EP1318293A2 - Kraftstoffeinspritzeinrichtung für eine Brennkraftmaschine - Google Patents

Kraftstoffeinspritzeinrichtung für eine Brennkraftmaschine Download PDF

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EP1318293A2
EP1318293A2 EP02023348A EP02023348A EP1318293A2 EP 1318293 A2 EP1318293 A2 EP 1318293A2 EP 02023348 A EP02023348 A EP 02023348A EP 02023348 A EP02023348 A EP 02023348A EP 1318293 A2 EP1318293 A2 EP 1318293A2
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pump
control
fuel
fuel injection
pump piston
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EP1318293A3 (de
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Friedrich Boecking
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Robert Bosch GmbH
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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

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 0 987 431 A2 is known.
  • This Fuel injector has one High-pressure fuel pump and a connected to it Fuel injector for each cylinder of the Internal combustion engine on.
  • the high-pressure fuel pump has one by the internal combustion engine in one stroke driven pump piston on which a pump work space limited.
  • the fuel injector has one with the Pump work room connected pressure room and a Injection valve member through which at least one Injection opening is controlled and that of that in the pressure chamber prevailing pressure against a closing force in Opening direction to release the at least one Injection opening is movable. It's a first electric actuated control valve provided by one Connection of the pump work room with a relief room is controlled.
  • a control piston turns one Control pressure space limited, the control piston from the in Control pressure chamber is pressurized into Closing direction acts on the injection valve member.
  • the Control pressure chamber has one through a second electrical actuated control valve controlled connection with a Relief space on. It is also a second electric actuated control valve provided by one Connection of a control pressure room with a relief room is controlled. It becomes a fuel injection first control valve closed and the second control valve opened so that there is no high pressure in the control pressure chamber can build up and can open the fuel injector. When the second control valve is open, however, flows out of the Pump working space from the control pressure chamber fuel, so that the available for injection Amount of fuel delivered by the pump piston Fuel quantity is reduced and also that for the Injection available pressure is reduced.
  • the fuel injection device with the Features according to claim 1 has the advantage that due to the connection of the control pressure chamber with the through the second pump piston limited working space at Second control valve and fuel injection open thus opened fuel injector no fuel flows out of the pump work space and thus the entire fuel delivered by the first pump piston and the generated by the first pump piston in the pump work space Undiminished pressure for fuel injection Available.
  • FIG. 1 shows a Fuel injection device for an internal combustion engine in a longitudinal section in a simplified representation with Pump piston in a first stroke position, Figure 2 a Section II of the fuel injector with Pump piston in a second stroke position and Figure 3 den Pressure curve at an injection port Fuel injector the Fuel injector during one Injection cycle.
  • FIG. 1 and 2 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-nozzle unit designed and has for each cylinder of the internal combustion engine one High-pressure fuel pump 10 and a connected thereto Fuel injector 12 on which is a common Form unit.
  • the Fuel injection device also as a so-called pump-line-nozzle system be trained in which the High pressure fuel pump and the fuel injection valve each cylinder arranged separately and over a line are connected.
  • the High-pressure fuel pump 10 has a pump body 14 a cylinder bore 16 in which a first pump piston 18 is tightly guided, at least indirectly by one Cam 20 counter to a camshaft of the internal combustion engine the force of a return spring 19 in one stroke is driven.
  • the first pump piston 18 delimits in the Cylinder bore 16 a pump working space 22, in which Delivery stroke of the pump piston 18 fuel under high pressure is compressed.
  • the pump work space 22 becomes fuel from a fuel tank 24 of the motor vehicle fed.
  • the fuel injection valve 12 has one with the Pump body 14 connected valve body 26, the can be formed in several parts, and in the one 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 in the Valve body 26 is between the injection valve member 28 and an annular space 38 toward the bore 30 toward the valve seat 36 available, 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 closing spring 44 is supported at least indirectly, for example via a spring plate, on the control piston 50.
  • the closing spring 44 is stationary in the spring chamber 46 supports and that the control piston 50 at least indirectly on Injection valve member 28 supports, for example via a piston rod projecting into the spring chamber 46.
  • the bore 48 has a section 49 facing away from the spring chamber 46 smaller diameter, with the control piston 50 through the force of the closing spring 44 against one at the transition of Bore 48 to its section 49 formed annular shoulder 51st is pressed when a low pressure in the control pressure chamber 52 prevails.
  • the control pressure chamber 52 assigns a connection 54 a low pressure range than that, for example, the Fuel reservoir 24 is used.
