EP1260700A1 - Kraftstoffeinspritzeinrichtung für eine Brennkraftmaschine - Google Patents

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EP1260700A1
EP1260700A1 EP02008447A EP02008447A EP1260700A1 EP 1260700 A1 EP1260700 A1 EP 1260700A1 EP 02008447 A EP02008447 A EP 02008447A EP 02008447 A EP02008447 A EP 02008447A EP 1260700 A1 EP1260700 A1 EP 1260700A1
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EP
European Patent Office
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pressure
valve
chamber
control valve
fuel
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EP02008447A
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English (en)
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Nestor Rodriguez-Amaya
Roger Potschin
Juergen Gruen
Ulrich Projahn
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Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
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    • 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 an internal combustion engine according to the preamble of claim 1.
  • Such a fuel injector is due to the EP 0 957 261 A1 is known.
  • This Fuel injector has a fuel pump for each cylinder of the internal combustion engine, the one by the internal combustion engine in one stroke driven pump piston, which has a Pump workspace limits the fuel from one Fuel tank is supplied.
  • the Pump work space is with a fuel injector connected, which has an injection valve member through which at least one injection opening is controlled and that through the one connected to the pump work room Pressure prevailing pressure against a closing force in Opening direction is movable. It's a first electric controlled control valve provided by one Connection of the pump workspace with the Fuel tank controlled as a relief space becomes.
  • the fuel injection device with the Features according to claim 1 has the advantage that through the third control valve and the pressure relief valve a pre-injection and a start of a main injection is enabled with a reduced pressure level, whereby the emission of pollutants and the sound of Internal combustion engine can be reduced.
  • 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 course of a pressure Injection openings of a fuel injector
  • Figure 3 in sections a modified version of the Fuel injector.
  • FIG. 1 and 3 is one Fuel injection device for an internal combustion engine shown a motor vehicle.
  • the internal combustion engine is preferably a self-igniting internal combustion engine.
  • the Fuel injector is preferably as so-called pump-line-nozzle system designed and has one for each cylinder of the internal combustion engine Fuel pump 10, a fuel injection valve 12 and a the fuel injector 12 with the Fuel pump 10 connecting line 14.
  • the Fuel pump 10 has a seal in a cylinder 16 guided pump piston 18, which by a cam 20th a camshaft of the internal combustion engine against the force a return spring 19 driven in one stroke becomes.
  • the pump piston 18 delimits one in the cylinder 16 Pump working space 22 in which the delivery stroke of Pump piston 18 fuel is compressed under high pressure.
  • 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. On line 14 may be another opening from the pump work space 22 Check valve 25 may be arranged. The conveyor line 13 from the feed pump 21 opens between the pump work space 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 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 relief room controlled than the at least indirectly the fuel tank 24 can serve.
  • the connection 59 branches downstream of the check valve 25 from the Line 14 from.
  • 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 Relief chamber 24 opened and in a second Switch position becomes the connection 59 to the relief chamber 24 Cut.
  • 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 be controlled electrically by a control device 66 is controlled and through which a valve member of the Control valve 68 is movable.
  • the second control valve 68 is preferably designed to be pressure-balanced.
  • the second Control valve 68 is designed as a 2/2-way valve, through the connection 70 in a first switching position of the control pressure chamber 52 with the fuel reservoir 24 is separated and by that in a second switching position the connection 70 of the control pressure chamber 52 with the Fuel reservoir 24 is open.
  • connection 59 of the control pressure chamber 52 with the line 14 is one Throttle point 58 is provided 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 another throttle point 71 is provided.
  • the second Control valve 68 is also operated by the control device 66 controlled. The control of the control valves 60,68 the control device 66 takes place depending on Operating parameters of the internal combustion engine, such as for example speed, load and temperature.
  • a third control valve 74 is also provided, through which another connection 75 of the pump work space 22 is controlled with a relief space than that in turn, the fuel tank 24 can serve.
