EP1260702A2 - Kraftstoffeinspritzeinrichtung für eine Brennkraftmaschine - Google Patents

Kraftstoffeinspritzeinrichtung für eine Brennkraftmaschine Download PDF

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EP1260702A2
EP1260702A2 EP02008632A EP02008632A EP1260702A2 EP 1260702 A2 EP1260702 A2 EP 1260702A2 EP 02008632 A EP02008632 A EP 02008632A EP 02008632 A EP02008632 A EP 02008632A EP 1260702 A2 EP1260702 A2 EP 1260702A2
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EP
European Patent Office
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chamber
valve
pressure
control
pump
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EP02008632A
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English (en)
French (fr)
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EP1260702B1 (de
EP1260702A3 (de
Inventor
Nestor Rodriguez-Amaya
Roger Potschin
Juergen Gruen
Ulrich Projahn
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
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Publication date
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Publication of EP1260702A3 publication Critical patent/EP1260702A3/de
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M63/00—Other fuel-injection apparatus having pertinent characteristics not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00; Details, component parts, or accessories of fuel-injection apparatus, not provided for in, or of interest apart from, the apparatus of groups F02M39/00 - F02M61/00 or F02M67/00; Combination of fuel pump with other devices, e.g. lubricating oil pump
    • F02M63/0012—Valves
    • F02M63/0031—Valves characterized by the type of valves, e.g. special valve member details, valve seat details, valve housing details
    • F02M63/0045—Three-way valves
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M45/00—Fuel-injection apparatus characterised by having a cyclic delivery of specific time/pressure or time/quantity relationship
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M47/00—Fuel-injection apparatus operated cyclically with fuel-injection valves actuated by fluid pressure
    • F02M47/02—Fuel-injection apparatus operated cyclically with fuel-injection valves actuated by fluid pressure of accumulator-injector type, i.e. having fuel pressure of accumulator tending to open, and fuel pressure in other chamber tending to close, injection valves and having means for periodically releasing that closing pressure
    • F02M47/027—Electrically actuated valves draining the chamber to release the closing pressure
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M59/00—Pumps specially adapted for fuel-injection and not provided for in groups F02M39/00 -F02M57/00, e.g. rotary cylinder-block type of pumps
    • F02M59/20—Varying fuel delivery in quantity or timing
    • F02M59/36—Varying fuel delivery in quantity or timing by variably-timed valves controlling fuel passages to pumping elements or overflow passages
    • F02M59/366—Valves being actuated electrically

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 pressure control valve towards the relief chamber increased pressure is maintained so that the risk of Cavitation is reduced and also the efficiency is improved.
  • the pressure control valve enables in addition, a pre-injection in a simple manner limited pressure level.
  • 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 Fuel injection device
  • Figure 3 in sections a modified version of the Fuel injection device
  • Figure 4 in sections another modified version of the Krafscherin mousse sensible.
  • FIGs 1, 3 and 4 there 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 chamber 22 is one by means of the delivery pressure Feed pump 21 fuel from one Fuel tank 9 of the motor vehicle supplied. It can be provided that by the feed pump 21st Fuel from the fuel tank 9 into one Storage area 24 is promoted in which a pressure according to the delivery pressure of the delivery pump 21, which can be, for example, about 4 to 6 bar. From the Storage area 24 gets fuel during the suction stroke of the Pump piston 18 in the pump work space 22. Between the Storage area 24 and the pump work space 22 is a for Check valve 23 opening pump work chamber 22 arranged. In line 14 is one of the Another check valve 25 opening pump work chamber 22 arranged. The delivery line 13 from the delivery pump 21 opens between the pump working space 22 and the other Check valve 25.
  • the pump work space 22 can alternatively also via one through the pump piston 18 controlled connection to the storage area 24 for filling be connectable during the suction stroke of the pump piston 18.
  • the Pump piston 18 acts with a control edge with a opening of the connection opening into the pump work chamber 22 to the storage area 24 together by the pump piston 18 is closed or released.
