EP1383999A2 - Kraftstoffeinspritzeinrichtung für eine brennkraftmaschine - Google Patents

Kraftstoffeinspritzeinrichtung für eine brennkraftmaschine

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EP1383999A2
EP1383999A2 EP02740251A EP02740251A EP1383999A2 EP 1383999 A2 EP1383999 A2 EP 1383999A2 EP 02740251 A EP02740251 A EP 02740251A EP 02740251 A EP02740251 A EP 02740251A EP 1383999 A2 EP1383999 A2 EP 1383999A2
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EP
European Patent Office
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piston
pump
accumulator
chamber
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EP02740251A
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English (en)
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Gérard Duplat
Raphael Pourret
Peter Voigt
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Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
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Publication date
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    • F02M2200/50—Arrangements of springs for valves used in fuel injectors or fuel injection pumps
    • F02M2200/505—Adjusting spring tension by sliding spring seats

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 injection device is known from DE 39 00 763 AI.
  • This fuel injection device has a high-pressure fuel pump and a fuel injection valve for a cylinder of the internal combustion engine.
  • the high-pressure fuel pump has a pump piston which is driven by the internal combustion engine and delimits a pump work space, a connection of the pump work space to a relief space being controlled by an electrically controlled valve.
  • the fuel injection valve has an injection valve member, through which at least one injection opening is controlled and which can be moved in an opening direction against the force of a closing spring by the pressure prevailing in a pressure chamber connected to the pump work chamber.
  • the closing spring is supported on the one hand at least indirectly on the injection valve member and on the other hand at least indirectly on a storage piston.
  • the storage piston On its side facing away from the closing spring, the storage piston is acted upon by the pressure in the pump work space and can be moved in a stroke movement against the force of the closing spring.
  • the accumulator piston can be moved into the accumulator chamber from an initial position at low pressure in the pressure chamber, the deflection stroke movement of the accumulator piston in the accumulator chamber being limited by a stop.
  • the storage piston has a shaft part which is guided in a connecting bore between the storage space and the pump working space and a larger cross section outside the connecting bore in the storage space than on the shaft part.
  • the fuel injection device with the features according to claim 1 has the advantage that by forming the storage piston with the shaft part, the shaft section arranged in the connecting position in the closed position of the storage piston with a smaller cross-section and the shaft section immersed in the connecting bore during the evasive stroke movement has a larger cross-section, at the beginning of the evasive stroke movement there is less damping and with increasing evasive stroke movement there is greater damping of the movement of the accumulator piston, so that it hits the stop only at a low speed and does not cause any disturbing or less noise.
  • the embodiment according to claim 2 enables a stronger damping, which is only effective after a partial escape stroke of the storage piston.
  • the embodiment according to claim 3 enables a further reduction in the speed at which the storage piston hits the stop, since the effective cross-sectional area on the storage piston, to which the pressure in the pump work chamber acts, is reduced when the shaft section with the larger cross section is immersed.
  • FIG. 2 shows a detail designated by II in FIG. 1 in an enlarged representation with a storage piston in a starting position
  • FIG. 3 shows the storage piston in a cross section along line III-III in FIG. 2
  • FIG. 4 shows detail II with the accumulator piston in an alternative position.
  • the internal combustion engine has one or more cylinders, each for
  • Fuel injection valve 12 is provided. The
  • Fuel injection valve 12 are a so-called
  • High-pressure fuel pump 10 has a pump body 14, in which a pump piston 18 is tightly guided in a cylinder 16, which is supported by a cam 20 of a camshaft Internal combustion engine is driven against the force of a return spring 19 in one stroke.
  • the pump piston 18 delimits a pump working chamber 22 in the cylinder 16, in which fuel is compressed under high pressure during the delivery stroke of the pump piston 18.
  • fuel is supplied to the pump working chamber 22 from a fuel reservoir 24, for example by means of a feed pump.
  • the pump working chamber 22 has a connection to a relief chamber, which can serve as the fuel reservoir 24, for example, and which is controlled by an electrically controlled valve 23.
  • the electrically controlled valve 23 is connected to a control device 25.
  • the fuel injection valve 12 has a valve body 26 which can be formed in several parts and which is connected to the pump body 14.
  • an injection valve member 28 is guided to be longitudinally displaceable in a bore 30.
  • the bore 30 runs at least approximately parallel to the cylinder 16 of the pump body 14, but can also run at an incline to the latter.
  • the valve body 26 has at least one, preferably a plurality of injection openings 32 at its end region facing the combustion chamber of the cylinder of the internal combustion engine.
  • the injection valve member 28 has at its end region facing the combustion chamber an, for example, approximately conical sealing surface 34 which interacts with a valve seat 36, for example also approximately conical in the valve body 26 in its end region facing the combustion chamber, from or after which the injection openings 32 lead away.