  • connection 54 is a check valve 56 opening towards the control pressure chamber 52 arranged.
  • the high-pressure fuel pump 10 has a second one Pump piston 60, which is designed as a hollow cylinder and through which the first pump piston 18 passes.
  • the second pump piston 60 is in a pump working chamber 22 facing away, in diameter compared to the area of Cylinder bore 16 in which the first pump piston 18 is tight is enlarged section 116 of the cylinder bore 16 tightly guided in its outer jacket.
  • the first Pump piston 18 passes through the second with little play Pump piston 60 and is relative to the second Pump piston 60 slidable.
  • To section 116 of the Cylinder bore 16 closes pump working space 22 turned away a section reduced in diameter again 216 of the cylinder bore 16.
  • the first pump piston 18 is stepped in diameter formed and has one through the second pump piston 60 passing through and sealed in the cylinder bore 16 led area 118 with a smaller diameter and an area 218 arranged towards the cam 20 larger diameter.
  • At the transition between areas 118 and 218 on the first pump piston 18 is one of the second Pump piston 60 facing annular shoulder 68 is formed.
  • the one Cam portion 20 facing end portion 316 of the cylinder bore 16 is corresponding to the diameter of area 218 of the first Pump piston 18 in diameter opposite section 216 the cylinder bore 16 enlarged so that the first Pump piston 18 with its area 218 in the end section 316 the cylinder bore 16 is guided.
  • the one between the first Pump piston 18 with its annular shoulder 68 and the second Pump piston 60 in section 216 of cylinder bore 16 limited space 70 has a connection 71 with one Low pressure range than, for example, at least indirectly the fuel tank 24 can serve.
  • the first pump piston 18 is in one by the cam 20 Stroke movement driven, the pump piston 18 starting from an outer dead center position at which this is furthest protrudes from the cylinder bore 16 against the force of Return spring 19 to an inner dead center position at which this immerses the most in the cylinder bore 16, is moved.
  • the outer dead center position of the first Pump piston 18 according to Figure 1 is this with his Ring shoulder 68 at a distance a from the second pump piston 60 arranged so that a starting stroke a starting from the outer dead center position only the first pump piston 18 moves becomes.
  • the second pump piston 60 remains caused by the Return spring 64 in contact with the ring shoulder 65 in Section 116 of the cylinder bore 16.
  • connection 76 leads from channel 74 to one Relief area than the at least indirectly the Fuel reservoir 24 or another Low pressure area can serve. Connection 76 is through controls a first electrically operated control valve 78.
  • the control valve 78 can, as shown in FIG. 1, be a 2/2-way valve be trained.
  • the control pressure chamber 52 has a connection 80 to a relief space than that again the fuel tank 24 or another Low pressure area can serve by a second electrically operated control valve 82 is controlled, the can be designed as a 2/2-way valve.
  • connection 67 of the control pressure chamber 52 with the work chamber 66 preferably a throttle point 69 and in connection 80 of the control pressure chamber 52 with the relief chamber 24 preferably a throttle point 81 is provided.
  • a throttle point 81 Through the Throttling points 69.81 can be the inflow of fuel into the Control pressure chamber 52 or the outflow of fuel from the Control pressure chamber 52 can be set.
  • the control valves 78, 82 can be electromagnetic Have actuator or a piezo actuator and are replaced by a controlled electronic control device 84.
  • the Control valves 78, 82 can each have their own actuator have or a common actuator 86, which has a Bridge 87 both control valves 78, 82 each against the force operated a return spring.
  • At a first stroke of the Actuator 86 is only the first control valve 78 of one open to a closed position.
  • Another stroke of the actuator 86 is the second Control valve 82 from a closed to an open Position switched while the first control valve 78 in remains in its closed position.
  • Between the bridge 87 and the first control valve 78 can be a spring be arranged, the further stroke of the actuator 86 is suppressed.
  • the first control valve 78 is preferred pressure-balanced.
  • the first injection phase corresponds to an I in FIG. 3 designated pilot injection of a small amount of fuel.
  • the one in Figure 3 corresponds to the injection phase designated II, that is second control valve 82 by the control device 84 opened by the actuator 86 causing a further stroke.
  • the first control valve 78 remains closed, so that 22 high pressure prevails in the pump workspace.
