EP0149598B1 - Einspritzdüse für Einspritzbrennkraftmaschinen - Google Patents

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EP0149598B1
EP0149598B1 EP19850890010 EP85890010A EP0149598B1 EP 0149598 B1 EP0149598 B1 EP 0149598B1 EP 19850890010 EP19850890010 EP 19850890010 EP 85890010 A EP85890010 A EP 85890010A EP 0149598 B1 EP0149598 B1 EP 0149598B1
Authority
EP
European Patent Office
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pressure
space
piston
control
injection
Prior art date
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Expired
Application number
EP19850890010
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English (en)
French (fr)
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EP0149598A2 (de
EP0149598A3 (en
Inventor
Jaroslaw Dipl. -Ing. Hlousek
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Voestalpine Metal Forming GmbH
Original Assignee
Voestalpine Metal Forming GmbH
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Publication date
Application filed by Voestalpine Metal Forming GmbH filed Critical Voestalpine Metal Forming GmbH
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Publication of EP0149598A3 publication Critical patent/EP0149598A3/de
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    • F02M57/025—Injectors structurally combined with fuel-injection pumps characterised by the pump drive hydraulic, e.g. with pressure amplification
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    • F02M59/105—Pumps specially adapted for fuel-injection and not provided for in groups F02M39/00 -F02M57/00, e.g. rotary cylinder-block type of pumps of reciprocating-piston or reciprocating-cylinder type characterised by the piston-drive hydraulic drive
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    • F02M63/02—Fuel-injection apparatus having several injectors fed by a common pumping element, or having several pumping elements feeding a common injector; Fuel-injection apparatus having provisions for cutting-out pumps, pumping elements, or injectors; Fuel-injection apparatus having provisions for variably interconnecting pumping elements and injectors alternatively
    • F02M63/0225—Fuel-injection apparatus having a common rail feeding several injectors ; Means for varying pressure in common rails; Pumps feeding common rails

Definitions

  • the invention relates to an injection device for injection internal combustion engines with a pump for supplying the nozzle with fuel under predetermined pressure, in which the nozzle needle is immersed in a space which can be filled with fuel under pressure and is held in the closed position by the pressure in this space and a spring.
  • the immersion space of the nozzle needle is connected to a high-pressure chamber and to a nozzle needle chamber via an outward opening check valve, the area of the nozzle needle effective in the opening direction multiplied by the pump pressure being smaller than the sum of the area of the nozzle needle effective in the closing direction multiplied by the pump pressure and the force acting in the closing direction of the nozzle needle spring, one end of a high-pressure piston being immersed in the high-pressure chamber, the other end of which is immersed in a control chamber in which a control piston which can be acted upon by pump pressure is guided, the effective cross section of the St Your piston is larger than the effective cross-section of the high-pressure piston and the control piston cooperates non-positively with the high-pressure piston during the injection process.
  • Such a device can be found, for example, in DE-A-2927440.
  • the fuel is supplied via a slide valve both into the supply line to a high-pressure piston and to the nozzle needle and into the working space of a control piston.
  • the different cross-sectional dimensions of the control piston and the high-pressure piston cause the high-pressure piston to be acted upon by the control piston and thus further pressure build-up.
  • the initiation of the pressure increase in the high-pressure chamber and thus also of the injection process is only defined by the different cross-sectional dimensions of the pistons.
  • JP-A-58 098 654 an injection device has become known which has a high-pressure piston which interacts with an intensifier piston, wherein again after a predetermined pressure acting on the intensifier piston is exceeded, a further pressure build-up is initiated due to the different dimensions of the pistons.
  • the known design is intended to prevent an undesired injection of fuel, which can occur due to uncontrollable piston movements due to pressure fluctuations when a changeover valve is actuated.
  • DE-A-2 909 233 shows an injection device in which a free piston arranged in a throttle line interacts with an inductive sensor and after a predetermined stroke of the free piston, which is proportional to the amount of fuel injected, the injection process is ended.
  • a further injection device can be found, for example, in DE-A-27 56 088.
  • the filling of the nozzle needle chamber takes place as a function of the actuation of a multi-way valve, the filling process being ended in one position of this multi-way valve and at the same time relieving the pressure in the immersion chamber.
  • the fuel can only be injected under the pressure at which it is made available to the storage space or the nozzle needle space.