  • valve body 26 there is an annular space 38 between the injection valve member 28 and the bore 30 towards the valve seat 36, which in its end region facing away from the valve seat 36 by a radial expansion of the bore 30 in passes a pressure chamber 40 surrounding the injection valve member 28.
  • the injection valve member 28 has a pressure shoulder 42 facing the valve seat 36 at the level of the pressure chamber 40 due to a reduction in cross section.
  • a prestressed closing spring 44 engages, by means of which the injection valve member 28 is pressed toward the valve seat 36.
  • the closing spring 44 is arranged in a spring chamber 46 which adjoins the bore 30.
  • the pressure chamber 40 is connected to the pump working chamber 22 via a channel 48 running through the valve body 26 and the pump body 14.
  • the closing spring 44 is supported on the one hand at least indirectly, for example via a spring plate, on the injection valve member 28 and on the other hand at least indirectly, for example likewise via a spring plate 51, on a storage piston 50.
  • the storage piston 50 is arranged with its end region facing the closing spring 44 in the spring space 46 and projects through a bore 52 in a partition 53 between a storage space 54 and the spring space 46 into the storage space 54.
  • the bore 52 has a smaller diameter than the spring space 46 and the storage space 54.
  • the storage piston 50 has an area 55 in the storage space 54 with a larger diameter than the bore 52, so that a stroke movement of the storage piston 50 into the spring space 46 thereby delimits is that the area 55 of the accumulator piston 50 comes to rest against the partition 53 as a stop.
  • a connecting bore 56 leads from the end facing away from the spring space 46 to the pump working space 22 through a partition 57.
  • the connecting bore 56 has a smaller diameter than the region 55 of the storage piston 50.
  • the storage piston 50 faces the connecting bore 56 Area 55 then a sealing surface 58 which is, for example, approximately conical.
  • the sealing surface 58 cooperates with the mouth of the connecting bore 56 in the storage space 54 on the partition 57 as a seat, which can also be approximately conical.
  • the storage piston 50 has a shaft 60 which projects into the connecting bore 56 and whose diameter is smaller than that of the region 55. Following the sealing surface 58, the shaft 60 initially has a substantially smaller diameter than the connecting bore 56 and then towards its free end a shaft part 62 with a diameter that is only slightly smaller than the diameter of the connecting bore 56.
  • the shaft part 62 is divided into a shaft section 63 with a larger cross section arranged towards the free end and a shaft section 64 with a smaller cross section arranged towards the shaft 60.
  • the shaft section 63 which is larger in cross section, has, for example, an at least approximately circular cross section and is designed in the shape of a circular cylinder.
  • the shank section 64 with a smaller cross section can also have an at least approximately circular cross section but with a smaller diameter than the shank section 63 and is designed in the form of a circular cylinder.
  • the smaller cross section of the shaft section 64 is preferably formed by at least one flat 65 from the shaft section 63. Only one, two, three or more flats 65 can be provided distributed over the circumference of the shaft section 64.
  • the full diameter of the shaft section 63 is preferably present between the flats 65, so that the shaft section 64 is also guided in the connecting bore 56.
  • a circular cylindrical shaft has a constant diameter of the shaft section 63 and on which the flats 65 are formed to form the shaft section 64 with a smaller cross section.
  • the flats 65 end at the transition to the shaft section 63 on the jacket of the shaft section 63 in control edges 66.
  • the storage piston 50 is driven by the force the closing spring 44 is held in its initial position against the pressure prevailing in the pump working chamber 22 when the force exerted on the accumulator piston 50 by the pressure in the pump working chamber 22 is less than the force of the closing spring 44.
  • the accumulator piston 50 is shown in its initial position in FIG.
  • the larger diameter region 55 of the storage piston 50 is reduced by the pressure prevailing in the pump working chamber 22 due to the pressure losses during the throttling through the gap 68 acts so that a greater force acts on the accumulator piston 50 against the closing spring 44.
  • the shaft section 64 of the storage piston 50 with a larger cross section is arranged outside the connecting bore 56 at the beginning of the evasive movement of the storage piston 50.
  • a throttle point 49 can be provided in the connection of the pressure chamber 40 to the pump work chamber 22 via the channel 49.
  • the throttling point 49 can also be omitted, so that the pressure chamber 40 has an unthrottled connection to the pump working chamber 22.
  • the connection of the connecting bore 56, in which the shaft part 62 of the accumulator piston 50 is arranged, to the pump work chamber 22 is likewise carried out via the Throttle point 49. It can also be provided that the pressure chamber 40 has an unthrottled connection to the pump work chamber 22 and the connection bore 56 is connected to the pump work chamber 22 via the throttle point 49.
  • the function of the fuel injection device is explained below.
  • the pump working chamber 22 is filled with fuel during the suction stroke of the pump piston 18.
  • the control valve 23 is initially open, so that no high pressure can build up in the pump work chamber 22.
