EP1384000B1 - Kraftstoffeinspritzeinrichtung für eine brennkraftmaschine - Google Patents

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EP1384000B1
EP1384000B1 EP02737785A EP02737785A EP1384000B1 EP 1384000 B1 EP1384000 B1 EP 1384000B1 EP 02737785 A EP02737785 A EP 02737785A EP 02737785 A EP02737785 A EP 02737785A EP 1384000 B1 EP1384000 B1 EP 1384000B1
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EP
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section
space
accumulator piston
accumulator
shank
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EP02737785A
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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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    • F02M2200/505—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 by DE 39 00 763 A1 known.
  • This fuel injector has a high pressure fuel pump and Fuel injector for a cylinder of Internal combustion engine on.
  • the high-pressure fuel pump has one driven by the internal combustion engine, one Pump working space limiting pump piston, whereby by an electrically controlled valve connects the Pump work space is controlled with a relief space.
  • the fuel injection valve has an injection valve member on, controlled by the at least one injection opening and that through the one with the pump work room connected pressure chamber prevailing pressure against the force a closing spring arranged in a spring chamber in a Opening direction is movable.
  • 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 from a storage piston.
  • the accumulator piston is on its closing spring opposite side of the prevailing in the pump work room Pressurized and against the force of the closing spring in a lifting movement movable.
  • the piston is one Starting position at low pressure in the pressure chamber in the Storage space movable, the evasive stroke movement of the Storage piston in the storage space by a stop is limited.
  • the storage piston has one in one Connection hole between the storage space and the Spring chamber arranged and protruding into the spring chamber Shaft part on. With the evasive stroke movement of the Accumulator piston is powered by this fuel Storage space through a between the shaft part and the Connection hole existing gap in the spring chamber repressed. This will dampen the stroke movement of the Storage piston causes.
  • the damping of the movement of the Accumulator piston can move over the stroke of the accumulator piston be constant or such that the damping at the beginning of the Evasion stroke movement is strong and then decreases. It was found that the damping achieved here is not is sufficient so that the accumulator piston with high Speed hits the stop and thereby causes annoying noises.
  • the fuel injection device with the Features according to claim 1 has the advantage that through the formation of the shaft part that the in the Starting position of the accumulator piston in the Connecting bore arranged shaft section with smaller cross section and in the evasive stroke movement in the connecting portion immersing the shaft section has a larger cross section, at the beginning of Evasive stroke movement with a lower damping and with increasing evasive stroke movement a stronger damping of the Movement of the accumulator piston is present, so that this hits the stop only at low speed and no disturbing or only a little noise caused.
  • Training according to claim 3 enables in a simple manner Use a support element with the required strength an adjustment of the position of the shaft part to Accumulator piston.
  • the training according to claim 4 enables it by using balls with different Diameter, which as standardized components in different diameters available with fine gradation are adjusting the position of the shaft part.
  • the Training according to claim 5 allows that a stronger Damping only after a partial escape stroke of the accumulator piston takes effect.
  • FIG. 1 shows a Fuel injection device for an internal combustion engine in a simplified schematic representation
  • Figure 3 den Accumulator piston in a cross section along line III-III in Figure 2
  • Figure 4 the section II with the storage piston in an evasive position
  • Figure 5 the section II with the Accumulator piston according to a second embodiment.
  • FIG. 1 to 5 is one Fuel injection device for an internal combustion engine 10 of a motor vehicle shown.
  • the internal combustion engine has one or more cylinders, each for A fuel injector with a cylinder High pressure fuel pump 10 and one Fuel injection valve 12 is provided.
  • the High pressure fuel pump 10 and that Fuel injection valve 12 are a so-called Pump-nozzle unit summarized.
  • the High-pressure fuel pump 10 has a pump body 14, in which a pump piston 18 is sealed in a cylinder 16 is guided by a cam 20 of a camshaft Internal combustion engine against the force of a return spring 19 is driven in one stroke.
  • the pump piston 18 delimits a pump working space 22 in the cylinder 16 the fuel during the delivery stroke of the pump piston 18 High pressure is compressed.
  • the pump workspace 22 will during the suction stroke of the pump piston 18 fuel from one Fuel tank 24 supplied, for example by means of a feed pump.
