EP0610584A1 - Fuel injection de vice with pilot- and main-injection of different fuels through a one-needle injection valve - Google Patents

Fuel injection de vice with pilot- and main-injection of different fuels through a one-needle injection valve Download PDF

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EP0610584A1
EP0610584A1 EP93120307A EP93120307A EP0610584A1 EP 0610584 A1 EP0610584 A1 EP 0610584A1 EP 93120307 A EP93120307 A EP 93120307A EP 93120307 A EP93120307 A EP 93120307A EP 0610584 A1 EP0610584 A1 EP 0610584A1
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EP
European Patent Office
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injection
fuel
valve
pressure
pump
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EP93120307A
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German (de)
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EP0610584B1 (en
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Helmut Dipl.-Ing. Priesner
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MAN Truck and Bus Osterreich AG
Original Assignee
Steyr Nutzfahrzeuge AG
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Publication date
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M43/00—Fuel-injection apparatus operating simultaneously on two or more fuels, or on a liquid fuel and another liquid, e.g. the other liquid being an anti-knock additive
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M43/00—Fuel-injection apparatus operating simultaneously on two or more fuels, or on a liquid fuel and another liquid, e.g. the other liquid being an anti-knock additive
    • F02M43/04—Injectors peculiar thereto

Definitions

  • the invention relates to a fuel injection device for a pre- and main injection of different fuels via a single-needle injection valve, wherein pre-injection fuel is introduced from a low-pressure feed device into the injection valve, there through the spring chamber receiving the valve needle in the closing direction and through a channel into the The valve needle is fed into the interior of the valve needle and upstream from there via throttle bores near the seat thereof, and main injection fuel is then introduced from an injection pump via an injection line or directly and a valve-internal channel into the nozzle antechamber behind the upstream pre-injection fuel.
  • the invention is based on a fuel injection device known from EP 0064146 B1 for a pre-injection and main injection of different fuels, a single-needle injection valve being used and the fuels being supplied as stated above.
  • the single-needle injection valve used here has a relatively complicated and therefore expensive structure. This complexity results from the design of the valve-internal supply paths for the pre-injection fuel and a relief valve built into the supply path for the main injection fuel.
  • the valve needle is hollow and open to the rear.
  • a bolt that connects to the pressure plate of the closing pressure spring, which extends from the front to close to the tip of the nozzle needle, has a longitudinal flattening on the outside, a transverse bore and a longitudinal bore for the passage of pre-injection fuel, and also a seat for the ball of a check valve forms.
  • the latter also has a compression spring acting on the ball, serves to prevent a backflow of fuel during the injection and is installed in the cavity of the valve needle in front of said bolt.
  • Throttle bores branch off from the area of the relevant receiving space, which enable the pre-injection fuel to be discharged into the nozzle antechamber.
  • the relief valve built into the supply channel for main injection fuel is also relatively complicated, it consists of a compression spring and a special relief piston, which is realized by a stepped piston, which has a blind hole at the beginning and transverse holes extending from it, as well as a shoulder, for which a corresponding seat is formed inside the valve.
  • both the injection valves and the injection pump can also be designed to be comparatively simple.
  • the additional structural effort for the external control means is in any case less expensive than a more complicated design of the injection valves and the injection pump.
  • these external control means namely the two solenoid valves in conjunction with the control device controlling their operation, enable the pre-injection fuel to be precisely pre-stored in terms of time and quantity in all operating areas of the internal combustion engines and to replenish the cavity with main injection fuel resulting from the closing of an injection pump-side pressure valve in the subsequent line paths , so that at the beginning of a pump piston-side delivery stroke in the injection valve, a clearly defined stratification of the pre-injection fuel and the main injection fuel is given and, moreover, the line path previously given by the pressure line and the pump outlet space is completely filled with the main injection fuel.
  • fuel is injected with exactly the amount of fuel that is displaced by the stroke of the pressure valve from the subsequent line paths.
  • the fuel injection device has an injection pump 1 with pump pistons 2 controlled by cams (not shown), each of which has conventional control grooves 3, 4 and oblique control edges 5 and can be rotated by a control device (also not shown) for power control.
  • the pump chambers 7, each of which can be filled with fluid such as oil or diesel fuel from a supply device via a laterally opening control bore 6, are adjoined in each case by a pump outlet chamber 8 and an injection line 11 connected to an internally provided with a single-needle injection valve 9. If the single-needle injection valve 9 is combined with the injection pump 1 to form a pump nozzle element, the injection line 11 is omitted.
  • connection bore 12 between each pump chamber 7 and pump outlet chamber 8 is provided on the rear with a conical extension 13, which serves as a seat for a in the pump outlet chamber 8 low-pressure valve 14 is used, which is acted upon in the closing direction by a pressure spring 15 also installed in the pump outlet chamber 8.
  • the injection pump according to the invention only serves to build up pressure and to advance the amount of main injection fuel coming in for injection, which is successively supplied to the line paths 8, 11, 10 adjoining the pressure valve 14.
  • Each pressure valve 14 acts as a pressure piston during the pump piston stroke, which pushes the fuel column behind it by its stroke movement and at the same time shuts off a filling bore 16 opening laterally into the pump outlet space 8, via which, after the completion of each injection process and return of the pressure valve 14 to its closed position, thereby resulting cavity corresponding to the amount of fuel injected in said conduits 8, 11, 10 can be refilled with main injection fuel from a low-pressure feed device 17, controlled shortly before or after completion of a pre-injection fuel refill via a solenoid valve 19 built into the external feed line 18 .
  • Each single-needle injection valve 9 assigned to a cylinder of the internal combustion engine has a hollow valve needle 20, the cavity 21 of which is closed on the rear side can be filled with pre-injection fuel from the outside via a filling bore 22, specifically via an internal valve consisting of parts 23/1, 23 / 2, 23/3, 23/4, 23/5, 23/6 composing feed channel 23, in which a check valve 24 which is only permeable in the feed direction is installed.
  • the latter serves to prevent a backflow of pre-injection fuel during the injection.
  • the cavity 21 is connected via holes 25 located near the valve needle tip 27 to the nozzle antechamber 26 which extends around the front part of the valve needle 20 and widens at the rear.
  • the valve needle 20 is preferably drilled from its rear coaxially to almost its tip 27.
  • This cavity 21 designed in this way is preferably closed on the rear by a partially immersed spacer bolt 28, which establishes the connection between the valve needle 20 and a pressure plate 29, on which a compression spring 30 acting on the valve needle 20 in the closing direction is supported at the front.
  • This compression spring 30 presses the valve needle 20 in the closed position against a conical valve seat 31, in front of which nozzle bores 32 open into the combustion chamber.
  • annular lifting surface 33 approximately through the middle of its longitudinal extension at the transition between its smaller diameter front and larger diameter rear section, through which the valve needle with correspondingly acting in the nozzle vestibule 26 fuel pressure can be raised in the open position.
  • the filling bore 22 is preferably provided behind the annular lifting surface 33 of the valve needle 20 in the rear half thereof and is designed as a transverse bore which extends from an annular groove 34 provided on the outside of the valve needle 20, which communicates with the supply channel 23 in each valve needle position.
  • the latter in turn preferably includes the spring chamber receiving the compression spring 30 (section 23/2), an annular gap (section 23/3) around the pressure plate 29 and the spacer bolt 28, and then sits down with a transverse channel (section 23/4), one Vertical bore (section 23/5), in which the check valve 24 is installed, and continues with an oblique bore (section 23/6), the latter opening laterally at the level of the filling bore 22 into the receiving bore 35 guiding the valve needle 20.
  • the aim should be that the check valve 24 is installed in the valve-internal feed channel 23 as close as possible before the junction point in the receiving bore 35.
  • the valve-internal feed channel 23 can be supplied with pre-injection fuel from a low-pressure feed device 36 via a feed line 37, in which a cyclically controllable solenoid valve 38 is built in for the exact metering in terms of time and quantity.
  • the main injection fuel supply channel 10 opening into the nozzle antechamber 26 is formed internally in the valve only by bore sections communicating with one another without any internals.
  • the two solenoid valves 19, 38 are preferably combined in a common valve block 39 which is installed in the two supply lines 18, 37 running over it.
  • the two solenoid valves 19, 38 can be controlled by an electronic control device 40, which operates on the basis of their supplied angle of rotation signals ⁇ of the crankshaft of the internal combustion engine or a camshaft controlling the gas exchange valves thereof or the pump pistons 2 of the injection pump 1 and in which the opening and closing times of the two solenoid valves 19, 38 are stored as values dependent on the angle of rotation.
  • Each of the two fuels is provided in its own storage tank 41, 42 and is made from it by the associated low-pressure feed device 17 or 36 eligible.
  • Each of the latter consists of a feed pump 17/1 or 36/1 and a pressure relief valve 17/2 or 36/2, which limits their delivery pressure to approximately 2 to 4 bar.
  • diesel fuel can be used as the ignitable pilot injection fuel and a diesel water emulsion or ethanol can be used as the ignition carrier main injection fuel.
  • the pump chambers 7 of the injection pump can also be supplied with the appropriate fuel from the corresponding low-pressure feed device 36.
  • the cavities given in the injection system are first refilled.
  • the two fuels are basically stratified in such a way that pre-injection fuel is present in the vicinity of the nozzle bores 32 in the nozzle vestibule 26 and the main injection fuel is stratified behind it, that is to say at a greater distance.
  • the line paths 8, 11 adjoining the pressure valve 14 and all the channels inside the valve are depressurized. This state occurs when the pressure in the pump chamber 7 collapses at the end of the pump piston stroke and, as a result, the valve needle 20 closes and the pressure valve 14 returns to its closed position.
  • the solenoid valve 38 is first opened from the control device 40, so that pre-injection fuel can be introduced into the injection valve 36 through the low-pressure feed device 36, specifically via the feed channel 23 with its parts 23/1, 23/2, 23/3, 23 / 4, 23/5, 23/6, as a result of which the fuel located in the cavity 21 of the valve needle 20 is discharged into the nozzle antechamber 26 via the throttle bores 25 - while displacing the main injection fuel still located in the nozzle antechamber 26 back into the supply channel 10.
  • the solenoid valve 38 is closed again by the control device 40 and the pre-injection fuel pre-storage is thus ended.
  • the solenoid valve 19 is opened, so that then main injection fuel from the low-pressure feed device 17 via the feed line 18 and the filling bore 16 for filling of the cavity given in the conduction paths 8, 11 and 10 can be conveyed.
  • the main injection fuel in the valve-internal supply channel 10 is subsequently added to the pre-injection fuel which is already upstream of the latter.
  • the solenoid valve 18 is closed again by the control device 40.
  • the opening time for the solenoid valve 18 is so large that all cavities can always be filled. The sequence described also leads to an exact metering if the set amount was smaller than the desired pre-injection fuel amount.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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Abstract

