EP1097303A2 - Kraftstoffeinspritzanlage - Google Patents

Kraftstoffeinspritzanlage

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EP1097303A2
EP1097303A2 EP99960917A EP99960917A EP1097303A2 EP 1097303 A2 EP1097303 A2 EP 1097303A2 EP 99960917 A EP99960917 A EP 99960917A EP 99960917 A EP99960917 A EP 99960917A EP 1097303 A2 EP1097303 A2 EP 1097303A2
Authority
EP
European Patent Office
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fuel
injection
pressure
valve
line
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP99960917A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Friedrich Boecking
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.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Publication of EP1097303A2 publication Critical patent/EP1097303A2/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • F02M47/02—Fuel-injection apparatus operated cyclically with fuel-injection valves actuated by fluid pressure of accumulator-injector type, i.e. having fuel pressure of accumulator tending to open, and fuel pressure in other chamber tending to close, injection valves and having means for periodically releasing that closing pressure
    • F02M47/027—Electrically actuated valves draining the chamber to release the closing pressure
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    • F02M63/0205—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 for cutting-out pumps or injectors in case of abnormal operation of the engine or the injection apparatus, e.g. over-speed, break-down of fuel pumps or injectors ; for cutting-out pumps for stopping the engine
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    • F02M2200/00—Details of fuel-injection apparatus, not otherwise provided for
    • F02M2200/70—Linkage between actuator and actuated element, e.g. between piezoelectric actuator and needle valve or pump plunger
    • F02M2200/703—Linkage between actuator and actuated element, e.g. between piezoelectric actuator and needle valve or pump plunger hydraulic
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F02M2547/00—Special features for fuel-injection valves actuated by fluid pressure
    • F02M2547/003—Valve inserts containing control chamber and valve piston

Definitions

  • the invention relates to a fuel injection system for an internal combustion engine having at least one cylinder.
  • a fuel injection system for multi-cylinder internal combustion engines is known from DE 44 14 242 A1, in which each cylinder is assigned an injection unit which is supplied with fuel by a high-pressure fuel supply which is under a relatively high pressure.
  • a high-pressure fuel supply has a flow restriction valve in front of the injection unit, which closes when the fuel flowing out of the flow restriction valve reaches a maximum fuel quantity. In this way, damage to the internal combustion engine due to leakage in the injection unit is to be avoided.
  • DE 197 09 794 A1 describes an injection unit in which an injection valve is axially adjustable, which has a valve needle and a piston connected to the drive, the valve needle is arranged between an injection nozzle opening into a combustion chamber of the cylinder and a nozzle feed line communicating with the high-pressure fuel supply, and the piston at one end facing away from the valve needle with a closing surface in a closing pressure chamber and at one of the
  • Valve needle-facing end with an opening area protrudes into an opening pressure chamber. While the closing pressure chamber communicates with the high pressure fuel supply via a throttle, the opening pressure chamber is connected without restriction to the high pressure fuel supply.
  • a control valve is arranged between the closing pressure chamber and a relief chamber in which there is a relatively low pressure. The closing area is chosen larger than the opening area.
  • the closing pressure chamber and the relief chamber are communicatively connected to one another so that a pressure drop takes place in the closing pressure chamber. Since the pressure in the opening pressure chamber remains the same, a resulting force acts on the piston, which drives the injection valve into its open position. To open the injection valve, the valve needle is pulled out of a valve seat formed in the injection nozzle, so that the fuel can inject into the combustion chamber at high pressure.
  • the maximum fuel quantity defined in the flow limiting valve must be selected so that it contains the following fuel partial quantities:
  • a further partial fuel quantity results from the control quantity which is required in order to be able to carry out the pressure relief of the closing pressure space at which fuel flows into the relief space in order to open the injection valve.
  • the leakage quantity which is just tolerable for the respective injection unit and which is composed in particular of leaks in the injection valve and in the control valve must be taken into account as a further fuel subset.
  • the fuel injection system according to the invention with the features of claim 1 has the advantage over that the fuel can be narrowed to a minimum, so that the flow limiting valve responds earlier, thereby improving the protection of the internal combustion engine from damage.
  • the maximum fuel quantity can be reduced in the fuel injection system according to the invention, since the flow limiting valve is arranged in the nozzle feed line and thus works independently of leaks in the control valve. Accordingly, the maximum fuel quantity in the fuel injection system according to the invention can be reduced by the relatively large control quantity and by the leakage quantity tolerable for the control valve. Accordingly, the new one
  • Fuel injection systems are shown in the drawings and are explained in more detail below.
  • FIG. 1 is a sectional view of an injection unit of the fuel injection system according to the invention
  • Fig. 2 is a sectional view through a detail marked II in Fig. 1 in another
  • FIG. 3 shows a sectional view of the detail from FIG. 2 corresponding to the section lines III in FIG. 2.