  • the invention now aims to provide an injection device of the type mentioned at the outset with which the injection process can be controlled in a simple manner as a function of operating variables and the injection can take place even under a pressure which is higher than the pump pressure.
  • the invention consists essentially in the fact that the supply of fuel into the high-pressure space via the immersion space of the nozzle needle spring and the check valve arranged in the connecting line between the immersion space and the high-pressure space occurs with the control piston also on its side facing away from the control space the pump pressure can be acted on, that the control chamber is connected to the working chamber of the control piston via a throttle and that the control chamber can be connected to the return line by a controllable valve to initiate an injection process by relieving pressure.
  • the immersion space of the nozzle needle is connected to a high-pressure space via a check valve that opens in the direction of a high-pressure space, it is possible to increase the pressure in this high-pressure space by means of a separate high-pressure piston, in which case the check valve closes.
  • the pressure in the high-pressure chamber is increased by immersing the high-pressure piston in a control chamber, which in turn can be acted upon by the pump pressure via a throttle.
  • a correspondingly larger control piston is brought into abutment against the high-pressure piston and, depending on the selected area difference of the high-pressure piston and the effective area of the control piston, a corresponding pressure build-up takes place in the high-pressure chamber when the control chamber is depressurized.
  • the nozzle needle is now lifted off due to the increased fuel pressure in the high-pressure chamber, this pressure increase being triggered indirectly by the pressure relief in the control chamber. Relieving the pressure in the control chamber thus controls the pressure increase and the opening of the nozzle needle for an injection process.
  • the controllable valve which with the control space is connected, can be designed in a manner known per se as a solenoid valve.
  • the design is advantageously made such that the high-pressure piston is resiliently pressed in a manner known per se in the direction of the control piston.
  • the immersion space of the nozzle needle can accommodate the nozzle needle spring and can be designed as a nozzle needle spring space.
  • the design is advantageously made such that the high-pressure piston has at least one axial bore closed on one side and at least one radial bore connected to this axial bore, which cooperates with a ring puncture , wherein the open end of the axial bore opens into the high-pressure chamber and the ring puncture can be connected to the pressure line and via bores to the nozzle needle spring chamber or via a bore to the control chamber after a predetermined stroke of the high-pressure piston.
  • the injection process is ended by lowering the fuel pressure in the high-pressure chamber to a level at which the equilibrium position forces the nozzle needle to close.
  • a particularly rapid closing of the nozzle needle can be achieved in that the pressure equilibrium is not established against the pressure line of the pump, but by deriving the pressure into the return line.
  • a control device can be provided in a simple manner, which, depending on operating variables, such as. B. speed, boost pressure, engine temperature or engine load, emits a signal for the excitation of the solenoid valve.
  • FIG. 1 shows a first embodiment of the injection device according to the invention schematically in section
  • FIG. 2 shows a modified embodiment of the injection device without the supply of fuel under pressure shown in FIG. 1 and the control device
  • FIG. 3 shows the electrical signal, valve and , High-pressure piston stroke and needle stroke as a function of time.
  • Fig. 1 denotes a fuel tank, from which fuel is drawn off via a high-pressure pump 3 with the interposition of a fuel filter 2 and is pumped into a pressure tank 4.
  • 5 designates a pressure control mechanism by means of which the pressure in the pressure vessel 4 is kept constant. It is controlled by an electronic control unit, which is designated 6.
  • the fuel Via a line 7, the fuel reaches the injection unit 8 under pressure, first in a storage space 9 in which a control piston 10 is guided. From the storage space 9, the fuel passes through holes 11 into the nozzle needle spring space 12.
  • the check valve 13 When the check valve 13 is open, the fuel exits into a high pressure space 14 and passes through holes 15 from this high pressure space into the nozzle needle space 16.
  • the nozzle needle spring 17 is dimensioned so that the forces acting on the nozzle needle 18 in the opening direction are smaller than the forces acting in the closing direction, the forces acting in the closing direction arising from the force of the spring 17 and the liquid pressure on the end of the nozzle needle immersing in the nozzle needle spring chamber 12 Put together 18 exercised forces.
  • a high-pressure piston 20 is arranged between the high-pressure chamber 14 and a control chamber 19. One end of this high-pressure piston 20 dips into the control chamber 19 and is held in contact with the control piston 10 by a spring 21.