The invention relates to a fuel injection device for pilot and main injection of different fuels. For this purpose a single-needle injection valve (9) of comparatively simple design, a specially functioning injection pump (1) and external means of control (19, 38, 40) are provided, by means of which, on completion of one injection, refilling of pilot injection fuel and main injection fuel can be performed with the aim of fuel stratification in the injection valve (9). <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung für eine Vor- und Haupteinspritzung unterschiedlicher Kraftstoffe über ein Einnadel-Einspritzventil, wobei Voreinspritzkraftstoff von einer Niederdruck-Speiseeinrichtung her in das Einspritzventil eingeleitet, dort durch den die Ventilnadel in Schließrichtung beaufschlagende Druckfeder aufnehmenden Federraum hindurch und über einen Kanal in das innere der Ventilnadel eingespeist sowie von dort über nahe deren Sitz gegebene Drosselbohrungen im Düsenvorraum vorgelagert wird, und wobei Haupteinspritzkraftstoff anschließend von einer Einspritzpumpe über eine Einspritzleitung oder direkt und einen ventilinternen Kanal ebenfalls in den Düsenvorraum hinter den vorgelagerten Voreinspritzkraftstoff eingeleitet wird.The invention relates to a fuel injection device for a pre- and main injection of different fuels via a single-needle injection valve, wherein pre-injection fuel is introduced from a low-pressure feed device into the injection valve, there through the spring chamber receiving the valve needle in the closing direction and through a channel into the The valve needle is fed into the interior of the valve needle and upstream from there via throttle bores near the seat thereof, and main injection fuel is then introduced from an injection pump via an injection line or directly and a valve-internal channel into the nozzle antechamber behind the upstream pre-injection fuel.

Die Erfindung geht aus von einer aus der EP 0064146 B1 bekannten Kraftstoffeinspritzvorrichtung für eine Vor- und Haupteinspritzung unterschiedlicher Kraftstoffe, wobei ein Einnadel-Einspritzventil verwendet wird und die Zuführung der Kraftstoffe so, wie vorstehend angegeben, erfolgt. Das dabei verwendete Einnadel-Einspritzventil besitzt jedoch einen relativ komplizierten und damit teuren Aufbau. Diese Komplexität resultiert aus der Gestaltung der ventilinternen Zuführwege für den Voreinspritzkraftstoff und einem in den Zuführweg für den Haupteinspritzkraftstoff eingebauten Entlastungsventil. Dabei ist die Ventilnadel hohl ausgebildet und nach hinten offen. In diesen Hohlraum taucht ein die Verbindung zum Druckteller der Schließdruckfeder herstellender Bolzen ein, der vorne bis nahe zur Spitze der Düsennadel reicht, außen eine Längsabflachung, ferner eine Querbohrung und eine Längsbohrung für die Durchleitung von Voreinspritzkraftstoff aufweist und außerdem einen Sitz für die Kugel eines Rückschlagventiles bildet. Letzteres weist außerdem eine die Kugel beaufschlagende Druckfeder auf, dient zur Verhinderung eines Kraftstoffrückflusses während der Einspritzung und ist vor besagtem Bolzen in den Hohlraum der Ventilnadel eingebaut. Vom Bereich des diesbezüglichen Aufnahmeraumes zweigen Drosselbohrungen ab, die die Ausleitung des Voreinspritzkraftstoffes in den Düsenvorraum ermöglichen. Auch das in den Zuführkanal für Haupteinspritzkraftstoff eingebaute Entlastungsventil ist relativ kompliziert, es besteht aus einer Druckfeder und einem speziellen Entlastungskolben, der durch einen Stufenkolben realisiert ist, welcher eingangs eine Sacklochbohrung und davon abgehende Querbohrungen sowie eine Schulter aufweist, für die ventilintern ein entsprechender Sitz ausgebildet ist.The invention is based on a fuel injection device known from EP 0064146 B1 for a pre-injection and main injection of different fuels, a single-needle injection valve being used and the fuels being supplied as stated above. However, the single-needle injection valve used here has a relatively complicated and therefore expensive structure. This complexity results from the design of the valve-internal supply paths for the pre-injection fuel and a relief valve built into the supply path for the main injection fuel. The valve needle is hollow and open to the rear. Dipped into this cavity is a bolt that connects to the pressure plate of the closing pressure spring, which extends from the front to close to the tip of the nozzle needle, has a longitudinal flattening on the outside, a transverse bore and a longitudinal bore for the passage of pre-injection fuel, and also a seat for the ball of a check valve forms. The latter also has a compression spring acting on the ball, serves to prevent a backflow of fuel during the injection and is installed in the cavity of the valve needle in front of said bolt. Throttle bores branch off from the area of the relevant receiving space, which enable the pre-injection fuel to be discharged into the nozzle antechamber. The relief valve built into the supply channel for main injection fuel is also relatively complicated, it consists of a compression spring and a special relief piston, which is realized by a stepped piston, which has a blind hole at the beginning and transverse holes extending from it, as well as a shoulder, for which a corresponding seat is formed inside the valve.

