EP1313944A1 - Kraftstoffeinspritzvorrichtung für brennkraftmaschinen - Google Patents

Kraftstoffeinspritzvorrichtung für brennkraftmaschinen

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EP1313944A1
EP1313944A1 EP01956392A EP01956392A EP1313944A1 EP 1313944 A1 EP1313944 A1 EP 1313944A1 EP 01956392 A EP01956392 A EP 01956392A EP 01956392 A EP01956392 A EP 01956392A EP 1313944 A1 EP1313944 A1 EP 1313944A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
armature
valve
fuel injection
injection device
pressure
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP01956392A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Achim Brenk
Wolfgang Klenk
Uwe Gordon
Manfred Mack
Marcus Parche
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
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Publication of EP1313944A1 publication Critical patent/EP1313944A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • 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
    • F02M63/0003—Fuel-injection apparatus having a cyclically-operated valve for connecting a pressure source, e.g. constant pressure pump or accumulator, to an injection valve held closed mechanically, e.g. by springs, and automatically opened by fuel pressure
    • F02M63/0007—Fuel-injection apparatus having a cyclically-operated valve for connecting a pressure source, e.g. constant pressure pump or accumulator, to an injection valve held closed mechanically, e.g. by springs, and automatically opened by fuel pressure using electrically actuated 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
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    • F02M61/20—Closing valves mechanically, e.g. arrangements of springs or weights or permanent magnets; Damping of valve lift
    • F02M61/205—Means specially adapted for varying the spring tension or assisting the spring force to close the injection-valve, e.g. with damping of valve lift
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    • F02M63/0012—Valves
    • F02M63/0014—Valves characterised by the valve actuating means
    • F02M63/0015—Valves characterised by the valve actuating means electrical, e.g. using solenoid
    • F02M63/0017—Valves characterised by the valve actuating means electrical, e.g. using solenoid using electromagnetic operating means

Definitions

  • the invention is based on a fuel injection device according to the preamble of claim 1.
  • a fuel injection device known from DE 195 17 578 AI
  • two control valves are by means of one actuate common electromagnet, in whose magnetic circuit the two armatures of the control valves are immersed from opposite sides.
  • the electromagnet By energizing the electromagnet, the two armatures are drawn further into the electromagnet against the action of a closing spring arranged therebetween, and the two control valves are thus opened synchronously.
  • one control valve can be used to control the fuel injection (ie to measure the fuel) and the other control valve can be used to control the injection cross section.
  • this system offers the control options in solenoid valve technology with only one electromagnet.
  • the timing of the injection and the switching between two different injection cross-sections can be implemented freely in the engine's map.
  • Fig. 1 shows a first embodiment of a fuel injection device with an injection valve, the two schematically illustrated control valves for controlling the fuel injection and
  • FIG. 2 shows the two control valves of FIG. 1 in a detailed partial view, the two control valves being actuatable via a common magnetic drive; 3 shows a modification of the second control valve in a representation analogous to FIG. 2; and
  • Fig. 4 shows a second embodiment of a Krausssu-of- fine spraying device analogous to the representation in
  • the first exemplary embodiment of a fuel injection device for internal combustion engines shown in FIG. 1 has an injection valve 1 with a nozzle body 2, which is clamped to a nozzle holder 6 together with a sleeve 3 and an intermediate washer 4 by means of a union nut 5.
  • a piston-shaped valve body 8 in the form of a nozzle needle is displaceably mounted in an axial guide bore 7 of the nozzle body 2, the valve sealing surface 9 of which is pressed against a conical valve seat surface 11 by a closing spring 10 arranged in the nozzle holder 6.
  • a pressure line 12 runs in the injection valve 8 opens into an annular pressure chamber 13 in the nozzle body 2.
  • the valve body 8 has a pressure shoulder 14 in the region of the pressure chamber 13, on which the fuel supplied via the pressure line 12 acts on the valve body 8 in the opening direction.
  • the pressure line 12 is connected via a first control valve 15 designed as a 3/2-way valve either to a relief line (leak oil) 16 or to a high pressure accumulator (common rail) 17 for the fuel. bar .
  • an annular gap leads (not shown) between the nozzle holder 6 facing away from the head portion 18 of the valve body 8 and the bore wall of the Düsenk ⁇ rpers 2 'which is formed by an opening provided at the head portion 18 annular groove for an annular space 19th
  • the head section 18 is guided in a blind bore 20, the bottom space 21 of which is connected to the annular space 19 via transverse and longitudinal bores 22, 23 provided in the head section 18.
  • the head section 18 closes two outgoing from the blind bore 20 and in the combustion chamber of the internal combustion engine to be supplied injection channels 24a, 24b.