  • the fuel injection system according to the invention is usually used in an internal combustion engine with a plurality of cylinders, each of these cylinders being assigned an injection unit.
  • such an injection unit 1 is supplied with fuel via a high-pressure fuel supply 2, which is at a relatively high pressure, namely the injection pressure.
  • the injection unit 1 contains a rod-shaped injection valve 3, which is mounted in the injection unit 1 in an axially adjustable manner.
  • the injection valve 3 consists of a cylindrical piston 4 which is drive-connected at one axial end to a valve needle 5.
  • This valve needle 5 has at its axially free end a conical needle tip 6, which cooperates with a needle valve seat 8 formed in an injection nozzle 7.
  • the injection nozzle 7 protrudes into a combustion chamber 9 of the cylinder assigned to the injection unit 1, which is only shown symbolically.
  • a radial sleeve-shaped annular gap 10 is formed, which opens into an annular opening pressure chamber 11 when the valve needle 5 passes into the piston 4.
  • the axial end of the piston 4 facing the valve needle 5 projects into this opening pressure chamber 11, an opening surface 12 being formed due to the diameter difference between the piston 4 and the valve needle 5, which is exposed to the pressure prevailing in the opening pressure chamber 11.
  • the opening pressure chamber 11 communicates via a
  • this nozzle inlet line 13 there is a flow limiting valve 14 - described in more detail below.
  • the high pressure or the injection pressure of the fuel prevails in the opening pressure chamber 11 via the communicating connection of the opening pressure chamber 11 with the high-pressure fuel supply 2.
  • Piston 4 has a closing pressure chamber 15 formed in the injection unit 1, into which the piston 4 projects with its axial end face, which forms a closing surface 16 exposed to the pressure prevailing in the closing pressure chamber 15.
  • the closing pressure space 15 communicates via a throttle 17 with an annular space 18 formed in the injection unit 1 is in turn connected to the high-pressure fuel supply 2 via a bore 19 and a line 20.
  • the same high pressure or injection pressure of the fuel can be set in the closing pressure chamber 15 as in the opening pressure chamber 11.
  • the closing surface 16 is larger than the opening surface 12, this results in a downward-acting, driving the needle tip 6 in the needle valve seat 8 Force.
  • the closing pressure chamber 15 communicates via a
  • Relief bore 21 with a relief chamber 22, in which there is a relatively low pressure, for example ambient pressure.
  • a valve seat 23 is formed in the relief chamber 22, with which a valve body 24 of a control valve 25, which is axially adjustably mounted in the injection unit 1, cooperates to open and close the relief bore 21.
  • the valve body 24 is prestressed into its closed position, that is to say into the valve seat 23, by means of a helical compression spring 26.
  • the valve body 24 is drive-connected to a control piston 27, which has an end facing the valve body 24
  • Has pressure shoulder 28 which protrudes into a pressure chamber 29 and is thus exposed to the pressure prevailing therein.
  • a pressure surface 30 of an electrically actuable piezo actuator 31 also projects into this pressure chamber 29.
  • the injection unit 1 works as follows:
  • the piezo actuator 31 In a rest position of the injection unit 1, the piezo actuator 31 is deactivated, so that the helical compression spring 26 biases the valve body 24 into its closed position. As a result, the relief chamber 22 is separated from the closing pressure chamber 15, so that the injection pressure can build up in the closing pressure chamber 15 via the throttle 17. If the injection pressure prevails in the closing pressure chamber 15, the closing force developing on the closing surface 16 is greater than that on the Forming the opening area 12 in the opening pressure space 11
  • the piezo actuator 31 When an injection is to take place, the piezo actuator 31 is electrically activated, which expands, so that its pressure surface 30 penetrates into the pressure chamber 29 and displaces a transmission liquid introduced therein. In a corresponding manner, a force acts on the pressure shoulder 28 of the control piston 27, which adjusts the control piston 27 and thus the control valve 25 in the opening direction. As soon as the valve body 24 releases the connection between the relief chamber 22 and the closing pressure chamber 15, the pressure in the closing pressure chamber 15 drops, since less fuel can flow in via the throttle 17 than flows out via the relief bore 21. As a result, there is a pressure drop in the closing pressure chamber 15, while the pressure in the opening pressure chamber 11 remains constant. As a result, the opening force acting on the piston 4 becomes greater than the compressive force and the needle tip 6 lifts off the needle valve seat 8. The fuel supplied via the annular gap 10 to the injection nozzle 7 can then be injected into the combustion chamber 9 with the injection pressure.
  • the piezo actuator 31 is deactivated again, so that the control valve 25 closes again due to the spring 26.
  • the injection pressure can then build up again relatively quickly in the closing pressure chamber 15, so that the closing force again becomes greater than the opening force and the injection valve 3 closes.