  • the effective area in the direction of the high-pressure chamber 14 of the high-pressure piston 20 is smaller than the area 22 of the control piston 10 acted upon by the fuel pressure.
  • the storage chamber 9 is connected to the control chamber 19 via a throttle 23 and the control chamber 19 is closed off by an electromagnetically actuated valve 24 . As soon as a pressure equalization between the storage chamber 9 and the control chamber 19 is established via the throttle 23, the force of the spring 21 can no longer be overcome and the high-pressure piston remains in a starting position in contact with the control piston 10.
  • the pressure in the control chamber 19 drops rapidly and the forces acting on the surface 22 of the control piston 10 enable the spring 21 to be overpressed, the high-pressure piston being able to exert a stroke h.
  • the increased fuel pressure in the high-pressure chamber 14 enables the nozzle needle 18 to be opened against the lower fuel pressure in the nozzle needle spring chamber 12 relative to this pressure and against the force of the nozzle needle spring 17. In this way, the injection process is triggered and the opening stroke of the nozzle needle is made possible.
  • the closing process of the nozzle needle 18 is determined in that the pressure in the high-pressure chamber 14 drops at least to the pressure level in the nozzle needle spring chamber 12. This takes place after the injection has ended and the high-pressure piston 20 is designed such that it has an axial bore 25 which is open on one side and radial bores 26 adjoining it.
  • the stroke of the high pressure piston up to for grinding the bores 26 with bores 27 aligned with these bores is denoted by h f .
  • the pressure in the control chamber 19 increases due to the supply of fuel under pressure via the throttle bore 23.
  • the control piston 10 is in turn moved upward via its stroke h, the high-pressure piston 20 follows this stroke h due to the force of the spring 21.
  • the stroke h is defined by the duration over which the valve 24 remains closed, since as soon as this valve 24 is opened, a stroke in the opposite direction is triggered by the drop in pressure.
  • the duration of the valve 24 remaining in the closed state thus defines the stroke h of the control piston 10 and thus the metering of the injection quantity.
  • the embodiment according to FIG. 2 differs from the embodiment according to FIG. 1 only in that the transverse bore 27 of the high-pressure piston 20 is aligned with a bore 30 after passing through the stroke h f , which opens into the control chamber 19. Since the control chamber 19 is depressurized at this time and is connected to the return due to the open solenoid valve 24, the pressure in the high-pressure chamber 14 is relieved extremely quickly and the nozzle needle closes more quickly.
  • the solenoid valve 24 is designed differently.
  • the fuel quantity is metered when the valve 24 is electrically excited, since the closing body 31 of this valve 24 is in the closed position only when there is electrical excitation.
  • the electromagnetic valve 24 according to FIG. 1 is in the closed position in the idle state and the injection quantity is metered over the period over which the valve 24 according to FIG. 1 is de-energized.
  • the high-pressure piston 20 can carry out a stroke h f1 or a stroke h f2 , the smaller stroke naturally corresponding to a smaller injection quantity and thus a shorter injection time.
  • the needle stroke of the nozzle needle 18 is also shown in FIG. 3 and with a larger injection quantity, the start of injection is brought forward relative to the injection of a smaller injection quantity.
  • the start of injection corresponding to a stroke h f1 is denoted by the time t
  • the start of injection taking place with a smaller piston stroke h f2 is denoted by t 2 .
  • top dead center is entered as the reference point for the chronological sequence.

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Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf eine Einspritzeinrichtung für Einspritzbrennkraftmaschinen mit einer Pumpe zur Versorgung der Düse mit Kraftstoff unter vorbestimmtem Druck, bei welcher die Düsennadel in einen mit Kraftstoff unter Druck füllbaren Raum eintaucht und durch den Druck in diesem Raum und eine Feder in Schließstellung gehalten wird, wobei der Eintauchraum der Düsennadel über ein nach außen öffnendes Rückschlagventil mit einem Hochdruckraum und mit einem Düsennadelraum in Verbindung steht, wobei die im Öffnungssinne wirksame Fläche der Düsennadel multipliziert mit dem Pumpendruck kleiner ist als die Summe der im Schließsinne wirksamen Fläche der Düsennadel multipliziert mit dem Pumpendruck und der im Schließsinne wirkenden Kraft der Düsennadelfeder, wobei in den Hochdruckraum ein Ende eines Hochdruckkolbens eintaucht, dessen anderes Ende in einen Steuerraum eintaucht, in welchem ein mit Pumpendruck beaufschlagbarer Steuerkolben geführt ist, wobei der wirksame Querschnitt des Steuerkolbens größer ist als der wirksame Querschnitt des Hochdruckkolbens und der Steuerkolben während des Einspritzvorganges kraftschlüssig mit dem Hochdruckkolben zusammenwirkt.
