EP1236884A2 - Kraftstoffeinspritzeinrichtung für Brennkraftmaschinen - Google Patents

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EP1236884A2
EP1236884A2 EP02002233A EP02002233A EP1236884A2 EP 1236884 A2 EP1236884 A2 EP 1236884A2 EP 02002233 A EP02002233 A EP 02002233A EP 02002233 A EP02002233 A EP 02002233A EP 1236884 A2 EP1236884 A2 EP 1236884A2
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EP
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valve
control
pressure chamber
fuel injection
line
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EP02002233A
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Nestor Rodriguez-Amaya
Roger Potschin
Juergen Gruen
Ulrich Projahn
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Robert Bosch GmbH
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Robert Bosch GmbH
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    • 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

Definitions

  • the invention is based on one Fuel injection device for internal combustion engines the type of claim 1.
  • Such a fuel injector is through the EP 0 957 261 A.
  • This fuel injector has one for each cylinder of the internal combustion engine Fuel pump, a fuel injector and that Fuel injector with the fuel pump connecting line.
  • the fuel pump has one by the internal combustion engine in one stroke driven pump piston on of a pump work space limited.
  • a first one is electric on the fuel pump controlled control valve arranged by one Connection of the pump work space and thus the line with a relief room is controlled.
  • the Fuel injection valve has an injection valve member on, controlled by the at least one injection opening and that through the one connected to the line Pressure prevailing pressure against a closing force in Opening direction is movable.
  • a second electrically controlled control valve On the fuel injector is a second electrically controlled control valve arranged through which the in a control pressure chamber of the Fuel injector prevailing pressure is controlled through which the injection valve member at least indirectly in Closing direction is applied.
  • Both the fuel pump as well as the fuel injector have due to the on these arranged control valve a complex Build up and there are electrical wires for that Control of the control valves required.
  • the fuel injection device with the Features according to claim 1 has the advantage that the control valves only on the fuel injection valve corresponding electrical lines are arranged, while the fuel pump can be simply constructed and no electrical cables are required for this.
  • FIG. 1 shows a Fuel injection device for an internal combustion engine in a schematic representation according to a first Embodiment
  • Figure 2 shows a pressure curve Injection openings of a fuel injector Fuel injector according to the first Embodiment
  • Figure 3 the Fuel injector according to a second Embodiment
  • Figure 4 the A fuel injector according to a third Embodiment
  • Figure 5 shows a pressure curve Injection openings of the fuel injector Fuel injector according to the third Embodiment
  • Figure 6 the A fuel injector according to a fourth Embodiment
  • Figure 7 the Fuel injector according to a fifth Embodiment.
  • FIGs 1, 3, 4, 6 and 7 there is one Fuel injection device for an internal combustion engine shown a motor vehicle.
  • the Fuel injection device is a so-called pump-line-nozzle system trained and assigns for each cylinder the internal combustion engine each have a fuel pump 10 Fuel injector 12 and one that Fuel injection valve 12 with the fuel pump 10 connecting line 14 on.
  • the fuel pump 10 has a pump piston 18 tightly guided in a cylinder 16 on by a cam 20 of a camshaft Internal combustion engine is driven in one stroke.
  • the pump piston 18 delimits one in the cylinder 16 Pump working chamber 22, in which the pump piston 18 Fuel is compressed under high pressure.
  • the Pump workspace 22 becomes fuel from a Fuel tank 24 supplied, for example by means of a low pressure pump, not shown.
  • the fuel injector 12 is separate from the Fuel pump 10 arranged and via line 14 with connected to the pump work space 22.
  • the Fuel injection valve 12 has a valve body 26 on, which can be formed in several parts, in which a piston-shaped injection valve member 28 in a bore 30 is guided longitudinally.
  • the valve body 26 instructs its the combustion chamber of the cylinder of the internal combustion engine facing end region at least one, preferably several Injection openings 32 on.
  • the injection valve member 28 has at its end area facing the combustion chamber for example, approximately conical sealing surface 34, which with a valve seat 36 formed in the valve body 26 cooperates, from or after which the injection openings 32 lead away.
  • valve body 26 is between the Injection valve member 28 and bore 30 to valve seat 36 towards an annular space 38, which is characterized by a radial Widening the bore 30 into the injection valve member 28 surrounding pressure chamber 40 passes.
  • the Injection valve member 28 has in the area of pressure chamber 40 a pressure shoulder 42.
  • a biased Closing spring 44 At the end facing away from the combustion chamber of the injection valve member 28 engages a biased Closing spring 44 through which the injection valve member 28 is pressed towards the valve seat 36.
  • the closing spring 44 is arranged in a spring chamber 46 of the valve body 26, the connects to the bore 30.
  • To the spring chamber 46 closes at the end facing away from the bore 30 in Valve body 26 to a further bore 48 in the one Piston 50 is guided tightly with the Injection valve member 28 is connected.
  • the piston 50 limited with its end face facing away from the spring chamber 46 a control pressure chamber 52 in the valve body 26.
  • Line 14 branches at the fuel injection valve 12 into a line 54 leading into the pressure chamber 40 and one to control valves explained in more detail below leading line 55.
  • the lines 54, 55 can be as in Valve body 26 can be designed channels.
  • the fuel injector has two electrical controlled control valves 60.70 on Fuel injection valve 12 are arranged.
  • Line 55 branches in front of the control valves 60.70 again a line part leading to a first control valve 60 56 and one leading to a second control valve 70 Line section 57.
  • the first control valve 60 is in the first embodiment 1 designed as a 2/2-way valve.
  • the first Control valve 60 has a valve member 61 which between two switch positions is movable. In a first Switch position of the control valve 60 is the Connection of the line part 56 to the relief chamber 24 opened so that the line part 56 and in the Line 55, in line 14 and in the pressure chamber 40 no Can build high pressure. In a second switch position is the connection of the control valve 60 Line part 56 separated with the relief chamber 24, so that itself in line section 56 and in line 55, in the Line 14 and in the pressure chamber 40 during the delivery stroke of the Pump piston 18 can build high pressure.
  • the second control valve 70 connects the Line part 57 with the control pressure chamber 52 of the Fuel injector 12 is controlled.
  • the second Control valve 70 is designed as a 2/2-way valve and has a valve member 71 that between two switching positions is movable. In a first switch position of the Control valve 70 through this the connection of the Control pressure chamber 52 with the line part 57 and thus with line 55 and line 14 open. In a second Switch position of the control valve 70 by this Control pressure chamber 52 from line part 57 and thus from Line 55 and line 14 separated.
  • the control pressure room 52 has a constantly open connection 58 with one Relief space than that of the fuel tank 24 serves. There is at least one in connection 58 Throttle point 59 is provided.
  • the control of the two control valves 60, 70 takes place at first exemplary embodiment via a common actuator 64, by which the pressure in an actuator pressure chamber 66 is controlled becomes.
  • the actuator 64 can be a piezo actuator, for example, which depends on an electrical applied to it Tension changes its length. If there is no voltage at actuator 64 is present, it has a short length and the Pressure in the actuator pressure chamber 66 is low. With increasing the actuator 64 applied electrical voltage increases its length and the pressure in the actuator pressure chamber 66 elevated.
  • the valve member 61 of the first control valve 60 is on the one hand acted upon by the pressure in the actuator pressure chamber 66 and on the other hand by the force of a prestressed Return spring 68.
  • the control valve 60 At low pressure in actuator pressure chamber 66 is the control valve 60 due to the the valve member 61 acting force of the return spring 68th in its first switching position, in which the connection of the Line part 56 with the fuel tank 24 is open.
  • the first control valve 60 For switching the first control valve 60 in his second switching position, in which the line part 56 from Fuel reservoir 24 is disconnected from the actuator 64 applied such a high voltage that the Pressure in the actuator pressure chamber 66 is sufficiently high that the by this force generated on the valve member 61 larger is as the force of the return spring 68 and the valve member 61 is moved into the second switching position.
  • the valve member 61 is in the two switching positions of the control valve 60 each at a stop.