  • the check valve 23 can be omitted.
  • 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 storage area 24 can serve.
  • the connection 59 branches downstream of the check valve 25 from the line 14.
  • a pressure maintaining valve 62 is arranged in connection 59.
  • the Pressure holding valve 62 has, for example, a Closing spring 63 loaded valve member 64 against the Force of the closing spring 63 to the first control valve 60 in Opening direction is movable. Through the pressure holding valve 62 becomes an increased compared to the pressure in the relief chamber 24 Pressure in line 14 and thus also in pressure chamber 40 maintained.
  • 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 Relief chamber 24 opened and in a second Switch position becomes the connection 59 to the relief chamber 24 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 space, for example relief space 24, is controlled.
  • the second control valve 68 is electrical controllable and has an actuator 69, the one Electromagnet or a piezo actuator can be electrical 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 opened with the relief chamber 24 is and by the in a second switching position Connection 70 of the control pressure chamber 52 with the Relief chamber 24 is separated.
  • connection 59 of the Control pressure chamber 52 with 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.
  • the pressure control valve 62 opens and fuel flows through the opened first control valve 60 and the connection 59 in the relief room 24. Subsequently, the remains in the Line 14 and the pressure chamber 40 prevailing pressure at least almost constant.
  • the opening pressure of the pressure control valve 62 is by the bias of its closing spring 63rd certainly.
  • the pre-injection is carried out by a Pressure control valve 62 limited pressure.
  • the second Control valve 68 is controlled by control device 66 opened so that in the control pressure chamber 52 despite this Do not build up high pressure at connection 56 with line 14 can, but this is reduced to the relief chamber 24 becomes.
  • the throttling points 58 and 71 ensure that from the channel 54 only a small amount of fuel in the Relief chamber 24 can flow away. If the 40 prevailing pressure has reached such a height that this over the pressure shoulder 42 on the Injection valve member 28 acting in the opening direction 29 Exerts force that is greater than the force of the closing spring 44, 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 at opened second control valve 68 from the force of Closing spring 44 and by the in the control pressure chamber 52nd prevailing residual pressure on the piston 50 generated force dependent.
  • the second Control valve 68 closed by the control device 66, so that the control pressure chamber 52 from the relief chamber 24 is separated and located in the control pressure chamber 52 above it Connection 56 with line 14 builds high 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 System comes and the pre-injection is ended.
  • 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 open at the start of the main injection, so that the connection 59 to the relief chamber 24 is open and in the line 14 and the pressure chamber 40 of the Fuel injector 12 through the pressure control valve 62 predetermined pressure builds up.
  • the main injection begins then with a pressure level as well as the pilot injection is done.
  • the main injection starts when the valve is closed first control valve 60 with a higher pressure level than at first opened first control valve 60.
  • the main injection in FIG. 2 corresponds to that with II designated injection phase, the pressure curve with solid line is shown in the event that the first control valve 60 is open at the beginning, and the Pressure curve with dashed line just in case it is shown that the first control valve 60 is already closed Beginning is closed.
  • the second one Control valve 68 closed by the control device 66, so that the control pressure chamber 52 from the relief chamber 24 is separated and in the control pressure chamber 52 by its 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 remains closed, so that the Connection 59 to the pressure accumulator 62 is disconnected.
  • the second control valve 68 through the Control device 66 opened again so that the Control pressure chamber 52 is relieved and that Fuel injection valve 12 opens.
  • the post-injection takes place with a pressure curve corresponding to the profile of the Nockens 20.
  • the post-injection corresponds to one designated by III in FIG Injection phase.
  • Control valve 68 closed.
  • Another, in Figure 2 with Post-injection shown in dashed lines can by the pressure set by the pressure holding valve 62 take place in the pressure chamber 40, the channel 54 and the line 14.
  • the pressure chamber 40, the channel 54 and the Line 14 as storage elements from which the Fuel quantity extracted for further post-injection becomes.