  • connection 75 is to the fuel tank 24 arranged opening pressure relief valve 76.
  • the Pressure relief valve 76 has, for example a closing spring 77 loaded valve member 78, the against the force of the closing spring 77 for Fuel reservoir 24 in the opening direction is movable.
  • the pressure relief valve 76 is preferred as shown in Figure 1 upstream before the third Control valve 74 arranged, the third control valve 74 does not need to be pressure balanced.
  • the Pressure relief valve 76 can, however, also as in FIG.
  • the third control valve 74 is preferably designed to be pressure-balanced.
  • the third Control valve 74 is designed as a 2/2-way valve and through this in a first switching position Connection 75 to the relief chamber 24 opened and in one second switching position, the connection 75 to Relief chamber 24 separated.
  • the first control valve 60 and the third control valve 74 are preferably through a common through the Control device 66 electrically controlled actuator 80 controlled.
  • the first control valve 60 and the third Control valve 74 can be arranged on fuel pump 10 his.
  • the control valves 60, 74 can for example be arranged side by side.
  • the actuator 80 is the pressure prevailing in an actuator pressure chamber 82, the actuator pressure chamber 82 with a hydraulic fluid, in particular fuel is filled.
  • the actuator 80 is preferably designed as a piezo actuator which depends on the amount of an electrical voltage applied to it its length changes.
  • the two control valves 60, 74 have each have a control valve member 62,86, the pressure in the Actuator pressure chamber 82 is acted upon and against the force of one Return spring 63.87 is movable.
  • the preload of the Return spring 87 of the third control valve 74 is larger than the bias of the return spring 63 of the first Control valve 60.
  • the first control valve 60 and the third Control valve 74 is in actuator pressure chamber 82 at low pressure opened so that both connections 59 and 75 of the Pump work room 22 opened with the relief chamber 24 are.
  • the pressure in the actuator pressure chamber 82 passes through corresponding control of the actuator 80 by the Control device 66 is increased to a first pressure level, the first control valve 60 switches because of the smaller one Bias from its return spring 63 in its closed position so that the connection 59 of the Pump work space 22 separated from the relief space 24 is.
  • the third control valve 74 remains with this Pressure level however due to the higher preload of it Return spring 87 still in its open position so that the pump working space 22 when the Pressure relief valve 76 set pressure over the opened connection 75 connected to the relief chamber 24 is. Only when the pressure in the actuator pressure chamber 82 passes through corresponding control of the actuator 80 by the Control device 66 continues to a second pressure level is increased, the third control valve 74 switches into its closed position so that the pump working space 22nd is completely separated from the relief chamber 24.
  • the first Control valve 60 remains in when the pressure increases Actuator pressure chamber 82 in its closed position.
  • the pressure relief valve 76 opens and fuel flows through the opened third Control valve 74 and the connection 75 in the relief chamber 24. The following remains in line 14 and the Pressure chamber 40 prevailing pressure at least approximately constant.
  • the opening pressure of the pressure relief valve 76 is determined by determines the bias of its closing spring 77.
  • the Pre-injection takes place with a through the Pressure relief valve 76 limited pressure.
  • the second Control valve 68 is activated by a corresponding control of the actuator 69 opened so that the control pressure chamber 52 with the relief chamber 24 is connected.
  • 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 line 14 builds up an increased pressure.
  • the piston 50 on the Injection valve member 28 a the force of the closing spring 44th generating supportive power, so that Injection valve member 28 against its opening direction 29 moves and with its sealing surface 34 on the valve seat 36.
  • the termination of the Pre-injection also opened the first control valve 60 be, so that in the pump work room 22, the line 14 and the pressure chamber 40 can no longer build up high pressure and the fuel injector 12 by the force of the Closing spring 44 closes.
  • 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 is closed by the control device 66, so that the connection 59 of the pump workspace 22 with the Relief chamber 24 is separated.