  • the pump work space 22 has a connection to a relief room than the for example the fuel reservoir 24 can serve and controlled by an electrically controlled valve 23 becomes.
  • the electrically controlled valve 23 is with a Control device 25 connected.
  • the fuel injection valve 12 has a valve body 26 on, which can be formed in several parts, and with the Pump body 14 is connected.
  • the valve body 26 In the valve body 26 is in a bore 30, an injection valve member 28 guided longitudinally.
  • the bore 30 runs at least approximately parallel to the cylinder 16 of the pump body 14, can also be inclined to this.
  • the Valve body 26 faces the combustion chamber of the cylinder at least the end region facing the internal combustion engine one, preferably a plurality of injection openings 32.
  • the Injection valve member 28 faces the combustion chamber facing end region, for example an approximately conical one Sealing surface 34, which with a in the valve body 26 in its end area, which faces the combustion chamber, for example also approximately conical valve seat 36 cooperates, from or after which the injection openings 32 lead away.
  • valve body 26 In the valve body 26 is between the injection valve member 28 and the bore 30 toward the valve seat 36 toward an annular space 38 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 through a reduction in cross-section Valve seat 36 having pressure shoulder 42.
  • a preloaded closing spring 44 At the End of the injection valve member 28 facing away from the combustion chamber attacks a preloaded closing spring 44 through 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 connects to the bore 30.
  • the spring chamber 46 is preferably with a relief space, such as the Fuel reservoir 24 connected.
  • the pressure room 40 is through a through the valve body 26 and Pump body 14 extending channel 48 with the Pump work room 22 connected.
  • the closing spring 44 is at least supported on the one hand indirectly, for example via a spring plate, on Injection valve member 28 and at least on the other hand indirectly, for example also via a spring plate 51, on a storage piston 50.
  • the accumulator piston 50 points at its end region facing the closing spring 44 a shaft portion 52 through a connecting hole 53 in a partition 54 between the spring chamber 46 and one passes through this adjoining storage space 55.
  • the connection hole 53 has a smaller diameter than the spring chamber 46 and the storage space 55.
  • the storage piston 50 has in the Storage space 55 an area 56 with a larger diameter on than the connecting hole 53 so that a stroke movement of the accumulator piston 50 into the spring chamber 46 thereby it is limited that the area 56 of the accumulator piston 50 is on the partition 54 comes to rest as a stop.
  • the Accumulator piston 50 has its area 56 in a bore 57 with respect to the connecting bore 53 accordingly larger diameter tightly guided.
  • the spring chamber 46 leads from the storage chamber 55 end facing away from a bore 58 to the pump workspace 22nd through a partition 59.
  • the bore 58 has one smaller diameter than the area 56 of the Accumulator piston 50.
  • Accumulator piston 50 faces the bore 58 to the area 56 then a sealing surface 60 which is, for example, approximately conical.
  • the sealing surface 60 acts with the mouth of the bore 58 in the storage space 55 on the partition 59 together as a seat, which can also be approximately conical.
  • the Accumulator piston 50 has a protruding into bore 58 Shank 62, whose diameter is smaller than that of Area 56 is.
  • the shaft 62 faces the sealing surface 60 then a much smaller diameter on than bore 58 and towards its free end then a shaft area 64 with a diameter, which is only slightly smaller than the diameter of the hole 58.
  • the shaft region 64 can have one or have a plurality of flats 65 through the openings 66 formed between the shaft portion 64 and the bore 58 through which fuel from the pump workspace 22 in can reach the storage space 55.
  • the accumulator piston 50 is shown in FIGS First embodiment shown, in which the Accumulator piston 50 in the partition 54 facing Front side of its area 56 has a recess 68.
  • the recess 68 has a bottom 69 through which circumferential annular groove 70 may be raised.
  • the Shaft part 52 lies in the storage space 55 protruding front end at the bottom 69 of the recess 68 of the Storage piston 50 on.
  • the shaft part 52 can also be integrally formed with the accumulator piston 50.
  • the System of the shaft part 52 on the accumulator piston 50 is on the one hand by the force acting on the shaft part 52 the closing spring 44 and on the other hand by the in Pump working space 22 prevailing pressure generated force the storage piston 50 ensured.
  • By the sublime Formation of the bottom 69 of the recess of the storage piston 50 becomes a defined contact surface for the shaft part 52 ensured.