  • Eine derartige Einrichtung ist beispielsweise der DE-A-2927440 zu entnehmen. Bei der bekannten Einrichtung erfolgt die Kraftstoffzufuhr über ein Schieberventil sowohl in die Zuführungsleitung zu einem Hochdruckkolben und zu der Düsennadel als auch in den Arbeitsraum eines Steuerkolbens. Nach Überschreiten eines gewissen Druckes erfolgt durch die unterschiedliche Querschnittsbemessung des Steuerkolbens und des Hochdruckkolbens eine Beaufschlagung des Hochdruckkolbens durch den Steuerkolben und somit ein weiterer Druckaufbau. Bei dieser bekannten Ausbildung ist die Einleitung der Druckerhöhung im Hochdruckraum und damit auch des Einspritzvorganges lediglich durch die unterschiedlichen Querschnittsabmessungen der Kolben definiert.
  • Aus der JP-A-58 098 654 ist eine Einspritzeinrichtung bekanntgeworden, welche einen mit einem Verstärkerkolben zusammenwirkenden Hochdruckkolben aufweist, wobei wiederum nach Überschreiten eines vorbestimmten auf den Verstärkerkolben wirkenden Druckes aufgrund der unterschiedlichen Abmessungen der Kolben ein weiterer Druckaufbau eingeleitet wird. Die bekannte Ausbildung soll dabei eine unerwünschte Einspritzung von Kraftstoff verhindern, welche durch unkontrollierbare Kolbenbewegungen aufgrund von Druckschwankungen bei Betätigung eines Umschaltventils auftreten kann.
  • Der DE-A-2 909 233 ist eine Einspritzeinrichtung zu entnehmen, bei welcher ein in einer Drosselleitung angeordneter Freikolben mit einem induktiven Meßwertgeber zusammenwirkt und nach Zurücklegung eines vorbestimmten Hubes des Freikolbens, welcher der eingespritzten Kraftstoffmenge proportional ist, der Einspritzvorgang beendet wird.
  • Eine weitere Einspritzeinrichtung ist beispielsweise der DE-A-27 56 088 zu entnehmen. Bei dieser bekannten Einrichtung erfolgt die Füllung des Düsennadelraumes in Abhängigkeit von der Betätigung eines Mehrwegeventiles, wobei in einer Stellung dieses Mehrwegeventiles der Füllvorgang beendet wird und gleichzeitig eine Druckentlastung des Eintauchraumes erfolgt. Mit dieser bekannten Einrichtung kann der Kraftstoff immer nur unter demjenigen Druck eingespritzt werden, unter welchem er dem Speicherraum bzw. dem Düsennadelraum zur Verfügung gestellt wird.
  • Die Erfindung zielt nun darauf ab, eine Einspritzeinrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, mit welcher der Einspritzvorgang in einfacher Weise in Abhängigkeit von Betriebsgrößen gesteuert werden kann und die Einspritzung selbst unter einem gegenüber dem Pumpendruck erhöhten Druck erfolgen kann. Zur Lösung dieser Aufgabe besteht die Erfindung im wesentlichen darin, daß die Zufuhr von Kraftstoff in den Hochdruckraum über den Eintauchraum der Düsennadelfeder und das in der Verbindungsleitung zwischen dem Eintauchraum und dem Hochdruckraum angeordnete Rückschlagventil erfolgt, daß der Steuerkolben auch an seiner dem Steuerraum abgewandten Seite mit dem Pumpendruck beaufschlagbar ist, daß der Steuerraum über eine Drossel mit dem Arbeitsraum des Steuerkolbens verbunden ist und daß der Steuerraum zum Einleiten eines Einspritzvorganges durch Druckentlastung über ein steuerbares Ventil mit der Rücklaufleitung verbindbar ist. Da der Eintauchraum der Düsennadel über ein in Richtung zu einem Hochdruckraum öffnendes Rückschlagventil mit einem Hochdruckraum in Verbindung steht, wird es ermöglicht, den Druck in diesem Hochdruckraum durch einen gesonderten Hochdruckkolben zu erhöhen, wobei in diesem Falle das Rückschlagventil schließt. Die Erhöhung des Druckes in dem Hochdruckraum erfolgt dadurch, daß der Hochdruckkolben in einen Steuerraum eintaucht, welcher selbst wiederum mit dem Pumpendruck über eine Drossel beaufschlagbar ist. Durch Druckentlastung dieses Steuerraumes wird ein entsprechend größer bemessener Steuerkolben in Anschlag an den Hochdruckkolben gebracht und je nach gewählter Flächendifferenz des Hochdruckkolbens und der wirksamen Fläche des Steuerkolbens erfolgt bei einer Druckentlastung des Steuerraumes ein entsprechender Druckaufbau im Hochdruckraum. Ein Abheben der Düsennadel erfolgt nun aufgrund des erhöhten Kraftstoffdruckes im Hochdruckraum, wobei diese Druckerhöhung mittelbar durch die Druckentlastung des Steuerraumes ausgelöst wurde. Durch Druckentlastung des Steuerraumes wird somit die Druckerhöhung und das Öffnen der Düsennadel für einen Einspritzvorgang gesteuert.