Diese bekannte Lösung läßt zwar eine exakte Dosierung der Vorlagerungskraftstoffmenge zu, mußjedoch außer den bereits erwähnten Nachteilen noch andere Nachteile in Kauf nehmen, auf die nachstehend eingegangen ist. Die Vorlagerungskraftstoffmenge ist aufgrund der Einspritzventilgestaltung konstruktiv festgelegt und daher nicht variierbar. Außerdem bringt der düsenseitige Einbau des Entlastungsventiles zusätzliche Druckverluste und Schadvolumina mit sich. Ferner muß der Druck in der Einspritzleitung nach Beendigung einer Einspritzung niedriger sein als der Öffnungsdruck des düsenseitigen Entlastungsventiles. Dies bedeutet entweder einen aus Platzgründen schwer darstellbaren hohen Öffnungsdruck für dieses, verbunden mit hohem Druckverlust, oder ein einspritzpumpenseitig überentlastendes Druckventil mit den für ein solches aus anderen Einspritzvorrichtungen bekannten Nachteilen wie Kavitation, Streuung von Einspritzmenge und -beginn und dergleichen.Although this known solution allows an exact metering of the amount of pre-storage fuel, it has to accept other disadvantages in addition to the disadvantages already mentioned, which are discussed below. The amount of storage fuel is structurally determined on the basis of the injection valve design and therefore cannot be varied. In addition, the installation of the relief valve on the nozzle side entails additional pressure losses and damage volumes. Furthermore, the pressure in the injection line after completion of an injection must be lower than the opening pressure of the nozzle-side relief valve. This means either a high opening pressure for this, which is difficult to represent due to space constraints, combined with a high pressure loss, or a pressure relief valve overloading on the injection pump side with the disadvantages known from such injectors such as cavitation, scattering of the injection quantity and start and the like.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung der eingangs genannten Art so zu verbessern, daß einfachere und damit billigere Einnadel-Einspritzventile verwendbar sind, außerdem in allen Lastbereichen der Brennkraftmaschine eine variable, mengenmäßig aber exakt angepaßte Dosierung des Vor- und Haupteinspritzkraftstoffes möglich ist und problematische Zustände nach Beendigung eines Einspritzvorgangesvermeidbar sind.It is therefore an object of the invention to improve a fuel injector of the type mentioned in such a way that simpler and therefore cheaper single-needle injectors can be used, and in addition, variable, quantitative but precisely adjusted metering of the pilot and main injection fuel is possible in all load ranges of the internal combustion engine problematic conditions can be avoided after the end of an injection process.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst,

  • daß die Ventilnadel hohl ausgebildet und dieser rückseitig verschlossene Hohlraum über eine Füllbohrung von außen her mit Voreinspritzkraftstoff füllbar ist, über einen Zuführkanal, in den ein nur in Speiserichtung durchlässiges Rückschlagventil eingebaut ist,
  • daß zur zeit- und mengenmäßig exakten Zumessung des Voreinspritzkraftstoffes in der externen Zuleitung ein steuerbares Magnetventil eingebaut ist,
  • daß der ventilinterne Haupteinspritzkraftstoff-Zuführkanal nur durch miteinander kommunizierende Bohrungsabschnitte ohne Einbauten gebildet ist,
  • daß sich an jeden Pumpenraum der Einspritzpumpe ein ein Druckventil und eine Druckfeder aufnehmender Pumpenausgangsraum und daran entweder über die Einspritzleitung oder direkt der einspritzventilinterne Zuführkanal anschließt, und
  • daß die Einspritzpumpe nur zur Druckerzeugung und zum Vorschub der dem Druckventil in den anschließenden Leitungswegen nachgelagerten Kraftstoffsäule dient, wobei jedes Druckventil beim Pumpenkolben-Hub als Druckkolben wirkt und gleichzeitig eine seitlich in den Pumpenausgangsraum einmündende Füllbohrung absperrt, über die nach Beendigung jedes Einspritzvorganges und Rückführung des Druckventils in Schließstellung der dadurch entstehende, der eingespritzten Kraftstoffmenge entsprechende Hohlraum in besagten Leitungswegen von einer Niederdruck-Speiseeinrichtung her wieder mit Haupteinspritzkraftstoff auffüllbar ist, und zwar gesteuert kurz vor oder nach Beendigung der Voreinspritzkraftstoff-Nachfüllung über ein in die Zuleitung eingebautes Magnetventil.
According to the invention, this object is achieved by
  • that the valve needle is hollow and this cavity, which is closed on the rear side, can be filled from the outside with pre-injection fuel via a filling hole, via a feed channel into which a check valve which is only permeable in the feed direction is installed,
  • that a controllable solenoid valve is installed in the external supply line for exact metering of the pre-injection fuel,
  • that the valve-internal main injection fuel supply channel is formed only by bore sections communicating with one another without internals,
  • that each pump chamber of the injection pump has a pressure valve and a compression spring receiving pump outlet chamber and is connected either via the injection line or directly to the injection valve internal feed channel, and
  • that the injection pump is only used to generate pressure and to advance the fuel column downstream of the pressure valve in the subsequent line paths, each pressure valve acting as a pressure piston during the pump piston stroke and at the same time shutting off a filling hole which opens laterally into the pump outlet space and via which after the end of each injection process and return of the Pressure valve in the closed position of the resulting cavity corresponding to the amount of fuel injected in said conduit paths from a low-pressure feed device can be refilled with main injection fuel, controlled shortly before or after completion of the pre-injection fuel refill via a solenoid valve built into the supply line.