  • the valve body 8 On the side facing away from the head section 18, the valve body 8 has an annular shoulder 25 at the transition to a shaft 26, which extends through a bore in the washer 4 into a spring chamber 27. There, the shaft 26 has a spring plate 28, on which the closing spring 10, which is supported at the other end in the spring chamber 27, engages.
  • the stroke carried out by the valve body 8 during opening is controlled by a limiting device in the form of a low-pressure stroke stop (not shown), which is provided in the interior 29 of the sleeve 3 and interacts, for example, with a further plate 30 of the shaft 26.
  • the interior 29 can be connected to the relief line 16 via lines 31, 32, 33 and via a second control valve 34 designed as a 2/2 way valve.
  • the second control valve 34 When the second control valve 34 is closed, the low-pressure stroke causes Beat that the fuel located in the interior 29 is compressed when the valve body 8 is opened.
  • the opening stroke of the valve body 8 is hydraulically limited so that only the lower injection channel 24a is released from the head section 18 for an injection.
  • FIG. 2 shows an enlarged sectional view of the internal structure of the two control valves 15, 34, which have a common magnetic drive in the form of a magnetic coil 40.
  • a plate-shaped first armature 41 which is connected to the valve body (not shown) of the first control valve 15, cooperates with the magnet coil 40 and is guided axially displaceably in a first armature space 42 of the nozzle holder 6 and by a first closing spring 44 supported on a separating element 43 is biased into its valve position (FIG. 1) releasing the connection of the pressure line 12 and the relief line 16.
  • a plate-shaped second armature 45 interacts with the magnet coil 40, which is axially displaceably guided in a second armature space 46 of the nozzle holder 6 and at the same time forms the valve body of the second control valve 34.
  • the second anchor 45 engages with a shoulder 47 in a bore 48 in the nozzle holder 6 and has at the transition to the neck 47 a valve sealing surface 49 which interacts with a conical valve seat surface 50 on the bore 48.
  • the inlet line 32 of the second control valve 34 opens into the bore 48 in the region of a chamber 51 formed on the extension 47.
  • the second armature 45 is connected to the separating element 43 by the second closing spring 52, and the connection between the inlet line 32 and the opening of the second armature biased valve position blocking the second armature space 46 leading away from the outlet line 33.
  • Connection channels 53 are provided in the second anchor 45 so that the second anchor 45 is force-balanced.
  • the armature spaces 42, 46 and thus the two control valves 15, 34 are separated from one another by the separating element 43.
  • the two closing springs 44, 52 are designed such that only the first armature 41 is attracted in a first current stage of the magnet coil 40 and both armatures 41, 45 are attracted in a second higher current stage.
  • the two anchors 41, 45 are tightened in opposite directions, but in other embodiments the two anchors can also be tightened in the same direction.
  • the two anchors 41, 45 can be designed as flat anchors or as immersion anchors.
  • the fuel injection device shown in FIGS. 1 and 2 operates in the following way.
  • Solenoid coil 40 with the first or second current stage the first armature 41 is attracted and thereby the first control valve 15 is actuated, so that the pressure line 12 is connected to the high-pressure accumulator 17 and the fuel is injected.
  • the second armature 45 is not attracted, ie the second control valve 34 remains closed. This means that inside space 29 and also in the chamber 51 to a pressure increase and thus to a stroke limitation, so that the injection takes place with the smaller injection cross section.
  • the second armature 45 is also attracted at the same time, ie the second control valve 34 is opened. -The fuel displaced during the opening stroke of the valve body 8 can via the.
  • Control of the injection cross-section is used, this control can be used with hydraulic stroke stops or a switch between different valve bodies (nozzle needles) in tandem or coaxial injectors.
  • valve sealing surface 54 of the second armature 55 is provided on its underside facing the first armature 41, and away from a conical valve seat surface 57 on a bore 58 through the second closing spring 56 biased in the separator 59.
  • the bore 58 is connected to the bore 62, from which the outlet line 33 extends, through a central through bore 61 which also passes through the extension 60.
  • the sealing seat between valve sealing surface 54 and valve seat surface 57 blocks the connection between the Bore 58 and the second armature chamber 63, into which the inlet line 32 opens.
  • Connection channels 64 are provided in the second armature 55, so that the second armature 55 is force-balanced when the sealing seat is open.
  • the two anchors 41, 55 can be designed as flat anchors or as immersion anchors.
  • Pressure line 12 is connected to the high pressure accumulator 17 and the fuel injection takes place.
  • the second armature 55 is not attracted, i.e. the second control valve 34 remains open.
  • the fuel displaced during the opening stroke of the valve body 8 can flow out into the relief line 16 via lines 31, 32, the second armature space 63, bore 58, through bore 61, bore 62 and line 33.