  • Das steuerbare Ventil, welches mit dem Steuerraum in Verbindung steht, kann hiebei in an sich bekannter Weise als Magnetventil ausgebildet sein. Um eine stoßfreie Anlage des Hochdruckkolbens am Steuerkolben sicherzustellen, ist die Ausbildung in vorteilhafter Weise so getroffen, daß der Hochdruckkolben in an sich bekannter Weise federnd in Richtung zum Steuerkolben gedrückt ist. Der Eintauchraum der Düsennadel kann die Düsennadelfeder aufnehmen und als Düsennadelfederraum ausgebildet sein.
  • Um ein exaktes Schließen der Düsennadel nach Einspritzen eines vorbestimmten Volumens sicherzustellen, ist die Ausbildung in vorteilhafter Weise so getroffen, daß der Hochdruckkolben wenigstens eine einseitig geschlossene axiale Bohrung und wenigstens eine mit dieser axialen Bohrung in Verbindung stehende radiale Bohrung aufweist, welche mit einem Ringeinstich zusammenwirkt, wobei das offene Ende der axialen Bohrung in den Hochdruckraum mündet und der Ringeinstich nach einem vorbestimmten Hub des Hochdruckkolbens mit der Druckleitung und über Bohrungen mit dem Düsennadelfederraum bzw. über eine Bohrung zum Steuerraum verbindbar ist. Auf diese Weise wird der Einspritzvorgang dadurch beendet, daß der Kraftstoffdruck im Hochdruckraum auf ein Niveau abgesenkt wird, bei welchem die Gleichgewichtslage einen Schließvorgang der Düsennadel erzwingt. Ein besonders rasches Schließen der Düsennadel kann dadurch erzielt werden, daß das Druckgleichgewicht nicht gegen die Druckleitung der Pumpe, sondern durch Ableiten des Druckes in die Rücklaufleitung hergestellt wird.
  • Da der Druckabbau im Steuerraum nicht nur den Aufbau eines gegenüber dem Pumpendruck erhöhten Druckes, sondern gleichzeitig auch die Auslösung des Öffnungshubes der Düsennadel steuert, kann in einfacher Weise eine Steuereinrichtung vorgesehen sein, welche in Abhängigkeit von Betriebsgrößen, wie z. B. Drehzahl, Ladedruck, Motortemperatur oder Motorlast, ein Signal für die Erregung des Magnetventiles abgibt.
  • Die Erfindung wird nachfolgend an Hand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. In dieser zeigen Fig. 1 eine erste Ausbildungsform der erfindungsgemäßen Einspritzeinrichtung schematisch im Schnitt, Fig. 2 eine abgewandelte Ausführungsform der Einspritzeinrichtung ohne die in Fig. 1 dargestellte Versorgung mit Kraftstoff unter Druck und die Steuereinrichtung und Fig. 3 den elektrischen Signal-, Ventil-, Hochdruckkolbenhub- und Nadelhubverlauf in Abhängigkeit von der Zeit.
