EP1241347A2 - Kraftstoffeinspritzeinrichtung für Brennkraftmaschinen - Google Patents

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EP1241347A2
EP1241347A2 EP02004726A EP02004726A EP1241347A2 EP 1241347 A2 EP1241347 A2 EP 1241347A2 EP 02004726 A EP02004726 A EP 02004726A EP 02004726 A EP02004726 A EP 02004726A EP 1241347 A2 EP1241347 A2 EP 1241347A2
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EP
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pressure
chamber
control
valve
fuel
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EP1241347B1 (de
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Nestor Rodriguez-Amaya
Roger Potschin
Juergen Dr. Gruen
Ulrich Dr. Projahn
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Robert Bosch GmbH
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    • F02M2200/40—Fuel-injection apparatus with fuel accumulators, e.g. a fuel injector having an integrated fuel accumulator

Definitions

  • the invention is based on one Fuel injection device for internal combustion engines the type of claim 1.
  • the fuel injection device with the Features according to claim 1 has the advantage that through the pressure accumulator in which one versus the Maintain fuel tank elevated pressure is reduced as a control room the risk of cavitation is and also the efficiency is improved. In addition, through the pressure accumulator Pressure fluctuations in the fuel injector be dampened.
  • FIG. 1 shows a Fuel injection device for an internal combustion engine in a schematic representation according to a first Embodiment, Figure 2 the Fuel injector according to a second Embodiment, Figure 3 on a course of a pressure Injection openings of a fuel injector Fuel injection device, Figure 4 in sections a modified version of the Fuel injection device and Figure 5 in sections another modified version of the Krafstoffeinspritz listening.
  • the pump work space 22 is by means of a feed pump 21 Fuel from a fuel tank 24 of the Motor vehicle supplied. Between the feed pump 21 and the pump work space 22 is a to the pump work space 22 opening check valve 23 arranged.
  • the Check valve 23 can also be omitted, with then a control edge of the pump piston 18 from the cylinder 16 laxative connection of the pump workspace 22 with the Fuel reservoir 24 is opened and closed.
  • In the line 14 is one from the pump work space 22 opening another check valve 25 is arranged.
  • the Delivery line from the feed pump 21 opens between the Pump work chamber 22 and the further check valve 25.
  • 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 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 one in the valve body 26 in its facing the combustion chamber End region trained valve seat 36 cooperates from after or after which the injection openings 32 discharge.
  • valve body 26 is between the injection valve member 28 and an annular space 38 toward the bore 30 toward the valve seat 36 present, the one facing away from the valve seat 36 End area through a radial expansion of the bore 30 in a pressure chamber 40 surrounding the injection valve member 28 transforms.
  • the injection valve member 28 has the level of Pressure chamber 40 by reducing a cross section Pressure shoulder 42 on.
  • Injector member 28 engages a biased one 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.
  • the fuel injection device is according to shown a first embodiment. From channel 54 branches off a connection 56 to the control pressure chamber 52.
  • the Fuel injector has a close to that First control valve 60 arranged on fuel pump 10, that can be integrated into the fuel pump 10, for example can.
  • a connection is established by the first control valve 60 59 of the pump workspace 22 of the fuel pump 10 a control chamber 62 designed as a pressure accumulator controlled.
  • the connection 59 branches downstream of the Check valve 25 from line 14.
  • the pressure accumulator 62 becomes one against the pressure in the fuel tank 24 maintain increased pressure.
  • the pressure accumulator 62 is via a pressure relief valve 64 with a relief chamber connected, for example the fuel tank 24 is.
  • the first control valve 60 is electrically controllable and has an actuator 61, which is an electromagnet or Can be a piezo actuator that is controlled electrically and through which a valve member of the control valve 60 is movable.
  • the first control valve 60 may or may not be pressure balanced be pressure-balanced.
  • the first control valve 60 is designed as a 2/2-way valve and through it in a first switching position, the connection 59 to Pressure accumulator 62 opened and in a second The switching position becomes the connection 59 to the pressure accumulator 62 Cut.
  • the control valve 60 is operated by an electrical Control device 66 as a function of operating parameters controlled the internal combustion engine.
  • a second control valve 68 provided by the one Connection 70 of the control pressure chamber 52 with a Relief room, for example the Fuel reservoir 24 is controlled.
  • the second Control valve 68 is electrically controllable and has one Actuator 69, which can be an electromagnet or a piezo actuator can, which is electrically controlled and by the one Valve member of the control valve 68 is movable.
  • the second Control valve 68 is preferably pressure balanced trained, but can not be pressure balanced.
  • the second control valve 68 is a 2/2-way valve formed by the in a first switching position Connection 70 of the control pressure chamber 52 with the Fuel tank 24 is open and through the in a second switching position, the connection 70 of the Control pressure chamber 52 with the fuel reservoir 24 is separated.
  • a throttle point 58 is provided in the connection 59 of the control pressure chamber 52 with the channel 54 and in the connection 70 of the control pressure chamber 52 with the Fuel tank 24 is between the Control pressure chamber 52 and the second control valve 68 a further throttle point 71 is provided.
  • the second control valve 68 is also controlled by the control device 66. The control of the control valves 60,68 by the Control device 66 takes place depending on operating parameters the internal combustion engine, such as speed, load and temperature.
  • Fuel injector according to the first Exemplary embodiment explained.