  • the amount of fuel that can enter the combustion chamber 9 through the injection nozzle 7 is by an in
  • Flow limiting valve 14 limits the maximum amount of fuel defined. When this maximum fuel quantity is specified, tolerable leaks in the control valve 25 and the control quantity required to control the injection valve 3 can occur be ignored.
  • the control amount is the amount of fuel that escapes from the closing pressure chamber 15 into the relief chamber 22 when the control valve 25 is open, fuel continuously flowing into the closing pressure chamber via the throttle 17.
  • connection receptacle 32 is formed in the injection unit 1, into which a connection piece 33 is inserted in order to connect the injection unit 1 to the high-pressure fuel supply 2.
  • a thread 34 is provided, which enables a high-strength connection between the receptacle 32 and the piece 33.
  • the connecting piece 33 contains a coaxial first
  • Fuel channel 35 which opens into a sealing cone 36 at the axial end of the connecting piece 33.
  • the sealing cone 36 penetrates into a complementary sealing seat 37, which is formed in the receptacle 32.
  • a first fuel line 38 which communicates with the nozzle 7 (see FIG. 1), opens into this sealing seat 32.
  • the first fuel line 38 and the first fuel channel 35 thus form the nozzle feed line 13 from FIG. 1.
  • the flow limiting valve 14 is arranged in the connecting piece 33.
  • This flow limiting valve 14 is constructed in a conventional manner and contains an axially adjustable piston 39, which has an inlet opening 40 and an outlet opening 42 connected to it via a throttle point 41.
  • the piston 39 is biased in the upstream direction via a helical compression spring 43.
  • a delivery chamber 45 is formed between the piston 39 and a stop plate 44 arranged downstream, the volume of which is essentially that
  • the funding room 45 communicates via an outlet opening 46 to the downstream part of the first fuel channel 35.
  • the delivery chamber 45 is emptied to such an extent that an end plate 47 of the piston 39 comes into contact with the stop plate 44 and the outlet opening 46 closes tightly. A more extensive fuel outlet from the injection nozzle 7 can then no longer take place.
  • the piston 39 of the flow limiting valve 14 can only move upstream again into its starting position when there is a pressure in the outlet opening 46 which is sufficient to lift the end plate 47 from the stop plate 44. This is regularly the case when the injection valve 3 closes properly.
  • a second fuel channel 48 is also formed, which opens laterally of the sealing cone 36 into an annular space 49, which is formed in the receptacle 32 between the latter and the nozzle 33.
  • This annular space 39 is sealed to the outside via an annular seal 50.
  • a second fuel line 51 is formed in the injection unit 1 and communicates at one end with the annular space 18 and at the other end with the annular space 49. In the embodiment in FIG. 1, this second fuel line 51 corresponds to the bore 19 and the second fuel channel 48 corresponds to the line 20.
  • the pressure prevailing in the high-pressure fuel supply 2 propagates through the second fuel channel 48, the annular space 49, the second fuel line 51, the annular space 18 and the throttle 17 into the closing pressure space 15.

Abstract

Eine Kraftstoffeinspritzanlage für eine wenigstens einen Zylinder aufweisende Brennkraftmaschine weist für jeden Zylinder eine Einspritzeinheit (1) und für jede Einspritzeinheit (1) ein Durchflussbebrenzungsventil (14) auf, das die Zuführung von Kraftstoff zu einer in der Einspritzeinheit (1) enthaltenden Einspritzdüse (7) sperrt, wenn der aus dem Durchflussbegrenzungsventil (14) abfliessende Kraftstoff eine Kraftstoffmaximalmenge erreicht. Um bei einer solchen Kraftstoffeinspritzanlage die Kraftstoffmaximalmenge zu reduzieren, wird erfindungsgemäss vorgeschlagen, das Durchflussbegrenzungsventil (14) in einer Düsenzulaufleitung (13) anzuordnen, über welche die Einspritzdüse (7) mit einer Hochdruckkraftstoffzuführung (2) kommuniziert.

Description

Kraftstoffeinspritzanlaσe
Beschreibung
Stand der Technik
Die Erfindung betrifft eine Kraftstoffeinspritzanlage für eine wenigstens einen Zylinder aufweisende Brennkraftmaschine .
Aus der DE 44 14 242 A1 ist eine Kraftstoffeinspritzanlage für mehrzylindrige Brennkraftmaschinen bekannt, bei der jedem Zylinder eine Einspritzeinheit zugeordnet ist, die von einer HochdruckkraftstoffZuführung mit Kraftstoff versorgt wird, der unter einem relativ hohen Druck steht. In der
HochdruckkraftstoffZuführung ist vor der Einspritzeinheit ein Durchflussbegrenzungsventil angeordnet, das dann schließt, wenn der aus dem Durchflussbegrenzungsventil abfließende Kraftstoff eine Kraftstoffmaximalmenge erreicht. Auf diese Weise sollen Beschädigungen der Brennkraftmaschine aufgrund einer Leckage in der Einspritzeinheit vermieden werden.