  • the shaft part 52 is subdivided into a shaft section 72 with a larger cross section arranged towards its end projecting into the storage space 55 and a shaft section 74 with a smaller cross section arranged towards the spring chamber 46.
  • the shaft section 72 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 shaft section 74 with a smaller cross section can also have an at least approximately circular cross section but with a smaller diameter than the shaft section 72 and is designed in the form of a circular cylinder.
  • the smaller cross section of the shaft section 74 is preferably formed by at least one flat 75 from the shaft section 72. Only one, two, three or more flattenings 75 can be provided distributed over the circumference of the shaft section 74.
  • the full diameter of the shaft section 72 is preferably present between the flats 75, so that the shaft section 74 is also guided in the connecting bore 53.
  • the shaft part 52 When manufacturing the shaft part 52 with the shaft sections 72, 74, it can be assumed that there is a circular cylindrical shaft part which has the diameter of the shaft section 72 throughout and on which the flats 75 are formed to form the shaft section 74 with a smaller cross section.
  • the flats 75 end at the transition to the shaft section 72 on the jacket of the shaft section 72 in control edges 76.
  • the Accumulator piston 50 is actuated by the force of closing spring 44 against the pressure prevailing in the pump work chamber 22 in held its initial position when by pressure exerted on the accumulator piston 50 in the pump work chamber 22 Force is less than the force of the closing spring 44.
  • the Accumulator piston 50 is in its starting position in FIG shown.
  • Throttle point 49 In the connection of the pressure chamber 40 with the Pump work space 22 via channel 48 can be a Throttle point 49 may be provided.
  • the throttle point 49 can also omitted, so that the pressure chamber 40 an unthrottled Has connection with the pump workspace 22.
  • the Connection of the bore 58 in which the shaft 62 of the Storage piston 50 is arranged with the pump work space 22 also takes place via the throttle point 49. It can also be provided that the pressure chamber 40 an unthrottled Has connection with the pump workspace 22 and the Bore 58 through the throttle point 49 with the Pump work space 22 is connected.
  • the function of Fuel injector explained.
  • the Pump work room 22 is during the suction stroke of the Pump piston 18 filled with fuel.
  • the control valve 23 is initially open, so that no high pressure build up in the pump work space 22 can. If fuel injection is to begin, then the control valve 23 by the control device 25 closed, so that the pump working space 22 from Fuel tank 24 is separated and in this High pressure builds up.
  • the pressure in the pump work room 22 and in the pressure chamber 40 is so high that the over Pressure shoulder 42 acting on the injection valve member 28 Force in the opening direction 29 is greater than the force of the Closing spring 44, the injection valve member 28 moves in opening direction 29 and gives the at least one Injection port 32 free through the fuel in the Combustion chamber of the cylinder is injected.
  • the Accumulator piston 50 is located in his Starting position. The pressure in the pump work space 22 increases then continue according to the profile of the cam 20 on.
  • the fuel injection valve 12 is only for open for a short period of time and it only becomes a small one Amount of fuel pre-injected into the combustion chamber injected.
  • the amount of fuel injected is in essentially from the opening pressure of the accumulator piston 50 determined, that is the pressure in the pump work 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 done by a damping device be hydraulically limited.
  • a damping unit is through DE 39 00 762 A1 and the corresponding US Pat. No. 5,125,580 as well as DE 39 00 763 A1 and corresponding US-5,125,581 known.
  • the pressure in the pump work chamber 22 subsequently increases on according to the profile of the cam 20 so that the on the injection valve member 28 acting pressure force in Opening direction 29 increases again and that as a result of increased bias of the closing spring 44 increased Closing force exceeds, so that Fuel injection valve 12 opens again. Doing so larger amount of fuel over a longer period of time injected than during pre-injection. The length of time and the one injected during this main injection Amount of fuel is determined by the time at which the control valve 23 by the control device 25 again is opened. After opening the control valve 23 is the Pump workspace 22 again with the Fuel tank 24 connected so that this is relieved and the fuel injection valve 12 closes.
  • the storage piston 50 with the shaft part 52 is through the Force of the closing spring 44 back to its starting position moved back.
  • the time offset between the Pre-injection and the main injection is main determined by the evasive stroke of the accumulator piston 50.