  • the control valve 23 is closed by the control device 25, so that the pump working space 22 is separated from the fuel reservoir 24 and builds up in this high pressure. If the pressure in the pump work chamber 22 and in the pressure chamber 40 is so high that the force acting on the injection valve member 28 via the pressure shoulder 42 in the opening direction 29 is greater than the force of the closing spring 44, the injection valve member 28 moves in the opening direction 29 and gives the at least one injection opening 32 free, through which fuel is injected into the combustion chamber of the cylinder.
  • the accumulator piston 50 is in its initial position. The pressure in the pump work chamber 22 subsequently increases further in accordance with the profile of the cam 20.
  • the accumulator piston 50 executes its evasive stroke movement and moves into the accumulator chamber 54. This results in a pressure drop caused in the pump work chamber 22 and also the bias of the closing spring 44th increases, which is supported on the storage piston 50.
  • the pressure drop in the pump work chamber 22 and in the pressure chamber 40 results in a lower force in the opening direction 29 on the injection valve member 28 and, due to the increase in the pretension of the closing spring 44, there is an increased force in the closing direction on the injection valve member 28, so that it moves again in the closing direction is, with its sealing surface 34 comes to rest on the valve seat 36 and closes the injection openings 32, so that the fuel injection is interrupted.
  • the fuel injection valve 12 is only open for a short period of time and only a small amount of fuel is injected into the combustion chamber as a pre-injection.
  • the amount of fuel injected is essentially determined by the opening pressure of the accumulator piston 50, that is the pressure in the pump working chamber 22 at which the accumulator piston 50 begins its evasive stroke movement.
  • the opening stroke of the injection valve member 28 during the pre-injection can be hydraulically limited by a damping device.
  • a damping unit is known from DE 39 00 762 AI and the corresponding US Pat. No. 5,125,580 and DE 39 00 763 AI and the corresponding US Pat. No. 5,125,581, the content of which hereby belongs to the content of the present patent application.
  • the pressure in the pump work chamber 22 subsequently increases further in accordance with the profile of the cam 20, so that the pressure force acting on the injection valve member 28 increases again in the opening direction 29 and increases the closing force due to the increased preload of the closing spring 44, so that the
  • Fuel injection valve 12 opens again. A larger amount of fuel is injected over a longer period of time than during the pre-injection. The time period and the amount of fuel injected during this main injection are determined by the time at which the control valve 23 is opened again by the control device 25. After opening the control valve 23, the pump work chamber 22 is again with the
  • Fuel reservoir 24 connected so that it is relieved and the fuel injection valve 12 closes.
  • the storage piston 50 is moved back into its starting position by the force of the closing spring 44.
  • the time offset between the pilot injection and the main injection is mainly determined by the evasive stroke of the accumulator piston 50.

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Abstract

Die Kraftstoffeinspritzeinrichtung weist eine Kraftstoffhochdruckpumpe (10) und ein Kraftstoffeinspritzventil (12) für einen Zylinder der Brennkraftmaschine auf. Die Kraftstoffhochdruckpumpe (10) weist einen Pumpenarbeitsraum (22) auf und das Kraftstoffeinspritzventil (12) weist ein Einspritzventilglied (28) auf, durch das wenigstens eine Einspritzöffnung (32) gesteuert wird und das gegen die Kraft einer Schliessfeder (44) in einer Öffnungsrichtung (29) bewegbar ist, wobei sich die Schliessfeder (44) einerseits am Einspritzventilglied (28) und andererseits an einem verschiebbaren Speicherkolben (50) abstützt, der auf seiner der Schliessfeder (44) abgewandten Seite von dem im Pumpenarbeitsraum (22) herrschenden Druck beaufschlagt ist. Der Speicherkolben (50) ist gegen die Kraft der Schliessfeder (44) in einen Speicherraum (54) bewegbar und die Ausweichhubbewegung des Speicherkolbens (50) in den Speicherraum (54) ist durch einen Anschlag (53) begrenzt. Der Speicherkolben (50) weist einen in einer Ausgangsstellung in einer Verbindungsbohrung (56) angeordneten Schaftabschnitt (64) mit kleinerem Querschnitt und einen ausserhalb der Verbindungsborung (56) zum Pumpenarbeitsraum (22) hin angeordneten Schaftabschnitt (63) mit grösserem Querschnitt auf und bei der Ausweichhubbewegung des Speicherkolbens (50) in den Speicherraum (54) taucht dessen Schaftabschnitt (63) mit grösserem Querschnitt in die Verbindungsbohrung (56) ein.