  • the second control valve 70 also has a valve member 71 on the one hand from the pressure in the actuator pressure chamber 66 and on the other hand by the force of a prestressed Return spring 78 is acted upon. At low pressure in Control valve 70 is conditionally located in actuator pressure chamber 66 by the force acting on the valve member 71 thereof Return spring 78 in its first switching position, in the connection of the control pressure chamber 52 with the line part 57 is open.
  • the by the return spring 78 on the valve member 71 of the second control valve 70 force is greater than that by the return spring 68 on the valve member 61 of the first control valve 60 applied force, so that for the Switching the second control valve 70 into its second Switch position a higher pressure in the actuator pressure chamber 66 and thus actuation of the actuator 64 with a higher one electrical voltage is required as for that Switching the first control valve 60 into its second Switching position. It is thus possible to use the first control valve 60 by increasing the pressure in the actuator pressure chamber 66 in its second switch position to switch while the second Control valve 70 remains in its first switching position. With a further pressure increase in the actuator pressure chamber 66 also the second control valve 70 in its second Switched position switched.
  • the control valves 60.70 are controlled by an electrical control device 74 driven.
  • the first control valve 60 in its first switching position, so that the connection of the line part 56 with the Fuel tank 24 is open and in Pump work chamber 22, in line 14 and in pressure chamber 40 of fuel injector 12 do not build up high pressure can.
  • the second control valve 70 is also in FIG its first switching position, so that the connection of the Control pressure chamber 52 with the line part 57 and thus with the line 14 and opened with the pump work chamber 22 is.
  • the actuator becomes 64 controlled by the control device 74 such that the pressure in the actuator pressure chamber 66 becomes so high that both Control valves 60,70 in their second switching position can be switched.
  • the line part 56 and thus the Line 14 and the pump work space 22 are through closed first control valve 60 from Fuel tank 24 separately, so that in Pressure chamber 40 of the fuel injection valve 12 high pressure corresponding to the course of the cam profile of the cam 20 builds.
  • the control pressure chamber 52 is closed by the second control valve 70 from the line part 57 and thus from the Line 14 and separated from the pump work chamber 22, so that in Control pressure chamber 52 there is no high pressure. If the im Pressure chamber 40 prevailing pressure a the force of Closing spring 44 exceeding force on the Injection valve member 28 generated, this moves in Opening direction 29 and releases the injection openings 32.
  • the actuator 64 is activated the control device 74 is controlled such that the pressure in the actuator pressure chamber 66 drops so that the second control valve 70 reaches its first switching position and the connection of the control pressure chamber 52 with the line part 57 and thus opened with the line 14 and the pump work chamber 22 is.
  • the control pressure chamber 52 High pressure is applied to the injection valve member 28
  • Closing spring 44 generates supportive force, so that Fuel injector 12 closes and the Fuel injection is interrupted.
  • Control device 74 is controlled that the pressure in Actuator pressure chamber 66 drops so much that both control valves 60.70 switch into their first switching position and through the first control valve 60 connects the line part 56 and thus the line 14 and the pump work chamber 22 with the fuel tank 24 is opened so that the Pressure in the pump work chamber 22, in line 14 and in Pressure chamber 40 into the fuel reservoir 24 relieved.
  • the actuator 64 is controlled by the control device 74 controlled again in such a way that the pressure in the actuator pressure chamber 66 rises so much that the two control valves 60.70 in their second switching position are switched.
  • the pressure room 40 of the fuel injection valve 12 then builds up High pressure according to the profile of the cam 20 and that Fuel injection valve 12 opens because of the control pressure chamber 52 is relieved.
  • Fuel injection valve 12 opens because of the control pressure chamber 52 is relieved.
  • the pressure in the pressure chamber 40 des increases Fuel injector 12 on, but can Fuel injection valve 12 because of that in the control pressure chamber 52 prevailing high pressure do not open.
  • the Actuator 64 controlled by the control device 74 in such a way that the pressure in the actuator pressure chamber 66 continues to rise, so that also the second control valve 70 in its second Switch position is switched so that in the control pressure chamber 52 there is no more high pressure and that Fuel injection valve 12 opens. It can be used with this delayed switching of the second Control valve 70 the opening pressure of the Fuel injection valve 12 are changed, whereby with increasing time delay a higher one Opening pressure results.
  • the pressure curve on the Injection openings 32 for this purpose are shown in FIG dashed lines.
  • the actuator 64 is activated the control device 74 is controlled such that the pressure in actuator pressure chamber 66 drops so much that the second Control valve 70 switches to its first switching position while the first control valve 60 in its second Switch position remains.
  • the actuator 64 by the Control device 74 controlled such that the pressure in Actuator pressure chamber 66 rises again so much that the second Control valve 70 switches to its second switching position, so that there is no more high pressure in the control pressure chamber 52 and the fuel injector 12 due to the im Pressure room 40 prevailing high pressure opens.
  • the actuator 64 by the Control device 74 controlled such that the pressure in Actuator pressure chamber 66 drops so much that both control valves Switch 60.70 to its first switching position.
  • both control valves 60.70 Fuel injection valve 12 are electric only for this Lines 75 to the controller 74 required while to the fuel pump 10 no electrical lines and only the hydraulic line 14 is required.
  • the two Control valves 60, 70 are located when the that is, de-energized actuator 64 and thus depressurized Actuator pressure chamber 66 in its first switching position, see above that the connection of the line part 56 with the Fuel tank 24 is open and the connection of the control pressure chamber 52 opened with the line part 57 is.
  • the actuators 162, 172 can be used as piezo actuators or be designed as electromagnets and are by the Control device 174 driven.
  • the two control valves 160, 170 are in turn on the fuel injection valve 12 arranged so that no electrical to the fuel pump 10 Lines are required.
  • the function of the Fuel injector according to the second Embodiment is the same as the first Described embodiment and it can be in Figure 2 shown pressure curve at the injection openings 32 of the Fuel injection valve 12 can be reached.
  • the fuel injection device is according to shown a third embodiment, the basic structure again the same as the first
  • the exemplary embodiment is, however, the control valves 260, 270 are modified.
  • control valves 260, 270 is one common actuator 264 provided by the Control device 274 is controlled and by which Pressure in the actuator pressure chamber 266 is controllable.
  • the first Control valve 260 is designed as a 2/3 way valve, the one Has valve member 261, the one hand from the pressure in Actuator pressure chamber 266 and on the other hand by the force of one Return spring 268 is acted upon.
  • the first control valve 260 can be switched between three switch positions.
  • the first switching position of the control valve 260 is Connection of the line part 56 and thus the line 14 and the pump workspace 22 with the fuel tank 24 fully open.
  • a second switching position of the Control valve 260 is the connection of the line part 56 and thus the line 14 and the pump work chamber 22 with the fuel tank 24 via a throttle point 263 with a smaller cross-section than in the first switch position open.
  • a third switching position of the control valve 260 is the line part 56 and thus the line 14 and the Pump workspace 22 from the fuel tank 24 Cut.
  • the first control valve 260 With such controlled actuator 264 that the pressure in the actuator pressure chamber 266 is slightly raised, the first control valve 260 is located in its second switching position, in which the connection of the Line part 56 with the fuel tank 24 via throttle point 263 is open. With such controlled Actuator 264 that in the actuator pressure chamber 266 a high pressure prevails, the control valve 260 is in its third switching position, in which the line part 56 from Fuel tank 24 is separated.
  • the second control valve 270 is like the first Embodiment designed as a 2/2-way valve and has a displaceable against the force of a return spring 278 Valve member 271 on.
  • second control valve 270 When actuator 264 and so there is low pressure in the actuator pressure chamber 266 second control valve 270 in a first switching position, in which the control pressure chamber 52 is separated from the line part 57. With such actuated actuator 264 that in the actuator pressure chamber If the pressure is high, the control valve is located 270 in a second switching position, in which the connection of the control pressure chamber 52 opened with the line part 57 is.
  • For switching the second control valve 270 in its second switching position is a higher pressure in the Actuator pressure chamber 266 required than for switching the first control valve 260 in its third switching position.