  • the accumulator piston 150 is according to a second Embodiment shown, in which its training is essentially the same as the first Embodiment, however, the recess 168 in the Accumulator piston 150 designed in such a way that it Accumulator piston narrowed approximately conically.
  • a support element 180 is arranged, which is in the Well 168 supports and on which the opposite of the first Embodiment unchanged shaft part 52 for contact comes.
  • the support element 180 is preferably in the form of a Ball formed, the diameter d is larger than that smallest diameter of the recess 168.
  • the Position of the shaft part 52 to the accumulator piston 50 in the axial Direction is essential for the partial escape stroke h1 Storage piston 50, from which the larger in cross section Shank portion 74 of the shaft part 52 in the Connecting bore 53 dips and thus the Evasion stroke movement is strongly dampened.
  • the axial position of the Shaft part 52 relative to the storage piston 50 can pass through Use a ball 180 with a suitable diameter simple way to be set precisely.
  • Such balls 180 are available as standardized components with fine stepped diameters. The smaller the diameter of the Ball is 180, the further it dips into the recess 168 and the greater the partial stroke h1 until the Immersed shaft portion 74 in the connecting bore 53.

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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 DE 39 00 763 A1 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 in einem Federraum angeordneten 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 von dem im Pumpenarbeitsraum herrschenden Druck 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 Federraum angeordneten und in den Federraum ragenden Schaftteil auf. Bei der Ausweichhubbewegung des Speicherkolbens wird durch diesen Kraftstoff aus dem Speicherraum durch einen zwischen dem Schaftteil und der Verbindungsbohrung vorhandenen Spalt in den Federraum verdrängt. Hierdurch wird eine Dämpfung der Hubbewegung des Speicherkolbens bewirkt. 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 Schaftteils, das den in der Ausgangsstellung 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 eine 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 3 ermöglicht auf einfache Weise durch Verwendung eines Stützelements mit der erforderlichen Stärke eine Einstellung der Lage des Schaftteils zum Speicherkolben. Die Ausbildung gemäß Anspruch 4 ermöglicht es durch Verwendung von Kugeln mit unterschiedlichem Durchmesser, die als standartisierte Bauteile in verschiedenen Durchmessern mit feiner Abstufung verfügbar sind, die Einstellung der Lage des Schaftteils. Die Ausbildung gemäß Anspruch 5 ermöglicht es, daß eine stärkere Dämpfung erst nach einem Teilausweichhub des Speicherkolbens wirksam wird.
Zeichnung
Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind 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 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel in einer Ausgangsstellung, Figur 3 den Speicherkolben in einem Querschnitt entlang Linie III-III in Figur 2, Figur 4 den Ausschnitt II mit dem Speicherkolben in einer Ausweichstellung und Figur 5 den Ausschnitt II mit dem Speicherkolben gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
In den Figuren 1 bis 5 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 Federraum 46 ist vorzugsweise mit einem Entlastungsraum, beispielsweise dem Kraftstoffvorratsbehälter 24, verbunden. 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 weist an seinem der Schließfeder 44 zugewandten Endbereich einen Schaftteil 52 auf, der durch eine Verbindungsbohrung 53 in einer Trennwand 54 zwischen dem Federraum 46 und einem an diesen anschließenden Speicherraum 55 hindurchtritt. An dem in den Federraum 46 ragenden Ende des Schaftteils 52 stützt sich der Federteller 51 ab. Die Verbindungsbohrung 53 weist einen kleineren Durchmesser auf als der Federraum 46 und der Speicherraum 55. Der Speicherkolben 50 weist im Speicherraum 55 einen Bereich 56 mit größerem Durchmesser auf als die Verbindungsbohrung 53, so daß eine Hubbewegung des Speicherkolbens 50 in den Federraum 46 hinein dadurch begrenzt ist, daß der Bereich 56 des Speicherkolbens 50 an der Trennwand 54 als Anschlag zur Anlage kommt. Der Speicherkolben 50 ist mit seinem Bereich 56 in einer Bohrung 57 mit gegenüber der Verbindungsbohrung 53 entsprechend größerem Durchmesser dicht geführt.