  • second control valve 82 is the control pressure chamber 52 relieved, so that the control piston 50 back in its outer stroke position in contact with the ring shoulder 51 moves and the bias of the closing spring 44 is reduced. This then opens due to the pressure prevailing in the pressure chamber 40 Injection valve member 28 and there is one Fuel injection. From the second pump piston 60 from the Working space 66 displaced fuel flows over the opened second control valve 82 into the relief chamber 24 from.
  • the second one Control valve 82 through the controller 84 in its closed switching position by the actuator 86 executes a smaller stroke.
  • the control pressure chamber 52 is then separated from the relief space 24 and builds up in this High pressure as in work room 66, through which the Control piston 50 shifted and the bias of Closing spring 44 is increased so that Fuel injector closes.
  • the one in Figure 3 with III corresponds to the injection phase, the second Control valve 82 by the control device 84 again opened so that due to the relief of the control pressure chamber 52 the fuel injection valve 12 opens.

Abstract

Die Kraftstoffeinspritzeinrichtung weist für jeden Zylinder der Brennkraftmaschine eine Kraftstoffhochdruckpumpe (10) und ein mit dieser verbundenes Kraftstoffeinspritzventil (12) auf. Ein erster Pumpenkolben (18) der Kraftstoffhochdruckpumpe (10) begrenzt einen Pumpenarbeitsraum (22), der mit einem Druckraum (40) des Kraftstoffeinspritzventils (12) verbunden ist, das ein Einspritzventilglied (28) aufweist, durch das Einspritzöffnungen (32) gesteuert werden und von dem im Druckraum (40) herrschenden Druck gegen eine Schließkraft in einer Öffnungsrichtung (29) bewegbar ist. Die Kraftstoffhochdruckpumpe (10) weist einen zweiten Pumpenkolben (60) auf, der einen Arbeitsraum (66) begrenzt und an dem nach einem Anfangsförderhub (a) der erste Pumpenkolben (18) zur Anlage kommt, so daß der zweite Pumpenkolben (60) ebenfalls einen Förderhub ausführt. Durch ein erstes Steuerventil (78) wird eine Verbindung (66) des Pumpenarbeitsraums (22) mit einem Entlastungsraum (24) gesteuert und durch ein zweites Steuerventil (82) wird eine Verbindung (80) eines mit dem Arbeitsraum (66) verbundenen, durch einen zumindest mittelbar in Schließrichtung auf das Einspritzventilglied (28) wirkenden Steuerkolben (50) begrenzten Steuerdruckraums (52) mit einem Entlastungsraum (24) gesteuert. <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 0 987 431 A2 bekannt. Diese Kraftstoffeinspritzeinrichtung weist eine Kraftstoffhochdruckpumpe und ein mit dieser verbundenes Kraftstoffeinspritzventil für jeden Zylinder der Brennkraftmaschine auf. Die Kraftstoffhochdruckpumpe weist einen durch die Brennkraftmaschine in einer Hubbewegung angetriebenen Pumpenkolben auf, der einen Pumpenarbeitsraum begrenzt. Das Kraftstoffeinspritzventil weist einen mit dem Pumpenarbeitsraum verbundenen Druckraum und ein Einspritzventilglied auf, durch das wenigstens eine Einspritzöffnung gesteuert wird und das von dem im Druckraum herrschenden Druck beaufschlagt gegen eine Schließkraft in Öffnungsrichtung zur Freigabe der wenigstens einen Einspritzöffnung bewegbar ist. Es ist ein erstes elektrisch betätigtes Steuerventil vorgesehen, durch das eine Verbindung des Pumpenarbeitsraums mit einem Entlastungsraum gesteuert wird. Durch einen Steuerkolben wird ein Steuerdruckraum begrenzt, wobei der Steuerkolben von dem im Steuerdruckraum herrschenden Druck beaufschlagt in Schließrichtung auf das Einspritzventilglied wirkt. Der Steuerdruckraum weist eine durch ein zweites elektrisch betätigtes Steuerventil gesteuerte Verbindung mit einem Entlastungsraum auf. Es ist außerdem ein zweites elektrisch betätigtes Steuerventil vorgesehen, durch das eine Verbindung eines Steuerdruckraums mit einem Entlastungsraum gesteuert wird. Zu einer Kraftstoffeinspritzung wird das erste Steuerventil geschlossen und das zweite Steuerventil geöffnet, so daß sich im Steuerdruckraum kein Hochdruck aufbauen kann und das Kraftstoffeinspritzventil öffnen kann. Bei geöffnetem zweitem Steuerventil strömt jedoch aus dem Pumpenarbeitsraum über den Steuerdruckraum Kraftstoff ab, so daß die für die Einspritzung zur Verfügung stehende Kraftstoffmenge der durch den Pumpenkolben geförderten Kraftstoffmenge verringert wird und außerdem der für die Einspritzung zur Verfügung stehende Druck verringert wird.