Description

Kraftstoffeinspritzeinrichtun für eine Brennkraftmaschine
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 DE 39 00 763 AI bekannt. Diese Kraftstoffeinspritzeinrichtung weist eine Kraftstoffhochdruckpumpe und ein Kraftstoffeinspritzventil für einen Zylinder der Brennkraftmaschine auf. Die Kraftstoffhochdruckpumpe weist einen durch die Brennkraftmaschine angetriebenen, einen Pumpenarbeitsraum begrenzenden Pumpenkolben auf, wobei durch ein elektrisch gesteuertes Ventil eine Verbindung des Pumpenarbeitsraums mit einem Entlastungsraum gesteuert wird. Das Kraftstoffeinspritzventil weist ein Einspritzventilglied auf, durch das wenigstens eine Einspritzöffnung gesteuert wird und das durch den in einem mit dem Pumpenarbeitsraum verbundenen Druckraum herrschenden Druck gegen die Kraft einer Schließfeder in einer Öffnungsrichtung bewegbar ist. Die Schließfeder stützt sich einerseits zumindest mittelbar am Einspritzventilglied und andererseits zumindest mittelbar an einem Speicherkolben ab. Der Speicherkolben ist auf seiner der Schließfeder abgewandten Seite vom Druck im Pumpenarbeitsraum beaufschlagt und gegen die Kraft der Schließfeder in einer Hubbewegung bewegbar. Der Speicherkolben ist von einer Ausgangsstellung bei geringem Druck im Druckraum in den Speicherraum bewegbar, wobei die Ausweichhubbewegung des Speicherkolbens in den Speicherraum durch einen Anschlag begrenzt ist. Der Speicherkolben weist einen in einer Verbindungsbohrung zwischen dem Speicherraum und dem Pumpenarbeitsraum geführten Schaftteil und außerhalb der Verbindungsbohrung im Speicherraum einen größeren Querschnitt als am Schaftteil auf. Durch einen zwischen der Verbindungsbohrung und dem Schaftteil vorhandenen Drosselspalt wird eine Dämpfung der Ausweichhubbewegung des Pumpenkolbens bewirkt, da hierbei aus dem Pumpenarbeitsraum in den Speicherraum verdrängter Kraftstoff durch den Drosselspalt hindurchtreten muß, was zur Dämpfung der Bewegung des Speicherkolbens führt. Die Dämpfung der Bewegung des Speicherkolbens kann dabei über den Hub des Speicherkolbens konstant sein oder derart, daß die Dämpfung zu Beginn der Ausweichhubbewegung stark ist und dann abnimmt. Es wurde festgestellt, daß die hierbei erzielte Dämpfung nicht ausreichend ist, so daß der Speicherkolben mit hoher Geschwindigkeit auf den Anschlag trifft und hierdurch störende Geräusche verursacht.
Vorteile der Erfindung
Die erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritzeinrichtung mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1 hat demgegenüber den Vorteil, daß durch die Ausbildung des Speicherkolbens mit dem Schaftteil, das den in der Schließstellung des Speicherkolbens in der Verbindungsbohrung angeordneten Schaftabschnitt mit kleinerem Querschnitt und den bei der Ausweichhubbewegung in die Verbindungsbohrung eintauchenden Schaftabschnitt mit größerem Querschnitt aufweist, zu Beginn der Ausweichhubbewegung ein geringere Dämpfung und mit zunehmender Ausweichhubbewegung eine stärkere Dämpfung der Bewegung des Speicherkolbens vorhanden ist, so daß dieser nur mit geringer Geschwindigkeit auf den Anschlag trifft und hierbei kein störendes oder nur ein geringeres Geräusch verursacht .
In den abhängigen Ansprüchen sind vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzeinrichtung angegeben. Die Ausbildung gemäß Anspruch 2 ermöglicht eine stärkere Dämpfung, die erst nach einem Teilausweichhub des Speicherkolbens wirksam wird. Die Ausbildung gemäß Anspruch 3 ermöglicht eine weitere Verringerung der Geschwindigkeit, mit der der Speicherkolben auf den Anschlag trifft, da die wirksame Querschnittsfläche am Speicherkolben, auf die der Druck im Pumpenarbeitsraum wirkt, beim Eintauchen des Schaftabschnitts mit dem größeren Querschnitt verringert wird.
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 vereinfachter schematischer Darstellung, Figur 2 einen in Figur 1 mit II bezeichneten Ausschnitt in vergrößerter Darstellung mit einem Speicherkolben in einer Ausgangsstellung, Figur 3 den Speicherkolben in einem Querschnitt entlang Linie III-III in Figur 2 und Figur 4 den Ausschnitt II mit dem Speicherkolben in einer Ausweichstellung .