  • the suction stroke of the Pump piston 18 is fuel by the feed pump 21 from the fuel tank 24 through the open Check valve 23 or by the control edge of the Pump piston 18 opened connection in the Pump room 22 promoted.
  • the delivery stroke of the Pump piston 18 closes the check valve 23 or is covers the connection from the pump piston 18 and that Check valve 25 opens, the first control valve 60 can be opened so that the connection 59 with the Pressure accumulator 62 is open. If the Start fuel injection with a pre-injection should, the first control valve 60 by the Control device 66 closed, so that the connection 59th to the pressure accumulator 62 is separated and in Pump workspace 22 can build up high pressure.
  • the one in Pump working space 22 prevails pressure acts on the Line 14 and the channel 54 in the valve body 26 also in the Pressure chamber 40.
  • the second control valve 68 is through the Control device 66 opened so that Control pressure chamber 52 despite its connection 56 to the channel 54 can not build high pressure, but this to Fuel reservoir 24 is dismantled. Through the Throttling points 58 and 71 are achieved that from the channel 54th only a small amount of fuel in the Fuel tank 24 can drain.
  • the injection valve member 28 lifts with his Sealing surface 34 from the valve seat 36 and fuel through the injection openings 32 into the combustion chamber of the Injected cylinders of the internal combustion engine.
  • the Opening pressure of the fuel injection valve 12 is there because of the open second control valve 68 only from the Force of the closing spring 44 dependent. The pressure course during the injection is due to the profile of the cam 20 certainly.
  • the second Control valve 68 closed by the control device 66, so that the control pressure chamber 52 from the fuel tank 24 is separated and located in the control pressure chamber 52 above it Connection 56 with the channel 54 pressure builds up. This will a via the piston 50 to the injection valve member 28 Force generated by the closing spring 44 supporting force, so that the injection valve member 28 against his Opening direction 29 moves and with its sealing surface 34 on Valve seat 36 comes to rest and the injection ends becomes.
  • the second one Control valve 68 opened by the control device 66, see above that the control pressure chamber 52 is relieved and that Fuel injection valve 12 opens.
  • the first control valve 60 can be closed at the start of the main injection, so that the connection 59 to the pressure accumulator 62 is separated and in the line 14 and the pressure chamber 40 of the Fuel injection valve 12 corresponding to a pressure build-up the profile of the cam 20 results.
  • the first control valve 60 initially remains open so that due to the open connection 59 to the pressure accumulator 62 in line 14 and in the pressure chamber 40 of the fuel injection valve 12 only one pressure corresponding to the pressure relief valve 64 in Pressure accumulator 62 can build set pressure.
  • the first control valve 60 is opened, so that the post-injection only with the pressure level corresponding to the pressure accumulator 62.
  • the second control valve 68 is activated the control device 66 is closed and / or the first Control valve 60 opened by the control device 66.
  • the Post-injection corresponds to one in Figure 3 with III designated injection phase.
  • the fuel injection device is according to shown a second embodiment in which the basic structure is the same as the above explained first embodiment, but the controller the pressure in the pressure accumulator 62 is modified.
  • Control of the pressure in the accumulator 62 is instead of Pressure relief valve 64, a third control valve 74 intended.
  • the third control valve 74 is electrical controllable and has an actuator 75 that a Electromagnet or a piezo actuator can be electrical is controlled and through which a valve member of the Control valve 74 is movable.
  • the third control valve 74 is designed as a 2/2-way valve and is by this in a first switching position a connection 76 of the Pressure accumulator 62 with the fuel tank 24 as Relief chamber opened and in a second switch position becomes the connection 76 to the fuel tank 24 Cut.
  • the third control valve 74 is also from the Control device 66 controlled. It is also a Pressure sensor 78 provided by which the pressure in Pressure accumulator 62 is detected and with the Control device 66 is connected. By appropriate Control of the third control valve 74 by the Control device 66 can control the pressure in pressure accumulator 62 can be set variably.
  • the pressure in the pressure accumulator 62 can be increased and is variable depending on the operating parameters of the internal combustion engine can be set so that the pressure at which the pre-injection takes place and the main injection starts, is variable. Also the stand pressure in line 14 and the pressure chamber 40 of the fuel injection valve 12 Relieved pump work space 22 can be set variably become. Otherwise, the functionality of the Fuel injector according to the second Embodiment same as the first Embodiment.
  • FIG 4 is another embodiment of the Fuel injector shown in which the basic structure essentially the same as the first or second embodiment, but the arrangement and formation of the second control valve 168 modified is.
  • the second control valve 168 is electrically controllable and has an actuator 169 which is an electromagnet or can be a piezo actuator that is controlled electrically and through which a valve member of the control valve 168 is movable is.
  • the second control valve 168 is in the connection 56 the control pressure chamber 52 arranged with the channel 54.
  • the second control valve 168 is as a 3/2-way valve formed by the in a first switching position Connection 56 of the control pressure chamber 52 to the channel 54 and so that the pump work space 22 is open and the Control pressure chamber 52 from the fuel reservoir 24 as Relief room is separated.
  • a second Switch position of the second control valve 168 is the Control pressure chamber 52 with the fuel tank 24 as Relief chamber connected and the connection 56 to the channel 54 and thus to the pump work space 22 is separated.
  • FIG. 5 shows a further embodiment of the Fuel injector shown in which the basic structure essentially the same as the first or second embodiment, but the arrangement and modified formation of the second control valve 268 is.