  • the Biasing the return spring 278 of the second control valve 270 can be greater than the preload of the Return spring 268 of the first control valve 260.
  • the first one Control valve 260 by appropriate control of the actuator 264 brought into its second switching position, so that the Line part 56 and thus the line 14 and the Pump workspace 22 via the throttle point 263 with the Fuel reservoir 24 are connected.
  • the Throttle point 263 can fuel in the Fuel tank 24 flow out, so that in Pump work chamber 22, line 14 and pressure chamber 40 not the full pressure corresponds to the profile of the cam 20 can build up but only a lower pressure through which the fuel injector 12 is opened and the Fuel injection takes place.
  • the main injection therefore starts with a relatively low pressure like this in Figure 5 is shown.
  • the first control valve 260 begins the main injection by appropriate control of the actuator 264 in his third switching position switched so that the line part 56 and the line 14 and the pump work room 22 from Fuel tank 24 are separated and in Pressure chamber 40 the full high pressure according to the profile of the Cam 20 builds up and fuel injection with high Printing takes place.
  • the second one Control valve 270 by appropriate control of the actuator 264 and setting a high pressure in the actuator pressure chamber 266 brought into its second switching position, so that the Control pressure chamber 52 with the line part 57 and thus the Line 14 and the pump work chamber 22 is connected, so that there is high pressure in the control pressure chamber 52 and that Fuel injection valve 12 closes.
  • the actuator 264 is again controlled in such a way that the pressure in the actuator pressure chamber 266 drops so that the second control valve 270 is back in its reaches the first switching position and the control pressure chamber 52 from Line part 57 is separated, so that Fuel injection valve 12 due to that in the pressure chamber 40 prevailing pressure opens again.
  • the actuator 264 is controlled such that the pressure in the actuator pressure chamber 266 drops so much that the Control valves 260.270 again in their first switching positions switch.
  • the fuel injection device according to FIG a fourth embodiment shown in which the basic structure is the same as the first Embodiment and only the arrangement of the second Control valve 370 is changed. It is therefore below only the arrangement and design of the second control valve 370 explained in more detail.
  • the line part 357 opens into the Control pressure chamber 52 and is constantly open, in this a throttle point can be provided. From the control pressure room 52 leads a connection 358 to a relief space, as which serves, for example, the fuel reservoir 24.
  • the connection 358 is made by the second control valve 370 of the control pressure chamber 52 with the fuel reservoir 24 controlled.
  • the second control valve 370 is designed as a 2/2-way valve and has a valve member 371 on, against the force of a return spring 378 is movable between two switch positions. In a first Switching position of the control valve 370 is the Connection 358 of the control pressure chamber 52 with the Fuel tank 24 opened. In a second Switching position of the control valve 370 is the Control pressure chamber 52 from the fuel reservoir 24 Cut.
  • the two control valves 360, 370 are operated by one common actuator 364 controlled by which the pressure in an actuator pressure space 366 is determined.
  • the second Control valve 370 during the injection in its first Switch position is in which the connection 358 of Control pressure chamber 52 with the fuel reservoir 24 is open, so that there is no in the control pressure chamber 52 Can build high pressure.
  • the first control valve 360 is located itself during the injection in its second Switch position in which the line part 356 from Fuel tank 24 is separated.
  • the actuator 364 is during injection by controller 374 controlled such that in the actuator pressure chamber 366 there is sufficient pressure around the first control valve 360 to switch to its second switching position while the second control valve 370 in its first switching position remains.
  • the second will end the injection Control valve 370 by increasing the pressure in the actuator pressure chamber 366 switched to its second switching position, so that the Control pressure chamber 52 separated from the fuel tank 24 and builds up in this high pressure, through which the Fuel injection valve 12 is closed.
  • the Fuel injector according to the fourth Embodiment can be a pressure curve on the Injection openings 32 of the fuel injection valve 12 can be achieved according to Figure 2. If not controlled, that the currentless actuator 364 is the second one Control valve 370 in its first switching position, in which the Connection 358 of the control pressure chamber 52 with the Fuel reservoir 24 is open.
  • the fuel injection device is according to a fifth embodiment shown in which compared to the fourth embodiment, only that Switch positions of the second control valve 470 interchanged are.
  • In its first switch position is through the second Control valve 470 of the control pressure chamber 52 from Fuel tank 24 separately and in its second Switch position is through the second control valve 470 Connection 458 of the control pressure chamber 52 with the Fuel tank 24 opened.
  • With not controlled that is, de-energized actuator 464 the second control valve 470 in its first switching position, in which the control pressure chamber 52 from the fuel tank 24 is separated.
  • the actuator 464 controlled by the control device 474 such that in Actuator pressure chamber 466 has a sufficiently high pressure both the first control valve 460 and the second Switch control valve 470 to its second switching position.
  • the pressure in the Actuator pressure chamber 466 by appropriate control of the Actuator 464 reduced so that the second control valve 470 switches to its first switching position, so that the Control pressure chamber 52 separated from the fuel tank 24 is, however, the first control valve 460 in its second Switch position remains, so that the line 456 from Fuel tank 24 is separated.

Abstract

Die Kraftstoffeinspritzeinrichtung weist eine Kraftstoffpumpe (10) für jeden Zylinder der Brennkraftmaschine auf, die einen durch die Brennkraftmaschine in einer Hubbewegung angetriebenen Pumpenkolben (18) aufweist, der einen Pumpenarbeitsraum (22) begrenzt, welcher über eine Leitung (14) mit einem getrennt von der Kraftstoffpumpe (10) an der Brennkraftmaschine angeordneten Kraftstoffeinspritzventil (12) verbunden ist, das ein Einspritzventilglied (28) aufweist, durch das wenigstens eine Einspritzöffnung (32) gesteuert wird und das durch den im Pumpenarbeitsraum (22) erzeugten Druck gegen eine Schließkraft in Öffnungsrichtung (29) bewegbar ist, wobei ein erstes elektrisch angesteuertes Steuerventil (60) vorgesehen ist, durch das eine Verbindung der Leitung (14) mit einem Entlastungsraum (24) gesteuert wird. Ein zweites elektrisch angesteuertes Steuerventil (64) ist vorgesehen, durch das der in einem Steuerdruckraum (52) des Kraftstoffeinspritzventils (12) herrschende Druck gesteuert wird, durch den das Einspritzventilglied (28) zumindest mittelbar in Schließrichtung beaufschlagt ist. Beide Steuerventile (60,70) sind am Kraftstoffeinspritzventil (12) angeordnet. <IMAGE>

Description

Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einer Kraftstoffeinspritzeinrichtung für Brennkraftmaschinen nach der Gattung des Anspruchs 1.
Eine solche Kraftstoffeinspritzeinrichtung ist durch die EP 0 957 261 A bekannt. Diese Kraftstoffeinspritzeinrichtung weist für jeden Zylinder der Brennkraftmaschine jeweils eine Kraftstoffpumpe, ein Kraftstoffeinspritzventil und eine das Kraftstoffeinspritzventil mit der Kraftstoffpumpe verbindende Leitung auf. Die Kraftstoffpumpe weist einen durch die Brennkraftmaschine in einer Hubbewegung angetriebenen Pumpenkolben auf, der einen Pumpenarbeitsraum begrenzt. An der Kraftstoffpumpe ist ein erstes elektrisch gesteuertes Steuerventil angeordnet, durch das eine Verbindung des Pumpenarbeitsraums und damit der Leitung mit einem Entlastungsraum gesteuert wird. Das Kraftstoffeinspritzventil weist ein Einspritzventilglied auf, durch das wenigstens eine Einspritzöffnung gesteuert wird und das durch den in einem mit der Leitung verbundenen Druckraum herrschenden Druck gegen eine Schließkraft in Öffnungsrichtung bewegbar ist. Am Kraftstoffeinspritzventil ist ein zweites elektrisch gesteuertes Steuerventil angeordnet, durch das der in einem Steuerdruckraum des Kraftstoffeinspritzventils herrschende Druck gesteuert wird, durch den das Einspritzventilglied zumindest mittelbar in Schließrichtung beaufschlagt ist. Sowohl die Kraftstoffpumpe als auch das Kraftstoffeinspritzventil weisen aufgrund des an diesen angeordneten Steuerventils einen aufwendigen Aufbau auf und es sind elektrische Leitungen für die Ansteuerung der Steuerventile erforderlich.