Durch das erfindungsgemäße Verlegen der für die zeit- und mengenmäßig exakte Zumessung des Voreinspritzkraftstoffs verantwortlichen Steuerungsorgane und jener Steuerungsorgane, die für das zeit- und mengenmäßig exakte Wiederauffüllen des nach Beendigung eines Einspritzvorganges gegebenen Hohlraumes in den Haupteinspritzkraftstoff-Leitungswegen verantwortlich sind, können sowohl die Einspritzventile als auch die Einspritzpumpe konstruktiv vergleichsweise einfach gestaltet sein. Der bauliche Mehraufwand für die externen Steuermittel ist kostenmäßig jedenfalls geringer anzusetzen als eine kompliziertere Gestaltung der Einspritzventile und der Einspritzpumpe. Außerdem ermöglichen diese externen Steuermittel, nämlich die beiden Magentventile in Verbindung mit der deren Betrieb steuernden Steuereinrichtung, eine in allen Betriebsbereichen der Brennkraftmaschinen zeit- und mengenmäßig exakte Vorlagerung des Voreinspritzkraftstoffes sowie Wiederauffüllung des durch das Schließen eines einspritzpumpenseitigen Druckventiles in den nachfolgenden Leitungswegen entstehenden Hohlraumes mit Haupteinspritzkraftstoff, so daß am Beginn eines pumpenkolbenseitigen Förderhubes im Einspritzventil eine eindeutig definierte Schichtung von Voreinspritzkraftstoff und Haupteinspritzkraftstoff gegeben und außerdem der davor durch die Druckleitung und den Pumpenausgangsraum gegebene Leitungsweg vollständig mit Haupteinspritzkraftstoff gefüllt ist. Zur Einspritzung kommt dann bei einem pumpenkolbenseitigen Förderhub exakt jene Kraftstoffmenge, die durch den Hub des Druckventiles aus den anschließenden Leitungswegen verdrängt wird. Kavitations-Schäden, eine Streuung von Einspritzmenge und -beginn und zu geringer Einspritzdruck, wie sie in nachteiliger Form bei der eingangs diskutierten bekannten Kraftstoffeinspritzvorrichtung auftreten können, ergeben sich mit der erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzvorrichtung aufgrund deren Gestaltung nicht.By laying the control members responsible for the exact metering of the pre-injection fuel according to the invention and those control members that are responsible for the exact replenishment of the cavity in the main injection fuel line paths given after the end of an injection process, both the injection valves and the injection pump can also be designed to be comparatively simple. The additional structural effort for the external control means is in any case less expensive than a more complicated design of the injection valves and the injection pump. In addition, these external control means, namely the two solenoid valves in conjunction with the control device controlling their operation, enable the pre-injection fuel to be precisely pre-stored in terms of time and quantity in all operating areas of the internal combustion engines and to replenish the cavity with main injection fuel resulting from the closing of an injection pump-side pressure valve in the subsequent line paths , so that at the beginning of a pump piston-side delivery stroke in the injection valve, a clearly defined stratification of the pre-injection fuel and the main injection fuel is given and, moreover, the line path previously given by the pressure line and the pump outlet space is completely filled with the main injection fuel. For a pump stroke on the pump piston side, fuel is injected with exactly the amount of fuel that is displaced by the stroke of the pressure valve from the subsequent line paths. Cavitation damage, a spread of the injection quantity and start and an injection pressure that is too low, such as can occur in a disadvantageous form in the known fuel injection device discussed at the outset, do not occur with the fuel injection device according to the invention due to its design.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzvorrichtung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.Advantageous refinements and developments of the fuel injection device according to the invention are characterized in the subclaims.

Nachstehend ist die erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritzvorrichtung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert.The fuel injection device according to the invention is explained in more detail below on the basis of an exemplary embodiment shown in the drawing.

Die Kraftstoffeinspritzvorrichtung weist eine Einspritzpumpe 1 mit von nicht dargestellten Nocken gesteuerten Pumpenkolben 2 auf, die jeweils übliche Steuernuten 3, 4 und schräge Steuerkanten 5 aufweisen sowie für Leistungsregelung durch eine ebenfalls nicht dargestellte Steuervorrichtung verdrehbar sind. An die jeweils über eine seitlich einmündende Steuerbohrung 6 mit Fluid, wie Öl oder Dieselkraftstoff von einer Versorgungseinrichtung her füllbaren Pumpenräume 7 schließt sich ausgangsjeweils ein Pumpenausgangsraum 8 und daran eine mit einem intern eines Einnadel-Einspritzventiles 9 gegebenen Zuführkanal 10 verbundene Einspritzleitung 11 an. Wenn das Einnadel-Einspritzventil 9 mit der Einspritzpumpe 1 zu einem Pumpen-Düsen-Organ vereinigt ist, entfällt die Einspritzleitung 11. Die zwischen jedem Pumpenraum 7 und Pumpenausgangsraum 8 gegebene Verbindungsbohrung 12 ist rückseitig mit einer kegligen Erweiterung 13 versehen, die als Sitz für ein im Pumpenausgangsraum 8 leckagearm eingebautes Druckventil 14 dient, welches in Schließrichtung durch eine ebenfalls in den Pumpenausgangsraum 8 eingebaute Druckfeder 15 beaufschlagt ist. Im Gegensatz zu herkömmlichen Einspritzpumpen, bei denen durch den Pumpenkolben-Hub der geförderte Kraftstoff unmittelbar einem Einspritzventil zugeführt wird, dient die erfindungsgemäße Einspritzpumpe nur zum Druckaufbau und zum Vorschub der zur Einspritzung kommenden Menge an Haupteinspritzkraftstoff, welcher sukzessive den sich am Druckventil 14 anschließenden Leitungswegen 8, 11, 10 zugeführt wird. Dabei wirkt jedes Druckventil 14 beim Pumpenkolben-Hub als Druckkolben, der durch seine Hubbewegung die dahinter anstehende Kraftstoffsäule voranschiebt und gleichzeitig eine seitlich in den Pumpenausgangsraum 8 einmündende Füllbohrung 16 absperrt, über die nach Beendigung jedes Einspritzvorganges und Rückführung des Druckventils 14 in dessen Schließstellung der dadurch entstehende, der eingespritzten Kraftstoffmenge entsprechende Hohlraum in besagten Leitungswegen 8, 11, 10 von einer Niederdruck-Speiseeinrichtung 17 her wieder mit Haupteinspritzkraftstoff auffüllbar ist, und zwar gesteuert kurz vor oder nach Beendigung einer Voreinspritzkraftstoff-Nachfüllung über ein in die externe Zuleitung 18 eingebautes Magentventil 19.The fuel injection device has an injection pump 1 with pump pistons 2 controlled by cams (not shown), each of which has conventional control grooves 3, 4 and oblique control edges 5 and can be rotated by a control device (also not shown) for power control. The pump chambers 7, each of which can be filled with fluid such as oil or diesel fuel from a supply device via a laterally opening control bore 6, are adjoined in each case by a pump outlet chamber 8 and an injection line 11 connected to an internally provided with a single-needle injection valve 9. If the single-needle injection valve 9 is combined with the injection pump 1 to form a pump nozzle element, the injection line 11 is omitted. The connection bore 12 between each pump chamber 7 and pump outlet chamber 8 is provided on the rear with a conical extension 13, which serves as a seat for a in the pump outlet chamber 8 low-pressure valve 14 is used, which is acted upon in the closing direction by a pressure spring 15 also installed in the pump outlet chamber 8. In contrast to conventional injection pumps, in which the delivered fuel is fed directly to an injection valve through the pump piston stroke, the injection pump according to the invention only serves to build up pressure and to advance the amount of main injection fuel coming in for injection, which is successively supplied to the line paths 8, 11, 10 adjoining the pressure valve 14. Each pressure valve 14 acts as a pressure piston during the pump piston stroke, which pushes the fuel column behind it by its stroke movement and at the same time shuts off a filling bore 16 opening laterally into the pump outlet space 8, via which, after the completion of each injection process and return of the pressure valve 14 to its closed position, thereby resulting cavity corresponding to the amount of fuel injected in said conduits 8, 11, 10 can be refilled with main injection fuel from a low-pressure feed device 17, controlled shortly before or after completion of a pre-injection fuel refill via a solenoid valve 19 built into the external feed line 18 .