  • In Fig. 1 ist mit 1 ein Kraftstoffbehälter bezeichnet, aus welchem unter Zwischenschaltung eines Kraftstoffilters 2 über eine Hochdruckpumpe 3 Kraftstoff abgezogen wird und in einen Druckbehälter 4 gepumpt wird. Mit 5 ist ein Drucksteuermechanismus bezeichnet, über welchen der Druck im Druckbehälter 4 konstant gehalten wird. Die Steuerung erfolgt durch eine elektronische Steuereinheit, welche mit 6 bezeichnet ist. Über eine Leitung 7 gelangt der Kraftstoff unter Druck zur Einspritzeinheit 8, und zwar zunächst in einen Speicherraum 9, in welchem ein Steuerkolben 10 geführt ist. Aus dem Speicherraum 9 gelangt der Kraftstoff über Bohrungen 11 in den Düsennadelfederraum 12. Bei geöffnetem Rückschlagventil 13 tritt der Kraftstoff in einen Hochdruckraum 14 aus und gelangt über Bohrungen 15 aus diesem Hochdruckraum in den Düsennadelraum 16. Die Düsennadelfeder 17 ist hiebei so bemessen, daß die auf die Düsennadel 18 im Öffnungssinne ausgewirkten Kräfte kleiner sind als die im Schließsinne wirkenden Kräfte, wobei die im Schließsinne wirkenden Kräfte sich aus der Kraft der Feder 17 und den auf die Düsennadel im Schließsinne durch den Flüssigkeitsdruck auf das in den Düsennadelfederraum 12 eintauchende Ende der Düsennadel 18 ausgeübten Kräften zusammensetzen.
  • Zwischen dem Hochdruckraum 14 und einem Steuerraum 19 ist ein Hochdruckkolben 20 angeordnet. Ein Ende dieses Hochdruckkolbens 20 taucht in den Steuerraum 19 ein und wird durch eine Feder 21 in Anlage an den Steuerkolben 10 gehalten. Die in Richtung zum Hochdruckraum 14 wirksame Fläche des Hochdruckkolbens 20 ist hiebei kleiner als die vom Kraftstoffdruck beaufschlagte Fläche 22 des Steuerkolbens 10. Der Speicherraum 9 ist über eine Drossel 23 mit dem Steuerraum 19 verbunden und der Steuerraum 19 ist durch ein elektromagnetisch betätigbares Ventil 24 abgeschlossen. Sobald über die Drossel 23 ein Druckausgleich zwischen dem Speicherraum 9 und dem Steuerraum 19 hergestellt ist, kann die Kraft der Feder 21 nicht mehr überwunden werden und der Hochdruckkolben bleibt in einer Ausgangslage in Anlage an den Steuerkolben 10. Sobald das elektromagnetische Ventil 24 betätigt wird, erfolgt aufgrund des langsamen Zustromes von Kraftstoff über die Drossel 23 ein rasches Absinken des Druckes im Steuerraum 19 und die auf die Fläche 22 des Steuerkolbens 10 wirksamen Kräfte ermöglichen das Überdrücken der Feder 21, wobei der Hochdruckkolben einen Hub h ausüben kann. Aufgrund der geringeren Querschnittsfläche des Hochdruckkolbens relativ zu der durch den Kraftstoffdruck beaufschlagten Fläche 22 des Steuerkolbens 10 wird im Hochdruckraum 14 nunmehr ein gegenüber dem Kraftstoffdruck erhöhter Druck aufgebaut, wobei das Rückschlagventil 13 schließt. Der erhöhte Kraftstoffdruck im Hochdruckraum 14 ermöglicht das Öffnen der Düsennadel 18 gegen den relativ zu diesem Druck geringeren Kraftstoffdruck im Düsennadelfederraum 12 und gegen die Kraft der Düsennadelfeder 17. Auf diese Weise wird der Einspritzvorgang ausgelöst und der Öffnungshub der Düsennadel ermöglicht.