Vorteile der Erfindung
Die erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritzeinrichtung mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1 hat demgegenüber den Vorteil, daß nur am Kraftstoffeinspritzventil die Steuerventile mit entsprechenden elektrischen Leitungen angeordnet sind, während die Kraftstoffpumpe einfach aufgebaut sein kann und zu dieser keine elektrischen Leitungen erforderlich sind.
In den abhängigen Ansprüchen sind vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzeinrichtung angegeben.
Zeichnung
Mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Figur 1 eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung für eine Brennkraftmaschine in schematischer Darstellung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel, Figur 2 einen Druckverlauf an Einspritzöffnungen eines Kraftstoffeinspritzventils der Kraftstoffeinspritzeinrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel, Figur 3 die Kraftstoffeinspritzeinrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel, Figur 4 die Kraftstoffeinspritzeinrichtung gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel, Figur 5 einen Druckverlauf an Einspritzöffnungen des Kraftstoffeinspritzventils der Kraftstoffeinspritzeinrichtung gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel, Figur 6 die Kraftstoffeinspritzeinrichtung gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel und Figur 7 die Kraftstoffeinspritzeinrichtung gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
In den Figuren 1, 3, 4, 6 und 7 ist eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung für eine Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs dargestellt. Die Kraftstoffeinspritzeinrichtung ist als sogenanntes Pumpe-Leitung-Düse-System ausgebildet und weist für jeden Zylinder der Brennkraftmaschine jeweils eine Kraftstoffpumpe 10, ein Kraftstoffeinspritzventil 12 und eine das Kraftstoffeinspritzventil 12 mit der Kraftstoffpumpe 10 verbindende Leitung 14 auf. Die Kraftstoffpumpe 10 weist einen in einem Zylinder 16 dicht geführten Pumpenkolben 18 auf, der durch einen Nocken 20 einer Nockenwelle der Brennkraftmaschine in einer Hubbewegung angetrieben wird. Der Pumpenkolben 18 begrenzt im Zylinder 16 einen Pumpenarbeitsraum 22, in dem durch den Pumpenkolben 18 Kraftstoff unter Hochdruck verdichtet wird. Dem Pumpenarbeitsraum 22 wird Kraftstoff aus einem Kraftstoffvorratsbehälter 24 zugeführt, beispielsweise mittels einer nicht dargestellten Niederdruckpumpe.
Das Kraftstoffeinspritzventil 12 ist getrennt von der Kraftstoffpumpe 10 angeordnet und über die Leitung 14 mit dem Pumpenarbeitsraum 22 verbunden. Das Kraftstoffeinspritzventil 12 weist einen Ventilkörper 26 auf, der mehrteilig ausgebildet sein kann, in dem ein kolbenförmiges Einspritzventilglied 28 in einer Bohrung 30 längsverschiebbar geführt ist. Der Ventilkörper 26 weist an seinem dem Brennraum des Zylinders der Brennkraftmaschine zugewandten Endbereich wenigstens eine, vorzugsweise mehrere Einspritzöffnungen 32 auf. Das Einspritzventilglied 28 weist an seinem dem Brennraum zugewandten Endbereich eine beispielsweise etwa kegelförmige Dichtfläche 34 auf, die mit einem im Ventilkörper 26 ausgebildeten Ventilsitz 36 zusammenwirkt, von dem oder nach dem die Einspritzöffnungen 32 abführen. Im Ventilkörper 26 ist zwischen dem Einspritzventilglied 28 und der Bohrung 30 zum Ventilsitz 36 hin ein Ringraum 38 vorhanden, der durch eine radiale Erweiterung der Bohrung 30 in einen das Einspritzventilglied 28 umgebenden Druckraum 40 übergeht. Das Einspritzventilglied 28 weist im Bereich des Druckraums 40 eine Druckschulter 42 auf. Am dem Brennraum abgewandten Ende des Einspritzventilglieds 28 greift eine vorgespannte Schließfeder 44 an, durch die das Einspritzventilglied 28 zum Ventilsitz 36 hin gedrückt wird. Die Schließfeder 44 ist in einem Federraum 46 des Ventilkörpers 26 angeordnet, der sich an die Bohrung 30 anschließt. An den Federraum 46 schließt sich an dessen der Bohrung 30 abgewandtem Ende im Ventilkörper 26 eine weitere Bohrung 48 an, in der ein Kolben 50 dicht geführt ist, der mit dem Einspritzventilglied 28 verbunden ist. Der Kolben 50 begrenzt mit seiner dem Federraum 46 abgewandten Stirnfläche einen Steuerdruckraum 52 im Ventilkörper 26.
Die Leitung 14 verzweigt sich am Kraftstoffeinspritzventil 12 in einen in den Druckraum 40 führende Leitung 54 und eine zu nachfolgend noch näher erläuterten Steuerventilen führende Leitung 55. Die Leitungen 54,55 können als im Ventilkörper 26 ausgebildete Kanäle ausgeführt sein.
Die Kraftstoffeinspritzeinrichtung weist zwei elektrisch gesteuerte Steuerventile 60,70 auf, die am Kraftstoffeinspritzventil 12 angeordnet sind. Die Leitung 55 verzweigt sich vor den Steuerventilen 60,70 nochmals in einen zu einem ersten Steuerventil 60 führenden Leitungsteil 56 und einen zu einem zweiten Steuerventil 70 führenden Leitungsteil 57.
Durch das erste Steuerventil 60 wird eine Verbindung des Leitungsteils 56 und damit der Leitungen 55 und 14 mit einem Entlastungsraum gesteuert, wobei der Entlastungsraum beispielsweise der Kraftstoffvorratsbehälter 24 ist oder ein anderer Bereich, in dem ein geringer Druck herrscht. Das erste Steuerventil 60 ist beim ersten Ausführungsbeispiel gemäß Figur 1 als ein 2/2-Wegeventil ausgebildet. Das erste Steuerventil 60 weist ein Ventilglied 61 auf, das zwischen zwei Schaltstellungen bewegbar ist. In einer ersten Schaltstellung des Steuerventils 60 wird durch dieses die Verbindung des Leitungsteils 56 mit dem Entlastungsraum 24 geöffnet, so daß sich im Leitungsteil 56 sowie in der Leitung 55, in der Leitung 14 und im Druckraum 40 kein Hochdruck aufbauen kann. In einer zweiten Schaltstellung wird durch das Steuerventil 60 die Verbindung des Leitungsteils 56 mit dem Entlastungsraum 24 getrennt, so daß sich im Leitungsteil 56 sowie in der Leitung 55, in der Leitung 14 und im Druckraum 40 beim Förderhub des Pumpenkolbens 18 Hochdruck aufbauen kann.
Durch das zweite Steuerventil 70 wird eine Verbindung des Leitungsteils 57 mit dem Steuerdruckraum 52 des Kraftstoffeinspritzventils 12 gesteuert wird. Das zweite Steuerventil 70 ist als 2/2-Wegeventil ausgebildet und weist ein Ventilglied 71 auf, das zwischen zwei Schaltstellungen bewegbar ist. In einer ersten Schaltstellung des Steuerventils 70 wird durch dieses die Verbindung des Steuerdruckraums 52 mit dem Leitungsteil 57 und damit mit der Leitung 55 und der Leitung 14 geöffnet. In einer zweiten Schaltstellung des Steuerventils 70 wird durch dieses der Steuerdruckraum 52 vom Leitungsteil 57 und damit von der Leitung 55 und der Leitung 14 getrennt. Der Steuerdruckraum 52 weist eine ständig geöffnete Verbindung 58 mit einem Entlastungsraum auf, als der der Kraftstoffvorratsbehälter 24 dient. In der Verbindung 58 ist wenigstens eine Drosselstelle 59 vorgesehen.