In der DE 197 09 794 A1 ist eine Einspritzeinheit näher beschrieben, in der ein Einspritzventil axial verstellbar gelagert ist, das eine Ventilnadel und einen damit antriebsverbundenen Kolben aufweist, wobei die Ventilnadel zwischen einer in einem Brennraum des Zylinders mündenden Einspritzdüse und einer mit der HochdruckkraftstoffZuführung kommunizierenden Düsenzulaufleitung angeordnet ist und wobei der Kolben an einem von der Ventilnadel abgewandten Ende mit einer Schließfläche in einen Schließdruckraum und an einem der
Ventilnadel zugewandten Ende mit einer Öffnungsfläche in einen Öffnungsdruckraum hineinragt . Während der Schließdruckraum über eine Drossel mit der HochdruckkraftstoffZuführung kommuniziert, ist der Öffnungsdruckraum ungedrosselt mit der HochdruckkraftstoffZuführung kommunizierend verbunden. Außerdem ist zwischen dem Schließdruckraum und einem Entlastungsraum, in dem ein relativ niedriger Druck herrscht, ein Steuerventil angeordnet. Die Schließfläche ist größer gewählt als die Öffnungsfläche. Bei geschlossenem Steuerventil herrscht im Öffnungsdruckraum derselbe (Hoch) Druck wie im Schließdruckraum, so daß sich am Kolben aufgrund der vorgenannten Flächendifferenz eine resultierende Kraft einstellt, die das Einspritzventil in seine Schließstellung antreibt. Sobald das Steuerventil, zum Beispiel über einen elektrisch betätigten Piezoaktuator, geöffnet wird, sind der Schließdruckraum und der Entlastungsraum kommunizierend miteinander verbunden, so daß im Schließdruckraum ein Druckabfall stattfindet. Da der Druck im Öffnungsdruckraum gleich hoch bleibt, wirkt am Kolben eine resultierende Kraft, die das Einspritzventil in seine Öffnungsstellung antreibt. Zum Öffnen des Einspritzventils wird die Ventilnadel aus einem in der Einspritzdüse ausgebildeten Ventilsitz herausgezogen, so daß der Kraftstoff mit hohem Druck in die Brennkammer einspritzen kann.
Da bei den bekannten Kraftstoffeinspritzanlagen das
Durchflussbegrenzungsventil in der HochdruckkraftstoffZuführung stromauf der Einspritzeinheit angeordnet ist, muß die im Durchflussbegrenzungsventil definierte Kraftstoffmaximalmenge so gewählt sein, daß sie folgende Kraftstoffteilmengen enthält: Die maximale Einspritzmenge, die für die Brennkraftmaschine erforderlich ist, um ihre maximale Leistung in allen Betriebszuständen erreichen zu können. Eine weitere Kraftstoffteilmenge ergibt sich aus der Steuermenge, die erforderlich ist, um zum Öffnen des Einspritzventils die Druckentlastung des Schließdruckraumes, bei der Kraftstoff in den Entlastungsraum abfließt, durchführen zu können. Schließlich muß als weitere Kraftstoffteilmenge die für die jeweilige Einspritzeinheit gerade noch tolerierbare Leckagemenge berücksichtigt werden, die insbesondere aus Leckagen im Einspritzventil und im Steuerventil zusammengesetzt ist. Damit eine Fehlfunktion der Einspritzeinheit, zum Beispiel ein in seiner Offenstellung blockiertes Ventil oder eine nicht mehr tolerierbare Leckage, dazu führt, daß das Durchflussbegrenzungsventil die KraftstoffZuführung zur Einspritzeinheit sperrt, muß diese relativ große Kraftstoffmaximalmenge erreicht werden. Kleinere Leckagen können somit nur in solchen Betriebsbereichen der Brennkraftmaschine zu einem Ansprechen des Durchflussbegrenzungsventils führen, in denen eine relativ große Einspritzmenge erforderlich ist .
Vorteile der Erfindung
Die erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritzanlage mit den Merkmalen des Anspruches 1 hat dem gegenüber den Vorteil, daß die Kraftstoffmaximal enge verkleinert werden kann, so daß das Durchflussbegrenzungsventil früher anspricht, wodurch der Schutz der Brennkraftmaschine vor Beschädigungen verbessert wird.
Die Kraftstoffmaximalmenge kann bei der erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzanlage reduziert werden, da das Durchflussbegrenzungsventil in der Düsenzulaufleitung angeordnet ist und somit unabhängig von Leckagen im Steuerventil arbeitet. Dementsprechend kann die Kraftstoffmaximalmenge bei der erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzanlage um die relativ große Steuermenge und um die für das Steuerventil tolerierbare Leckagemenge reduziert werden. Dementsprechend ist die neue
Kraftstoffmaximalmenge nur noch geringfügig größer, nämlich um die für das Einspritzventil tolerierbare Leckagemenge, als die maximal erforderliche Einspritzmenge.
Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzanlage sind der
Beschreibung, den Zeichnungen und den Ansprüchen entnehmbar.
Zeichnungen
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen
Kraftstoffeinspritzanlage sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im Folgenden näher erläutert.
Es zeigen, jeweils schematisch,
Fig. 1 eine Ξchnittdarstellung einer Einspritzeinheit der erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzanlage,
Fig. 2 eine Schnittdarstellung durch ein in Fig. 1 mit II gekennzeichnetes Detail bei einer anderen
A sführungsform und
Fig. 3 eine Schnittansicht des Details aus Fig. 2 entsprechend den Schnittlinien III in Fig. 2.
Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele.
Die erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritzanlage wird üblicherweise bei einer Brennkraftmaschine mit mehreren Zylindern verwendet, wobei jedem dieser Zylinder eine Einspritzeinheit zugeordnet ist.
Entsprechend Fig. 1 wird eine solche Einspritzeinheit 1 über eine HochdruckkraftstoffZuführung 2 mit Kraftstoff versorgt, der unter einem relativ hohen Druck, nämlich dem Einspritzdruck, steht . Die Einspritzeinheit 1 enthält ein stabförmiges Einspritzventil 3, das in der Einspritzeinheit 1 axial verstellbar gelagert ist. Das Einspritzventil 3 besteht aus einem zylindrischen Kolben 4, der an einem axialen Ende mit einer Ventilnadel 5 antriebsverbunden ist. Diese Ventilnadel 5 weist an ihrem axial freien Ende eine konische Nadelspitze 6 auf, die mit einem in einer Einspritzdüse 7 ausgebildeten Nadelventilsitz 8 zusammenwirkt. Die Einspritzdüse 7 ragt dabei in einen nur symbolisch dargestellten Brennraum 9 des der Einspritzeinheit 1 zugeordneten Zylinders ein.
Zwischen der Ventilnadel 5 und dem Bereich der Einspritzeinheit 1, in welchem die Ventilnadel 5 geführt ist, ist ein radialer hülsenförmiger Ringspalt 10 ausgebildet, der beim Übergang der Ventilnadel 5 in den Kolben 4 in einen ringförmigen Öffnungsdruckraum 11 mündet . In diesen Öffnungsdruckraum 11 ragt das der Ventilnadel 5 zugewandte axiale Ende des Kolbens 4 hinein, wobei sich aufgrund der Durch esserdifferenz zwischen Kolben 4 und Ventilnadel 5 eine Öffnungsfläche 12 ausbildet, die dem im Öffnungsdruckraum 11 herrschenden Druck ausgesetzt ist. Der Offnungsdruckraum 11 kommuniziert über eine
Düsenzulaufleitung 13 mit der Hochdruckkraftstoffzufuhrung 2. In dieser Düsenzulaufleitung 13 ist ein - weiter unten näher beschriebenes - Durchflussbegrenzungsventil 14 angeordnet. Über die kommunizierende Verbindung des Öffnungsdruckraumes 11 mit der Hochdruckkraftstoffzufuhrung 2 herrscht im Öffnungsdruckraum 11 der Hochdruck bzw. der Einspritzdruck des Kraftstoffes.
An dem von der Ventilnadel 5 abgewandten axialen Ende des
Kolbens 4 ist in der Einspritzeinheit 1 ein Schließdruckraum 15 ausgebildet, in den der Kolben 4 mit seiner axialen Stirnfläche hineinragt, die dort eine dem im Schließdruckraum 15 herrschenden Druck ausgesetzte Schließfläche 16 bildet. Der Schließdruckraum 15 kommuniziert über eine Drossel 17 mit einem in der Einspritzeinheit 1 ausgebildeten Ringraum 18, der seinerseits über eine Bohrung 19 und eine Leitung 20 mit der Hochdruckkraftstoffzufuhrung 2 kommunizierend verbunden ist. Auf diese Weise kann sich im Schließdruckraum 15 derselbe Hochdruck bzw. Einspritzdruck des Kraftstoffes einstellen wie im Öffnungsdruckraum 11. Da jedoch die Schließfläche 16 größer ist als die Öffnungsflache 12, ergibt sich dann eine nach unten wirkende, die Nadelspitze 6 in den Nadelventilsitz 8 antreibende resultierende Kraft.