  • Der Schließvorgang der Düsennadel 18 wird dadurch bestimmt, daß der Druck im Hochdruckraum 14 zumindest auf das Druckniveau im Düsennadelfederraum 12 absinkt. Dies erfolgt nach beendeter Einspritzung und der Hochdruckkolben 20 ist so ausgebildet, daß er in seinem Inneren eine einseitig offene axiale Bohrung 25 und an diese anschließende radiale Bohrungen 26 aufweist. Der Hub des Hochdruckkolbens bis zum Überschleifen der Bohrungen 26 mit mit diesen Bohrungen fluchtenden Bohrungen 27 wird durch hf bezeichnet. Sobald dieser Hub vom Hochdruckkolben 20 ausgeführt ist, wird der Druck im Hochdruckraum 14 über die axiale Bohrung 25 und die radiale Bohrung 26 gegenüber dem Zuführungsdruck der Pumpe 3 ausgeglichen, wodurch sich das Druckgleichgewicht so verschiebt, daß die Düsennadelfeder 17 die Düsennadel 18 wiederum in ihre Schließlage bewegt. Die Einspritzmenge wird hiebei durch den Förderhub hf des Hochdruckkolbens 20 definiert. Nach dem Spritzende bewegen sich sowohl der Hochdruckkolben 20 als auch der Steuerkolben 10 bis zur Anschlagfläche 28 des Steuerkolbens 10 weiter, solange das Ventil 24 geöffnet bleibt.
  • Sobald das Ventil 24 geschlossen wird, steigt der Druck im Steuerraum 19 aufgrund der Zuführung von Kraftstoff unter Druck über die Drosselbohrung 23. Bei Erreichen eines bestimmten Druckes in diesem Steuerraum 19 wird der Steuerkolben 10 wiederum über seinen Hub h nach oben bewegt, wobei der Hochdruckkolben 20 auf Grund der Kraft der Feder 21 diesem Hub h folgt. Der Hub h wird hiebei durch die Dauer, über welche das Ventil 24 geschlossen bleibt, definiert, da, sobald dieses Ventil 24 geöffnet wird, durch den Druckabfall wiederum ein Hub in die Gegenrichtung ausgelöst wird. Die Dauer des Verbleibens des Ventils 24 in geschlossenem Zustand definiert somit den Hub h des Steuerkolbens 10 und damit die Zumessung der Einspritzmenge.
  • Die Ausbildung nach Fig. 2 unterscheidet sich von der Ausbildung nach Fig. 1 lediglich dadurch, daß die Querbohrung 27 des Hochdruckkolbens 20 nach Durchlaufen des Hubes hf mit einer Bohrung 30 fluchtet, welche in den Steuerraum 19 mündet. Da der Steuerraum 19 zu diesem Zeitpunkt drucklos ist und aufgrund des geöffneten Magnetventiles 24 mit dem Rücklauf in Verbindung steht, erfolgt hier ein überaus rasches Entlasten des Druckes im Hochdruckraum 14 und damit ein schnelleres Schließen der Düsennadel.
  • Weiters ist bei der Ausbildung nach Fig. 2 das Magnetventil 24 anders ausgebildet. Im Gegensatz zur Ausbildung nach Fig. 1 erfolgt die Zumessung der Kraftstoffmenge dann, wenn das Ventil 24 elektrisch erregt ist, da der Schließkörper 31 dieses Ventiles 24 nur bei elektrischer Erregung in der Schließlage ist. Demgegenüber ist das elektromagnetische Ventil 24 gemäß Fig. 1 im Ruhezustand in der Schließlage und es erfolgt die Zumessung der Einspritzmenge über denjenigen Zeitraum, über welchen das Ventil 24 gemäß Fig. 1 stromlos ist.
  • Die Vorgänge, wie sie steuersignalseitig, bezüglich des Ventilhubes, der Kolbenhübe, und des Nadelhubes bei der Ausbildung nach Fig. 2 in zeitlicher Abfolge ablaufen, sind in Fig. 3 für zwei unterschiedliche Einspritzmengen schematisch erläutert. Da die Ausbildung des elektromagnetischen Ventiles so getroffen ist, daß die Zumessung durch die Länge des elektrischen Signales definiert ist, erfolgt bei Vorliegen eines Steuersignales ein Ventilhub und damit ein Schließvorgang des elektromagnetischen Ventiles 24. Die ausgezogene Linie entspricht hiebei der Zumessung einer größeren Einspritzmenge, wohingegen die strichlierte kürzerer Signaldauer dem kürzeren Ventilhub bzw. einer geringeren Einspritzmenge entsprechen. Je nach Dauer des Signales bzw. des Verbleibes des elektromagnetischen Ventiles 24 in der Schließlage kann der Hochdruckkolben 20 einen Hub hf1 oder einen Hub hf2 ausführen, wobei der kleinere Hub naturgemäß einer geringeren Einspritzmenge und damit einer verkürzten Einspritzzeit entspricht. Der Nadelhub der Düsennadel 18 ist gleichfalls in Fig. 3 dargestellt und bei einer größeren Einspritzmenge ergibt sich eine Vorverlegung des Einspritzbeginnes relativ zur Einspritzung einer geringeren Einspritzmenge. Der einem Hub hf1 entsprechende Einspritzbeginn wird durch die Zeit t, und der bei einem kleineren Kolbenhub hf2 erfolgende Einspritzbeginn mit t2 bezeichnet. Mit OT ist hiebei der obere Totpunkt als Bezugspunkt für den zeitlichen Ablauf eingetragen.