Die Ansteuerung der beiden Steuerventile 60,70 erfolgt beim ersten Ausführungsbeispiel über einen gemeinsamen Aktor 64, durch den der Druck in einem Aktordruckraum 66 gesteuert wird. Der Aktor 64 kann beispielsweise ein Piezoaktor sein, der abhängig von einer an diesen angelegten elektrischen Spannung seine Länge ändert. Wenn am Aktor 64 keine Spannung anliegt, so weist dieser eine geringe Länge auf und der Druck im Aktordruckraum 66 ist gering. Mit zunehmender an den Aktor 64 angelegter elektrischer Spannung vergrößert sich dessen Länge und der Druck im Aktordruckraum 66 wird erhöht. Das Ventilglied 61 des ersten Steuerventils 60 ist einerseits vom Druck im Aktordruckraum 66 beaufschlagt und andererseits von der Kraft einer vorgespannten Rückstellfeder 68. Bei geringem Druck im Aktordruckraum 66 befindet sich das Steuerventil 60 bedingt durch die auf dessen Ventilglied 61 wirkende Kraft der Rückstellfeder 68 in seiner ersten Schaltstellung, in der die Verbindung des Leitungsteils 56 mit dem Kraftstoffvorratsbehälter 24 geöffnet ist. Zur Umschaltung des ersten Steuerventils 60 in seine zweite Schaltstellung, in der der Leitungsteil 56 vom Kraftstoffvorratsbehälter 24 getrennt ist, wird an den Aktor 64 eine derart hohe elektrische Spannung angelegt, daß der Druck im Aktordruckraum 66 ausreichend hoch ist, so daß die durch diesen auf das Ventilglied 61 erzeugte Kraft größer ist als die Kraft der Rückstellfeder 68 und das Ventilglied 61 in die zweite Schaltstellung bewegt wird. Das Ventilglied 61 liegt in den beiden Schaltstellungen des Steuerventils 60 jeweils an einem Anschlag an.
Das zweite Steuerventil 70 weist ebenfalls ein Ventilglied 71 auf, das einerseits vom Druck im Aktordruckraum 66 und andererseits von der Kraft einer vorgespannten Rückstellfeder 78 beaufschlagt ist. Bei geringem Druck im Aktordruckraum 66 befindet sich das Steuerventil 70 bedingt durch die auf dessen Ventilglied 71 wirkende Kraft der Rückstellfeder 78 in seiner ersten Schaltstellung, in der die Verbindung des Steuerdruckraums 52 mit dem Leitungsteil 57 geöffnet ist. Zur Umschaltung des zweiten Steuerventils 70 in seine zweite Schaltstellung, in der der Steuerdruckraum 52 vom Leitungsteil 57 getrennt ist, wird an den Aktor 64 eine derart hohe elektrische Spannung angelegt, daß der Druck im Aktordruckraum 66 ausreichend hoch ist, so daß die durch diesen auf das Ventilglied 71 erzeugte Kraft größer ist als die Kraft der Rückstellfeder 78 und das Ventilglied 71 in die zweite Schaltstellung bewegt wird. Das Ventilglied 71 liegt in den beiden Schaltstellungen des Steuerventils 70 jeweils an einem Anschlag an.
Die durch die Rückstellfeder 78 auf das Ventilglied 71 des zweiten Steuerventils 70 ausgeübte Kraft ist größer als die durch die Rückstellfeder 68 auf das Ventilglied 61 des ersten Steuerventils 60 ausgeübte Kraft, so daß für die Umschaltung des zweiten Steuerventils 70 in seine zweite Schaltstellung ein höherer Druck im Aktordruckraum 66 und damit eine Ansteuerung des Aktors 64 mit einer höheren elektrischen Spannung erforderlich ist als für die Umschaltung des ersten Steuerventils 60 in seine zweite Schaltstellung. Es ist somit möglich, das erste Steuerventil 60 durch eine Druckerhöhung im Aktordruckraum 66 in seine zweite Schaltstellung umzuschalten, während das zweite Steuerventil 70 in seiner ersten Schaltstellung verbleibt. Bei einer weiteren Druckerhöhung im Aktordruckraum 66 wird auch das zweite Steuerventil 70 in seine zweite Schaltstellung umgeschaltet.
Nachfolgend wird die Funktion der Kraftstoffeinspritzeinrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel erläutert. Die Steuerventile 60,70 werden durch eine elektrische Steuereinrichtung 74 angesteuert. Beim Saughub des Pumpenkolbens 18 befindet sich das erste Steuerventil 60 in seiner ersten Schaltstellung, so daß die Verbindung des Leitungsteils 56 mit dem Kraftstoffvorratsbehälter 24 geöffnet ist und sich im Pumpenarbeitsraum 22, in der Leitung 14 und im Druckraum 40 des Kraftstoffeinspritzventils 12 kein Hochdruck aufbauen kann. Das zweite Steuerventil 70 befindet sich ebenfalls in seiner ersten Schaltstellung, so daß die Verbindung des Steuerdruckraums 52 mit dem Leitungsteil 57 und damit mit der Leitung 14 und mit dem Pumpenarbeitsraum 22 geöffnet ist. Wenn die Einspritzung beginnen soll, so wird der Aktor 64 durch die Steuereinrichtung 74 derart angesteuert, daß der Druck im Aktordruckraum 66 so hoch wird, daß beide Steuerventile 60,70 in ihre zweite Schaltstellung umgeschaltet werden. Der Leitungsteil 56 und damit die Leitung 14 und der Pumpenarbeitsraum 22 sind durch das gechlossene erste Steuerventil 60 vom Kraftstoffvorratsbehälter 24 getrennt, so daß sich im Druckraum 40 des Kraftstoffeinspritzventils 12 Hochdruck entsprechend dem Verlauf des Nockenprofils des Nockens 20 aufbaut. Der Steuerdruckraum 52 ist durch das geschlossene zweite Steuerventil 70 vom Leitungsteil 57 und damit von der Leitung 14 und vom Pumpenarbeitsraum 22 getrennt, so daß im Steuerdruckraum 52 kein Hochdruck herrscht. Wenn der im Druckraum 40 herrschende Druck eine die Kraft der Schließfeder 44 übersteigende Kraft auf das Einspritzventilglied 28 erzeugt, so bewegt sich dieses in Öffnungsrichtung 29 und gibt die Einspritzöffnungen 32 frei.
In Figur 2 ist der Verlauf des Druckes an den Einspritzöffnungen 32 des Kraftstoffeinspritzventils 12 über der Zeit während einem Einspritzzyklus dargestellt. Die vorstehend erläuterte Kraftstoffeinspritzung erfolgt bedingt durch das Profil des Nockens 20 mit relativ geringem Druck und geringer Einspritzmenge während einer in Figur 2 mit I bezeichneten Voreinspritzphase.
Zur Beendigung der Voreinspritzung wird der Aktor 64 durch die Steuereinrichtung 74 derart angesteuert, daß der Druck im Aktordruckraum 66 so sinkt, daß das zweite Steuerventil 70 in seine erste Schaltstellung gelangt und die Verbindung des Steuerdruckraums 52 mit dem Leitungsteil 57 und damit mit der Leitung 14 und dem Pumpenarbeitsraum 22 geöffnet ist. Durch den sich dann im Steuerdruckraum 52 aufbauenden Hochdruck wird auf das Einspritzventilglied 28 eine die Schließfeder 44 unterstützende Kraft erzeugt, so daß das Kraftstoffeinspritzventil 12 schließt und die Kraftstoffeinspritzung unterbrochen wird. Alternativ kann auch vorgesehen sein, daß für die Beendigung der Voreinspritzung der Aktor 64 derart durch die Steuereinrichtung 74 angesteuert wird, daß der Druck im Aktordruckraum 66 so stark sinkt, daß beide Steuerventile 60,70 in ihre erste Schaltstellung umschalten und durch das erste Steuerventil 60 die Verbindung des Leitungsteils 56 und damit der Leitung 14 und des Pumpenarbeitsraums 22 mit dem Kraftstoffvorratsbehälter 24 geöffnet wird, so daß der Druck im Pumpenarbeitsraum 22, in der Leitung 14 und im Druckraum 40 sich in den Kraftstoffvorratsbehälter 24 entlastet.