  • the third control valve 74 remains open at the beginning of the main injection, so that the connection 75 to the relief chamber 24 is open and itself in the line 14 and the pressure chamber 40 of the Fuel injector 12 which by the Pressure relief valve 76 builds up predetermined pressure.
  • the Main injection then begins with a pressure level like the pre-injection has also taken place.
  • the main injection begins with a closed third control valve 74 higher pressure level than when the third one is open Control valve 74.
  • the third control valve 74 closed by the control device 66 so that the Connection 75 is separated with the relief chamber 24 and the main injection continues with a pressure like that according to the profile of the cam 20 in the pump work space 22 is generated. It can also be provided that initially the third control valve 74 is closed, but that second control valve 68 remains closed, so that still no injection takes place. The second control valve 68 is only then opened with a delay, causing the beginning of Main injection is delayed and also the Main injection starts at a higher pressure. The The main injection in FIG.
  • the second one 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 Connection with line 14 and thus the Pump work space 22 builds high pressure, through which Fuel injection valve 12 is closed.
  • the first Control valve 60 and third control valve 74 remain closed, so that the connections 59 and 75 to Relief chamber 24 are separated.
  • the second control valve 68 by the control device 66 opened again, so that the control pressure chamber 52 again is relieved and the fuel injection valve 12 opens.
  • the post-injection takes place with a pressure curve according to the profile of the cam 20.
  • the second control valve 68 through the Control device 66 closed and / or the first Control valve 60 opened by the control device 66.
  • the Post-injection corresponds to one in Figure 2 with III designated injection phase.

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 Entlastungsraum (24) 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) in Schließrichtung beaufschlagt ist. Es ist ein drittes Steuerventil (74) vorgesehen, durch das eine weitere Verbindung (75) des Pumpenarbeitsraums (22) mit dem Entlastungsraum (24) gesteuert wird, wobei in dieser Verbindung (75) ein Druckbegrenzungsventil (76) angeordnet ist, das zum Entlastungsraum (24) hin öffnet. <IMAGE>

Description

Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einer Kraftstoffeinspritzeinrichtung für eine Brennkraftmaschine 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 in einem mit dem Pumpenarbeitsraum verbundenen Druckraum 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 Entlastungsraum 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 eine Kraftstoffeinspritzung nur entsprechend dem durch die Kraftstoffpumpe erzeugten Druckniveau möglich ist.
Vorteile der Erfindung
Die erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritzeinrichtung mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1 hat demgegenüber den Vorteil, daß durch das dritte Steuerventil und das Druckbegrenzungsventil eine Voreinspritzung und ein Beginn einer Haupteinspritzung mit einem verringerten Druckniveau ermöglicht ist, wodurch der Schadstoffausstoß und das Geräusch der Brennkraftmaschine verringert werden können.
In den abhängigen Ansprüchen sind vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzeinrichtung angegeben.
Zeichnung
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Figur 1 eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung für eine Brennkraftmaschine in schematischer Darstellung gemäß einer ersten Ausführungsform, Figur 2 einen Verlauf eines Druckes an Einspritzöffnungen eines Kraftstoffeinspritzventils der Kraftstoffeinspritzeinrichtung und Figur 3 ausschnittsweise eine modifizierte Ausführung der Kraftstoffeinspritzeinrichtung.
Beschreibung des Ausführungsbeispiels
In den Figuren 1 und 3 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. In der Leitung 14 kann ein aus dem Pumpenarbeitsraum 22 öffnendes weiteres Rückschlagventil 25 angeordnet sein. Die Förderleitung 13 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.
Vom Kanal 54 des Kraftstoffeinspritzventils 12 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 Entlastungsraum gesteuert, als der zumindest mittelbar der Kraftstoffvorratsbehälter 24 dienen kann. Die Verbindung 59 zweigt stromabwärts des Rückschlagventils 25 von der Leitung 14 ab.
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 Entlastungsraum 24 geöffnet und in einer zweiten Schaltstellung wird die Verbindung 59 zum Entlastungsraum 24 getrennt.
