erste Einspritzdruckpegel.
Kraftstoffeinspritzsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 26, wobei das Druckspeichervolumen in einem Kipphebelschaft (134) der zugehörigen Maschine enthalten ist.