  • the second armature 55 is simultaneously attracted, i.e. the second control valve 34 is closed. This leads to an increase in pressure in the interior 29 and thus. to a stroke limitation, so that the injection takes place with the smaller injection cross section.
  • FIGS. 2 or 3 show a second exemplary embodiment of a fuel injection device with a modified injection valve 70, in which the line 71 opening into the interior 29 can be connected to the pressure line 12 via the lines 32, 33 and via the second control valve 34. From the interior 29, a line 72 opens into the discharge line 16.
  • the two control valves 15, 34 are as in FIGS. 2 or 3 shown.
  • a pressure stroke stop (not shown) is provided, which in the case of a ' prevailing in the interior 29
  • the power caffeine injector shown in Fig. 4 operates in the following manner.
  • the pressure line 12 is connected to the high-pressure accumulator 17, so that the fuel is injected.
  • the second control valve 34 is closed (ie in the first current stage of the magnetic coil 40)
  • the lines 33, 71 are not connected to the line 32 connected to the pressure line 12 and therefore the interior 29 is not subjected to high pressure.
  • the fuel displaced from the interior 29 during the opening stroke of the valve body 8 flows out via the line 72 to the relief line 16, so that there is no pressure increase in the interior 29 and therefore no stroke limitation.
  • the second control valve 34 is open (ie in the second current stage of the solenoid 40)
  • the lines are open (ie in the second current stage of the solenoid 40)
  • valve body 8 connected via line 32 to pressure line 12 and thus the interior 29 is subjected to high pressure, so that the opening stroke of valve body 8 is limited by the stroke stop provided in interior 29 (not shown).
  • injection valves 1, 70 have so-called “I-nozzles”, in which the opening stroke of the valve closing body 8 takes place in the direction into the nozzle body 2.
  • the invention is not in this type of nozzle limited. In other embodiments, not shown, the invention is provided for so-called “A nozzles”, in which the opening stroke of the valve closing body 8 takes place in the direction out of the nozzle body 2.
  • valve bodies of which each have a magnetically attractable armature 41/45, and with a common magnet coil 40 for the two armatures 41, 45 the common magnet coil is in a first current stage 40 only one armature 41 and in a higher second current stage both armatures 41, 45 can each be tightened against the action of a closing force. In this way, two valve functions can be switched with only one magnetic actuator via two excitation currents of different sizes.

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Abstract

Bei einer Kraftstoffeinspritzvorrichtung für Brennkraftmaschinen mit zwei zur Steuerung des Einspritzvorgangs vorgesehenen Steuerventilen (15, 34), deren Ventilkörper jeweils einen magnetisch anziehbaren Anker (41, 45) aufweisen, und mit einer gemeinsamen Magnetspule (40) für die beiden Anker (41, 45) ist in einer ersten Stromstufe der gemeinsamen Magnetspule (40) nur ein Anker (41) und sind in einer höheren zweiten Stromstufe beide Anker (41, 45) jeweils gegen die Wirkung einer Schließkraft anziehbar. So können mit nur einem Magnetantrieb über zwei unterschiedlich große Erregerströme zwei Ventilfunktionen geschaltet werden.

Description

Kraftstoffeinspritzvorrichtunα für Brennkraftmaschinen
Beschreibung
Stand der Technik
Die Erfindung geht von einer Kraftstoffeinspritzvorrich- tung nach der Gattung des Patentanspruchs 1 aus. Bei einer solchen aus der DE 195 17 578 AI bekannten Kraftstoffein- spritzvorrichtung werden zwei Steuerventile mittels eines gemeinsamen Elektromagneten betätige, in dessen Magnetkreis die beiden Anker der Steuerventile von gegenüberliegenden Seiten eintauchen. Durch Bestromen des Elektromagneten werden die beiden Anker gegen die Wirkung einer da- zwischen angeordneten Schließfeder weiter in den Elektromagneten gezogen und- damit die beiden Steuerventile synchron geöffnet.
Obwohl mit dem bekannten Kraftstoffeinspritzsystem bereits eine kompakte Bauweise und damit einerseits eine platzsparende, andererseits eine wesentlich preiswerter herzustellende Einheit für zwei Steuerventile ermöglicht worden ist, ist die Einsatzmöglichkeit dieser Einheit auf das synchrone Öffnen und Schließen der beiden Steuerven ile begrenzt.
Vorteile der Erfindung
Die erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritzvorrichtung für
Brennkraftmaschinen mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1 hat demgegenüber den Vorteil, daß mit nur einem Magnetantrieb über zwei unterschiedlich große Erregerströme zwei Ventilfunktionen geschaltet werden. Da- mit sind Vorteile beim Bauraum, bei den Kosten, beim Steuergeräteaufwand oder auch beim Leitungssystem verbunden.