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 durch eine Steuereinrichtung 66 elektrisch angesteuert wird und durch den ein Ventilglied des Steuerventils 68 bewegbar ist. Das zweite Steuerventil 68 ist vorzugsweise druckausgeglichen ausgebildet. 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 getrennt ist und durch das in einer zweiten Schaltstellung die Verbindung 70 des Steuerdruckraums 52 mit dem Kraftstoffvorratsbehälter 24 geöffnet ist. In der Verbindung 59 des Steuerdruckraums 52 mit der Leitung 14 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.
Es ist außerdem ein drittes Steuerventil 74 vorgesehen, durch das eine weitere Verbindung 75 des Pumpenarbeitsraums 22 mit einem Entlastungsraum gesteuert wird, als der wiederum der Kraftstoffvorratsbehälter 24 dienen kann. In der Verbindung 75 ist ein zum Kraftstoffvorratsbehälter 24 hin öffnendes Druckbegrenzungsventil 76 angeordnet. Das Druckbegrenzungsventil 76 weist beispielsweise ein durch eine Schließfeder 77 belastetes Ventilglied 78 auf, das gegen die Kraft der Schließfeder 77 zum Kraftstoffvorratsbehälter 24 hin in Öffnungsrichtung bewegbar ist. Das Druckbegrenzungsventil 76 ist vorzugsweise wie in Figur 1 dargestellt stromaufwärts vor dem dritten Steuerventil 74 angeordnet, wobei das dritte Steuerventil 74 hierbei nicht druckausgeglichen zu sein braucht. Das Druckbegrenzungsventil 76 kann jedoch auch wie in Figur 3 dargestellt stromabwärts nach dem dritten Steuerventil 74 angeordnet sein, wobei dann das dritte Steuerventil 74 vorzugsweise druckausgeglichen ausgebildet ist. Das dritte Steuerventil 74 ist als ein 2/2-Wegeventil ausgebildet und durch dieses wird in einer ersten Schaltstellung die Verbindung 75 zum Entlastungsraum 24 geöffnet und in einer zweiten Schaltstellung wird die Verbindung 75 zum Entlastungsraum 24 getrennt.
Das erste Steuerventil 60 und das dritte Steuerventil 74 werden vorzugsweise durch einen gemeinsamen durch die Steuereinrichtung 66 elektrisch angesteuerten Aktor 80 gesteuert. Das erste Steuerventil 60 und das dritte Steuerventil 74 können an der Kraftstoffpumpe 10 angeordnet sein. Die Steuerventile 60,74 können beispielsweise nebeneinander angeordnet sein. Durch den Aktor 80 wird der in einem Aktordruckraum 82 herrschende Druck gesteuert, wobei der Aktordruckraum 82 mit einer Hydraulikflüssigkeit, insbesondere Kraftstoff gefüllt ist. Der Aktor 80 ist vorzugsweise als Piezoaktor ausgebildet, der abhängig von der Höhe einer an diesen angelegten elektrischen Spannung seine Länge ändert. Die beiden Steuerventile 60, 74 weisen jeweils ein Steuerventilglied 62,86 auf, das vom Druck im Aktordruckraum 82 beaufschlagt ist und gegen die Kraft einer Rückstellfeder 63,87 bewegbar ist. Die Vorspannung der Rückstellfeder 87 des dritten Steuerventils 74 ist größer als die Vorspannung der Rückstellfeder 63 des ersten Steuerventils 60. Das erste Steuerventil 60 und das dritte Steuerventil 74 ist bei geringem Druck im Aktordruckraum 82 geöffnet, so daß beide Verbindungen 59 und 75 des Pumpenarbeitsraums 22 mit dem Entlastungsraum 24 geöffnet sind. Wenn der Druck im Aktordruckraum 82 durch entsprechende Ansteuerung des Aktors 80 durch die Steuereinrichtung 66 auf ein erstes Druckniveau erhöht wird, so schaltet das erste Steuerventil 60 wegen der geringeren Vorspannung von dessen