Vom Speicherraum 55 führt von dessen dem Federraum 46 abgewandtem Ende eine Bohrung 58 zum Pumpenarbeitsraum 22 durch eine Trennwand 59 ab. Die Bohrung 58 weist einen kleineren Durchmesser auf als der Bereich 56 des Speicherkolbens 50. Der Speicherkolben 50 weist zur Bohrung 58 hin an den Bereich 56 anschließend eine Dichtfläche 60 auf, die beispielsweise etwa kegelförmig ausgebildet ist. Die Dichtfläche 60 wirkt mit der Mündung der Bohrung 58 in den Speicherraum 55 an der Trennwand 59 als Sitz zusammen, die ebenfalls etwa kegelförmig ausgebildet sein kann. Der Speicherkolben 50 weist einen in die Bohrung 58 ragenden Schaft 62 auf, dessen Durchmesser kleiner als der des Bereichs 56 ist. Der Schaft 62 weist an die Dichtfläche 60 anschließend zunächst einen wesentlich kleineren Durchmesser auf als die Bohrung 58 und zu seinem freien Ende hin anschließend einen Schaftbereich 64 mit einem Durchmesser, der nur wenig kleiner ist als der Durchmesser der Bohrung 58. Der Schaftbereich 64 kann an seinem Umfang eine oder mehrere Abflachungen 65 aufweisen, durch die Öffnungen 66 zwischen dem Schaftbereich 64 und der Bohrung 58 gebildet werden, durch die Kraftstoff aus dem Pumpenarbeitsraum 22 in den Speicherraum 55 gelangen kann.
Der Speicherkolben 50 ist in den Figuren 2 und 3 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel dargestellt, bei dem der Speicherkolben 50 in der der Trennwand 54 zugewandten Stirnseite seines Bereichs 56 eine Vertiefung 68 aufweist. Die Vertiefung 68 weist einen Boden 69 auf, der durch eine umlaufende Ringnut 70 erhaben ausgebildet sein kann. Der Schaftteil 52 liegt mit seinem in den Speicherraum 55 ragenden Stirnende am Boden 69 der Vertiefung 68 des Speicherkolbens 50 an. Der Schaftteil 52 kann auch einstückig mit dem Speicherkolben 50 ausgebildet sein. Die Anlage des Schaftteils 52 am Speicherkolben 50 wird einerseits durch die auf den Schaftteil 52 wirkende Kraft der Schließfeder 44 und andererseits durch die durch den im Pumpenarbeitsraum 22 herrschenden Druck erzeugte Kraft auf den Speicherkolben 50 sichergestellt. Durch die erhabene Ausbildung des Bodens 69 der Vertiefung des Speicherkolbens 50 wird eine definierte Anlagefläche für den Schaftteil 52 sichergestellt.
Der Schaftteil 52 ist in einen zu dessen in den Speicherraum 55 ragendem Ende hin angeordneten Schaftabschnitt 72 mit größerem Querschnitt und einen zum Federraum 46 hin angeordneten Schaftabschnitt 74 mit kleinerem Querschnitt unterteilt. Der im Querschnitt größere Schaftabschnitt 72 weist beispielsweise einen zumindest annähernd kreisrunden Querschnitt auf und ist kreiszylinderförmig ausgebildet. Der im Querschnitt kleinere Schaftabschnitt 74 kann einen ebenfalls zumindest annähernd kreisförmigen Querschnitt jedoch mit kleinerem Durchmesser als der Schaftabschnitt 72 aufweisen und ist kreiszylinderförmig ausgebildet.
Vorzugsweise ist der kleinere Querschnitt des Schaftabschnitts 74 durch wenigstens eine Abflachung 75 aus dem Schaftabschnitt 72 gebildet. Es können dabei nur eine, zwei, drei oder mehrere Abflachungen 75 über den Umfang des Schaftabschnitts 74 verteilt vorgesehen sein. Zwischen den Abflachungen 75 ist vorzugsweise der volle Durchmesser des Schaftabschnitts 72 vorhanden, so daß auch der Schaftabschnitt 74 in der Verbindungsbohrung 53 geführt ist. Bei der Herstellung des Schaftteils 52 mit den Schaftabschnitten 72,74 kann von einem kreiszylinderförmigen Schaftteil ausgegangen werden, der durchgehend den Durchmesser des Schaftabschnitts 72 aufweist und an dem zur Bildung des Schaftabschnitts 74 mit kleinerem Querschnitt die Abflachungen 75 ausgebildet werden. Die Abflachungen 75 enden am Übergang zum Schaftabschnitt 72 am Mantel des Schaftabschnitts 72 in Steuerkanten 76.