Der Schließdruckraum 15 kommuniziert über eine
Entlastungsbohrung 21 mit einem Entlastungsraum 22, in dem ein relativ niedriger Druck herrscht, zum Beispiel ümgebungsdruck. Im Entlastungsraum 22 ist ein Ventilsitz 23 ausgebildet, mit dem ein Ventilkörper 24 eines in der Einspritzeinheit 1 axial verstellbar gelagerten Steuerventils 25 zum Öffnen und Schließen der Entlastungsbohrung 21 zusammenwirkt. Der Ventilkörper 24 ist dabei mittels einer Schraubendruckfeder 26 in seine Schließstellung, das heißt in den Ventilsitz 23 vorgespannt. Der Ventilkörper 24 ist mit einem Steuerkolben 27 antriebsverbunden, der an einem dem Ventilkörper 24 zugewandten Ende eine
Druckschulter 28 aufweist, die in einen Druckraum 29 einragt und somit dem darin herrschenden Druck ausgesetzt ist. In diesen Druckraum 29 ragt außerdem eine Druckfläche 30 eines elektrisch betätigbaren Piezoaktuators 31 ein.
Die Einspritzeinheit 1 arbeitet wie folgt:
In einer Ruhestellung der Einspritzeinheit 1 ist der Piezoaktuator 31 deaktiviert, so daß die Schraubendruckfeder 26 den Ventilkörper 24 in seine Schließstellung vorspannt. Dadurch ist der Entlastungsraum 22 vom Schließdruckraum 15 getrennt, so daß sich über die Drossel 17 im Schließdruckraum 15 der Einspritzdruck aufbauen kann. Wenn im Schließdruckraum 15 der Einspritzdruck herrscht, ist die sich an der Schließfläche 16 ausbildende Schließkraft größer als die sich an der Öffnungsflache 12 im Offnungsdruckraum 11 ausbildende
Öffnungsdruckkraf . Das Einspritzventil 3 ist dann geschlossen.
Wenn eine Einspritzung stattfinden soll, wird der Piezoaktuator 31 elektrisch aktiviert, wobei dieser sich ausdehnt, so daß dessen Druckfläche 30 in den Druckraum 29 eindringt und eine darin eingebrachte Übertragungsflüssigkeit verdrängt. In entsprechender Weise wird an der Druckschulter 28 des Steuerkolbens 27 eine Kraft wirksam, die den Steuerkolben 27 und somit das Steuerventil 25 in Öffnungsrichtung verstellt. Sobald der Ventilkörper 24 die Verbindung zwischen Entlastungsraum 22 und Schließdruckraum 15 freigibt, sinkt der Druck im Schließdruckraum 15, da über die Drossel 17 weniger Kraftstoff nachfließen kann als über die Entlastungsbohrung 21 abfließt. Dadurch findet im Schließdruckraum 15 ein Druckabfall statt, während der Druck im Öffnungsdruckraum 11 konstant bleibt. Dadurch wird die am Kolben 4 angreifende Öffnungskraft größer als die Druckkraft und die Nadelspitze 6 hebt vom Nadelventilsitz 8 ab. Der über den Ringspalt 10 der Einspritzdüse 7 zugeführte Kraftstoff kann dann mit dem Einspritzdruck in den Brennraum 9 eingespritzt werden.
Zur Beendigung des Einspritzvorganges wird der Piezoaktuator 31 wieder deaktiviert, so daß das Steuerventil 25 aufgrund der Feder 26 wieder schließt. Über die Drossel 17 kann sich dann im Schließdruckraum 15 relativ rasch wieder der Einspritzdruck aufbauen, so daß die Schließkraft wieder größer wird als die Öffnungskraft und das Einspritzventil 3 schließt.
Für den Fall, daß am Einspritzventil 3 eine Leckage auftritt, ist die Kraftstoffmenge, die durch die Einspritzdüse 7 in den Brennraum 9 eintreten kann durch eine im
Durchflußbegrenzungsventil 14 definierte Kraftstoffmaximalmenge begrenzt. Bei der Festlegung dieser Kraftstoffmaximalmenge können tolerierbare Leckagen im Steuerventil 25 sowie die zur Steuerung des Einspritzventils 3 erforderliche Steuermenge vernachlässigt werden. Die Steuermenge ist dabei die Kraftstoffmenge, die bei geöffnetem Steuerventil 25 aus dem Schließdruckraum 15 in den Entlastungsraum 22 entweicht, wobei über die Drossel 17 ständig Kraftstoff in den Schließdruckraum nachfließt .
Entsprechend den Fig. 2 und 3 ist in der Einspritzeinheit 1 eine Anschlußaufnähme 32 ausgebildet, in die ein Anschlußstutzen 33 eingebracht ist, um die Einspritzeinheit 1 an die Hochdruckkraftstoffzufuhrung 2 anzuschließen. In der
Anschlußaufnahme 32 und am Anschlußstutzen 33 ist ein Gewinde 34 vorgesehen, das eine hochfeste Anbindung zwischen Aufnahme 32 und Stutzen 33 ermöglicht.