Jedes einem Zylinder der Brennkraftmaschine zugeordnete Einnadel-Einspritzventil 9 weist eine hohl ausgebildete Ventilnadel 20 auf, deren rückseitig verschlossener Hohlraum 21 über eine Füllbohrung 22 von außen her mit Voreinspritzkraftstoff füllbar ist, und zwar über einen ventilinternen, sich aus Teilen 23/1, 23/2, 23/3, 23/4, 23/5, 23/6 zusammensetzenden Zuführkanal 23, in den ein nur in Speiserichtung durchlässiges Rückschlagventil 24 eingebaut ist.Letzteres dient dazu, ein Rückströmen von Voreinspritzkraftstoff während der Einspritzung zu verhindern. Der Hohlraum 21 steht über nahe der Ventilnadelspitze 27 gelegene Bohrungen 25 mit dem sich um den vorderen Teil der Ventilnadel 20 erstreckenden und hinten erweitenden Düsenvorraum 26 in Verbindung.Each single-needle injection valve 9 assigned to a cylinder of the internal combustion engine has a hollow valve needle 20, the cavity 21 of which is closed on the rear side can be filled with pre-injection fuel from the outside via a filling bore 22, specifically via an internal valve consisting of parts 23/1, 23 / 2, 23/3, 23/4, 23/5, 23/6 composing feed channel 23, in which a check valve 24 which is only permeable in the feed direction is installed. The latter serves to prevent a backflow of pre-injection fuel during the injection. The cavity 21 is connected via holes 25 located near the valve needle tip 27 to the nozzle antechamber 26 which extends around the front part of the valve needle 20 and widens at the rear.

Zur Bildung des Hohlraumes 21 ist die Ventilnadel 20 vorzugsweise von ihrer Rückseite her koaxial bis nahezu ihrer Spitze 27 aufgebohrt. Dieser so gestaltete Hohlraum 21 ist rückseitig vorzugsweise durch einen partiell eintauchenden Distanzbolzen 28 verschlossen, welcher die Verbindung zwischen der Ventilnadel 20 und einem Druckteller 29 herstellt, an dem eine die Ventilnadel 20 in Schließrichtung beaufschlagende Druckfeder 30 vorne abgestützt ist. Diese Druckfeder 30 drückt die Ventilnaddel 20 in Schließposition an einen kegligen Ventilsitz 31, vor welchem Düsenbohrungen 32 in den Brennraum ausmünden. An der Ventilnadel 20 ist etwa in der Mitte ihrer Längserstreckung am Übergang zwischen ihrem durchmesserschwächeren vorderen und durchmessergrößeren hinteren Abschnitt eine ringförmige Hubfläche 33 gegeben, durch die die Ventilnadel bei entsprechend im Düsenvorraum 26 wirkenden Kraftstoffdruck in Öffnungsstellung anhebbar ist.To form the cavity 21, the valve needle 20 is preferably drilled from its rear coaxially to almost its tip 27. This cavity 21 designed in this way is preferably closed on the rear by a partially immersed spacer bolt 28, which establishes the connection between the valve needle 20 and a pressure plate 29, on which a compression spring 30 acting on the valve needle 20 in the closing direction is supported at the front. This compression spring 30 presses the valve needle 20 in the closed position against a conical valve seat 31, in front of which nozzle bores 32 open into the combustion chamber. At the valve needle 20 there is an annular lifting surface 33, approximately through the middle of its longitudinal extension at the transition between its smaller diameter front and larger diameter rear section, through which the valve needle with correspondingly acting in the nozzle vestibule 26 fuel pressure can be raised in the open position.

Die Füllbohrung 22 ist vorzugsweise hinter der ringförmigen Hubfläche 33 der Ventilnadel 20 in deren rückwärtiger Hälfte gegeben und als Querbohrung ausgebildet, die von einer außen an der Ventilnadel 20 gegebenen Ringnut 34 abgeht, welche in jeder Ventilnadelstellung mit dem Zuführkanal 23 kommuniziert. Letzterer wiederum schließt vorzugsweise den die Druckfeder 30 aufnehmenden Federraum (Abschnitt 23/2), einen Ringspalt (Abschnitt 23/3) um den Druckteller 29 und den Distanzbolzen 28 ein, und setzt sich dann mit einem Querkanal (Abschnitt 23/4), einer Vertikalbohrung (Abschnitt 23/5), in die das Rückschlagventil 24 eingebaut ist, und mit einer Schrägbohrung (Abschnitt 23/6) fort, welch letztere in Höhe der Füllbohrung 22 seitlich in die die Ventilnadel 20 führende Aufnahmebohrung 35 einmündet. Grundsätzlich ist dabei anzustreben, daß das Rückschlagventil 24 im ventilinternen Zuführkanal 23 möglichst nahe vor dessen Einmündungsstelle in die Aufnahmebohrung 35 eingebaut ist.The filling bore 22 is preferably provided behind the annular lifting surface 33 of the valve needle 20 in the rear half thereof and is designed as a transverse bore which extends from an annular groove 34 provided on the outside of the valve needle 20, which communicates with the supply channel 23 in each valve needle position. The latter in turn preferably includes the spring chamber receiving the compression spring 30 (section 23/2), an annular gap (section 23/3) around the pressure plate 29 and the spacer bolt 28, and then sits down with a transverse channel (section 23/4), one Vertical bore (section 23/5), in which the check valve 24 is installed, and continues with an oblique bore (section 23/6), the latter opening laterally at the level of the filling bore 22 into the receiving bore 35 guiding the valve needle 20. Basically, the aim should be that the check valve 24 is installed in the valve-internal feed channel 23 as close as possible before the junction point in the receiving bore 35.

Der ventilinterne Zuführkanal 23 ist von einer Niederdruck-Speiseeinrichtung 36 her über eine Zuleitung 37 mit Voreinspritzkraftstoff versorgbar, in welche zur zeit- und mengenmäßig exakten Zumessung desselben ein taktweise steuerbares Magnetventil 38 eingebaut ist.The valve-internal feed channel 23 can be supplied with pre-injection fuel from a low-pressure feed device 36 via a feed line 37, in which a cyclically controllable solenoid valve 38 is built in for the exact metering in terms of time and quantity.