  • the second control valve 268 is electrically controllable and has an actuator 269 which is an electromagnet or can be a piezo actuator that is controlled electrically and movable through which a valve member of the control valve 268 is.
  • the second control valve 268 Line 14 connected and on the other hand to this Channel 54 to the pressure chamber 40 and the connection 56 to Control pressure chamber 52 connected.
  • the second control valve 268 is designed as a 3/2-way valve, through which in a first switching position, the connection 56 of the Control pressure chamber 52 is open with the channel 54 and the Channel 54 from line 14 and thus from the pump work space 22 is separated. In a second switch position of the second Control valve 268 is the control pressure chamber 52 through this separated from channel 54 and channel 54 is connected to the line 14 and thus connected to the pump work space 22.
  • the Control pressure chamber 52 has a connection 270 with the Fuel tank 24 as a relief space in which an opening to the fuel tank 24 Check valve 272 is arranged and also a Throttle point can be provided.

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Abstract

Die Kraftstoffeinspritzeinrichtung weist für für jeden Zylinder der Brennkraftmaschine eine Kraftstoffpumpe (10) auf, die einen durch die Brennkraftmaschine in einer Hubbewegung angetriebenen Pumpenkolben (18) aufweist, der einen Pumpenarbeitsraum (22) begrenzt, dem Kraftstoff aus einem Kraftstoffvorratsbehälter (24) zugeführt wird und der mit einem 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 einer Öffnungsrichtung (29) bewegbar ist. Durch ein erstes elektrisch gesteuertes Steuerventil (60), wird eine Verbindung (59) des Pumpenarbeitsraums (22) mit einem Absteuerraum (62) gesteuert und durch ein zweites elektrisch gesteuertes Steuerventil (68) wird der in einem Steuerdruckraum (52) des Kraftstoffeinspritzventils (12) herrschende Druck gesteuert, durch den das Einspritzventilglied (28) zumindest mittelbar in Schließrichtung beaufschlagt ist. Der Absteuerraum (62) ist als Druckspeicher ausgebildet, in dem ein gegenüber dem im Kraftstoffvorratsbehälter (24) herrschenden Druck erhöhter Druck aufrechterhalten wird. <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 A1 bekannt. Diese Kraftstoffeinspritzeinrichtung weist eine Kraftstoffpumpe für jeden Zylinder der Brennkraftmaschine auf, die einen durch die Brennkraftmaschine in einer Hubbewegung angetriebenen Pumpenkolben aufweist, der einen Pumpenarbeitsraum begrenzt, dem Kraftstoff aus einem Kraftstoffvorratsbehälter zugeführt wird. Der Pumpenarbeitsraum ist mit einem Kraftstoffeinspritzventil verbunden, das ein Einspritzventilglied aufweist, durch das wenigstens eine Einspritzöffnung gesteuert wird und das durch den im Pumpenarbeitsraum herrschenden Druck gegen eine Schließkraft in Öffnungsrichtung bewegbar ist. Es ist ein erstes elektrisch gesteuertes Steuerventil vorgesehen, durch das eine Verbindung des Pumpenarbeitsraums mit dem Kraftstoffvorratsbehälter als Absteuerraum gesteuert wird. Es ist außerdem ein zweites elektrisch gesteuertes Steuerventil vorgesehen, durch das der in einem Steuerdruckraum herrschende Steuerdruck gesteuert wird, durch den das Einspritzventilglied zumindest mittelbar in Schließrichtung beaufschlagt ist. Nachteilig bei dieser bekannten Kraftstoffeinspritzeinrichtung ist, daß durch die Verwendung des drucklosen Kraftstoffvorratsbehälters als Absteuerraum der Druck im Pumpenarbeitsraum und in den mit diesem verbundenen Bereichen der Kraftstoffeinspritzeinrichtung bei der Verbindung mit dem Entlastungsraum stark abfällt und somit die Gefahr von Kavitation besteht. Außerdem ist der Wirkungsgrad der Kraftstoffeinspritzeinrichtung hierdurch nicht optimal.
Vorteile der Erfindung
Die erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritzeinrichtung mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1 hat demgegenüber den Vorteil, daß durch den Druckspeicher, in dem ein gegenüber dem Kraftstoffvorratsbehälter erhöhter Druck aufrechterhalten wird, als Absteuerraum die Gefahr der Kavitation verringert ist und außerdem der Wirkungsgrad verbessert ist. Darüberhinaus können durch den Druckspeicher Druckschwingungen in der Kraftstoffeinspritzeinrichtung gedämpft werden.
In den abhängigen Ansprüchen sind vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzeinrichtung angegeben. Die Ausbildung gemäß Anspruch 3 ermöglicht eine Einstellung des Druckes im Druckspeicher beispielsweise abhängig von Betriebsparametern der Brennkraftmaschine.