Beispielsweise kann ein Steuerventil zur Steuerung der Kraftstoffeinspritzung (d.h. zur Zu essung des Kraft - Stoffs) und das andere Steuerventil zur Steuerung des Ein- spritzquerschnitts eingesetzt werden. Gegenüber anderen bekannten Systemen bietet dieses System die Steuerungsmög- lichkeit in Magnetventiltechnologie mit nur einem Elektromagneten. In Verbindung mit verschiedenen druckgesteuerten Ö nungsmechanismen für den Ventilkörper und verschiedenen hydraulisch gesteuerten Hubanschlägen oder Tandem- bzw. Koaxialdüsen-Konfigurationen kann damit das Timing der Einspritzung sowie die Umschaltung zwischen zwei unterschiedlichen Einspritzquerschnitten frei im Kennfeld des Motors realisiert werden.
Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des Gegenstands der 'Erfindung sind der Beschreibung, der Zeichnung und den Ansprüchen entnehmba .
Zeichnung
Zwei Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzvorrichtung für Brennkraf maschinen sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Be- Schreibung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel einer Kraftstoffeinspritzvorrichtung mit einem Einspritzventil, das zwei schematisch dargestellte Steuerventile zur Steuerung der Kraftstoffeinspritzung und des
Einspritzquerschnittes aufweist ;
Fig. 2 die beiden Steuerventile der Fig. 1 in detaillierten Teilansicht, wobei die beiden Steuerven- tile über einen gemeinsamen Magnetantrieb betätigbar sind; Fig. 3 eine Modifikation des zweiten Steuerventils in einer Darstellung analog zu Fig. 2; und
Fig. 4 ein zweites Ausführungsbeispiel einer Krafüsu-of- feinspritzvorrichtung analog zur Darstellung in
Fig. 1 mit einem modifizierten Einspritzverrcil, das zwei schematisch dargestellte Steuerventile zur Steuerung der Kraftstoffeinspritzung und des Einspritzquerεchnittes auf eist.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
Das in Fig. 1 dargestellte erste Ausführungsbeispiel einer Kraftstoffeinspritzvorrichtung für Brennkraftmaschinen hat ein Einspritzventil 1 mit einem Düsenkörper 2, der zusammen mit einer Hülse 3 und einer Zwischenscheibe 4 durch eine Überwurfmutter 5 an einen Düsenhalter 6 festgespannt ist. In einer axialen Führungsbohrung 7 des Düsenkörpers 2 ist ein kolbenförmiger Ventilkörper 8 in Form einer Düsennadel verschiebbar gelagert, dessen Ventildichtflache 9 durch eine im Düsenhalter 6 angeordnete Schließfeder- 10 gegen eine konische Ventilsitzfläche 11 gedrückt wird.. Im Einspritzventil 8 verläuft eine Druckleitung 12, die in einen ringförmigen Druckraum 13 im Düsenkδrper 2 mündet. Der Ventilkörper 8 hat im Bereich des Druckraumes 13 eine Druckschulter 14, an welcher der über die Druckleitung 12 zugeführte Kraftstoff im Öffnungssinn am Ventilkörper 8 angreif . Die Druckleitung 12 ist über ein als 3/2-Wege- ventil ausgeführtes erstes Steuerventil 15 entweder mit einer Entlastungsleitung (Lecköl) 16 oder mit einem Hochdruckspeicher (Common Rail) 17 für den Kraftstoff verbind- bar .
Von der Ventilsitzfläche 11 führt ein Ringspalt (nicht dargestellt) zwischen dem dem Düsenhalter 6 abgewandten Kopfabschnitt 18 des Ventilkörpers 8 und der Bohrungswand des Düsenkδrpers 2 zu einem Ringraum 19, 'der durch eine am Kopfabschnitt 18 vorgesehene Ringnut gebildet ist. Der Kopfabschnitt 18 ist in einer Sackbohrung 20 geführt, deren Bodenraum 21 über im Kopfabschnitt 18 vorgesehene Quer- und Längsbohrungen 22, 23 mit dem Ringraum 19 verbunden ist. In der in Fig. 1 gezeigten Stellung verschließt der Kopf bschnitt 18 zwei von der Sackbohrung 20 abgehende und in den Brennraum der zu versorgenden Brennkraftmaschine mündende Einspritzkanäle 24a, 24b.
Auf der dem Kopf bschnitt 18 abgewandten Seite weist der Ventilkörper 8 eine Ringschulter 25 am Übergang zu einem Schaft 26 auf, der sich durch eine Bohrung in der Zwi- schenscheibe 4 bis in einen Federraum 27 erstreckt. Dort hat der Schaft 26 einen Federteller 28, an dem die ande- renends im Federraum 27 abgestützte Schließfeder 10 angreift .