Der in den Düsenvorraum 26 ausmündende Haupteinspritzkraftstoff-Zuführkanal 10 ist ventilintern nur durch miteinander kommunizierende Bohrungsabschnitte ohne jedwede Einbauten gebildet.The main injection fuel supply channel 10 opening into the nozzle antechamber 26 is formed internally in the valve only by bore sections communicating with one another without any internals.

Die beiden Magnetventile 19, 38 sind vorzugsweise in einem gemeinsamen Ventilblock 39 zusammengefaßt, der in die beiden über ihn laufenden Zuführleitungen 18, 37 eingebaut ist. Die beiden Magnetventile 19, 38 sind von einer elektronischen Steuereinrichtung 40 her steuerbar, die auf der Basis ihr zugeführter Drehwinkelsignale φ der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine oder einer die Gaswechselventile derselben oder die Pumpenkolben 2 der Einspritzpumpe 1 steuernden Nockenwelle arbeitet und in der die Öffnungs- und Schließzeitpunkte der beiden Magnetventile 19, 38 als drehwinkelabhängige Werte abgespeichertsind.The two solenoid valves 19, 38 are preferably combined in a common valve block 39 which is installed in the two supply lines 18, 37 running over it. The two solenoid valves 19, 38 can be controlled by an electronic control device 40, which operates on the basis of their supplied angle of rotation signals φ of the crankshaft of the internal combustion engine or a camshaft controlling the gas exchange valves thereof or the pump pistons 2 of the injection pump 1 and in which the opening and closing times of the two solenoid valves 19, 38 are stored as values dependent on the angle of rotation.

Jeder der beiden Kraftstoffe wird in einem eigenen Vorratstank 41, 42 bereitgestellt und ist aus diesen durch die zugehörige Niederdruck-Speiseeinrichtung 17 bzw. 36 förderbar. Jede der letzteren besteht aus einer Förderpumpe 17/1 bzw. 36/1 und einem deren Förderdruck auf etwa 2 bis 4 bar begrenzenden Druckbegrenzungsventil 17/2 bzw. 36/2. Als zündwilliger Voreinspritzkraftstoff kann beispielsweise Dieselkraftstoff und als zündträger Haupteinspritzkraftstoff eine Diesel-Wasser-Emulsion oder Äthanol verwendet werden. Für den Fall, daß als zündwilliger Kraftstoff Dieselkraftstoff verwendet wird, können von der diesbezüglichen Niederdruck-Speiseeinrichtung 36 her auch die Pumpenräume 7 der Einspritzpumpe mit entsprechendem Kraftstoff versorgt werden.Each of the two fuels is provided in its own storage tank 41, 42 and is made from it by the associated low-pressure feed device 17 or 36 eligible. Each of the latter consists of a feed pump 17/1 or 36/1 and a pressure relief valve 17/2 or 36/2, which limits their delivery pressure to approximately 2 to 4 bar. For example, diesel fuel can be used as the ignitable pilot injection fuel and a diesel water emulsion or ethanol can be used as the ignition carrier main injection fuel. In the event that diesel fuel is used as the ignitable fuel, the pump chambers 7 of the injection pump can also be supplied with the appropriate fuel from the corresponding low-pressure feed device 36.

Nachfolgend ist die Funktion der erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzung anhand eines vollständigen Kraftstoffschichtungsvorganges und anschließenden Einspritzvorganges geschildert.The function of the fuel injection according to the invention is described below on the basis of a complete fuel stratification process and subsequent injection process.

Nach Beendigung einer Einspritzung erfolgt zunächst eine Wiederauffüllung der im Einspritzsystem gegebenen Hohlräume. Dabei werden die beiden Kraftstoffe grundsätzlich so geschichtet, daß in der Nähe der Düsenbohrungen 32 im Düsenvorraum 26 Voreinspritzkraftstoff vorliegt und dahinter, also in größerer Entfernung der Haupteinspritzkraftstoff geschichtet wird. Nach Beendigung einer Einspritzung sind die sich an das Druckventil 14 anschließenden Leitungswege 8, 11 und alle ventilinternen Kanäle drucklos. Dieser Zustand ist dann gegeben, wenn der Druck in Pumpenraum 7 am Ende des Pumpenkolbenhubes zusammenbricht und infolge davon die Ventilnadel 20 schließt und das Druckventil 14 in seine Schließposition zurückkehrt. Anschließend wird zunächst das Magnetventil 38 von der Steuereinrichtung 40 her geöffnet, so daß durch die Niederdruck-Speiseeinrichtung 36 Voreinspritzkraftstoff in das Einspritzventil einleitbar ist, und zwar über den Zuführkanal 23 mit seinen Teilen 23/1, 23/2, 23/3, 23/4, 23/5, 23/6, wodurch der sich im Hohlraum 21 der Ventilnadel 20 befindliche Kraftstoff über die Drosselbohrungen 25 - unter Verdrängung des noch im Düsenvorraum 26 befindlichen Haupteinspritzkraftstoffes zurück in den Zuführkanal 10 - in den Düsenvorraum 26 ausgebracht wird. Sobald die entsprechende Menge an Voreinspritzkraftstoff im Düsenvorraum 26 vorgelagert ist, wird das Magnetventil 38 von der Steuereinrichtung 40 her wieder geschlossen und damit die Voreinspritzkraftstoff-Vorlagerung beendet. Anschließend oder mit geringer zeitlicher Voreilung vor dem Schließen des Magentventiles 38 wird das Magnetventil 19 geöffnet, so daß dann von der Niederdruck-Speiseeinrichtung 17 her Haupteinspritzkraftstoff über die Zuleitung 18 und die Füllbohrung 16 zur Auffüllung des in den Leitungswegen 8, 11 und 10 gegebenen Hohlraumes förderbar ist. Hierdurch wird der Haupteinspritzkraftstoff im ventilinternen Zuführkanal 10 dem bereits vorgelagerten Voreinspritzkraftstoff an diesen anschließend nachgelagert. Sobald dieser