Beschreibung des Ausführungsbeispiels
In den Figuren 1 bis 3 ist eine
Kraftstoffeinspritzeinrichtung für eine Brennkraftmaschine
10 eines Kraftfahrzeugs dargestellt. Die Brennkraftmaschine weist einen oder mehrere Zylinder auf, wobei für jeden
Zylinder eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung mit einer
Kraftstoffhochdruckpumpe 10 und einem
Kraftstoffeinspritzventil 12 vorgesehen ist. Die
Kraftstoffhochdruckpumpe 10 und das
Kraftstoffeinspritzventil 12 sind zu einer sogenannten
Pumpe-Düse-Einheit zusammengefaßt. Die
Kraftstoffhochdruckpumpe 10 weist einen Pumpenkörper 14 auf, in dem in einem Zylinder 16 ein Pumpenkolben 18 dicht geführt ist, 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 beim Saughub des Pumpenkolbens 18 Kraftstoff aus einem Kraftstoffvorratsbehälter 24 zugeführt, beispielsweise mittels einer Förderpumpe. Der Pumpenarbeitsraum 22 weist eine Verbindung mit einem Entlastungsraum auf, als der beispielsweise der Kraftstoffvorratsbehälter 24 dienen kann, und die von einem elektrisch gesteuerten Ventil 23 gesteuert wird. Das elektrisch gesteuerte Ventil 23 ist mit einer Steuereinrichtung 25 verbunden.
Das Kraftstoffeinspritzventil 12 weist einen Ventilkörper 26 auf, der mehrteilig ausgebildet sein kann, und der mit dem Pumpenkörper 14 verbunden ist. Im Ventilkörper 26 ist in einer Bohrung 30 ein Einspritzventilglied 28 längsverschiebbar geführt. Die Bohrung 30 verläuft zumindest annähernd parallel zum Zylinder 16 des Pumpenkörpers 14, kann jedoch auch geneigt zu diesem verlaufen. 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, beispielsweise ebenfalls etwa kegelförmigen 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 zum Ventilsitz 36 weisende 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 angeordnet, der sich an die Bohrung 30 anschließt. Der Druckraum 40 ist über einen durch den Ventilkörper 26 und den Pumpenkörper 14 verlaufenden Kanal 48 mit dem Pumpenarbeitsraum 22 verbunden.
Die Schließfeder 44 stützt sich einerseits zumindest mittelbar, beispielsweise über einen Federteller, am Einspritzventilglied 28 und andererseits zumindest mittelbar, beispielsweise ebenfalls über einen Federteller 51, an einem Speicherkolben 50 ab. Der Speicherkolben 50 ist mit seinem der Schließfeder 44 zugewandten Endbereich im Federraum 46 angeordnet und ragt durch eine Bohrung 52 in einer Trennwand 53 zwischen einem Speicherraum 54 und dem Federraum 46 in den Speicherraum 54 hinein. Die Bohrung 52 weist einen kleineren Durchmesser auf als der Federraum 46 und der Speicherraum 54. Der Speicherkolben 50 weist im Speicherraum 54 einen Bereich 55 mit größerem Durchmesser auf als die Bohrung 52, so daß eine Hubbewegung des Speicherkolbens 50 in den Federraum 46 hinein dadurch begrenzt ist, daß der Bereich 55 des Speicherkolbens 50 an der Trennwand 53 als Anschlag zur Anlage kommt.
Vom Speicherraum 54 führt von dessen dem Federraum 46 abgewandtem Ende eine Verbindungsbohrung 56 zum Pumpenarbeitsraum 22 durch eine Trennwand 57 ab. Die Verbindungsbohrung 56 weist einen kleineren Durchmesser auf als der Bereich 55 des Speicherkolbens 50. Der Speicherkolben 50 weist zur Verbindungsbohrung 56 hin an den Bereich 55 anschließend eine Dichtfläche 58 auf, die beispielsweise etwa kegelförmig ausgebildet ist. Die Dichtfläche 58 wirkt mit der Mündung der Verbindungsbohrung 56 in den Speicherraum 54 an der Trennwand 57 als Sitz zusammen, die ebenfalls etwa kegelförmig ausgebildet sein kann. Der Speicherkolben 50 weist einen in die Verbindungsbohrung 56 ragenden Schaft 60 auf, dessen Durchmesser kleiner als der des Bereichs 55 ist. Der Schaft 60 weist an die Dichtfläche 58 anschließend zunächst einen wesentlich kleineren Durchmesser auf als die Verbindungsbohrung 56 und zu seinem freien Ende hin anschließend einen Schaftteil 62 mit einem Durchmesser, der nur wenig kleiner ist als der Durchmesser der Verbindungsbohrung 56.