Der vom Ventilkörper 8 beim Öffnen durchgeführte Hub wird von einer Begrenzungseinrichtung in Form eines Niederdruck-Hubanschlags (nicht dargestellt) gesteuert, der im Innenraum 29 der Hülse 3 vorgesehen ist und z.B. mit einem weiteren Teller 30 des Schaftes 26 zusammenwirkt. Der Innenraum 29 ist über Leitungen 31, 32, 33 und über ein als 2/2 -Wegeventil ausgeführtes zweites Steuerventil 34 mit der Entlastungsleitung 16 verbindbar. Bei geschlossenem zweiten Steuerventil 34 bewirkt der Niederdruck-Huban- schlag, daß der im Innenraum 29 befindliche -Kraftstoff beim Öffnen des Ventilkörpers 8 komprimiert wird. Dadurch wird der Öffnungshub des Ventilkörpers 8 hydraulisch so begrenzt, daß vom Kopfabschnitt 18 nur der untere Ein- spritzkanal 24a für eine Einspritzung freigegeben wird.
Bei geöffnetem zweiten Steuerventil 34 wird der im Innenraum 29 befindliche Kraftstoff nicht komprimiert, sondern strömt über die Entlastungsleitung 16 ab, so daß keine Hubbegrenzung stattfindet. Folglich führt der Ventilkörper 8 seinen Maximalhub durch, so daß der Kopfabschnitt 18 beide Einspritzkanäle 24a, 24b, also einen größeren Ein- spritzquerschnitt , .freigibt.
Fig. 2 zeigt in vergrößerter Schnittansicht den Innenauf- bau der beiden Steuerventile 15, 34, die einen gemeinsamen Magnetantrieb in Form einer Magnetspule 40 haben. Mit der Magnetspule 40 wirkt ein mit dem Ventilkörper (nicht gezeigt) des ersten Steuerventils 15 verbundener, tellerförmiger erster Anker 41 zusammen, der in einem ersten Anker- räum 42 des Düsenhalters 6 axial verschiebbar geführt und von einer an einem Trennelement 43 abgestützten ersten Schließfeder 44 in seine die Verbindung der Druckleitung 12 und der Entlastungsleitung 16 freigebende Ventilstellung (Fig. 1) vorgespannt ist.
Auf der dem ersten Anker 41 gegenüberliegenden Seite der Magnetspule 40 wirkt ein tellerförmiger zweiter Anker 45 mit der Magnetspule 40 zusammen, der in einem zweiten Ankerraum 46 des Düsenhalters 6 axial verschiebbar geführt ist und gleichzeitig den Ventilkörper des zweiten Steuerventils 34 bildet. Der zweite Anker 45 greift mit einem Ansatz 47 in eine Bohrung 48 im Düsenhalter 6 ein und hat am Übergang zum Ansatz 47 eine Ventildichtfläche 49, die mit einer konischen Ventilsitzfläche 50 an' der Bohrung 48 zusammenwirkt. Die Eingangsleitung 32 des zweiten Steuerventils 34 mündet im Bereich einer am Ansatz 47 ausgebil- deten Kammer 51 in die Bohrung 48. Durch eine am Trennelement 43 abgestützte zweite Schließfeder 52 -ist der zweite Anker 45 in seine die Verbindung zwischen der Eingangsleitung 32 und der vom zweiten Ankerraum 46 abführenden Aus- gangsleitung 33 sperrende Ventilstellung vorgespannt. Im zweiten Anker 45 sind Verbindungskanäle 53 vorgesehen, damit der zweite Anker 45 kraftausgeglichen ist. Durch das Trennelement 43 sind die Ankerräume 42, 46 und damit die beiden Steuerventile 15, 34 voneinander getrennt. Die beiden Schließfedern 44, 52 sind so ausgelegt, daß in einer ersten Stromstufe der Magnetspule 40 nur der erste Anker 41 angezogen wird und in einer zweiten höheren Stromstufe beide Anker 41, 45 angezogen werden. Im gezeigten Ausführungsbeispiel werden die beiden Anker 41, 45 in entgegengesetzten Richtungen angezogen, aber in anderen Ausführun- gen können die beiden Anker auch in gleicher Richtung angezogen werden. Die beiden Anker 41, 45 können als Flachanker oder als Tauchanker ausgeführt sein.