Vorteile der Erfindung
Die erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritzeinrichtung mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1 hat demgegenüber den Vorteil, daß infolge der Verbindung des Steuerdruckraums mit dem durch den zweiten Pumpenkolben begrenzten Arbeitsraum bei zur Kraftstoffeinspritzung geöffnetem zweitem Steuerventil und somit geöffnetem Kraftstoffeinspritzventil kein Kraftstoff aus dem Pumpenarbeitsraum abströmt und somit der gesamte durch den ersten Pumpenkolben geförderte Kraftstoff und der durch den ersten Pumpenkolben im Pumpenarbeitsraum erzeugte Druck unvermindert für die Kraftstoffeinspritzung zur Verfügung steht.
In den abhängigen Ansprüchen sind vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzeinrichtung angegeben. Die Ausbildung gemäß Anspruch 2 ermöglicht eine bauraumsparende Anordnung des zweiten Pumpenkolbens. Die Ausbildung gemäß Anspruch 3 ermöglicht auf einfache Weise eine Mitnahme des zweiten Pumpenkolbens nach dem Anfangshub des ersten Pumpenkolbens.
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 einem Längsschnitt in vereinfachter Darstellung mit Pumpenkolben in einer ersten Hubstellung, Figur 2 einen Ausschnitt II der Kraftstoffeinspritzeinrichtung mit Pumpenkolben in einer zweiten Hubstellung und Figur 3 den Druckverlauf an Einspritzöffnungen eines Kraftstoffeinspritzventils der Kraftstoffeinspritzeinrichtung während einem Einspritzzyklus.
Beschreibung des Ausführungsbeispiels
In den Figuren 1 und 2 ist eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung für eine Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs dargestellt. Die Brennkraftmaschine ist vorzugsweise eine selbstzündende Brennkraftmaschine. Die Kraftstoffeinspritzeinrichtung ist vorzugsweise als sogenannte Pumpe-Düse-Einheit ausgebildet und weist für jeden Zylinder der Brennkraftmaschine jeweils eine Kraftstoffhochdruckpumpe 10 und ein mit dieser verbundenes Kraftstoffeinspritzventil 12 auf, die eine gemeinsame Baueinheit bilden. Alternativ kann die Kraftstoffeinspritzeinrichtung auch als sogenanntes Pumpe-Leitung-Düse-System ausgebildet sein, bei dem die Kraftstoffhochdruckpumpe und das Kraftstoffeinspritzventil jedes Zylinders getrennt voneinander angeordnet und über eine Leitung miteinander verbunden sind. Die Kraftstoffhochdruckpumpe 10 weist einen Pumpenkörper 14 mit einer Zylinderbohrung 16 auf, in der ein erster Pumpenkolben 18 dicht geführt ist, der zumindest mittelbar durch einen Nocken 20 einer Nockenwelle der Brennkraftmaschine entgegen der Kraft einer Rückstellfeder 19 in einer Hubbewegung angetrieben wird. Der erste Pumpenkolben 18 begrenzt in der Zylinderbohrung 16 einen Pumpenarbeitsraum 22, in dem beim Förderhub des Pumpenkolbens 18 Kraftstoff unter Hochdruck verdichtet wird. Dem Pumpenarbeitsraum 22 wird Kraftstoff aus einem Kraftstoffvorratsbehälter 24 des Kraftfahrzeugs zugeführt.
Das Kraftstoffeinspritzventil 12 weist einen mit dem Pumpenkörper 14 verbundenen Ventilkörper 26 auf, der mehrteilig ausgebildet sein kann, und 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 Steuerkolben 50 dicht geführt ist. In der Bohrung 48 wird durch den Steuerkolben 50 als bewegliche Wand auf der dem Federraum 46 abgewandten Seite ein Steuerdruckraum 52 begrenzt. Die Schließfeder 44 stützt sich zumindest mittelbar, beispielsweise über einen Federteller, am Steuerkolben 50 ab. Es kann alternativ auch vorgesehen sein, daß sich die Schließfeder 44 ortsfest im Federraum 46 abstützt und daß der Steuerkolben 50 zumindest mittelbar am Einspritzventilglied 28 abstützt, beispielsweise über eine in den Federraum 46 ragende Kolbenstange. Die Bohrung 48 weist dem Federraum 46 abgewandt einen Abschnitt 49 mit kleinerem Durchmesser auf, wobei der Steuerkolben 50 durch die Kraft der Schließfeder 44 gegen eine am Übergang der Bohrung 48 zu deren Abschnitt 49 gebildete Ringschulter 51 gedrückt wird, wenn im Steuerdruckraum 52 ein geringer Druck herrscht. Der Steuerdruckraum 52 weist eine Verbindung 54 zu einem Niederdruckbereich auf, als der beispielsweise der Kraftstoffvorratsbehälter 24 dient. In der Verbindung 54 ist ein zum Steuerdruckraum 52 hin öffnendes Rückschlagventil 56 angeordnet.