  • the first is for further post-injection Control valve 60 is opened and the second control valve 68 is also open for a short time.
  • the pump piston 18 can itself at the time of further post-injection in the suction stroke are located, the pump working space 22 by the closed check valve 25 from line 14 is uncoupled.
  • FIG 3 is another embodiment of the Fuel injector shown in which the basic structure essentially the same as in the The embodiment explained above is, however, 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 is separated from the relief chamber 24.
  • a second switching position of the second control valve 168 is the control pressure chamber 52 with the relief chamber 24 connected and the connection 56 to the channel 54 and thus to Pump work space 22 is separated.
  • the Opening the fuel injector 12 becomes the second Control valve 168 through the control device 66 in its brought second switching position in which the control pressure chamber 52 is relieved in the relief chamber 24, and Closing the fuel injector 12 becomes the second Control valve 168 brought into its first switching position, in which the control pressure chamber 52 is connected to the channel 54.
  • FIG 4 is another embodiment of the Fuel injector shown in which the basic structure essentially the same as in the 1, but the arrangement and Formation of the second control valve 268 is modified.
  • 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 through which a valve member of the control valve 268 is movable 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 Relief chamber 24 in which a to the relief chamber 24 opening check valve 272 is arranged and also a throttle point can be provided.
  • the opening of the fuel injector 12 will second control valve 268 by controller 66 in brought its second switch position, in which the Control pressure chamber 52 is separated from the channel 54 and the channel 54 is connected to the line 14, so that of the Fuel pump 10 generated pressure in the pressure chamber 40 of the Fuel injector 12 arrives, the Control pressure chamber 52 is relieved in the relief chamber 24.
  • the second control valve 268 in its first switching position brought in which the control pressure chamber 52 with the channel 54th is connected, but the channel 54 from line 14 is separated.
  • the in the pressure chamber 40 of the Fuel injector 12 prevailing pressure acts also in the control pressure chamber 52, which the Fuel injection valve 12 is closed. Otherwise it is the operation of the fuel injector according to this modified version is the same as in accordance with Figure 1

Abstract

Die Kraftstoffeinspritzeinrichtung weist für jeden Zylinder der Brennkraftmaschine eine Kraftstoffpumpe (10) auf, die mit einem Kraftstoffeinspritzventil (12) verbunden ist, das ein Einspritzventilglied (28) aufweist, durch das wenigstens eine Einspritzöffnung (32) gesteurt 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. In der durch das erste Steuerventil (60) gesteuerten Verbindung (59) des Pumpenarbeitsraums (22) ist ein Druckhalteventil (62) angeordnet. <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 durch die Verwendung des drucklosen Kraftstoffvorratsbehälters oder der Druckseite einer Förderpumpe als Entlastungsraum 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 das Druckhalteventil ein gegenüber dem Entlastungsraum erhöhter Druck aufrechterhalten wird, so daß die Gefahr der Kavitation verringert ist und außerdem der Wirkungsgrad verbessert ist. Das Druckhalteventil ermöglicht darüberhinaus auf einfache Weise eine Voreinspritzung mit begrenztem Druckniveau.
In den abhängigen Ansprüchen sind vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzeinrichtung angegeben. Die Ausgestaltung gemäß Anspruch 2 ermöglicht eine Abkopplung des Pumpenarbeitsraums von dem durch das Druckhalteventil aufrechterhaltenen Druckniveau, wodurch Leckverluste in der Kraftstoffpumpe vermieden werden können.
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, Figur 3 ausschnittsweise eine modifizierte Ausführung der Kraftstoffeinspritzeinrichtung und Figur 4 ausschnittsweise eine weitere modifizierte Ausführung der Krafstoffeinspritzeinrichtung.