Wenn sich der Speicherkolben 50 in einer Ausgangsstellung befindet, in der dieser mit seiner Dichtfläche 60 an der Trennwand 59 an der Mündung der Bohrung 58 anliegt, so ist der Speicherraum 55 vom Pumpenarbeitsraum 22 getrennt. In der Ausgangsstellung des Speicherkolbens 50 ist der Schaftabschnitt 74 des Schaftteils 52 in der Verbindungsbohrung 53 angeordnet und dessen Schaftabschnitt 72 ist im Speicherraum 55 außerhalb der Verbindungsbohrung 53 angeordnet. Der im Pumpenarbeitsraum 22 herrschende Druck wirkt auf die Stirnfläche des Schaftbereichs 64 und durch die Öffnungen 66 auf die Dichtfläche 60 des Speicherkolbens 50 entsprechend dem Durchmesser der Bohrung 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 und mit diesem der Schaftteil 52 in einer Ausweichbewegung in den Speicherraum 55, wobei sich der Schaftteil 52 in den Federraum 46 bewegt. Bei der Ausweichbewegung des Speicherkolbens 50 wird Kraftstoff aus dem Speicherraum 55 in den Federraum 46 verdrängt, der durch einen Spalt 78 zwischen dem Schaftabschnitt 74 des Speicherkolbens 50 und der Verbindungsbohrung 53 hindurchtreten muß. Hierdurch wird eine Dämpfung der Ausweichbewegung des Schaftteils 52 und damit des Speicherkolbens 50 erreicht. Wenn der Speicherkolben 50 mit seiner Dichtfläche 60 von der Mündung der Bohrung 58 an der Trennwand 59 abgehoben hat, so wird der im Durchmesser größere Bereich 56 des Speicherkolbens 50 von dem im Pumpenarbeitsraum 22 herrschenden Druck verringert durch die Druckverluste bei der Drosselung durch die Öffnungen 66 beaufschlagt, so daß eine größere Kraft auf den Speicherkolben 50 gegen die Schließfeder 44 wirkt. Der Schaftabschnitt 74 des Schaftteils 52 mit größerem Querschnitt ist zu Beginn der Ausweichhubbewegung des Speicherkolbens 50 außerhalb der Verbindungsbohrung 53 angeordnet. Nach einem Teilausweichhub h1 des Speicherkolbens 50 taucht der Schaftabschnitt 72 in die Verbindungsbohrung 53 ein, zwischen dem und der Verbindungsbohrung 53 nur noch ein sehr kleiner Spalt 78 verbleibt. Hierdurch wird die Ausweichhubbewegung des Schaftteils 52 und damit des Speicherkolbens 50 stark gedämpft, so daß dieser mit seinem Bereich 56 nur mit geringer Geschwindigkeit auf die Trennwand 54 trifft, die einen Anschlag zur Begrenzung der Ausweichhubbewegung des Speicherkolbens 50 bildet. In Figur 3 ist der Speicherkolben 50 mit seinem maximalen Ausweichhub dargestellt. Die Größe des Teilausweichhubs h1, ab dem der Schaftabschnitt 74 in die Verbindungsbohrung 53 eintaucht und die Bewegung des Speicherkolbens 50 stark dämpft, wird durch die axiale Lage des Schaftteils 52 relativ zum Speicherkolben 50 bestimmt. Zur Einstellung dieser Lage zur Erreichung eines genau definierten Teilausweichhubs h1 kann die Länge des Schaftteils 52 und/oder die Lage des Bodens 69 der Vertiefung 68 variiert werden.
In der Verbindung des Druckraums 40 mit dem Pumpenarbeitsraum 22 über den Kanal 48 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 Bohrung 58, in der der Schaft 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 Bohrung 58 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 55. Hierbei wird ein Druckabfall im Pumpenarbeitsraum 22 verursacht und außerdem die Vorspannung der Schließfeder 44 erhöht, die sich über den Schaftteil 52 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 A1 sowie die korrespondierende US-5,125,580 sowie die DE 39 00 763 A1 sowie die korrespondierende US-5,125,581 bekannt.