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 die Kraftstoffeinspritzeinrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel, Figur 3 einen Verlauf eines Druckes an Einspritzöffnungen eines Kraftstoffeinspritzventils der Kraftstoffeinspritzeinrichtung, Figur 4 ausschnittsweise eine modifizierte Ausführung der Kraftstoffeinspritzeinrichtung und Figur 5 ausschnittsweise eine weitere modifizierte Ausführung der Krafstoffeinspritzeinrichtung.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
In den Figuren 1,2,4 und 5 ist eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung für eine Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs dargestellt. Die Brennkraftmaschine ist vorzugsweise eine selbstzündende Brennkraftmaschine. Die Kraftstoffeinspritzeinrichtung ist vorzugsweise 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 entgegen der Kraft einer Rückstellfeder 19 in einer Hubbewegung angetrieben wird. Der Pumpenkolben 18 begrenzt im Zylinder 16 einen Pumpenarbeitsraum 22, in dem beim Förderhub des Pumpenkolbens 18 Kraftstoff unter Hochdruck verdichtet wird. Dem Pumpenarbeitsraum 22 wird mittels einer Förderpumpe 21 Kraftstoff aus einem Kraftstoffvorratsbehälter 24 des Kraftfahrzeugs zugeführt. Zwischen der Förderpumpe 21 und dem Pumpenarbeitsraum 22 ist ein zum Pumpenarbeitsraum 22 öffnendes Rückschlagventil 23 angeordnet. Das Rückschlagventil 23 kann auch entfallen, wobei dann durch eine Steuerkante des Pumpenkolbens 18 die vom Zylinder 16 abführende Verbindung des Pumpenarbeitsraums 22 mit dem Kraftstoffvorratsbehälter 24 auf- und zugesteuert wird. In der Leitung 14 ist ein aus dem Pumpenarbeitsraum 22 öffnendes weiteres Rückschlagventil 25 angeordnet. Die Förderleitung von der Förderpumpe 21 mündet zwischen dem Pumpenarbeitsraum 22 und dem weiteren Rückschlagventil 25.
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 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 in dessen dem Brennraum zugewandtem Endbereich 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 in seinem dem Ventilsitz 36 abgewandten Endbereich durch eine radiale Erweiterung der Bohrung 30 in einen das Einspritzventilglied 28 umgebenden Druckraum 40 übergeht. Das Einspritzventilglied 28 weist auf Höhe des Druckraums 40 durch eine Querschnittsverringerung 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 Einspritzventilglied 28 abgewandten Stirnseite einen Steuerdruckraum 52 im Ventilkörper 26. Im Ventilkörper 26 ist ein Kanal 54 ausgebildet, in den die Leitung 14 zur Kraftstoffpumpe 10 mündet und der in den Druckraum 40 mündet.
In Figur 1 ist die Kraftstoffeinspritzeinrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel dargestellt. Vom Kanal 54 zweigt eine Verbindung 56 zum Steuerdruckraum 52 ab. Die Kraftstoffeinspritzeinrichtung weist ein nahe der Kraftstoffpumpe 10 angeordnetes erstes Steuerventil 60 auf, das beispielsweise in die Kraftstoffpumpe 10 integriert sein kann. Durch das erste Steuerventil 60 wird eine Verbindung 59 des Pumpenarbeitsraums 22 der Kraftstoffpumpe 10 mit einem als Druckspeicher ausgebildeten Absteuerraum 62 gesteuert. Die Verbindung 59 zweigt stromabwärts des Rückschlagventils 25 von der Leitung 14 ab. Im Druckspeicher 62 wird ein gegenüber dem Druck im Kraftstoffvorratsbehälter 24 erhöhter Druck aufrechterhalten. Der Druckspeicher 62 ist über ein Druckbegrenzungsventil 64 mit einem Entlastungsraum verbunden, der beispielsweise der Kraftstoffvorratsbehälter 24 ist. Durch das Druckbegrenzungsventil 64 wird der Druck im Druckspeicher 62 zumindet annähernd konstant gehalten, indem dieses bei Erreichen des eingestellten Druckes öffnet und Kraftstoff aus dem Druckspeicher 62 in den Kraftstoffvorratsbehälter 24 abfließen kann. Wenn die Brennkraftmaschine mehrere Zylinder aufweist, so kann für die Kraftstoffeinspritzeinrichtungen aller Zylinder ein gemeinsamer Druckspeicher 62 verwendet werden.
Das erste Steuerventil 60 ist elektrisch steuerbar und weist einen Aktor 61 auf, der ein Elektromagnet oder ein Piezoaktor sein kann, der elektrisch angesteuert wird und durch den ein Ventilglied des Steuerventils 60 bewegbar ist. Das erste Steuerventil 60 kann druckausgeglichen oder nicht druckausgeglichen ausgebildet sein. Das erste Steuerventil 60 ist als ein 2/2-Wegeventil ausgebildet und durch dieses wird in einer ersten Schaltstellung die Verbindung 59 zum Druckspeicher 62 geöffnet und in einer zweiten Schaltstellung wird die Verbindung 59 zum Druckspeicher 62 getrennt. Das Steuerventil 60 wird durch eine elektrische Steuereinrichtung 66 in Abhängigkeit von Betriebsparametern der Brennkraftmaschine gesteuert.