Beschreibung des Ausführungsbeispiels
In den Figuren 1,3 und 4 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 des Förderdrucks einer Förderpumpe 21 Kraftstoff aus einem Kraftstoffvorratsbehälter 9 des Kraftfahrzeugs zugeführt. Es kann vorgesehen sein, daß durch die Förderpumpe 21 Kraftstoff aus dem Kraftstoffvorratsbehälter 9 in einen Speicherbereich 24 gefördert wird, in dem ein Druck entsprechend dem Förderdruck der Förderpumpe 21 herrscht, der beispielsweise etwa 4 bis 6 bar betragen kann. Aus dem Speicherbereich 24 gelangt Kraftstoff beim Saughub des Pumpenkolbens 18 in den Pumpenarbeitsraum 22. Zwischen dem Speicherbereich 24 und dem Pumpenarbeitsraum 22 ist ein zum Pumpenarbeitsraum 22 öffnendes Rückschlagventil 23 angeordnet. In der Leitung 14 ist ein aus dem Pumpenarbeitsraum 22 öffnendes weiteres Rückschlagventil 25 angeordnet. Die Förderleitung 13 von der Förderpumpe 21 mündet zwischen dem Pumpenarbeitsraum 22 und dem weiteren Rückschlagventil 25. Der Pumpenarbeitsraum 22 kann alternativ auch über eine durch den Pumpenkolben 18 gesteuerte Verbindung zum Speicherbereich 24 zur Befüllung beim Saughub des Pumpenkolbens 18 verbindbar sein. Der Pumpenkolben 18 wirkt dabei mit einer Steuerkante mit einer in den Pumpenarbeitsraum 22 mündenden Öffnung der Verbindung zum Speicherbereich 24 zusammen, die durch den Pumpenkolben 18 verschlossen oder freigegeben wird. Das Rückschlagventil 23 kann dabei entfallen.
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 Speicherbereich 24 dienen kann. Die Verbindung 59 zweigt stromabwärts des Rückschlagventils 25 von der Leitung 14 ab. In der Verbindung 59 ist stromaufwärts vor dem ersten Steuerventil 60 ein Druckhalteventil 62 angeordnet. Das Druckhalteventil 62 weist beispielsweise ein durch eine Schließfeder 63 belastetes Ventilglied 64 auf, das gegen die Kraft der Schließfeder 63 zum ersten Steuerventil 60 hin in Öffnungsrichtung bewegbar ist. Durch das Druckhalteventil 62 wird ein gegenüber dem Druck im Entlastungsraum 24 erhöhter Druck in der Leitung 14 und damit auch im Druckraum 40 aufrechterhalten.
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 Entlastungsraum 24 geöffnet und in einer zweiten Schaltstellung wird die Verbindung 59 zum Entlastungsraum 24 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 Entlastungsraum 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. 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 Entlastungsraum 24 geöffnet ist und durch das in einer zweiten Schaltstellung die Verbindung 70 des Steuerdruckraums 52 mit dem Entlastungsraum 24 getrennt 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.
Nachfolgend wird die Funktion der Kraftstoffeinspritzeinrichtung erläutert. Beim Saughub des Pumpenkolbens 18 wird aus dem Speicherbereich 24 Kraftstoff durch das geöffnete Rückschlagventil 23 über die Leitung 13 in den Pumpenarbeitsraum 22 zugeführt. 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 durch die Steuereinrichtung 66 geöffnet ist, so daß die Verbindung 59 zum Entlastungsraum 24 geöffnet ist. 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 Druckhalteventil 62 eingestellt wird. Wenn der durch das Druckhalteventil 62 eingestellte Druck überschritten wird, so öffnet das Druckhalteventil 62 und Kraftstoff strömt durch das geöffnete erste Steuerventil 60 und die Verbindung 59 in den Entlastungsraum 24. Nachfolgend bleibt der in der Leitung 14 und dem Druckraum 40 herrschende Druck zumindest annähernd konstant. Der Öffnungsdruck des Druckhalteventils 62 wird durch die Vorspannung von dessen Schließfeder 63 bestimmt. Die Voreinspritzung erfolgt mit einem durch das Druckhalteventil 62 begrenzten Druck. Das zweite Steuerventil 68 wird durch die Steuereinrichtung 66 geöffnet, so daß sich im Steuerdruckraum 52 trotz dessen Verbindung 56 mit der Leitung 14 kein Hochdruck aufbauen kann, sondern dieser zum Entlastungsraum 24 hin abgebaut wird. Durch die Drosselstellen 58 und 71 wird erreicht, daß aus dem Kanal 54 nur eine geringe Kraftstoffmenge in den Entlastungsraum 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 bei geöffnetem zweitem Steuerventil 68 von der Kraft der Schließfeder 44 und der durch den im Steuerdruckraum 52 herrschenden Restdruck auf den Kolben 50 erzeugten 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 Entlastungsraum 24 getrennt ist und sich im Steuerdruckraum 52 über dessen Verbindung 56 mit der Leitung 14 Hochdruck 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.