Die Kraftstoffhochdruckpumpe 10 weist einen zweiten Pumpenkolben 60 auf, der hohlzylinderförmig ausgebildet ist und durch den der erste Pumpenkolben 18 hindurchtritt. Der zweite Pumpenkolben 60 ist in einem dem Pumpenarbeitsraum 22 abgewandten, im Durchmesser gegenüber dem Bereich der Zylinderbohrung 16, in dem der erste Pumpenkolben 18 dicht geführt ist, vergrößerten Abschnitt 116 der Zylinderbohrung 16 in seinem Außenmantel dicht geführt. Der erste Pumpenkolben 18 tritt mit geringem Spiel durch den zweiten Pumpenkolben 60 hindurch und ist relativ zum zweiten Pumpenkolben 60 verschiebbar. An den Abschnitt 116 der Zylinderbohrung 16 schließt sich dem Pumpenarbeitsraum 22 abgewandt ein im Durchmesser wieder verringerter Abschnitt 216 der Zylinderbohrung 16 an. Zwischen einer am Übergang zum Abschnitt 116 der Zylinderbohrung 16 gebildeten Ringschulter 63 und dem zweiten Pumpenkolben 60 ist eine Rückstellfeder 64 eingespannt, durch die der zweite Pumpenkolben 60 vom Pumpenarbeitsraum 22 weggerichtet zu einer am Übergang vom Abschnitt 116 zum Abschnitt 216 der Zylinderbohrung 16 gebildeten Ringschulter 65 hin gedrückt wird. Durch den zweiten Pumpenkolben 60 wird im Abschnitt 116 der Zylinderbohrung 16 zum Pumpenarbeitsraum 22 hin ein den ersten Pumpenkolben 18 umgebender ringförmiger Arbeitsraum 66 begrenzt. Die Rückstellfeder 64 ist im Arbeitsraum 66 angeordnet. Der Arbeitsraum 66 weist eine Verbindung 67 mit dem Steuerdruckraum 52 auf.
Der erste Pumpenkolben 18 ist im Durchmesser gestuft ausgebildet und weist einen durch den zweiten Pumpenkolben 60 hindurchtretenden und in der Zylinderbohrung 16 dicht geführten Bereich 118 mit geringerem Durchmesser auf und einen zum Nocken 20 hin angeordneten Bereich 218 mit größerem Durchmesser. Am Übergang zwischen den Bereichen 118 und 218 ist am ersten Pumpenkolben 18 eine dem zweiten Pumpenkolben 60 zugewandte Ringschulter 68 gebildet. Der dem Nocken 20 zugewandte Endabschnitt 316 der Zylinderbohrung 16 ist entsprechend dem Durchmesser des Bereichs 218 des ersten Pumpenkolbens 18 im Durchmesser gegenüber dem Abschnitt 216 der Zylinderbohrung 16 vergrößert, so daß der erste Pumpenkolben 18 mit seinem Bereich 218 im Endabschnitt 316 der Zylinderbohrung 16 geführt ist. Der zwischen dem ersten Pumpenkolben 18 mit seiner Ringschulter 68 und dem zweiten Pumpenkolben 60 im Abschnitt 216 der Zylinderbohrung 16 begrenzte Raum 70 weist eine Verbindung 71 mit einem Niederdruckbereich auf, als der beispielsweise zumindest mittelbar der Kraftstoffvorratsbehälter 24 dienen kann.