Claims (5)

1. Einspritzeinrichtung für Einspritzbrennkraftmaschinen mit einer Pumpe (3) zur Versorgung der Düse mit Kraftstoff unter vorbestimmtem Druck, bei welcher die Düsennadel (18) in einen mit Kraftstoff unter Druck füllbaren Raum (12) eintaucht und durch den Druck in diesem Raum und eine Feder (17) in Schließstellung gehalten wird, wobei der Eintauchraum (12) der Düsennadel (18) über ein nach außen öffnendes Rückschlagventil (13) mit einem Hochdruckraum (14) und mit einem Düsennadelraum (16) in Verbindung steht, wobei die im Öffnungssinne wirksame Fläche der Düsennadel (18) multipliziert mit dem Pumpendruck kleiner ist als die Summe der im Schließsinne wirksamen Fläche der Düsennadel (18) multipliziert mit dem Pumpendruck und der im Schließsinne wirkenden Kraft der Düsennadelfeder (17), wobei in den Hochdruckraum (14) ein Ende eines Hochdruckkolbens (20) eintaucht, dessen anderes Ende in einen Steuerraum (19) eintaucht, in welchem ein mit Pumpendruck beaufschlagbarer Steuerkolben (10) geführt ist, wobei der wirksame Querschnitt des Steuerkolbens (10) größer ist als der wirksame Querschnitt des Hochdruckkolbens (20) und der Steuerkolben (10) während des Einspritzvorganges kraftschlüssig mit dem Hochdruckkolben (20) zusammenwirkt, dadurch gekennzeichnet, daß die Zufuhr von Kraftstoff in den Hochdruckraum (14) über den Eintauchraum (12) der Düsennadelfeder und das in der Verbindungsleitung zwischen dem Eintauchraum (12) und dem Hochdruckraum (14) angeordnete Rückschlagventil (13) erfolgt, daß der Steuerkolben (10) auch an seiner dem Steuerraum (19) abgewandten Seite mit dem Pumpendruck beaufschlagbar ist, daß der Steuerraum (19) über eine Drossel (23) mit dem Arbeitsraum (9) des Steuerkolbens (10) verbunden ist und daß der Steuerraum (19) zum Einleiten eines Einspritzvorganges durch Druckentlastung über ein steuerbares Ventil (24) mit der Rücklaufleitung verbindbar ist.
2. Einspritzeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das steuerbare Ventil in an sich bekannter Weise als Magnetventil (24) ausgebildet ist.
3. Einspritzeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Hochdruckkolben (20) in an sich bekannter Weise federnd in Richtung zum Steuerkolben (10) gedrückt ist.
4. Einspritzeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Hochdruckkolben (20) wenigstens eine einseitig geschlossene axiale Bohrung (25) und wenigstens eine mit dieser axialen Bohrung (25) in Verbindung stehende radiale Bohrung (26) aufweist, welche mit einem Ringeinstich zusammenwirkt, wobei das offene Ende der axialen Bohrung (25) in den Hochdruckraum (14) mündet und der Ringeinstich nach einem vorbestimmten Hub des Hochdruckkolbens (20) mit der Druckleitung (27) und über Bohrungen (11) mit dem Düsennadelfederraum (12 ; Fig. 1) bzw. über eine Bohrung (30 ; Fig. 2) zum Steuerraum (19) verbindbar ist.
5. Einspritzeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine Steuereinrichtung (6) vorgesehen ist, welche in Abhängigkeit von Betriebsgrößen, wie z. B. Drehzahl, Ladedruck, Motortemperatur oder Motorlast, ein Signal für die Erregung des Magnetventiles (24) abgibt.
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