Zur Steuerung des Druckes im Steuerdruckraum 52 ist ein zweites Steuerventil 68 vorgesehen, durch das eine Verbindung 70 des Steuerdruckraums 52 mit einem Entlastungsraum, beispielsweise dem Kraftstoffvorratsbehälter 24, gesteuert wird. Das zweite Steuerventil 68 ist elektrisch steuerbar und weist einen Aktor 69 auf, der ein Elektromagnet oder ein Piezoaktor sein kann, der elektrisch angesteuert wird und durch den ein Ventilglied des Steuerventils 68 bewegbar ist. Das zweite Steuerventil 68 ist vorzugsweise druckausgeglichen ausgebildet, kann jedoch auch nicht druckausgeglichen sein. Das zweite Steuerventil 68 ist als ein 2/2-Wegeventil ausgebildet, durch das in einer ersten Schaltstellung die Verbindung 70 des Steuerdruckraums 52 mit dem Kraftstoffvorratsbehälter 24 geöffnet ist und durch das in einer zweiten Schaltstellung die Verbindung 70 des Steuerdruckraums 52 mit dem Kraftstoffvorratsbehälter 24 getrennt ist. In der Verbindung 59 des Steuerdruckraums 52 mit dem Kanal 54 ist eine Drosselstelle 58 vorgesehen und in der Verbindung 70 des Steuerdruckraums 52 mit dem Kraftstoffvorratsbehälter 24 ist zwischen dem Steuerdruckraum 52 und dem zweiten Steuerventil 68 eine weitere Drosselstelle 71 vorgesehen. Das zweite Steuerventil 68 wird ebenfalls durch die Steuereinrichtung 66 gesteuert. Die Steuerung der Steuerventile 60,68 durch die Steuereinrichtung 66 erfolgt abhängig von Betriebsparametern der Brennkraftmaschine, wie beispielsweise Drehzahl, Last und Temperatur.
Nachfolgend wird die Funktion der Kraftstoffeinspritzeinrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel erläutert. Beim Saughub des Pumpenkolbens 18 wird durch die Förderpumpe 21 Kraftstoff aus dem Kraftstoffvorratsbehälter 24 durch das geöffnete Rückschlagventil 23 oder die durch die Steuerkante des Pumpenkolbens 18 geöffnete Verbindung in den Pumpenarbeitsraum 22 gefördert. Beim Förderhub des Pumpenkolbens 18 schließt das Rückschlagventil 23 bzw. wird die Verbindung vom Pumpenkolben 18 überdeckt und das Rückschlagventil 25 öffnet, wobei das erste Steuerventil 60 geöffnet sein kann, so daß die Verbindung 59 mit dem Druckspeicher 62 geöffnet ist. Wenn die Kraftstoffeinspritzung mit einer Voreinspritzung beginnen soll, so wird das erste Steuerventil 60 durch die Steuereinrichtung 66 geschlossen, so daß die Verbindung 59 zum Druckspeicher 62 getrennt ist und sich im Pumpenarbeitsraum 22 Hochdruck aufbauen kann. Der im Pumpenarbeitsraum 22 herrschende Druck wirkt über die Leitung 14 und den Kanal 54 im Ventilkörper 26 auch im Druckraum 40. Das zweite Steuerventil 68 wird durch die Steuereinrichtung 66 geöffnet, so daß sich im Steuerdruckraum 52 trotz dessen Verbindung 56 mit dem Kanal 54 kein Hochdruck aufbauen kann, sondern dieser zum Kraftstoffvorratsbehälter 24 hin abgebaut wird. Durch die Drosselstellen 58 und 71 wird erreicht, daß aus dem Kanal 54 nur eine geringe Kraftstoffmenge in den Kraftstoffvorratsbehälter 24 abfließen kann. Wenn der im Druckraum 40 herrschende Druck eine derartige Höhe erreicht hat, daß dieser über die Druckschulter 42 auf das Einspritzventilglied 28 eine in Öffnungsrichtung 29 wirkende Kraft ausübt, die größer ist als die Kraft der Schließfeder 44, so hebt das Einspritzventilglied 28 mit seiner Dichtfläche 34 vom Ventilsitz 36 ab und Kraftstoff wird durch die Einspritzöffnungen 32 in den Brennraum des Zylinders der Brennkraftmaschine eingespritzt. Der Öffnungsdruck des Kraftstoffeinspritzventils 12 ist dabei wegen dem geöffneten zweiten Steuerventil 68 nur von der Kraft der Schließfeder 44 abhängig. Der Druckverlauf während der Einspritzung ist durch das Profil des Nockens 20 bestimmt.
Alternativ kann auch vorgesehen sein, daß während der Voreinspritzung das erste Steuerventil 60 geöffnet ist, so daß die Verbindung 59 zum Druckspeicher 62 geöffnet ist. In diesem Fall ist das Druckniveau, bei dem die Voreinspritzung erfolgt, durch den mittels des Druckbegrenzungsventils 64 im Druckspeicher 62 eingestellten Druck bestimmt. Der Öffnungsdruck des Kraftstoffeinspritzventils 12 ist dabei niedriger als der im Druckspeicher 62 durch das Druckbegrenzungsventil 64 eingestellte Druck. In Figur 3 ist der Verlauf des Druckes p an den Einspritzöffnungen 32 des Kraftstoffeinspritzventils 12 über der Zeit t während einem Einspritzzyklus dargestellt. Die Voreinspritzung entspricht dabei einer in Figur 3 mit I bezeichneten Einspritzphase.
Zur Beendigung der Voreinspritzung wird das zweite Steuerventil 68 durch die Steuereinrichtung 66 geschlossen, so daß der Steuerdruckraum 52 vom Kraftstoffvorratsbehälter 24 getrennt ist und sich im Steuerdruckraum 52 über dessen Verbindung 56 mit dem Kanal 54 Druck aufbaut. Hierdurch wird über den Kolben 50 auf das Einspritzventilglied 28 eine die Kraft der Schließfeder 44 unterstützende Kraft erzeugt, so daß das Einspritzventilglied 28 entgegen seiner Öffnungsrichtung 29 bewegt und mit seiner Dichtfläche 34 am Ventilsitz 36 zur Anlage kommt und die Einspritzung beendet wird.