Der erste Pumpenkolben 18 wird durch den Nocken 20 in einer Hubbewegung angetrieben, wobei der Pumpenkolben 18 ausgehend von einer äußeren Totpunktlage, bei der dieser am weitesten aus der Zylinderbohrung 16 herausragt gegen die Kraft der Rückstellfeder 19 bis zu einer inneren Totpunktlage, bei der dieser am weitesten in die Zylinderbohrung 16 eintaucht, bewegt wird. In der äußeren Totpunktlage des ersten Pumpenkolbens 18 gemäß Figur 1 ist dieser mit seiner Ringschulter 68 mit Abstand a vom zweiten Pumpenkolben 60 angeordnet, so daß über einen Anfangshub a ausgehend von der äußeren Totpunktlage nur der erste Pumpenkolben 18 bewegt wird. Der zweite Pumpenkolben 60 bleibt bewirkt durch die Rückstellfeder 64 in Anlage an der Ringschulter 65 im Abschnitt 116 der Zylinderbohrung 16. Wenn nach dem Anfangshub a der erste Pumpenkolben 18 mit seiner Ringschulter 68 am zweiten Pumpenkolben 60 zur Anlage kommt, so wird über den restlichen Hub bis zum Erreichen der inneren Totpunktlage der zweite Pumpenkolben 60 zusammen mit dem ersten Pumpenkolben 18 mitbewegt wie dies in Figur 2 dargestellt ist. Bei der Hubbewegung des zweiten Pumpenkolbens 60 wird durch diesen Kraftstoff im Arbeitsraum 66 verdichtet.
Vom Pumpenarbeitsraum 22 führt durch den Pumpenkörper 14 und den Ventilkörper 26 ein Kanal 74 zum Druckraum 40 des Kraftstoff einspritzventils 12. Vom Pumpenarbeitsraum 22 oder vom Kanal 74 führt eine Verbindung 76 zu einem Entlastungsraum ab, als der zumindest mittelbar der Kraftstoffvorratsbehälter 24 oder ein anderer Niederdruckbereich dienen kann. Die Verbindung 76 wird durch ein erstes elektrisch betätigtes Steuerventil 78 gesteuert.
Das Steuerventil 78 kann wie in Figur 1 dargestellt als 2/2-Wegeventil ausgebildet sein. Der Steuerdruckraum 52 weist eine Verbindung 80 mit einem Entlastungsraum auf, als der wiederum der Kraftstoffvorratsbehälter 24 oder ein anderer Niederdruckbereich dienen kann, die durch ein zweites elektrisch betätigtes Steuerventil 82 gesteuert wird, das als 2/2-Wegeventil ausgebildet sein kann. In der Verbindung 67 des Steuerdruckraums 52 mit dem Arbeitsraum 66 ist vorzugsweise eine Drosselstelle 69 und in der Verbindung 80 des Steuerdruckraums 52 mit dem Entlastungsraum 24 ist vorzugsweise eine Drosselstelle 81 vorgesehen. Durch die Drosselstellen 69,81 kann der Zufluß von Kraftstoff in den Steuerdruckraum 52 bzw. der Abfluß von Kraftstoff aus dem Steuerdruckraum 52 eingestellt werden.
Die Steuerventile 78,82 können einen elektromagnetischen Aktor oder einen Piezoaktor aufweisen und werden durch eine elektronische Steuereinrichtung 84 angesteuert. Die Steuerventile 78,82 können jeweils einen eigenen Aktor aufweisen oder einen gemeinsamen Aktor 86, der über eine Brücke 87 beide Steuerventile 78,82 jeweils gegen die Kraft einer Rückstellfeder betätigt. Bei einem ersten Hub des Aktors 86 wird dabei nur das erste Steuerventil 78 von einer geöffneten in eine geschlossene Stellung geschaltet. Bei einem weiteren Hub des Aktors 86 wird das zweite Steuerventil 82 von einer geschlossenen in eine geöffnete Stellung geschaltet, während das erste Steuerventil 78 in seiner geschlossenen Stellung verbleibt. Zwischen der Brücke 87 und dem ersten Steuerventil 78 kann dabei eine Feder angeordnet sein, die beim weiteren Hub des Aktors 86 überdrückt wird. Das erste Steuerventil 78 ist vorzugsweise druckausgeglichen.