Nachfüllvorgang beendet ist, wird das Magnetventil 18 von der Steuereinrichtung 40 her wieder geschlossen. Die Öffnungszeit für das Magnetventil 18 ist so groß bemessen, daß immer alle Hohlräume aufgefüllt werden können. Der beschriebene Ablauf führt auch dann zu einer exakten Dosierung, wenn die eingestellte Menge kleiner war als die gewünschte Voreinspritzkraftstoffmenge. Die besagten Nachfüllvorgänge laufen praktisch während des Abwärtshubes des zugehörigen Pumpenkolbens 2 ab. Bei dem anschließenden, für die Einspritzung maßgeblichen Pumpenkolben-Aufwärtshub verdrängt der Pumpenkolben 2 nach Verschluß der Steuerbohrung 6 das Arbeitsmedium aus dem Pumpenraum 7. Dadurch wird das als Druckkolben wirkende Druckventil 14 gegen den Widerstand der Druckfeder 15 angehoben, wobei die Füllbohrung 16 verschlossen wird. In der Folge wird über die im Pumpenausgangsraum 8, der anschließenden Einspritzleitung 11 und dem ventilinternen Zuführkanal 10 anstehende Haupteinspritzkraftstoffsäule eine Druckwelle erzeugt, durch die die Ventilnadel 20 angehoben wird und eine Einspritzung erfolgt, wobei zunächst der Voreinspritzkraftstoff und anschließend der Haupteinspritzkraftstoff über die Düsenbohrungen 32 in den Brennraum der Brennkraftmaschine eingespritztwerden. Sobald vom Pumpenkolben 2 die Steuerbohrung 6 aufgesteuert wird, bricht die über die Kraftstoffsäule übertragene Druckwelle zusammen. In der Folge schließen die Ventilnadel 20 und das Druckventil 14, wodurch sich in den dahinter gegebenen Leitungswegen 8, 11,10 wieder ein Hohlraum in der Größe der eingespritzten Kraftstoffmenge ergibt. Beim folgenden Abwärtsgang des Pumpenkolbens 2 erfolgt dann wieder eine erneute Auffüllung des Einspritzsystems mit Voreinspritzkraftstoff und Haupteinspritzkraftstoff in der wie vorstehend angegebenen Weise.After the end of an injection, the cavities given in the injection system are first refilled. The two fuels are basically stratified in such a way that pre-injection fuel is present in the vicinity of the nozzle bores 32 in the nozzle vestibule 26 and the main injection fuel is stratified behind it, that is to say at a greater distance. After an injection has ended, the line paths 8, 11 adjoining the pressure valve 14 and all the channels inside the valve are depressurized. This state occurs when the pressure in the pump chamber 7 collapses at the end of the pump piston stroke and, as a result, the valve needle 20 closes and the pressure valve 14 returns to its closed position. Subsequently, the solenoid valve 38 is first opened from the control device 40, so that pre-injection fuel can be introduced into the injection valve 36 through the low-pressure feed device 36, specifically via the feed channel 23 with its parts 23/1, 23/2, 23/3, 23 / 4, 23/5, 23/6, as a result of which the fuel located in the cavity 21 of the valve needle 20 is discharged into the nozzle antechamber 26 via the throttle bores 25 - while displacing the main injection fuel still located in the nozzle antechamber 26 back into the supply channel 10. As soon as the corresponding amount of pre-injection fuel is stored upstream in the nozzle antechamber 26, the solenoid valve 38 is closed again by the control device 40 and the pre-injection fuel pre-storage is thus ended. Subsequently or with a slight advance in time before the closing of the magnetic valve 38, the solenoid valve 19 is opened, so that then main injection fuel from the low-pressure feed device 17 via the feed line 18 and the filling bore 16 for filling of the cavity given in the conduction paths 8, 11 and 10 can be conveyed. As a result, the main injection fuel in the valve-internal supply channel 10 is subsequently added to the pre-injection fuel which is already upstream of the latter. As soon as this refilling process has ended, the solenoid valve 18 is closed again by the control device 40. The opening time for the solenoid valve 18 is so large that all cavities can always be filled. The sequence described also leads to an exact metering if the set amount was smaller than the desired pre-injection fuel amount. Said refilling processes take place practically during the downward stroke of the associated pump piston 2. In the subsequent pump piston upward stroke, which is decisive for the injection, the pump piston 2 displaces the working medium from the pump chamber 7 after the control bore 6 has been closed. As a result, the pressure valve 14 acting as a pressure piston is raised against the resistance of the compression spring 15, the filling bore 16 being closed. As a result, a pressure wave is generated via the main injection fuel column in the pump outlet space 8, the subsequent injection line 11 and the valve-internal feed channel 10, by means of which the valve needle 20 is raised and an injection takes place, the pre-injection fuel first and then the main injection fuel via the nozzle bores 32 in the combustion chamber of the internal combustion engine are injected. As soon as the control bore 6 is opened by the pump piston 2, the pressure wave transmitted via the fuel column breaks down. As a result, the valve needle 20 and the pressure valve 14 close, which again results in a cavity in the size of the injected fuel quantity in the line paths 8, 11, 10 behind it. In the subsequent downward gear of the pump piston 2, the injection system is again refilled with pre-injection fuel and main injection fuel in the manner indicated above.