Für eine nachfolgende Haupteinspritzung wird das zweite Steuerventil 68 durch die Steuereinrichtung 66 geöffnet, so daß der Steuerdruckraum 52 wieder entlastet ist und das Kraftstoffeinspritzventil 12 öffnet. Das erste Steuerventil 60 kann beim Beginn der Haupteinspritzung geschlossen sein, so daß die Verbindung 59 zum Druckspeicher 62 getrennt ist und sich in der Leitung 14 und dem Druckraum 40 des Kraftstoffeinspritzventils 12 ein Druckaufbau entsprechend dem Profil des Nockens 20 ergibt. Alternativ kann auch vorgesehen sein, daß das erste Steuerventil 60 zunächst noch geöffnet bleibt, so daß sich infolge der offenen Verbindung 59 zum Druckspeicher 62 in der Leitung 14 und im Druckraum 40 des Kraftstoffeinspritzventils 12 nur ein Druck entsprechend dem durch das Druckbegrenzungsventil 64 im Druckspeicher 62 eingestellten Druck aufbauen kann. Die Haupteinspritzung beginnt dann mit einem Druckniveau wie auch die Voreinspritzung erfolgt ist. Die Haupteinspritzung beginnt bei geschlossenem erstem Steuerventil 60 mit einem höheren Druckniveau als bei zunächst geöffnetem erstem Steuerventil 60. Anschließend wird das erste Steuerventil 60 durch die Steuereinrichtung 66 geschlossen, und die Haupteinspritzung erfolgt mit einem Druck, wie er entsprechend dem Profil des Nockens 20 im Pumpenarbeitsraum 22 erzeugt wird. Es kann auch vorgesehen sein, daß zunächst das erste Steuerventil 60 geschlossen wird, jedoch das zweite Steuerventil 68 noch geschlossen bleibt, so daß noch keine Einspritzung erfolgt. Das zweite Steuerventil 68 wird dann erst verzögert geöffnet, wodurch der Beginn der Haupteinspritzung verzögert wird und außerdem die Haupteinspritzung bei einem höheren Druck beginnt. Die Haupteinspritzung entspricht in Figur 3 einer mit II bezeichneten Einspritzphase, wobei der Druckverlauf mit durchgezogener Linie für den Fall dargestellt ist, daß das erste Steuerventil 60 zu Beginn geöffnet ist, und der Druckverlauf mit gestrichelter Linie für den Fall dargestellt ist, daß das erste Steuerventil 60 schon zu Beginn geschlossen ist.
Zur Beendigung der Haupteinspritzung wird das zweite Steuerventil 68 durch die Steuereinrichtung 66 geschlossen, so daß der Steuerdruckraum 52 vom Kraftstoffvorratsbehälter 24 getrennt ist und sich im Steuerdruckraum 52 durch dessen Verbindung mit dem Kanal 54 und damit dem Pumpenarbeitsraum 22 Hochdruck aufbaut, durch den das Kraftstoffeinspritzventil 12 geschlossen wird. Das erste Steuerventil 60 bleibt dabei geschlossen, so daß die Verbindung 59 zum Druckspeicher 62 getrennt ist. Für eine Nacheinspritzung wird das zweite Steuerventil 68 durch die Steuereinrichtung 66 nochmals geöffnet, so daß der Steuerdruckraum 52 wieder entlastet ist und das Kraftstoffeinspritzventil 12 öffnet. Die Nacheinspritzung erfolgt mit einem Druckverlauf entsprechend dem Profil des Nockens 20. Alternativ kann auch vorgesehen sein, daß zur Nacheinspritzung das erste Steuerventil 60 geöffnet wird, so daß die Nacheinspritzung nur mit dem Druckniveau entsprechend dem Druckspeicher 62 erfolgt. Zur Beendigung der Nacheinspritzung wird das zweite Steuerventil 68 durch die Steuereinrichtung 66 geschlossen und/oder das erste Steuerventil 60 durch die Steuereinrichtung 66 geöffnet. Die Nacheinspritzung entspricht einer in Figur 3 mit III bezeichneten Einspritzphase.
Nach Beendigung der Nacheinspritzung kann das zweite Steuerventil 68 geschlossen oder geöffnet sein. Das erste Steuerventil 60 ist geöffnet, so daß die Verbindung 59 zum Druckspeicher 62 geöffnet ist. Im Pumpenarbeitsraum 22 fällt der Druck bis auf den Druck im Kraftstoffvorratsbehälter 24 bzw. den von der Förderpumpe 21 erzeugten Druck ab. Der Pumpenarbeitsraum 22 ist durch das Rückschlagventil 25 von der Leitung 14 getrennt, wobei in der Leitung 14, im Kanal 54 und im Druckraum 40 des Kraftstoffeinspritzventils 12 ein Druck entsprechend dem durch das Druckbegrenzungsventil 64 im Druckspeicher 62 bestimmten Druck einstellt.