Der Schaftteil 62 ist in einen zum freien Ende hin angeordneten Schaftabschnitt 63 mit größerem Querschnitt und einen zum Schaft 60 hin angeordneten Schaftabschnitt 64 mit kleinerem Querschnitt unterteilt. Der im Querschnitt größere Schaftabschnitt 63 weist beispielsweise einen zumindest annähernd kreisrunden Querschnitt auf und ist kreiszylinderförmig ausgebildet. Der im Querschnitt kleinere Schaftabschnitt 64 kann einen ebenfalls zumindest annähernd kreisförmigen Querschnitt jedoch mit kleinerem Durchmesser als der Schaftabschnitt 63 aufweisen und ist kreiszylinderförmig ausgebildet. Vorzugsweise ist der kleinere Querschnitt des Schaftabschnitts 64 durch wenigstens eine Abflachung 65 aus dem Schaftabschnitt 63 gebildet. Es können dabei nur eine, zwei, drei oder mehrere Abflachungen 65 über den Umfang des Schaftabschnitts 64 verteilt vorgesehen sein. Zwischen den Abflachungen 65 ist vorzugsweise der volle Durchmesser des Schaftabschnitts 63 vorhanden, so daß auch der Schaftabschnitt 64 in der Verbindungsbohrung 56 geführt ist. Bei der Herstellung der Schaftabschnitte 63,64 kann von einem kreiszylinderförmigen Schaft ausgegangen werden, der durchgehend den Durchmesser des Schaftabschnitts 63 aufweist und an dem zur Bildung des Schaftabschnitts 64 mit kleinerem Querschnitt die Abflachungen 65 ausgebildet werden. Die Abflachungen 65 enden am Übergang zum Schaftabschnitt 63 am Mantel des Schaftabschnitts 63 in Steuerkanten 66.
Wenn sich der Speicherkolben 50 in einer Ausgangsstellung befindet, in der dieser mit seiner Dichtfläche 58 an der Trennwand 57 an der Mündung der Verbindungsbohrung 56 anliegt. Der Speicherraum 54 ist dabei vom Pumpenarbeitsraum 22 getrennt. In der Ausgangsstellung des Speicherkolbens 50 ist dessen Schaftabschnitt 64 in der Verbindungsbohrung 56 angeordnet und dessen Schaftabschnitt 63 ist zum Pumpenarbeitsraum 22 hin außerhalb der Verbindungsbohrung 56 angeordnet. Der im Pumpenarbeitsraum 22 herrschende Druck wirkt auf die Stirnfläche des Schaftabschnitts 63 und über einen zwischen dem Umfang des Schaftabschnitts 64 und der Verbindungsbohrung 56 vorhandenen Spalt 68 auf die Dichtfläche 58 des Speicherkolbens 50 entsprechend dem Durchmesser der Verbindungsbohrung 58. Der Speicherkolben 50 wird durch die Kraft der Schließfeder 44 gegen den im Pumpenarbeitsraum 22 herrschenden Druck in seiner Ausgangsstellung gehalten, wenn die durch den Druck im Pumpenarbeitsraum 22 auf den Speicherkolben 50 ausgeübte Kraft geringer ist als die Kraft der Schließfeder 44. Der Speicherkolben 50 ist in Figur 2 in seiner Ausgangsstellung dargestellt .
Wenn der Druck im Pumpenarbeitsraum 22 so stark ansteigt, daß die auf den Speicherkolben 50 erzeugte Kraft größer ist als die Kraft der Schließfeder 44, so bewegt sich der Speicherkolben 50 in einer Ausweichbewegung aus dem Pumpenarbeitsraum 22 heraus in den Speicherraum 54. Bei der Ausweichbewegung des Speicherkolbens 50 wird Kraftstoff aus dem Pumpenarbeitsraum 22 in den Speicherraum 54 verdrängt, der durch den Spalt 68 zwischen dem Schaftabschnitt 64 des Speicherkolbens 50 und der Verbindungsbohrung 56 hindurchtreten muß. Hierdurch wird eine Dämpfung der Ausweichbewegung des Speicherkolbens 50 erreicht. Wenn der Speicherkolben 50 mit seiner Dichtfläche 58 von der Mündung der Verbindungsbohrung 56 an der Trennwand 57 abgehoben hat, so wird der im Durchmesser größere Bereich 55 des Speicherkolbens 50 von dem im Pumpenarbeitsraum 22 herrschenden Druck verringert durch die Druckverluste bei der Drosselung durch den Spalt 68 beaufschlagt, so daß eine größere Kraft auf den Speicherkolben 50 gegen die Schließfeder 44 wirkt. Der Schaftabschnitt 64 des Speicherkolbens 50 mit größerem Querschnitt ist zu Beginn der Ausweichbewegung des Speicherkolbens 50 außerhalb der Verbindungsbohrung 56 angeordnet. Nach einem Teilausweichhub hl des Speicherkolbens 50 taucht der Schaftabschnitt 63 in die Verbindungsbohrung 56 ein, zwischen dem und der Verbindungsbohrung 56 nur noch ein sehr kleiner Spalt 68 verbleibt, so daß auf den Bereich 55 des Speicherkolbens 50 nur noch ein geringer Druck wirkt und der Druck im Pumpenarbeitsraum 22 nur noch auf die Stirnfläche des Schaftabschnitts 63 wirkt. Hiedurch wird die Ausweichhubbewegung des Speicherkolbens 50 stark gedämpft, so daß dieser mit seinem Bereich 55 nur mit geringer Geschwindigkeit auf die Trennwand 53 trifft, die einen Anschlag zur Begrenzung der Ausweichhubbewegung des Speicherkolbens 50 bildet. In Figur 3 ist der Speicherkolben 50 mit seinem maximalen Ausweichhub dargestellt.