Die in den Fig. 1 und 2 gezeigte Kraftstoffeinspritzvor- richtung arbeitet in folgender Weise. Bei 'Bestromen der
Magnetspule 40 mit der ersten oder zweiten Stromstufe wird der erste Anker 41 angezogen und dadurch das erste Steuerventil 15 betätigt, so daß die Druckleitung 12 mit dem Hochdruckspeicher 17 verbunden ist und die Kraftstoffein- spritzung erfolgt. Bei der ersten Stromstufe wird der zweite Anker 45 nicht angezogen, d.h., das zweite Steuerventil 34 bleibt geschlossen. Dadurch kommt es im Innen- räum 29 und auch in der Kammer 51 zu einem Druckanstieg und damit zu einer Hubbegrenzung, so daß die Einspritzung mit dem kleineren Einspritzquerschnitt erfolgt. Bei der zweiten Stromstufe wird zusätzlich zum ersten Anker 41 gleichzeitig auch der zweite Anker 45 angezogen, d.h., .das zweite Steuerventil 34 wird geöffnet . -Der beim Öffnungshub des Ventilkörpers 8 verdrängte Kraftstoff kann über die. Leitungen 31, 32, den zweiten Ankεrraum 46 und die Leitung 33 in die Bntlastungsleitung 16 abströmen; Dadurch kommt es im Innenraum 29 und in der Kammer 51 zu keinem Druckanstieg und damit zu keiner Hubbegrenzung, so daß die Einspritzung mit dem größeren Einspritzquerschnitt erfolgt.
Diese beiden Zustände im Innenraum 29 und in der Kammer 51, druckloε bzw. beaufschlagt mit Druck, werden zur
Steuerung des Einspritzquerschnitts verwendet, wobei diese Steuerung mit hydraulischen Hubanschlägen oder einem Umschalten zwischen unterschiedlichen Ventilkörpern (Düsennadeln) bei Tandem- oder Koaxial -In ektoren eingesetzt werden kann.
Fig. 3 zeigt in vergrößerter Schnittansicht einen anderen Innenaufbau des zweiten Steuerventils 34. Die Ventildichtfläche 54 des zweiten Ankers 55 ist an seiner zum ersten Anker 41 weisenden Unterseite vorgesehen und durch die zweite Schließfeder 56 fort von einer konischen Ventil - sitzfläche 57 an einer Bohrung 58 im Trennelement 59 vorgespannt. Durch eine auch durch den Ansatz 60 hindurchgehende zentrale Durchgangsbohrung 61 ist die Bohrung 58 mit der Bohrung 62 verbunden, von der die Ausgangsleitung 33 abgeht. Der Dichtsitz zwischen Ventildichtfläche 54 und Ventilsitzfläche 57 sperrt die Verbindung zwischen der Bohrung 58 und dem zweiten Ankerraum 63, in den die Eingangsleitung 32 mündet. Im zweiten Anker 55 sind Verbindungskanäle 64 vorgesehen, damit der zweite Anker 55 bei geöffnetem Dichtsitz kraftausgeglichen ist. Die beiden An- ker 41, 55 können als Flachanker oder als Tauchanker ausgeführt sein.
Beim Bestromen der Magnetspule 40 mit der ersten oder zweiten Stromstufe wird der erste Anker 41 angezogen und dadurch das erste Steuerventil 15 betätigt, so daß die
Druckleitung 12 mit dem Hochdruckspeicher 17 verbunden ist und die Kraftstoffeinspritzung erfolgt. Bei der ersten Stromstufe wird der zweite Anker 55 nicht angezogen, d.h., das zweite Steuerventil 34 bleibt geöffnet. Der beim Öff- nungshub des Ventilkörpers 8 verdrängte Kraftstoff kann über Leitungen 31, 32, den zweiten Ankerraum 63, Bohrung 58, Durchgangsbohrung 61, Bohrung 62 und Leitung 33 in die Entlastungsleitung 16 abströmen. Dadurch kommt es im In- nenrau 29 und im zweiten Ankerraum 63 zu keinem Druckan- stieg und damit zu keiner Hubbegrenzung, so daß die Einspritzung mit dem größeren Einspritzquerschnitt er olgt. Bei der zweiten Stromstufe wird zusätzlich zum ersten Anker 41 gleichzeitig auch der zweite Anker 55 angezogen, d.h., das zweite Steuerventil 34 wird geschlossen. Dadurch kommt es im Innenraum 29 zu einem Druckanstieg und damit. zu einer Hubbegrenzung, so daß die Einspritzung mit dem kleineren Einspritzquerschnitt erfolgt.