In Figur 2 ist die Kraftstoffeinspritzeinrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel dargestellt, bei dem der grundsätzliche Aufbau gleich ist wie beim vorstehend erläuterten ersten Ausführungsbeispiel, jedoch die Steuerung des Drucks im Druckspeicher 62 modifiziert ist. Zur Steuerung des Drucks im Druckspeicher 62 ist anstelle des Druckbegrenzungsventils 64 ein drittes Steuerventil 74 vorgesehen. Das dritte Steuerventil 74 ist elektrisch steuerbar und weist einen Aktor 75 auf, der ein Elektromagnet oder ein Piezoaktor sein kann, der elektrisch angesteuert wird und durch den ein Ventilglied des Steuerventils 74 bewegbar ist. Das dritte Steuerventil 74 ist als ein 2/2-Wegeventil ausgebildet und durch dieses wird in einer ersten Schaltstellung eine Verbindung 76 des Druckspeichers 62 mit dem Kraftstoffvorratsbehälter 24 als Entlastungsraum geöffnet und in einer zweiten Schaltstellung wird die Verbindung 76 zum Kraftstoffvorratsbehälter 24 getrennt. Das dritte Steuerventil 74 wird ebenfalls von der Steuereinrichtung 66 angesteuert. Es ist außerdem ein Drucksensor 78 vorgesehen, durch den der Druck im Druckspeicher 62 erfaßt wird und der mit der Steuereinrichtung 66 verbunden ist. Durch entsprechende Ansteuerung des dritten Steuerventils 74 durch die Steuereinrichtung 66 kann der Druck im Druckspeicher 62 variabel eingestellt werden. Beispielsweise kann für die Voreinspritzphase I und den Beginn der Haupteinspritzphase II der Druck im Druckspeicher 62 erhöht werden und variabel abhängig von Betriebsparametern der Brennkraftmaschine eingestellt werden, so daß entsprechend der Druck, bei dem die Voreinspritzung erfolgt und die Haupteinspritzung beginnt, variabel ist. Auch der Standdruck in der Leitung 14 und dem Druckraum 40 des Kraftstoffeinspritzventils 12 bei entlastetem Pumpenarbeitsraum 22 kann variabel eingestellt werden. Ansonsten ist die Funktionsweise der Kraftstoffeinspritzeinrichtung gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel gleich wie beim ersten Ausführungsbeispiel.
In Figur 4 ist eine weitere Ausführung der Kraftstoffeinspritzeinrichtung dargestellt, bei der der grundsätzliche Aufbau im wesentlichen gleich wie beim ersten oder zweiten Ausführungsbeispiel ist, jedoch die Anordnung und Ausbildung des zweiten Steuerventils 168 modifiziert ist. Das zweite Steuerventil 168 ist elektrisch steuerbar und weist einen Aktor 169 auf, der ein Elektromagnet oder ein Piezoaktor sein kann, der elektrisch angesteuert wird und durch den ein Ventilglied des Steuerventils 168 bewegbar ist. Das zweite Steuerventil 168 ist in der Verbindung 56 des Steuerdruckraums 52 mit dem Kanal 54 angeordnet. Das zweite Steuerventil 168 ist als ein 3/2-Wegeventil ausgebildet, durch das in einer ersten Schaltstellung die Verbindung 56 des Steuerdruckraums 52 mit dem Kanal 54 und damit dem Pumpenarbeitsraum 22 geöffnet ist und der Steuerdruckraum 52 vom Kraftstoffvorratsbehälter 24 als Entlastungsraum getrennt ist. In einer zweiten Schaltstellung des zweiten Steuerventils 168 ist der Steuerdruckraum 52 mit dem Kraftstoffvorratsbehälter 24 als Entlastungsraum verbunden und die Verbindung 56 zum Kanal 54 und damit zum Pumpenarbeitsraum 22 ist getrennt. Zur Ermöglichung der Öffnung des Kraftstoffeinspritzventils 12 wird das zweite Steuerventil 168 durch die Steuereinrichtung 66 in seine zweite Schaltstellung gebracht, in der der Steuerdruckraum 52 in den Kraftstoffvorratsbehälter 24 entlastet ist, und zum Schließen des Kraftstoffeinspritzventils 12 wird das zweite Steuerventil 168 in seine erste Schaltstellung gebracht, in der der Steuerdruckraum 52 mit dem Kanal 54 verbunden ist. Ansonsten ist die Funktionsweise der Kraftstoffeinspritzeinrichtung gemäß dieser modifizierten Ausführung gleich wie beim ersten oder zweiten Ausführungsbeispiel.