Claims (13)

Kraftstoffeinspritzvorrichtung für eine Vor- und Haupteinspritzung unterschiedlicher Kraftstoffe über ein Einnadel-Einspritzventil, wobei Voreinspritzkraftstoff von einer Niederdruck-Speiseeinrichtung her in das Einspritzventil eingeleitet, dort durch den die Ventilnadel in Schließrichtung beaufschlagende Druckfeder aufnehmenden Federraum hindurch und über einen Kanal in das Innere der Ventilnadel eingespeist sowie von dort über nahe deren Sitz gegebene Drosselbohrungen im Düsenvorraum vorgelagert wird, und wobei Haupteinspritzkraftstoff anschließend von einer Einspritzpumpe über eine Einspritzleitung oder direkt und einen ventilinternen Kanal ebenfalls in den Düsenvorraum hinter den vorgelagerten Voreinspritzkraftstoff eingeleitet wird,
dadurch gekennzeichnet, - daß die Ventilnadel (20) hohl ausgebildet und dieser rückseitig verschlossene Hohlraum über eine Füllbohrung (22) von außen her mit Voreinspritzkraftstoff füllbar ist, über einen Zuführkanal (23), in den ein nur in Speiserichtung durchlässiges Rückschlagventil (24) eingebaut ist, - daß zur zeit- und mengenmäßig exakten Zumessung des Voreinspritzkraftstoffes in der externen Zuleitung (37) ein entsprechend steuerbares Magnetventil (38) eingebaut ist, - daß der ventilinterne Haupteinspritzkraftstoff-Zuführkanal (10) nur durch miteinander kommunizierende Bohrungsabschnitte ohne Einbauten gebildet ist, - daß sich an jeden Pumpenraum (7) der Einspritzpumpe (1) ein ein Druckventil (14) und eine Druckfeder (15) aufnehmender Pumpenausgangsraum (8) und daran entweder über die Einspritzleitung (11) oder direkt der einspritzventilinterne Zuführkanal (10) anschließt, und - daß die Einspritzpumpe (1) nur zur Druckerzeugung und zum Vorschub der dem Druckventil (14) in den anschließenden Leitungswegen (8, 11, 10) nachgelagerten Kraftstoffsäule dient, wobei jedes Druckventil (14) beim Pumpenkolben-Hub als Druckkolben wirkt und gleichzeitig eine seitlich in den Pumpenausgangsraum (8) einmündende Füllbohrung (16) absperrt, über die nach Beendigung jedes Einspritzvorganges und Rückführung des Druckventils (14) in Schließstellung der dadurch entstehende, der eingespritzten Kraftstoffmenge entsprechende Hohlraum in besagten Leitungswegen (8, 11, 10) von einer Niederdruck-Speiseeinrichtung (17) her wieder mit Haupteinspritzkraftstoff auffüllbar ist, und zwar gesteuert kurz vor oder nach Beendigung der Voreinspritzkraftstoff-Nachfüllung überein in die Zuleitung (18) eingebautes Magnetventil (19). Fuel injection device for a pre-injection and main injection of different fuels via a single-needle injection valve, whereby pre-injection fuel is introduced into the injection valve from a low-pressure feed device, there it is fed through the spring chamber which acts on the valve needle in the closing direction and is fed into the interior of the valve needle via a channel and from there via throttle bores in the nozzle antechamber given near their seat, and wherein main injection fuel is subsequently introduced from an injection pump via an injection line or directly and a valve-internal channel into the nozzle antechamber behind the upstream pre-injection fuel,
characterized, - That the valve needle (20) is hollow and this cavity, which is closed on the rear side, can be filled from the outside with pre-injection fuel via a filling bore (22), via a feed channel (23) into which a check valve (24) which is only permeable in the feed direction is installed, - An appropriately controllable solenoid valve (38) is installed in the external feed line (37) for the exact metering of the pre-injection fuel in terms of time and quantity, - That the valve-internal main injection fuel supply channel (10) is formed only by mutually communicating bore sections without internals, - That each pump chamber (7) of the injection pump (1) has a pressure valve (14) and a compression spring (15) receiving the pump outlet chamber (8) and is connected either via the injection line (11) or directly to the injection valve internal feed channel (10), and - That the injection pump (1) is only used to generate pressure and to feed the pressure valve (14) in the subsequent line paths (8, 11, 10) downstream fuel column, each pressure valve (14) at Pump piston stroke acts as a pressure piston and at the same time shuts off a filling bore (16) opening into the side of the pump outlet space (8), via which, after each injection process and return of the pressure valve (14) in the closed position, the resulting cavity corresponding to the amount of fuel injected in said conduit paths (8, 11, 10) from a low-pressure feed device (17) can be refilled with main injection fuel, controlled shortly before or after completion of the pre-injection fuel refill via a solenoid valve (19) built into the feed line (18). Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilnadel (20) zur Bildung des Hohlraumes (21) von ihrer Rückseite her koaxial bis nahe zu ihrer Spitze (25) aufgebohrt ist.Fuel injection device according to claim 1, characterized in that the valve needle (20) for forming the cavity (21) is drilled coaxially from its rear side up to close to its tip (25). Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlraum (21) der Ventilnadel (20) rückseitig durch einen partiell eintauchenden und mit dem Druckteller (29) der Druckfeder (30) verbundenen Distanzbolzen (28) verschlossen ist.Fuel injection device according to one of the preceding claims, characterized in that the cavity (21) of the valve needle (20) is closed on the rear by a partially immersed spacer bolt (28) connected to the pressure plate (29) of the compression spring (30). Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Füllbohrung (22) hinter der ringförmigen Hubfläche (33) der Ventilnadel (20) in deren rückwärtiger Hälfte gegeben ist.Fuel injection device according to one of the preceding claims, characterized in that the filling bore (22) behind the annular lifting surface (33) of the valve needle (20) is provided in the rear half thereof. Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Füllbohrung (22) als Querbohrung ausgebildet ist, die von einer außen an der Ventilnadel (20) gegebenen Ringnut (34) abgeht, welche in jeder Ventilnadelstellung mit dem Zuführkanal (23) kommuniziert.Fuel injection device according to Claim 4, characterized in that the filling bore (22) is designed as a transverse bore which extends from an annular groove (34) which is provided on the outside of the valve needle (20) and which communicates with the feed channel (23) in each valve needle position. Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Rückschlagventil (24) im ventilinternen Zuführkanal (23) möglichst nahe vor dessen Einmündung in die die Ventilnadel (20) führende Aufnahmebohrung (35) hingerückt eingebaut ist.Fuel injection device according to claim 1, characterized in that the check valve (24) is installed in the valve-internal feed channel (23) as close as possible before it opens into the receiving bore (35) guiding the valve needle (20). Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach den Ansprüchen 1, 3 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Zuführkanal (23) den die Druckfeder (30) aufnehmenden Federraum (23/2), einen Ringspalt (23/3) um den Druckteller (29) und den Distanzbolzen (28) einschließt sowie sich dann mit einem Querkanal (23/4), einer Vertikalbohrung (23/5), in die das Rückschlagventil (24) eingebaut ist, und einer Schrägbohrung (23/6) fortsetzt, die in Höhe der Füllbohrung (22) seitlich in die die Ventilnadel (20) führende Aufnahmebohrung (35) einmündet.Fuel injection device according to claims 1, 3 and 6, characterized in that the feed channel (23) the spring chamber (23/2) receiving the compression spring (30), an annular gap (23/3) around the pressure plate (29) and encloses the spacer bolt (28) and then continues with a transverse channel (23/4), a vertical bore (23/5) into which the check valve (24) is installed, and an oblique bore (23/6) that continues in height the filling bore (22) opens laterally into the receiving bore (35) guiding the valve needle (20). Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Magnetventile (19, 38) von einer elektronischen Steuereinrichtung (40) her steuerbar sind, die auf der Basis ihr zugeführter Drehwinkelsignale (φ) der Kurbelwelle oder einer die Gaswechselventile oder die Pumpenkolben (2) der Einspritzpumpe (1) steuernden Nockenwelle arbeitet und in der die Öffnungs- und Schließzeitpunkte der beiden Magnetventile (19, 38) als drehwinkelabhängige Werte abgespeichert sind.Fuel injection device according to Claim 1, characterized in that the two solenoid valves (19, 38) can be controlled by an electronic control device (40) which, on the basis of their supplied angle of rotation signals (φ) from the crankshaft or one of the gas exchange valves or the pump pistons (2) the camshaft controlling the injection pump (1) and in which the opening and closing times of the two solenoid valves (19, 38) are stored as values dependent on the angle of rotation. Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Magnetventile (19, 38) in einem gemeinsamen Ventilblock (39) zusammengefaßt sind, über den die beiden Zuführleitungen (18, 37) laufen.Fuel injection device according to Claim 8, characterized in that the two solenoid valves (19, 38) are combined in a common valve block (39) through which the two supply lines (18, 37) run. Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der beiden Kraftstoffe in einen eigenen Vorratstank (41, 42) bereitgestellt und aus diesem durch die zugehörige Niederdruck-Speiseeinrichtung (17, 36) förderbar ist.Fuel injection device according to Claim 1, characterized in that each of the two fuels is provided in its own storage tank (41, 42) and can be conveyed from it by the associated low-pressure feed device (17, 36). Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede der beiden Niederdruck-Speiseeinrichtungen (17, 36) aus einer Förderpumpe (17/1, 36/1) und einem, deren Förderdruck auf etwa 2 bis 4 bar begrenzenden Druckbegrenzungsventil (17/2, 36/2) besteht.Fuel injection device according to Claim 1, characterized in that each of the two low-pressure feed devices (17, 36) consists of a feed pump (17/1, 36/1) and a pressure relief valve (17/2, which limits the feed pressure to approximately 2 to 4 bar). 36/2) exists. Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß von der den zündwilligen Kraftstoff fördernden Niederdruck-Speiseeinrichtung (36) auch die Pumpenräume (7) der Einspritzpumpe (1) mit entsprechendem Kraftstoff versorgbar sind.Fuel injection device according to Claim 1, characterized in that the pump chambers (7) of the injection pump (1) can also be supplied with the appropriate fuel from the low-pressure feed device (36) which delivers the ignitable fuel. Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch deren Verwendung zur Voreinspritzung von Dieselkraftstoff und zur Haupteinspritzung einer Diesel-Wasser-Emulsion oder Äthanol.Fuel injection device according to claim 1, characterized by its use for the pre-injection of diesel fuel and for the main injection of a diesel-water emulsion or ethanol.
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