Nachfolgend wird die Funktion der Kraftstoffeinspritzeinrichtung erläutert. Beim aus der Zylinderbohrung 16 herausgerichteten Saughub des Pumpenkolbens 18 wird dem Pumpenarbeitsraum 22 Kraftstoff aus dem Kraftstoffvorratsbehälter 24 zugeführt. Das erste Steuerventil 78 ist dabei geöffnet, so daß Kraftstoff aus dem Kraftstoffvorratsbehälter 24 in den Pumpenarbeitsraum 22 gelangen kann, und das zweite Steuerventil 82 ist geschlossen, so daß der Steuerdruckraum 52 vom Entlastungsraum 24 getrennt ist. Wenn der Druck im Steuerdruckraum 52 geringer ist als im Niederdruckbereich 24, so strömt bei geöffnetem Rückschlagventil 56 Kraftstoff in den Steuerdruckraum 52 und befüllt diesen. Über den Steuerdruckraum 52 wird auch der Arbeitsraum 66 befüllt. Der Raum 70 wird über die Verbindung 71 beim Saughub des Pumpenkolbens 18 befüllt. Beim in die Zylinderbohrung 16 hineingerichteten Förderhub des ersten Pumpenkolbens 18 wird Kraftstoff aus dem Raum 70 über die Verbindung 71 in den Niederdruckbereich 24 verdrängt. Solange das erste Steuerventil 78 geöffnet ist, kann sich im Pumpenarbeitsraum 22 kein Hochdruck aufbauen und es erfolgt keine Kraftstoffeinspritzung. Wenn eine Kraftstoffeinspritzung beginnen soll, so wird das erste Steuerventil 78 durch den Aktor 86 geschlossen, so daß der Pumpenarbeitsraum 22 vom Entlastungsraum 24 getrennt ist und sich in diesem Hochdruck aufbaut. Das zweite Steuerventil 82 bleibt dabei geschlossen. Wenn der Druck im Pumpenarbeitsraum 22 und damit im Druckraum 40 des Kraftstoffeinspritzventils 12 so groß ist, daß die durch diesen über die Druckschulter 42 auf das Einspritzventilglied 28 ausgeübte Druckkraft größer ist als die Kraft der Schließfeder 44, so bewegt sich das Einspritzventilglied 28 in Öffnungsrichtung 29 und gibt die wenigstens eine Einspritzöffnung 32 frei. Wenn der erste Pumpenkolben 18 den Anfangshub a durchfahren hat, so wird durch diesen auch der zweite Pumpenkolben 60 bewegt und es erfolgt eine Druckerhöhung im Arbeitsraum 66 und im Steuerdruckraum 52. Durch die Druckerhöhung im Steuerdruckraum 52 wird der Steuerkolben 50 in den Federraum 46 hinein bewegt, wodurch die Vorspannung der Schließfeder 44 und damit die auf das Einspritzventilglied 28 wirkende Schließkraft erhöht wird. Nachfolgend schließt das Kraftstoffeinspritzventil 12 infolge der erhöhten Schließkraft auf das Einspritzventilglied 28. Alternativ oder zusätzlich kann auch vorgesehen sein, daß zur Beendigung der Voreinspritzung das erste Steuerventil 78 geöffnet wird, so daß der Pumpenarbeitsraum 22 und der Druckraum 40 entlastet sind.
In Figur 3 ist der Verlauf des Druckes p an den Einspritzöffnungen 32 des Kraftstoffeinspritzventils 12 über der Zeit t während einem Einspritzzyklus dargestellt. Die erste Einspritzphase entspricht einer in Figur 3 mit I bezeichneten Voreinspritzung einer geringen Kraftstoffmenge.
Für eine nachfolgende Haupteinspritzung, die einer in Figur 3 mit II bezeichneten Einspritzphase entspricht, wird das zweite Steuerventil 82 durch die Steuereinrichtung 84 geöffnet, indem der Aktor 86 einen weiteren Hub bewirkt. Das erste Steuerventil 78 bleibt dabei weiterhin geschlossen, so daß im Pumpenarbeitsraum 22 Hochdruck herrscht. Bei geöffnetem zweitem Steuerventil 82 ist der Steuerdruckraum 52 entlastet, so daß der Steuerkolben 50 wieder in seine äußere Hubstellung in Anlage an der Ringschulter 51 fährt und die Vorspannung der Schließfeder 44 verringert wird. Durch den im Druckraum 40 herrschenden Druck öffnet dann das Einspritzventilglied 28 und es erfolgt eine Kraftstoffeinspritzung. Vom zweiten Pumpenkolben 60 aus dem Arbeitsraum 66 verdrängter Kraftstoff strömt über das geöffnete zweite Steuerventil 82 in den Entlastungsraum 24 ab.