Der Anschlußstutzen 33 enthält einen koaxialen ersten
Kraftstoffkanal 35, der am axialen Ende des Anschlußstutzens 33 in einem Dichtkegel 36 mündet. Bei in die Aufnahme 32 eingebrachtem Stutzen 33 dringt der Dichtkegel 36 in einen komplementären Dichtsitz 37 abgedichtet ein, der in der Aufnahme 32 ausgebildet ist. In diesen Dichtsitz 32 mündet eine erste Kraftstoffleitung 38, die mit der Düse 7 (vgl. Fig. 1) kommuniziert. Die erste Kraftstoffleitung 38 und der erste Kraftstoffkanal 35 bilden somit die Düsenzulaufleitung 13 aus Fig. 1.
Im ersten Kraftstoffkanal 35 ist im Anschlußstutzen 33 das Durchflußbegrenzungsventil 14 angeordnet. Dieses Durchflußbegrenzungsventil 14 ist in herkömmlicher Weise aufgebaut und enthält einen axial verstellbaren Kolben 39, der eine Eingangsöffnung 40 und eine damit über eine Drosselstelle 41 verbundene Ausgangsöffnung 42 aufweist. Der Kolben 39 ist über eine Schraubendruckfeder 43 in Stromaufrichtung vorgespannt. Zwischen dem Kolben 39 und einer stromab angeordneten Anschlagplatte 44 ist ein Förderraum 45 ausgebildet, dessen Volumen im wesentlichen die
Kraftstoffmaximalmenge definiert. Der Förderraum 45 kommuniziert über eine Auslaßöffnung 46 mit dem stromab anschließenden Teil des ersten Kraftstoffkanals 35.
Wenn das Einspritzventil 3 geöffnet ist, kann Kraftstoff aus der Düsenzulaufleitung 13 in den Brennraum 9 austreten, so daß in der ersten Kraftstoffleitung 38 ein Druckabfall stattfindet, der sich über den ersten Kraftstoffkanal 35, die Auslaßöffnung 46, den Förderraum 45 und die Ausgangsöffnung 42 bis zur Drosselstelle 41 fortpflanzt. An dieser Drosselstelle 41 bewirkt dieser Druckabfall, daß stromauf der Drosselstelle 41 ein größerer Druck herrscht als stromab, so daß der Kolben 39 in Stromabrichtung entgegen der Federkraft der Schraubendruckfeder 43 verstellt wird. Im Falle einer nicht mehr tolerierbaren Leckage oder einer Fehlfunktion der Einspritzeinheit 1 (bspw. ist das Einspritzventil 3 in seiner Offenstellung durch eine Verunreinigung blockiert) entleert sich der Förderraum 45 soweit, daß eine Stirnplatte 47 des Kolbens 39 an der Anschlagplatte 44 zur Anlage kommt und dabei die Auslaßöffnung 46 dicht verschließt. Ein weitergehender Kraftstoffaustritt aus der Einspritzdüse 7 kann dann nicht mehr erfolgen. Der Kolben 39 des Durchflußbegrenzungsventils 14 kann sich erst dann wieder in seine Ausgangslage nach stromauf verstellen, wenn in der Auslaßöffnung 46 ein Druck herrscht, der ausreicht, die Stirnplatte 47 von der Anschlagplatte 44 abzuheben. Dies ist regelmäßig dann der Fall, wenn das Einspritzventil 3 ordnungsgemäß schließt .
Im Anschlußstutzen 33 ist außerdem ein zweiter Kraftstoffkanal 48 ausgebildet, der seitlich des Dichtkegels 36 in einen Ringraum 49 einmündet, der in der Aufnahme 32 zwischen dieser und dem Stutzen 33 ausgebildet ist. Dieser Ringraum 39 ist nach außen über eine Ringdichtung 50 abgedichtet. In der Einspritzeinheit 1 ist eine zweite Kraftstoffleitung 51 ausgebildet, die einenends mit dem Ringraum 18 und anderenends mit dem Ringraum 49 kommuniziert. Diese zweite Kraftstoffleitung 51 entspricht bei der Ausführungsform in Fig. 1 der Bohrung 19 und der zweite Kraftstoffkanal 48 entspricht der Leitung 20. Der in der Hochdruckkraftstoffzufuhrung 2 herrschende Druck pflanzt sich über den zweiten Kraftstoffkanal 48, den Ringraum 49, die zweite Kraftstoffleitung 51, den Ringraum 18 und die Drossel 17 bis in den Schließdruckraum 15 fort.