Rückstellfeder 63 in seine geschlossene Stellung, so daß die Verbindung 59 des Pumpenarbeitsraums 22 mit dem Entlastungsraum 24 getrennt ist. Das dritte Steuerventil 74 bleibt bei diesem Druckniveau jedoch wegen der höheren Vorspannung von dessen Rückstellfeder 87 noch in seiner geöffneten Stellung, so daß der Pumpenarbeitsraum 22 bei Überschreiten des durch das Druckbegrenzungsventil 76 eingestellten Drucks über die geöffnete Verbindung 75 mit dem Entlastungsraum 24 verbunden ist. Erst wenn der Druck im Aktordruckraum 82 durch entsprechende Ansteuerung des Aktors 80 durch die Steuereinrichtung 66 weiter auf ein zweites Druckniveau erhöht wird, schaltet das dritte Steuerventil 74 in seine geschlossene Stellung um, so daß der Pumpenarbeitsraum 22 vom Entlastungsraum 24 ganz getrennt ist. Das erste Steuerventil 60 bleibt bei Erhöhung des Drucks im Aktordruckraum 82 in seiner geschlossenen Stellung.
Nachfolgend wird die Funktion der Kraftstoffeinspritzeinrichtung erläutert. Beim Saughub des Pumpenkolbens 18 wird durch die Förderpumpe 21 Kraftstoff aus dem Kraftstoffvorratsbehälter 24 durch das geöffnete Rückschlagventil 23 über die Leitung 13 in den Pumpenarbeitsraum 22 gefördert. Beim Förderhub des Pumpenkolbens 18 schließt das Rückschlagventil 23 und das Rückschlagventil 25 öffnet, wobei das erste Steuerventil 60 geöffnet ist, so daß die Verbindung 59 mit dem Entlastungsraum 24 geöffnet ist. Die Kraftstoffeinspritzung beginnt mit einer Voreinspritzung, wobei das erste Steuerventil 60 geschlossen wird, indem der Aktor 80 durch die Steuereinrichtung 66 derart angesteuert wird, daß der Druck im Aktordruckraum 82 auf das erste Druckniveau ansteigt und das erste Steuerventil 60 in seine geschlossene Stellung umschaltet und die Verbindung 59 zum Entlastungsraum 24 getrennt ist. Das dritte Steuerventil 74 verbleibt in seiner geöffneten Stellung. Im Pumpenarbeitsraum 22 und in der Leitung 14 sowie im Druckraum 40 des Kraftstoffeinspritzventils 12 kann sich somit nur ein Druck aufbauen, wie er durch das Druckbegrenzungsventil 76 eingestellt wird. Wenn der durch das Druckbegrenzungsventil 76 eingestellte Druck überschritten wird, so öffnet das Druckbegrenzungsventil 76 und Kraftstoff strömt durch das geöffnete dritte Steuerventil 74 und die Verbindung 75 in den Entlastungsraum 24. Nachfolgend bleibt der in der Leitung 14 und dem Druckraum 40 herrschende Druck zumindest annähernd konstant. Der Öffnungsdruck des Druckbegrenzungsventils 76 wird durch die Vorspannung von dessen Schließfeder 77 bestimmt. Die Voreinspritzung erfolgt mit einem durch das Druckbegrenzungsventil 76 begrenzten Druck. Das zweite Steuerventil 68 wird durch eine entsprechende Ansteuerung des Aktors 69 geöffnet, so daß der Steuerdruckraum 52 mit dem Entlastungsraum 24 verbunden ist. Infolge des geöffneten zweiten Steuerventils 68 kann sich im Steuerdruckraum 52 trotz dessen Verbindung 56 mit der Leitung 14 kein erhöhter Druck aufbauen, sondern dieser wird zum Kraftstoffvorratsbehälter 24 hin abgebaut. 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 und die durch den im Steuerdruckraum 52 herrschenden Restdruck auf den Kolben 50 ausgeübte Kraft, 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 und der durch den im Steuerdruckraum 52 herrschenden Restdruck auf den Kolben 50 ausgeübten Kraft abhängig.