Zur Beendigung der Haupteinspritzung wird das zweite Steuerventil 82 durch die Steuereinrichtung 84 in seine geschlossene Schaltstellung gebracht, indem der Aktor 86 einen geringeren Hub ausführt. Der Steuerdruckraum 52 ist dann vom Entlastungsraum 24 getrennt und in diesem baut sich Hochdruck wie im Arbeitsraum 66 auf, durch den der Steuerkolben 50 verschoben und die Vorspannung der Schließfeder 44 erhöht wird, so daß das Kraftstoffeinspritzventil schließt. Für eine Nacheinspritzung von Kraftstoff, die einer in Figur 3 mit III bezeichneten Einspritzphase entspricht, wird das zweite Steuerventil 82 durch die Steuereinrichtung 84 nochmals geöffnet, so daß infolge der Entlastung des Steuerdruckraums 52 das Kraftstoffeinspritzventil 12 öffnet. Zur Beendigung der Nacheinspritzung wird das zweite Steuerventil 82 geschlossen und/oder das erste Steuerventil 78 geöffnet.

Claims (6)

  1. Kraftstoffeinspritzeinrichtung für eine Brennkraftmaschine mit einer Kraftstoffhochdruckpumpe (10) und einem mit dieser verbundenen Kraftstoffeinspritzventil (12) für jeden Zylinder der Brennkraftmaschine, wobei die Kraftstoffhochdruckpumpe (10) einen ersten durch die Brennkraftmaschine in einer Hubbewegung angetriebenen Pumpenkolben (18) aufweist, der einen Pumpenarbeitsraum (22) begrenzt, dem Kraftstoff aus einem Kraftstoffvorratsbehälter (24) zugeführt wird, wobei das Kraftstoffeinspritzventil (12) einen mit dem Pumpenarbeitsraum (22) verbundenen Druckraum (40) und ein Einspritzventilglied (28) aufweist, durch das wenigstens eine Einspritzöffnung (32) gesteuert wird, das von dem im Druckraum (40) herrschenden Druck beaufschlagt gegen eine Schließkraft in einer Öffnungsrichtung (29) zur Freigabe der wenigstens einen Einspritzöffnung (32) bewegbar ist, mit einem ersten elektrisch betätigten Steuerventil (78), durch das eine Verbindung (76) des Pumpenarbeitsraums (22) mit einem Entlastungsraum (24) gesteuert wird und mit einem zweiten elektrisch betätigten Steuerventil (82), durch das eine Verbindung (80) eines Steuerdruckraums (52) mit einem Entlastungsraum (24) gesteuert wird, wobei der Steuerdruckraum (52) durch einen Steuerkolben (50) begrenzt ist, der von dem im Steuerdruckraum (52) herrschenden Druck beaufschlagt zumindest mittelbar auf das Einspritzventilglied (28) in einer Schließrichtung wirkt,
    dadurch gekennzeichnet, daß die Kraftstoffhochdruckpumpe (10) einen zweiten Pumpenkolben (60) aufweist, an dem der erste Pumpenkolben (18) nach einem Anfangsförderhub (a) zur Anlage kommt, so daß der zweite Pumpenkolben (60) ebenfalls einen Förderhub ausführt und daß durch den zweiten Pumpenkolben (60) ein Arbeitsraum (66) begrenzt wird, der mit dem Steuerdruckraum (52) verbunden ist.
  2. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Pumpenkolben (60) hohlzylinderförmig ausgebildet ist und daß der erste Pumpenkolben (18) durch den zweiten Pumpenkolben (60) hindurchtritt.
  3. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Pumpenkolben (18) im Durchmesser gestuft ausgebildet ist und mit einer am Durchmesserübergang gebildeten Ringschulter (68) nach dem Anfangsförderhub (a) am zweiten Pumpenkolben (60) zur Anlage kommt.
  4. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schließkraft auf das Einspritzventilglied (28) durch eine Schließfeder (44) erzeugt wird, die sich zumindest mittelbar am Steuerkolben (50) abstützt.
  5. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Steuerventile (78,82) durch einen gemeinsamen Aktor (86) betätigt werden.
  6. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß beim Förderhub der beiden Pumpenkolben (18,60) zu einer Kraftstoffeinspritzung bei geschlossenem erstem Steuerventil (78) das zweite Steuerventil (82) geöffnet wird, so daß der Steuerdruckraum (52) entlastet ist, und daß zu einer Unterbrechung bzw. Beendigung der Kraftstoffeinspritzung das zweite Steuerventil (82) bei geschlossenem erstem Steuerventil (78) geschlossen wird, so daß im Steuerdruckraum (52) durch dessen Verbindung mit dem Arbeitsraum (66) Hochdruck herrscht, der über den Steuerkolben (50) das Kraftstoffeinspritzventil (12) schließt.
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