Claims

Ansprüche
1. Kraftstoffeinspritzanlage für eine wenigstens einen Zylinder aufweisende Brennkraftmaschine, mit einer Einspritzeinheit (1) für jeden Zylinder, mit einer Hochdruckkraftstoffzufuhrung (2) , die unter relativ hohem Druck der Einspritzeinheit (1) Kraftstoff zuführt, mit einer Düsenzulaufleitung (13) für jede Einspritzeinheit (1), die eine Einspritzdüse (7) der Einspritzeinheit (1) mit der Hochdruckkraftstoffzufuhrung (2) kommunizierend verbindet, und mit einem
Durchflußbegrenzungsventil (14) für jede Einspritzeinheit (1), das die Zuführung von Kraftstoff zur Einspritzdüse (7) sperrt, wenn der aus dem Durchflußbegrenzungsventil (14) abfließende Kraftstoff eine Kraftstoffmaximalmenge erreicht, dadurch gekennzeichnet, daß das Durchflußbegrenzungsventil (14) in der Düsenzulaufleitung (13) angeordnet ist,
2. Kraftstoffeinspritzanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einspritzeinheit (1) eine
Anschlußaufnähme (32) enthält, daß die
Hochdruckkraftstoffzufuhrung (2) einen Anschlußstutzen (33) aufweist, der in der Anschlußaufnahme (32) befestigbar ist, daß der Anschlußstutzen (33) einen ersten Kraftstoffkanal (35) und einen zweiten Kraftstoffkanal (48) aufweist, die separat mit der Hochdruckkraftstoffzufuhrung (2) kommunizieren, wobei im ersten Kraftstoffkanal (35) das Durchflußbegrenzungsventil (14) angeordnet ist, daß in der Anschlußaufnähme (32) eine erste Kraftstoffleitung (38) und eine zweite Kraftstoffleitung (51 ) ausgebildet sind, wobei die erste Kraftstoffleitung (38) mit der Einspritzdüse (7) kommuniziert, daß bei in der Anschlußa f ähme (32) befestigtem Anschlußstutzen (33) die erste Kraftstoffleitung (38) mit dem ersten Kraftstoffkanal (35) und die zweite Kraftstoffleitung (51) mit dem zweiten Kraftstoffkanal (48) kommunizierend verbunden sind, wobei die Düsenzulaufleitung (13) durch den mit der ersten
Kraftstoffleitung (38) verbundenen ersten Kraftstoffkanal (35) gebildet ist.
3. Kraftstoffeinspritzanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei in der Anschlußaufnahme (32) befestigtem Anschlußstutzen (33) zwischen der Anschlußaufnähme (32) und dem Anschlußstutzen (33) ein Ringraum (49) ausgebildet ist, in den einerseits der eine Kraftstoffkanal (48) und andererseits die zugehörige Kraftstoffleitung (51 ) einmünden.
4. Kraftstoffeinspritzanlage nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der eine Kraftstoffkanal (35) koaxial im Anschlußstutzen (33) angeordnet ist und in einem Dichtkegel
(36) mündet, während die zugehörige Kraftstoffleitung (38) in einem in der Anschlußaufnähme (32) ausgebildeten Dichtsitz (37) mündet .
5. Kraftstoffeinspritzanlage nach Anspruch 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtkegel (36) den Ringraum (49) koaxial durchdringt.
6. Kraftstoffeinspritzanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß in der Einspritzeinheit
(1) ein Einspritzventil (3) axial verstellbar gelagert ist, das eine Ventilnadel (5) und einen damit antriebsverbundenen Kolben (4) aufweist, daß die Ventilnadel (5) zwischen der in einen Brennraum (9) des Zylinders mündenden Einspritzdüse (7) und der mit der Hochdruckkraftstoffzufuhrung (2) kommunizierenden Düsenzulaufleitung (13) angeordnet ist, daß der Kolben (4) an einem von der Ventilnadel (5) abgewandten Ende mit einer Schließfläche (16) in einen Ξchließdruckraum (15) und an einem der Ventilnadel (5) zugewandten Ende mit einer Öffnungsfläche (12) in einen Offnungsdruckraum (11) ein ragt, daß der Öffnungsdruckraum (11) mit der Hochdruckkraftstoffzufuhrung (2) kommuniziert, daß der Schließdruckraum (15) über eine Drossel (17) mit der Hochdruckkraftstoffzufuhrung (2) kommuniziert, daß zwischen dem Schließdruckraum (15) und einem Entlastungsraum (22) , in dem ein relativ niedriger Druck herrscht, ein Steuerventil (25) angeordnet ist, daß die Schließfläche (16) größer als die Offnungsfläche (12) ist, so daß bei geschlossenem Steuerventil (25) das Einspritzventil (3) in seine
Schließstellung angetrieben ist, wobei ein Öffnen des Steuerventils (25) im Schließdruckraum (15) einen Druckabfall bewirkt, so daß das Einspritzventil (3) in seine Öffnungsstellung angetrieben ist.
7. Kraftstoffeinspritzanlage zumindest nach den Ansprüchen 2 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Kraftstoffleitung (51) über die Drossel (17) mit dem Schließdruckraum (15) kommuniziert.
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