In der Verbindung des Druckraums 40 mit dem Pumpenarbeitsraum 22 über den Kanal 49 kann eine Drosselstelle 49 vorgesehen sein. Die Drosselstelle 49 kann auch entfallen, so daß der Druckraum 40 eine ungedrosselte Verbindung mit dem Pumpenarbeitsraum 22 aufweist. Die Verbindung der Verbindungsbohrung 56, in der der Schaftteil 62 des Speicherkolbens 50 angeordnet ist, mit dem Pumpenarbeitsraum 22 erfolgt ebenfalls über die Drosselstelle 49. Es kann auch vorgesehen sein, daß der Druckraum 40 eine ungedrosselte Verbindung mit dem Pumpenarbeitsraum 22 aufweist und die Verbindungsbohrung 56 über die Drosselstelle 49 mit dem Pumpenarbeitsraum 22 verbunden ist.
Nachfolgend wird die Funktion der Kraftstoffeinspritzeinrichtung erläutert. Der Pumpenarbeitsraum 22 wird während des Saughubs des Pumpenkolbens 18 mit Kraftstoff gefüllt. Beim Förderhub des Pumpenkolbens 18 ist das Steuerventil 23 zunächst geöffnet, so daß sich im Pumpenarbeitsraum 22 kein Hochdruck aufbauen kann. Wenn die Kraftstoffeinspritzung beginnen soll, so wird das Steuerventil 23 durch die Steuereinrichtung 25 geschlossen, so daß der Pumpenarbeitsraum 22 vom Kraftstoffvorratsbehälter 24 getrennt ist und sich in diesem Hochdruck aufbaut. Wenn der Druck im Pumpenarbeitsraum 22 und im Druckraum 40 so hoch ist, daß die über die Druckschulter 42 auf das Einspritzventilglied 28 wirkende Kraft in Öffnungsrichtung 29 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, durch die Kraftstoff in den Brennraum des Zylinders eingespritzt wird. Der Speicherkolben 50 befindet sich hierbei in seiner Ausgangsstellung. Der Druck im Pumpenarbeitsraum 22 steigt nachfolgend entsprechend dem Profil des Nockens 20 weiter an.
Wenn die durch den im Pumpenarbeitsraum 22 herrschenden Druck auf den Speicherkolben 50 ausgeübte Kraft größer wird als die durch die Schließfeder 44 auf den Speicherkolben 50 ausgeübte Kraft, so führt der Speicherkolben 50 seine Ausweichhubbewegung aus und bewegt sich in den Speicherraum 54. Hierbei wird ein Druckabfall im Pumpenarbeitsraum 22 verursacht und außerdem die Vorspannung der Schließfeder 44 erhöht, die sich am Speicherkolben 50 abstützt. Durch den Druckabfall im Pumpenarbeitsraum 22 und im Druckraum 40 ergibt sich eine geringere Kraft in Öffnungsrichtung 29 auf das Einspritzventilglied 28 und infolge der Erhöhung der Vorspannung der Schließfeder 44 ergibt sich eine erhöhte Kraft in Schließrichtung auf das Einspritzventilglied 28, so daß dieses wieder in Schließrichtung bewegt wird, mit seiner Dichtfläche 34 am Ventilsitz 36 zur Anlage kommt und die Einspritzöffnungen 32 verschließt, so daß die Kraftstoffeinspritzung unterbrochen wird. Das Kraftstoffeinspritzventil 12 ist dabei nur für eine kurze Zeitdauer geöffnet und es wird nur eine geringe Menge Kraftstoff als Voreinspritzung in den Brennraum eingespritzt. Die eingespritzte Kraftstoffmenge ist im wesentlichen vom Öffnungsdruck des Speicherkolbens 50 bestimmt, das ist der Druck im Pumpenarbeitsraum 22, bei dem der Speicherkolben 50 seine Ausweichhubbewegung beginnt. Der Öffnungshub des Einspritzventilglieds 28 während der Voreinspritzung kann durch eine Dämpfungseinrichtung hydraulisch begrenzt sein. Eine solche Dämpfungseinheit ist durch die DE 39 00 762 AI sowie die korrespondierende US- 5,125,580 sowie die DE 39 00 763 AI sowie die korrespondierende US-5,125,581 bekannt, deren Inhalt hiermit zum Inhalt der vorliegenden Patentanmeldung gehört.