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 geöffnet sein, so daß die Verbindung 59 zum Entlastungsraum 24 geöffnet ist und sich in der Leitung 14 und dem Druckraum 40 des Kraftstoffeinspritzventils 12 der durch das Druckhalteventil 62 vorgegebene Druck aufbaut. 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, so daß die Verbindung 59 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 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 2 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 Entlastungsraum 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 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. 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.
Nach Beendigung der Nacheinspritzung bleibt das zweite Steuerventil 68 geschlossen. Eine weitere, in Figur 2 mit gestrichelten Linien dargestellte Nacheinspritzung kann durch den durch das Druckhalteventil 62 eingestellten Druck im Druckraum 40, dem Kanal 54 und der Leitung 14 erfolgen. In diesem Fall wirken der Druckraum 40, der Kanal 54 und die Leitung 14 als Speicherelemente, aus denen die Kraftstoffmenge für die weitere Nacheinspritzung entnommen wird. Für die weitere Nacheinspritzung ist das erste Steuerventil 60 geöffnet und das zweite Steuerventil 68 wird ebenfalls kurzzeitig geöffnet. Der Pumpenkolben 18 kann sich zum Zeitpunkt der weiteren Nacheinspritzung im Saughub befinden, wobei der Pumpenarbeitsraum 22 durch das geschlossene Rückschlagventil 25 von der Leitung 14 abgekoppelt ist.
In Figur 3 ist eine weitere Ausführung der Kraftstoffeinspritzeinrichtung dargestellt, bei der der grundsätzliche Aufbau im wesentlichen gleich wie bei der vorstehend erläuterten Ausführung 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 Entlastungsraum 24 getrennt ist. In einer zweiten Schaltstellung des zweiten Steuerventils 168 ist der Steuerdruckraum 52 mit dem Entlastungsraum 24 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 Entlastungsraum 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 bei der gemäß Figur 1.
In Figur 4 ist eine weitere Ausführung der Kraftstoffeinspritzeinrichtung dargestellt, bei der der grundsätzliche Aufbau im wesentlichen gleich wie bei der Ausführung gemäß Figur 1 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 Entlastungsraum 24 auf, in der ein zum Entlastungsraum 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 Entlastungsraum 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 bei der gemäß Figur 1.

Claims (5)

  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 (9) 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;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 zwischen dem Pumpenarbeitsraum (22) und dem ersten Steuerventil (60) ein zum ersten Steuerventil (60) hin öffnendes Druckhalteventil (62) angeordnet ist, durch das ein gegenüber dem im Entlastungsraum (24) herrschenden Druck erhöhter Druck aufrechterhalten wird.
  2. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Pumpenarbeitsraum (22) und dem Druckhalteventil (62) ein zum Druckhalteventil (62) hin öffnendes Rückschlagventil (25) angeordnet ist und daß der Pumpenarbeitsraum (22) eine zwischen diesem und dem Rückschlagventil (25) mündende Verbindung (13) mit dem Kraftstoffvorratsbehälter (9) oder einem Speicherbereich (24) aufweist.
  3. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, 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.
  4. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, 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.
  5. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach Anspruch 4, 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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