Bei angezogenem zweiten Anker 55, also bei geschlossenem Dichtsitz zwischen Ventildichtfläche 54 und Ventilsitzfläche 57, ist die mit dem im Ankerraum 63 herrschenden Druck beaufschlagte Unterseite 55b um die vom Ventilsitz 57 de- finierte Fläche kleiner als die Oberseite 55a, so daß der zweite Anker 55 nicht mehr kraftausgeglichen ist, sondern durch den im Ankerraum 63 herrschenden Druck in Schließrichtung zusätzlich kraftbeaufschlagt ist. Aufgrund dieser Selbsthaltung des angezogenen zweiten Ankers 55 reicht, wenn der zweite Anker 55 einmal angezogen ist, ein geringer Strom in der Magnetspule 40 aus, um den zweiten Anker 55 in seiner Schließlage zu halten. Nach dem Anziehen des zweiten Ankers 55 kann daher der Strom in der Magnetspule 40 reduziert und damit der Stromverbrauch des Einspritz- ventils 1 gesenkt werden.
Diese beiden Zustände im Innenraum 29 und im zweiten Ankerraum 63, drucklos bzw. beaufschlagt mit Druck, werden zur Steuerung des Einspritzquerschnitts verwendet, wobei diese Steuerung mit hydraulischen Hubanschlägen oder einem Umschalten zwischen unterschiedlichen Ventilkörpern (Düsennadeln) bei Tandem- oder Koaxial-Injektoren eingesetzt werden kann.
In Fig. 4 ist ein zweites Ausführungsbeispiel einer Kraftstoffeinspritzvorrichtung mit einem modifizierten Einspritzventil 70 gezeigt, bei dem die in den Innenraum 29 mündende Leitung 71 über die Leitungen 32, 33 und über das zweite Steuerventil 34 mit der Druckleitung 12 verbindbar ist. Vom Innenraum 29 geht eine in die Entlaεtungsleitung 16 mündende Leitung 72 ab. Die beiden Steuerventile 15, 34 sind wie in den Fign. 2 oder 3 gezeigt ausgebildet. Im Innenraum 29 ist ein Druck-Hubanschlag (nicht dargestellt) vorgesehen, der bei einem im Innenraum 29 herrschenden'
Überdruck den Öffnungshub des Ventilkörpers 8 hydraulisch begrenzt . Die in Fig. 4 gezeigte Kraftscoffeinspritzvorrichtung arbeitet in folgender Weise. Durch Betätigen des- ersten Steuerventils 15 wird die Druckleitung 12 mit dem Hoch- druckspeicher 17 verbunden, so daß die Kraftstoffeinsprit- zung erfolgt. Bei geschlossenem zweiten Steuerventil 34 (d.h. in der ersten Stromstufε der Magnetspule 40) sind' die Leitungen 33, 71 nicht mit der an die Druckleitung 12 angeschlossenen Leitung 32 verbunden und damit der Innenraum 29 nicht mit Hochdruck beaufschlagt. Der beim Öff- nungshub des Ventilkörpers 8 aus dem Innenraum 29 verdrängte Kraftstoff strömt über die Leitung 72 zur Entlastungsleitung 16 ab, so daß es im Innenraum 29 zu keinem Druckanstieg und damit zu keiner Hubbegrenzung kommt . Hingegen sind bei geöffnetem zweiten Steuerventil 34 (d.h. in der zweiten Stromstufe der Magnetspule 40) die Leitungen
33, 71 über die Leitung 32 mit- -der Druckleitung 12 verbunden und damit der Innenraum 29 mit Hochdruck beaufschlagt, so daß der Öffnungshub des Ventilkörpers 8 durch den im Innenraum 29 vorgesehenen Hubanschlag (nicht dargestellt) begrenzt wird.
Diese beiden Zustände im Innenraum 29, drucklos bzw. beaufschlagt mit Hochdruck, werden zur Steuerung des Einspritzquerschnittes verwendet, wobei diese Steuerung mit hydraulischen Hubanschlägen oder einem Umschalten zwischen unterschiedlichen Ventilkörpern (Düsennadeln) bei Tandemoder Koaxial-Injektoren eingesetzt werden kann.
Die in den Fign. 1 und 4 gezeigten Einspritzventile 1, 70 haben sog. "I-Düsen", bei denen der Öffnungshub des Ventilschließkörpers 8 in Richtung in den Düsenkörper 2 hinein erfolgt. Die Erfindung ist nicht auf diese Düsenart beschränkt. In anderen nicht gezeigten Ausführungenformen ist die Erfindung bei sog. "A-Düsen" vorgesehen, bei denen der Öffnungshub des Ventilschließkörpers 8 in Richtung aus dem Düsenkörper 2 erfolgt .