Der Druck im Pumpenarbeitsraum 22 steigt nachfolgend weiter an entsprechend dem Profil des Nockens 20, so daß die auf das Einspritzventilglied 28 wirkende Druckkraft in Öffnungsrichtung 29 wieder zunimmt und die infolge der erhöhten Vorspannung der Schließfeder 44 erhöhte Schließkraft übersteigt, so daß das
Kraftstoffeinspritzventil 12 wieder öffnet. Dabei wird eine größere Kraftstoffmenge über eine längere Zeitdauer eingespritzt als während der Voreinspritzung. Die Zeitdauer und die während dieser Haupteinspritzung eingespritzte Kraftstoffmenge werden durch den Zeitpunkt bestimmt, zu dem das Steuerventil 23 durch die Steuereinrichtung 25 wieder geöffnet wird. Nach dem Öffnen des Steuerventils 23 ist der Pumpenarbeitsraum 22 wieder mit dem
Kraftstoffvorratsbehälter 24 verbunden, so daß dieser entlastet ist und das Kraftstoffeinspritzventil 12 schließt. Der Speicherkolben 50 wird durch die Kraft der Schließfeder 44 wieder in seine Ausgangsstellung zurückbewegt. Der zeitliche Versatz zwischen der Voreinspritzung und der Haupteinspritzung ist hauptsächlich durch den Ausweichhub des Speicherkolbens 50 bestimmt.

Claims

Ansprüche
1. Kraftstoffeinspritzeinrichtung für eine
Brennkraftmaschine mit einer Kraftstoffhochdruckpumpe (10) und einem Kraftstoffeinspritzventil (12) für einen Zylinder der Brennkraftmaschine, wobei die Kraftstoffhochdruckpumpe (10) einen durch die Brennkraftmaschine angetriebenen, einen Pumpenarbeitsraum (22) begrenzenden Pumpenkolben (18) aufweist, mit einem elektrisch gesteuerten Ventil (23), durch das eine Verbindung des Pumpenarbeitsraums (22) mit einem Entlastungsraum (24) gesteuert wird, wobei das Kraftstoffeinspritzventil (12) 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 die Kraft einer Schließfeder (44) in einer Öffnungsrichtung (29) bewegbar ist, wobei sich die Schließfeder (44) einerseits zumindest mittelbar am Einspritzventilglied (28) und andererseits zumindest mittelbar an einem verschiebbaren Speicherkolben (50) abstützt, der auf seiner der Schließfeder (44) abgewandten Seite von dem im Pumpenarbeitsraum (22) herrschenden Druck beaufschlagt ist, wobei der Speicherkolben (50) ausgehend von einer Ausgangsstellung gegen die Kraft der Schließfeder (44) in einen Speicherraum (54) bewegbar ist und die Ausweichhubbewegung des Speicherkolbens (50) in den Speicherraum (54) durch einen Anschlag (53) begrenzt ist, wobei der Speicherkolben (50) einen in einer Verbindungsbohrung (56) zwischen dem Speicherraum (54) und dem Pumpenarbeitsraum (22) geführten Schaftteil (62) und einen im Speicherraum (54) angeordneten Bereich (55) mit größerem Querschnitt als der Schaftteil (62) aufweist und wobei durch einen zwischen dem Schaftteil (62) und der Verbindungsbohrung (56) vorhandenen Spalt (68) eine Dämpfung der Hubbewegung des Speicherkolbens (50) bewirkt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaftteil (62) des Speicherkolbens (50) einen in dessen Ausgangsstellung in der Verbindungsbohrung (56) angeordneten Schaftabschnitt (64) mit kleinerem Querschnitt und einen außerhalb der Verbindungsbohrung (56) zum Pumpenarbeitsraum (22) hin angeordneten Schaftabschnitt (63) mit größerem Querschnitt aufweist und daß bei der Ausweichhubbewegung des Speicherkolbens (50) in den Speicherraum (54) dessen Schaftabschnitt (63) mit größerem Querschnitt in die Verbindungsbohrung (56) eintaucht .
2. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaftabschnitt (63) mit größerem Querschnitt erst nach einem Teilausweichhub (hl) des Speicherkolbens (50) in die Verbindungsbohrung (56) eintaucht .
3. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Ausweichhubbewegung des Speicherkolbens (50) solange der Schaftabschnitt (63) mit größerem Querschnitt außerhalb der Verbindungsbohrung (56) angeordnet ist der im Speicherraum (54) angeordnete Bereich (55) des Speicherkolbens (50) druckbeaufschlagt ist und daß bei in die Verbindungsbohrung (56) eintauchendem Schaftabschnitt (64) mit größerem Querschnitt nur noch dessen Querschnittsfläche vom Druck im Pumpenarbeitsraum (22) beaufschlagt ist.
4. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Übergang vom Schaftabschnitt (63) mit größerem Querschnitt des Speicherkolbens (50) zum Schaftabschnitt (64) mit kleinerem Querschnitt (64) in einer am Mantel des Schaftteils (62) auslaufenden Steuerkante (66) erfolgt.
5. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaftabschnitt (64) mit kleinerem Querschnitt des Speicherkolbens (50) ausgehend vom Schaftabschnitt (63) mit größerem Querschnitt durch wenigstens eine Abflachung (65) am Umfang des Schaftteils (62) gebildet ist.
6. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaftabschnitt (63) mit größerem Querschnitt des Speicherkolbens (50) zumindest annähernd kreiszylinderförmig ausgebildet ist.
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