Nachfolgend wird der Aktor 64 durch die Steuereinrichtung 74 wieder derart angesteuert, daß der Druck im Aktordruckraum 66 so stark ansteigt, daß die beiden Steuerventile 60,70 in ihre zweite Schaltstellung umgeschaltet werden. Im Druckraum 40 des Kraftstoffeinspritzventils 12 baut sich dann Hochdruck entsprechend dem Profil des Nockens 20 auf und das Kraftstoffeinspritzventil 12 öffnet, da der Steuerdruckraum 52 entlastet ist. Es erfolgt dann eine Einspritzung von Kraftstoff in einer in Figur 2 mit II bezeichneten Haupteinspritzphase. Es kann vorgesehen sein, daß der Aktor 64 durch die Steuereinrichtung 74 derart angesteuert wird, daß der Druck im Aktordruckraum 66 zunächst nur so stark ansteigt, daß nur das erste Steuerventil 60 in seine zweite Schaltstellung umgeschaltet wird, während das zweite Steuerventil 70 in seiner ersten Schaltstellung verbleibt. In diesem Fall steigt der Druck im Druckraum 40 des Kraftstoffeinspritzventils 12 an, jedoch kann das Kraftstoffeinspritzventil 12 wegen des im Steuerdruckraum 52 herrschenden Hochdrucks nicht öffnen. Nachfolgend wird der Aktor 64 durch die Steuereinrichtung 74 derart angesteuert, daß der Druck im Aktordruckraum 66 weiter ansteigt, so daß auch das zweite Steuerventil 70 in seine zweite Schaltstellung umgeschaltet wird, so daß im Steuerdruckraum 52 kein Hochdruck mehr herrscht und das Kraftstoffeinspritzventil 12 öffnet. Es kann somit mit dieser zeitlich verzögerten Umschaltung des zweiten Steuerventils 70 der Öffnungsdruck des Kraftstoffeinspritzventils 12 verändert werden, wobei sich mit zunehmender zeitlicher Verzögerung ein höherer Öffnungsdruck ergibt. Der Druckverlauf an den Einspritzöffnungen 32 hierfür ist in Figur 2 mit gestrichelten Linien dargestellt.
Zur Beendigung der Haupteinspritzung wird der Aktor 64 durch die Steuereinrichtung 74 derart angesteuert, daß der Druck im Aktordruckraum 66 so stark absinkt, daß das zweite Steuerventil 70 in seine erste Schaltstellung umschaltet während das erste Steuerventil 60 in seiner zweiten Schaltstellung verbleibt. Somit baut sich im Steuerdruckraum 52 Hochdruck auf, durch den das Kraftstoffeinspritzventil 12 geschlossen wird. Im Druckraum 40 herrscht durch das in seiner zweiten Schaltstellung verbleibende erste Steuerventil 60 ebenfalls Hochdruck. Für eine Nacheinspritzung von Kraftstoff in einer in Figur 2 mit III bezeichneten Phase wird der Aktor 64 durch die Steuereinrichtung 74 derart angesteuert, daß der Druck im Aktordruckraum 66 wieder so stark ansteigt, daß das zweite Steuerventil 70 in seine zweite Schaltstellung umschaltet, so daß im Steuerdruckraum 52 kein Hochdruck mehr herrscht und das Kraftstoffeinspritzventil 12 infolge des im Druckraum 40 herrschenden Hochdrucks öffnet. Zur Beendigung der Kraftstoffeinspritzung wird der Aktor 64 durch die Steuereinrichtung 74 derart angesteuert, daß der Druck im Aktordruckraum 66 so stark absinkt, daß beide Steuerventile 60,70 in ihre erste Schaltstellung umschalten.
Durch die Anordnung beider Steuerventile 60,70 am Kraftstoffeinspritzventil 12 sind nur zu diesem elektrische Leitungen 75 zur Steuereinrichtung 74 erforderlich, während zur Kraftstoffpumpe 10 keine elektrischen Leitungen und nur die hydraulische Leitung 14 erforderlich ist. Die beiden Steuerventile 60,70 befinden sich bei nicht angesteuertem, das heißt spannungslosem Aktor 64 und somit drucklosem Aktordruckraum 66 jeweils in ihrer ersten Schaltstellung, so daß die Verbindung des Leitungsteils 56 mit dem Kraftstoffvorratsbehälter 24 geöffnet ist und die Verbindung des Steuerdruckraums 52 mit dem Leitungsteil 57 geöffnet ist.
In Figur 3 ist die Kraftstoffeinspritzeinrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel dargestellt, bei dem der Aufbau im wesentlichen gleich ist wie beim ersten Ausführungsbeispiel und abweichend lediglich vorgesehen ist, daß die beiden Steuerventile 160,170 jeweils einen eigenen Aktor 162 bzw. 172 zur Bewegung des jeweiligen Ventilglieds 161 bzw. 171 gegen jeweils eine Rückstellfeder 168 bzw. 178 aufweisen. Die Aktoren 162,172 können als Piezoaktoren oder als Elektromagnete ausgebildet sein und werden durch die Steuereinrichtung 174 angesteuert. Die beiden Steuerventile 160,170 sind wiederum am Kraftstoffeinspritzventil 12 angeordnet, so daß zur Kraftstoffpumpe 10 keine elektrischen Leitungen erforderlich sind. Die Funktion der Kraftstoffeinspritzeinrichtung gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel ist gleich wie beim ersten Ausführungsbeispiel beschrieben und es kann der in Figur 2 dargestellte Druckverlauf an den Einspritzöffnungen 32 des Kraftstoffeinspritzventils 12 erreicht werden.
In Figur 4 ist die Kraftstoffeinspritzeinrichtung gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel dargestellt, wobei der grundsätzliche Aufbau wieder gleich wie beim ersten Ausführungsbeispiel ist, jedoch die Steuerventile 260,270 modifiziert sind. Für beide Steuerventile 260,270 ist ein gemeinsamer Aktor 264 vorgesehen, der durch die Steuereinrichtung 274 angesteuert wird und durch den der Druck im Aktordruckraum 266 steuerbar ist. Das erste Steuerventil 260 ist als 2/3-Wegeventil ausgebildet, das ein Ventilglied 261 aufweist, das einerseits vom Druck im Aktordruckraum 266 und andererseits von der Kraft einer Rückstellfeder 268 beaufschlagt ist. Das erste Steuerventil 260 ist zwischen drei Schaltstellungen umschaltbar. In einer ersten Schaltstellung des Steuerventils 260 ist die Verbindung des Leitungsteils 56 und damit der Leitung 14 und des Pumpenarbeitsraums 22 mit dem Kraftstoffvorratsbehälter 24 voll geöffnet. In einer zweiten Schaltstellung des Steuerventils 260 ist die Verbindung des Leitungsteils 56 und damit der Leitung 14 und des Pumpenarbeitsraums 22 mit dem Kraftstoffvorratsbehälter 24 über eine Drosselstelle 263 mit geringerem Querschnitt als in der ersten Schaltstellung geöffnet. In einer dritten Schaltstellung des Steuerventils 260 ist der Leitungsteil 56 und damit die Leitung 14 und der Pumpenarbeitsraum 22 vom Kraftstoffvorratsbehälter 24 getrennt. Bei nicht angesteuertem Aktor 264 und somit geringem Druck im Aktordruckraum 266 befindet sich das erste Steuerventil 260 in seiner ersten Schaltstellung, in der die Verbindung des Leitungsteils 56 mit dem Kraftstoffvorratsbehälter 24 voll geöffnet ist. Bei derart angesteuertem Aktor 264, daß der Druck im Aktordruckraum 266 etwas erhöht ist, befindet sich das erste Steuerventil 260 in seiner zweiten Schaltstellung, in der die Verbindung des Leitungsteils 56 mit dem Kraftstoffvorratsbehälter 24 über die Drosselstelle 263 geöffnet ist. Bei derart angesteuertem Aktor 264, daß im Aktordruckraum 266 ein hoher Druck herrscht, befindet sich das Steuerventil 260 in seiner dritten Schaltstellung, in der der Leitungsteil 56 vom Kraftstoffvorratsbehälter 24 getrennt ist.