Bei einer Kraftstoffeinspritzvorrichtung für Brennkraftmaschinen mit zwei zur Steuerung des Einspritzvorgangs vorgesehen Steuerventilen 15, 34, deren Ventilkörper jeweils einen magnetisch anziehbaren Anker 41/ 45 aufweisen, und mit einer gemeinsamen Magnetspule 40 für die beiden Anker 41, 45 ist in einer ersten Stromstufe der gemeinsamen Magnetspule 40 nur ein Anker 41 und in einer höheren zweiten Stromstufe beide Anker 41, 45 jeweils gegen die Wirkung einer Schließkraft anziehbar. So können mit nur einem Ma- gnetantrieb über zwei unterschiedlich große Erregerströme zwei Ventilfunktionen geschaltet werden..

Claims

Patentansprüche
1. Kraftstoffeinspritzvorrichtung für Brennkraftmaschi- nen mit zwei zur Steuerung des Einspritzvorgangs vor-
.. gesehen. Steuerventilen (15, 34), deren Vεntilkörper jeweils einen magnetisch anziehbaren Anker (41, 45, 55) aufweisen, und mit einer gemeinsamen Magnetspule (40) für die beiden Anker (41, 45, 55) , gekennzeichnet durch eine erste Stromstufe der -gemeinsamen Magnetspule (40) , in der nur ein Anker (41) gegen die Wirkung einer Schließkraft angezogen wird, und durch eine höhere zweite Stromstufe, in der beide Anker (41, 45, 55) jeweils gegen die Wirkung einer Schließkraft angezogen werden.
2. Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die auf den nur in der zweiten Stromstufe angezogenen Anker (45, 55) wirkende Schließkraft größer als die auf den anderen. Anker (41) wirkende Sσhließkraft ist.
3. Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die gemeinsame Ma- gnetspule (40) die beiden Anker (41, 45, 55) in entgegengesetzten Richtungen anzieht.
4. Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach einem der vorher- gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Steuerventile (15, 34) durch ein zwischen ihren Ankern (41, 45, 55) befestigtes Trennelement (43, 59) voneinander getrennt sind.
5. Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß jedem Anker (41, 45, 55) eine Schließfeder (44, 52, 56) zugeordnet ist, die beide an dem Trennelement -(43, 59) abgestützt sind.
6. Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventildichtfläche (49, 54) eines Steuerventils (34) am Anker (45, 55) vorgesehen ist.
7. Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die mit der Ventildichtflä- ehe (49, 54) zusammenwirkende Ventilsitzfl che (50,
57) an einer Bohrung (48, 58) des Ventilgehäuses (6) oder ' des Trennelements (59) vorgesehen ist.
8. Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 7, da- durch gekennzeichnet, daß die Eingangsleitung (32) des einen Steuerventils (34) in die Bohrung (48) des Ventilgehäuses (6) mündet und die Ausgangsleitung (33) von einem Ankerraum (46) des Ankers (45) abgeht.
9. Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Anker (55) eine die Bohrung (58) des Trennelements (59) mit der Ausgangsleitung (33) verbindende Durchgangsbohrung (60) aufweist und die Eingangsleitung (32) 'in einen Ankerraum (63) des Ankers (55) mündet.
10. Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei geschlossenem Dichtsitz zwischen Ventilsitzfläche (57) und Ventildichtfläche (54) des Ankers (55) die dem Kraftstoffdruck in Schließrichtung des zugeordneten Ventilkörpers ausgesetzte Fläche des Ankers (55) größer, als seine dem Kraftstoffdruck in Öffnungsrichtung ausgesetzte Fläche ist.
11. Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach einem -der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Anker (41, 45) in Öffnungsrichtung seines zugeordneten Ventilkörpers von der Magnetspule (40) anziehbar ist .
12. Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Anker (55) in Schließrichtung seines zugeordneten Vεntilkörpers von der Magne spule (40) an- ziehbar ist.
13. Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Steuerventile (15, 34) in einem Einspritzven- til (1, 70) vorgesehen sind.
14. Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach εine der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß über ein Steuerventil (15) der Druckraum (13) eines insbe- sondere druckgesteuerten Einspritzventils (1, 70) mit einer Hochdruckquelle für den Kraftstoff verbindbar ist .
15. Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach εinem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß über ein Steuεrvεntil (34) in einem insbesondere druckgesteuerten Einspritzventil (1, 70) eine Begrenzungs- einrichtung für den Öffnungshub hydraulisch ansteuerbar ist.
16. Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß für eine Hubbegrenzung die Verbindung zwischen einem beim Öffnen des Einspritzventils (1, 70) mit Überdruck beaufschlagten Innenraum (29) der Begrenzungsein'richtung und einer Entlastungsleitung (16) mittels des Steuerventils (34) sperrbar ist .
17. Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß für eine Hubbegrenzung ein Innenraum (29) der Begrenzungseinrichtung mittels des Stεuerventils (34) an die Hochdruckquellε anschließ- bar ist.
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