In Figur 2 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 2 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 der Leitung 14 ein erhöhter 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 Voreinspritzung beendet wird. Alternativ oder zusätzlich kann zur Beendigung der Voreinspritzung auch das erste Steuerventil 60 geöffnet werden, so daß sich im Pumpenarbeitsraum 22, der Leitung 14 und dem Druckraum 40 kein Hochdruck mehr aufbauen kann und das Kraftstoffeinspritzventil 12 durch die Kraft der Schließfeder 44 schließt.
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 wird durch die Steuereinrichtung 66 geschlossen, so daß die Verbindung 59 des Pumpenarbeitsraums 22 mit dem Entlastungsraum 24 getrennt ist. Das dritte Steuerventil 74 bleibt beim Beginn der Haupteinspritzung geöffnet, so daß die Verbindung 75 zum Entlastungsraum 24 geöffnet ist und sich in der Leitung 14 und dem Druckraum 40 des Kraftstoffeinspritzventils 12 der durch das Druckbegrenzungsventil 76 vorgegebene Druck aufbaut. Die Haupteinspritzung beginnt dann mit einem Druckniveau wie auch die Voreinspritzung erfolgt ist. Die Haupteinspritzung beginnt bei geschlossenem drittem Steuerventil 74 mit einem höheren Druckniveau als bei zunächst geöffnetem drittem Steuerventil 74. Anschließend wird das dritte Steuerventil 74 durch die Steuereinrichtung 66 geschlossen, so daß die Verbindung 75 mit dem Entlastungsraum 24 getrennt ist und die Haupteinspritzung erfolgt weiter mit einem Druck, wie er entsprechend dem Profil des Nockens 20 im Pumpenarbeitsraum 22 erzeugt wird. Es kann auch vorgesehen sein, daß zunächst das dritte Steuerventil 74 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 2 einer mit II bezeichneten Einspritzphase, wobei der Druckverlauf mit durchgezogener Linie für den Fall dargestellt ist, daß das dritte Steuerventil 74 zu Beginn geöffnet ist, und der Druckverlauf mit gestrichelter Linie für den Fall dargestellt ist, daß das dritte Steuerventil 74 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 der Leitung 14 und damit dem Pumpenarbeitsraum 22 Hochdruck aufbaut, durch den das Kraftstoffeinspritzventil 12 geschlossen wird. Das erste Steuerventil 60 und das dritte Steuerventil 74 bleiben dabei geschlossen, so daß die Verbindungen 59 und 75 zum Entlastungsraum 24 getrennt sind. 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. 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 2 mit III bezeichneten Einspritzphase.

Claims (4)

  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 in einem mit dem Pumpenarbeitsraum (22) verbundenen Druckraum (40) herrschenden 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 Entlastungsraum (24) gesteuert wird und mit einem zweiten elektrisch gesteuerten Steuerventil (68), 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 ein drittes elektrisch gesteuertes Steuerventil (74) vorgesehen ist, durch das eine Verbindung (75) des Pumpenarbeitsraums (22) mit einem Entlastungsraum (24) gesteuert wird und daß in dieser Verbindung (75) ein zum Entlastungsraum (24) hin öffnendes Druckbegrenzungsventil (76) angeordnet ist.
  2. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Steuerventil (60) und das dritte Steuerventil (74) durch einen gemeinsamen elektrisch angesteuerten Aktor (80) gesteuert werden.
  3. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß durch den Aktor (80) der in einem Aktordruckraum (82) herrschende Druck gesteuert wird, durch den das erste Steuerventil (60) und das dritte Steuerventil (74) beaufschlagt sind.
  4. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckbegrenzungsventil (76) in der Verbindung (75) stromaufwärts des dritten Steuerventils (74) angeordnet ist.
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