Das zweite Steuerventil 270 ist wie beim ersten Ausführungsbeispiel als 2/2-Wegeventil ausgebildet und weist ein gegen die Kraft einer Rückstellfeder 278 verschiebbares Ventilglied 271 auf. Bei nicht angesteuertem Aktor 264 und damit geringem Druck im Aktordruckraum 266 befindet sich das zweite Steuerventil 270 in einer ersten Schaltstellung, in der der Steuerdruckraum 52 vom Leitungsteil 57 getrennt ist. Bei derart angesteuertem Aktor 264, daß im Aktordruckraum 266 ein hoher Druck herrscht, befindet sich das Steuerventil 270 in einer zweiten Schaltstellung, in der die Verbindung des Steuerdruckraums 52 mit dem Leitungsteil 57 geöffnet ist. Für die Umschaltung des zweiten Steuerventils 270 in seine zweite Schaltstellung ist ein höherer Druck im Aktordruckraum 266 erforderlich als für die Umschaltung des ersten Steuerventils 260 in seine dritte Schaltstellung. Die Vorspannung der Rückstellfeder 278 des zweiten Steuerventils 270 kann hierbei größer sein als die Vorspannung der Rückstellfeder 268 des ersten Steuerventils 260.
Nachfolgend wird die Funktion der Kraftstoffeinspritzeinrichtung gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel beschrieben, soweit diese von der gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel abweicht. In Figur 5 ist derzeitliche Verlauf des Drucks an den Einspritzöffnungen 32 des Kraftstoffeinspritzventils 12 während einem Einspritzzyklus für die Kraftstoffeinspritzeinrichtung gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel dargestellt. Für die Voreinspritzung in der Phase I wird das erste Steuerventil 260 durch entsprechende Ansteuerung des Aktors 264 in seine dritte Schaltstellung gebracht, während das zweite Steuerventil 270 in seiner ersten Schaltstellung verbleibt. Für die Beendigung der Voreinspritzung wird der Aktor 264 nicht mehr angesteuert, so daß das erste Steuerventil 260 in seine erste Schaltstellung umschaltet.
Für die Haupteinspritzung in der Phase II wird das erste Steuerventil 260 durch entsprechende Ansteuerung des Aktors 264 in seine zweite Schaltstellung gebracht, so daß der Leitungsteil 56 und damit die Leitung 14 und der Pumpenarbeitsraum 22 über die Drosselstelle 263 mit dem Kraftstoffvorratsbehälter 24 verbunden sind. Über die Drosselstelle 263 kann Kraftstoff in den Kraftstoffvorratsbehälter 24 abfließen, so daß sich im Pumpenarbeitsraum 22, der Leitung 14 und dem Druckraum 40 nicht der volle Druck entsprechen dem Profil des Nockens 20 aufbauen kann sondern nur ein geringerer Druck, durch den das Kraftstoffeinspritzventil 12 geöffnet wird und die Kraftstoffeinspritzung erfolgt. Die Haupteinspritzung beginnt daher mit einem relativ geringen Druck wie dies in Figur 5 dargestellt ist. Mit zeitlicher Verzögerung nach Beginn der Haupteinspritzung wird das erste Steuerventil 260 durch entsprechende Ansteuerung des Aktors 264 in seine dritte Schaltstellung umgeschaltet, so daß der Leitungsteil 56 und die Leitung 14 sowie der Pumpenarbeitsraum 22 vom Kraftstoffvorratsbehälter 24 getrennt sind und sich im Druckraum 40 der volle Hochdruck entsprechend dem Profil des Nockens 20 aufbaut und die Kraftstoffeinspritzung mit hohem Druck erfolgt.
Zur Beendigung der Haupteinspritzung wird das zweite Steuerventil 270 durch entsprechende Ansteuerung des Aktors 264 und Einstellung eines hohen Drucks im Aktordruckraum 266 in seine zweite Schaltstellung gebracht, so daß der Steuerdruckraum 52 mit dem Leitungsteil 57 und damit der Leitung 14 und dem Pumpenarbeitsraum 22 verbunden ist, so daß im Steuerdruckraum 52 Hochdruck herrscht und das Kraftstoffeinspritzventil 12 schließt. Für eine Nacheinspritzung in der Phase III wird der Aktor 264 wieder derart angesteuert, daß der Druck im Aktordruckraum 266 absinkt, so daß das zweite Steuerventil 270 wieder in seine erste Schaltstellung gelangt und der Steuerdruckraum 52 vom Leitungsteil 57 getrennt ist, so daß das Kraftstoffeinspritzventil 12 bedingt durch den im Druckraum 40 herrschenden Druck wieder öffnet. Zur Beendigung der Nacheinspritzung wird der Aktor 264 derart angesteuert, daß der Druck im Aktordruckraum 266 so stark absinkt, daß die Steuerventile 260,270 wieder in ihre erste Schaltstellungen umschalten.
In Figur 6 ist die Kraftstoffeinspritzeinrichtung gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel dargestellt, bei dem der grundsätzliche Aufbau gleich ist wie beim ersten Ausführungsbeispiel und lediglich die Anordnung des zweiten Steuerventils 370 geändert ist. Es wird daher nachfolgend nur die Anordnung und Ausbildung des zweiten Steuerventils 370 näher erläutert. Der Leitungsteil 357 mündet in den Steuerdruckraum 52 und ist ständig geöffnet, wobei in diesem eine Drosselstelle vorgesehen sein kann. Vom Steuerdruckraum 52 führt eine Verbindung 358 zu einem Entlastungsraum, als der beispielsweise der Kraftstoffvorratsbehälter 24 dient. Durch das zweite Steuerventil 370 wird die Verbindung 358 des Steuerdruckraums 52 mit dem Kraftstoffvorratsbehälter 24 gesteuert. In der Verbindung 358 ist wenigstens eine Drosselstelle 359 vorgesehen. Das zweite Steuerventil 370 ist als 2/2-Wegeventil ausgebildet und weist ein Ventilglied 371 auf, das gegen die Kraft einer Rückstellfeder 378 zwischen zwei Schaltstellungen bewegbar ist. In einer ersten Schaltstellung des Steuerventils 370 wird durch dieses die Verbindung 358 des Steuerdruckraums 52 mit dem Kraftstoffvorratsbehälter 24 geöffnet. In einer zweiten Schaltstellung des Steuerventils 370 wird durch dieses der Steuerdruckraum 52 vom Kraftstoffvorratsbehälter 24 getrennt. Die beiden Steuerventile 360,370 werden von einem gemeinsamen Aktor 364 gesteuert, durch den der Druck in einem Aktordruckraum 366 bestimmt wird. Die Funktionsweise der Kraftstoffeinspritzeinrichtung gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel ist gleich wie beim ersten Ausführungsbeispiel, wobei sich jedoch das zweite Steuerventil 370 während der Einspritzung in seiner ersten Schaltstellung befindet, in der die Verbindung 358 des Steuerdruckraums 52 mit dem Kraftstoffvorratsbehälter 24 geöffnet ist, so daß sich im Steuerdruckraum 52 kein Hochdruck aufbauen kann. Das erste Steuerventil 360 befindet sich während der Einspritzung in seiner zweiten Schaltstellung, in der der Leitungsteil 356 vom Kraftstoffvorratsbehälter 24 getrennt ist. Der Aktor 364 ist während der Einspritzung durch die Steuereinrichtung 374 derart angesteuert, daß im Aktordruckraum 366 ein ausreichend hoher Druck herrscht, um das erste Steuerventil 360 in seine zweite Schaltstellung zu schalten, während das zweite Steuerventil 370 in seiner ersten Schaltstellung verbleibt. Zur Beendigung der Einspritzung wird das zweite Steuerventil 370 durch Erhöhung des Drucks im Aktordruckraum 366 in seine zweite Schaltstellung umgeschaltet, so daß der Steuerdruckraum 52 vom Kraftstoffvorratsbehälter 24 getrennt ist und sich in diesem Hochdruck aufbaut, durch den das Kraftstoffeinspritzventil 12 geschlossen wird. Mit der Kraftstoffeinspritzeinrichtung gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel kann ein Druckverlauf an den Einspritzöffnungen 32 des Kraftstoffeinspritzventils 12 gemäß Figur 2 erreicht werden. Bei nicht angesteuertem, das heißt stromlosem Aktor 364 befindet sich das zweite Steuerventil 370 in seiner ersten Schaltstellung, in der die Verbindung 358 des Steuerdruckraums 52 mit dem Kraftstoffvorratsbehälter 24 geöffnet ist.