In Figur 5 ist eine weitere Ausführung der Kraftstoffeinspritzeinrichtung dargestellt, bei der der grundsätzliche Aufbau im wesentlichen gleich wie beim ersten oder zweiten Ausführungsbeispiel ist, jedoch die Anordnung und Ausbildung des zweiten Steuerventils 268 modifiziert ist. Das zweite Steuerventil 268 ist elektrisch steuerbar und weist einen Aktor 269 auf, der ein Elektromagnet oder ein Piezoaktor sein kann, der elektrisch angesteuert wird und durch den ein Ventilglied des Steuerventils 268 bewegbar ist. An das zweite Steuerventil 268 ist einerseits die Leitung 14 angeschlossen und andererseits ist an dieses der Kanal 54 zum Druckraum 40 und die Verbindung 56 zum Steuerdruckraum 52 angeschlossen. Das zweite Steuerventil 268 ist als ein 3/2-Wegeventil ausgebildet, durch das in einer ersten Schaltstellung die Verbindung 56 des Steuerdruckraums 52 mit dem Kanal 54 geöffnet ist und der Kanal 54 von der Leitung 14 und somit vom Pumpenarbeitsraum 22 getrennt ist. In einer zweiten Schaltstellung des zweiten Steuerventils 268 ist durch dieses der Steuerdruckraum 52 vom Kanal 54 getrennt und der Kanal 54 ist mit der Leitung 14 und somit dem Pumpenarbeitsraum 22 verbunden. Der Steuerdruckraum 52 weist eine Verbindung 270 mit dem Kraftstoffvorratsbehälter 24 als Entlastungsraum auf, in der ein zum Kraftstoffvorratsbehälter 24 öffnendes Rückschlagventil 272 angeordnet ist und außerdem eine Drosselstelle vorgesehen sein kann. Zur Ermöglichung der Öffnung des Kraftstoffeinspritzventils 12 wird das zweite Steuerventil 268 durch die Steuereinrichtung 66 in seine zweite Schaltstellung gebracht, in der der Steuerdruckraum 52 vom Kanal 54 getrennt ist und der Kanal 54 mit der Leitung 14 verbunden ist, so daß der von der Kraftstoffpumpe 10 erzeugte Druck in den Druckraum 40 des Kraftstoffeinspritzventils 12 gelangt, wobei der Steuerdruckraum 52 in den Kraftstoffvorratsbehälter 24 entlastet ist. Zum Schließen des Kraftstoffeinspritzventils 12 wird das zweite Steuerventil 268 in seine erste Schaltstellung gebracht, in der der Steuerdruckraum 52 mit dem Kanal 54 verbunden ist, der Kanal 54 jedoch von der Leitung 14 getrennt ist. Der im Druckraum 40 des Kraftstoffeinspritzventils 12 herrschende Druck wirkt dabei auch im Steuerdruckraum 52, wodurch das Kraftstoffeinspritzventil 12 geschlossen wird. Ansonsten ist die Funktionsweise der Kraftstoffeinspritzeinrichtung gemäß dieser modifizierten Ausführung gleich wie beim ersten oder zweiten Ausführungsbeispiel.

Claims (10)

  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, dem Kraftstoff aus einem Kraftstoffvorratsbehälter (24) zugeführt wird und der mit einem 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 einer Öffnungsrichtung (29) bewegbar ist, mit einem ersten elektrisch gesteuerten Steuerventil (60), durch das eine Verbindung (59) des Pumpenarbeitsraums (22) mit einem Absteuerraum (62) gesteuert wird und mit einem zweiten elektrisch gesteuerten Steuerventil (68;168;268), 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 der Absteuerraum (62) ein Druckspeicher ist, in dem ein gegenüber dem im Kraftstoffvorratsbehälter (24) herrschenden Druck erhöhter Druck aufrechterhalten wird.
  2. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck im Druckspeicher (62) durch ein zum Kraftstoffvorratsbehälter (24) öffnendes Druckbegrenzungsventil (64) zumindest annähernd konstant gehalten wird.
  3. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck im Druckspeicher (62) durch ein drittes elektrisch gesteuertes Steuerventil (74) variabel einstellbar ist.
  4. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck im Druckspeicher (62) durch eine Sensoreinrichtung (78) erfaßt wird, die mit einer elektrischen Steuereinrichtung (66) verbunden ist, durch die das dritte Steuerventil (74) zur Einstellung eines vorgegebenen Druckes im Druckspeicher (62) angesteuert wird.
  5. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß durch das dritte Steuerventil (74) eine Verbindung (76) des Druckspeichers (62) mit einem Entlastungsraum (24) gesteuert wird.
  6. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß in der Verbindung des Pumpenarbeitsraums (22) mit dem Kraftstoffvorratsbehälter, durch die dem Pumpenarbeitsraum (22) Kraftstoff zugeführt wird, (24) ein zum Pumpenarbeitsraum (22) öffnendes Rückschlagventil (23) angeordnet ist.
  7. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in der Verbindung des Pumpenarbeitsraums (22) mit dem ersten Steuerventil (60) ein zum ersten Steuerventil (60) öffnendes Rückschlagventil (25) angeordnet ist.
  8. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Steuerventil (168) als ein 3/2-Wegeventil ausgebildet ist, durch das in einer ersten Schaltstellung der Steuerdruckraum (52) mit dem Pumpenarbeitsraum (22) verbunden und von einem Entlastungsraum (24) getrennt ist, und durch das in einer zweiten Schaltstellung der Steuerdruckraum (52) mit dem Entlastungsraum (24) verbunden und vom Pumpenarbeitsraum (22) getrennt ist.
  9. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Steuerventil (268) als ein 3/2-Wegeventil ausgebildet ist, durch das in einer ersten Schaltstellung der Steuerdruckraum (52) von einem Druckraum (40) des Kraftstoffeinspritzventils (12) getrennt und der Druckraum (40) mit dem Pumpenarbeitsraum (22) verbunden ist, und durch das in einer zweiten Schaltstellung der Steuerdruckraum (52) mit dem Druckraum (40) verbunden und der Druckraum (40) vom Pumpenarbeitsraum (22) getrennt ist.
  10. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerdruckraum (52) eine Verbindung (270) mit einem Entlastungsraum (24) aufweist, in der vorzugsweise ein zum Entlastungsraum (24) öffnendes Rückschlagventil (272) angeordnet ist.
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