Anstelle des als 2/2-Wegeventil ausgebildeten ersten Steuerventils 360 kann bei der Kraftstoffeinspritzeinrichtung gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel auch ein als 2/3-Wegeventil ausgebildetes erstes Steuerventil wie beim dritten Ausführungsbeispiel gemäß Figur 4 vorgesehen werden. Hiermit kann ein Druckverlauf an den Einspritzöffnungen 32 des Kraftstoffeinspritzventils 12 gemäß Figur 5 erreicht werden.
Bei der Kraftstoffeinspritzeinrichtung gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel kann außerdem auch vorgesehen sein, daß wie beim zweiten Ausführungsbeispiel gemäß Figur 2 für die Steuerventile 360,370 getrennte Aktoren vorgesehen sind.
In Figur 7 ist die Kraftstoffeinspritzeinrichtung gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel dargestellt, bei dem gegenüber dem vierten Ausführungsbeispiel lediglich die Schaltstellungen des zweiten Steuerventils 470 vertauscht sind. In seiner ersten Schaltstellung ist durch das zweite Steuerventil 470 der Steuerdruckraum 52 vom Kraftstoffvorratsbehälter 24 getrennt und in seiner zweiten Schaltstellung ist durch das zweite Steuerventil 470 die Verbindung 458 des Steuerdruckraums 52 mit dem Kraftstoffvorratsbehälter 24 geöffnet. Bei nicht angesteuertem, das heißt stromlosem Aktor 464 befindet sich das zweite Steuerventil 470 in seiner ersten Schaltstellung, in der der Steuerdruckraum 52 vom Kraftstoffvorratsbehälter 24 getrennt ist. Während der Einspritzung wird der Aktor 464 durch die Steuereinrichtung 474 derart angeeteuert, daß im Aktordruckraum 466 ein ausreichend hoher Druck herrscht um sowohl das erste Steuerventil 460 als auch das zweite Steuerventil 470 in ihre zweite Schaltstellung zu schalten. Zur Beendigung der Einspritzung wird der Druck im Aktordruckraum 466 durch entsprechende Ansteuerung des Aktors 464 derart verringert, daß das zweite Steuerventil 470 in seine erste Schaltstellung umschaltet, so daß der Steuerdruckraum 52 vom Kraftstoffvorratsbehälter 24 getrennt ist, jedoch das erste Steuerventil 460 in seiner zweiten Schaltstellung verbleibt, so daß die Leitung 456 vom Kraftstoffvorratsbehälter 24 getrennt ist.

Claims (11)

  1. Kraftstoffeinspritzeinrichtung für Brennkraftmaschinen mit einer Kraftstoffpumpe (10) für jeden Zylinder der Brennkraftmaschine, die einen durch die Brennkraftmaschine in einer Hubbewegung angetriebenen Pumpenkolben (18) aufweist, der einen Pumpenarbeitsraum (22) begrenzt, welcher über eine Leitung (14) mit einem getrennt von der Kraftstoffpumpe (10) an der Brennkraftmaschine angeordneten Kraftstoffeinspritzventil (12) verbunden ist, das ein Einspritzventilglied (28) aufweist, durch das wenigstens eine Einspritzöffnung (32) gesteuert wird und das durch den im Pumpenarbeitsraum (22) erzeugten Druck gegen eine Schließkraft in Öffnungsrichtung (29) bewegbar ist, wobei ein erstes elektrisch angesteuertes Steuerventil (60;160;260;360;460) vorgesehen ist, durch das zumindest mittelbar eine Verbindung des Pumpenarbeitsraums (22) mit einem Entlastungsraum (24) gesteuert wird, und wobei ein zweites elektrisch angesteuertes Steuerventil (70;170;270;370;470) vorgesehen ist, durch das der in einem Steuerdruckraum (52) des Kraftstoffeinspritzventils (12) herrschende Druck gesteuert wird, durch den das Einspritzventilglied (28) zumindest mittelbar in Schließrichtung beaufschlagt ist, dadurch gekennzeichnet, daß beide Steuerventile (60;160;260;360;460;70;170;270; 370;470) am Kraftstoffeinspritzventil (12) angeordnet sind.
  2. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitung (14) in einen Ventilkörper (26) des Kraftstoffeinspritzventils (12) mündet und sich in diesem in eine in einen das Einspritzventilglied (28) umgebenden Druckraum (40) mündende Leitung (54) und eine zu den Steuerventilen (60;160;260;360;460;70;170;270;370;470) führende Leitung (55) verzweigt.
  3. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß durch das zweite Steuerventil (70;170;270) eine Verbindung des Steuerdruckraums (52) zumindest mittelbar mit der Leitung (14) gesteuert wird.
  4. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerdruckraum (52) eine ständig geöffnete Verbindung (58) mit einem Entlastungsraum (24) aufweist, in der wenigstens eine Drosselstelle (59) vorgesehen ist.
  5. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Steuerventil (70;170;270) ein 2/2-Wegeventil ist, durch das in einer ersten Schaltstellung der Steuerdruckraum (52) zumindest mittelbar mit der Leitung (14) verbunden ist und durch das in einer zweiten Schaltstellung der Steuerdruckraum (52) von der Leitung (14) getrennt ist.
  6. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerdruckraum (52) eine ständig geöffnete Verbindung (358;458) zumindest mittelbar mit der Leitung (14) aufweist und daß durch das zweite Steuerventil (370;470) eine Verbindung (358;458) des Steuerdruckraums (52) mit einem Entlastungsraum (24) gesteuert wird.
  7. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß in der Verbindung (358;458) des Steuerdruckraums (52) mit dem Entlastungsraum (24) wenigstens eine Drosselstelle (359;459) vorgesehen ist.
  8. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Steuerventil (370;470) ein 2/2-Wegeventil ist, durch das in einer ersten Schaltstellung der Steuerdruckraum (52) mit dem Entlastungsraum (24) verbunden ist und durch das in einer zweiten Schaltstellung der Steuerdruckraum (52) vom Entlastungsraum (24) getrennt ist.
  9. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Steuerventil (60;160;360;460) ein 2/2-Wegeventil ist, durch das in einer ersten Schaltstellung die Leitung (14) zumindest mittelbar mit dem Entlastungsraum (24) verbunden ist und durch das in einer zweiten Schaltstellung die Leitung (14) vom Entlastungsraum (24) getrennt ist.
  10. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Steuerventil (260;360) ein 2/3-Wegeventil ist, durch das in einer ersten Schaltstellung die Leitung (14) zumindest mittelbar mit dem Entlastungsraum (24) ungedrosselt verbunden ist, durch das in einer zweiten Schaltstellung die Leitung (14) zumindest mittelbar mit dem Entlastungsraum (24) über eine Drosselstelle (263) verbunden ist und durch das in einer dritten Schaltstellung die Leitung (14) vom Entlastungsraum (24) getrennt ist.
  11. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß beide Steuerventile (60;260;360;460;70;270;370;470) durch einen gemeinsamen Aktor (64;264;364;464) gesteuert werden.
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