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 mit dem Schaftteil 52 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.
In Figur 5 ist der Speicherkolben 150 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel dargestellt, bei dem dessen Ausbildung im wesentlichen gleich ist wie beim ersten Ausführungsbeispiel, jedoch ist die Vertiefung 168 im Speicherkolben 150 derart ausgebildet, daß diese sich im Speicherkolben etwa kegelförmig verengt. In der Vertiefung 168 ist ein Stützelement 180 angeordnet, das sich in der Vertiefung 168 abstützt und an dem der gegenüber dem ersten Ausführungsbeispiel unveränderte Schaftteil 52 zur Anlage kommt. Das Stützelement 180 ist vorzugsweise in Form einer Kugel ausgebildet, deren Durchmesser d größer ist als der kleinste Durchmesser der Vertiefung 168. Abhängig vom Durchmesser d der Kugel 180 taucht diese unterschiedlich weit in die Vertiefung 168 ein, so daß auch die Anlage für den Schaftteil 52 eine unterschiedliche Lage einnimmt. Die Lage des Schaftteils 52 zum Speicherkolben 50 in axialer Richtung ist wesentlich für den Teilausweichhub h1 des Speicherkolbens 50, ab dem der im Querschnitt größere Schaftabschnitt 74 des Schaftteils 52 in die Verbindungsbohrung 53 eintaucht und damit die Ausweichhubbewegung stark gedämft wird. Die axiale Lage des Schaftteils 52 relativ zum Speicherkolben 50 kann durch Verwendung einer Kugel 180 mit geeignetem Durchmesser auf einfache Weise genau eingestellt werden. Derartige Kugeln 180 sind als standardisierte Bauteile verfügbar mit fein abgestuften Durchmessern. Je kleiner der Durchmesser der Kugel 180 ist, desto weiter taucht diese in die Vertiefung 168 ein und desto größer ist der Teilhub h1, bis der Schaftabschnitt 74 in die Verbindungsbohrung 53 eintaucht.

Claims (8)

  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 in einem Federraum (46) angeordneten 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;150) abstützt, der auf seiner der Schließfeder (44) abgewandten Seite von dem im Pumpenarbeitsraum (22) herrschenden Druck beaufschlagt ist, wobei der Speicherkolben (50;150) ausgehend von einer Ausgangsstellung gegen die Kraft der Schließfeder (44) in einen Speicherraum (55) bewegbar ist und die Ausweichhubbewegung des Speicherkolbens (50;150) in den Speicherraum (55) durch einen Anschlag (54) begrenzt ist, wobei ein mit dem Speicherkolben (50;150) bewegbarer Schaftteil (52) durch eine Verbindungsbohrung (53) zwischen dem Speicherraum (55) und dem Federraum (46) in den Federraum (46) ragt, wobei bei der Ausweichhubbewegung des Speicherkolbens (50;150) durch diesen Kraftstoff aus dem Speicherraum (55) in den Federraum (46) durch einen zwischen dem Schaftteil (52) und der Verbindungsbohrung (53) vorhandenen Spalt (78) in den Federraum (46) verdrängt wird und hierdurch eine Dämpfung der Hubbewegung des Speicherkolbens (50;150) bewirkt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaftteil (52) einen in der Ausgangsstellung des Speicherkolbens (50;150) in der Verbindungsbohrung (53) angeordneten Schaftabschnitt (74) mit kleinerem Querschnitt und einen außerhalb der Verbindungsbohrung (53) im Speicherraum (55) angeordneten Schaftabschnitt (72) mit größerem Querschnitt aufweist und daß bei der Ausweichhubbewegung des Speicherkolbens (50) in den Speicherraum (55) der Schaftabschnitt (72) mit größerem Querschnitt in die Verbindungsbohrung (53) eintaucht.
  2. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaftteil (52) getrennt vom Speicherkolben (50;150) ausgebildet ist und durch die Kraft der Schließfeder (44) einerseits und die durch den im Pumpenarbeitsraum (22) herrschenden Druck andererseits erzeugten Kräfte der Schaftteil (52) in Anlage zumindest mittelbar am Speicherkolben (50;150) gehalten ist.
  3. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaftteil (52) über ein Stützelement (180) am Speicherkolben (150) anliegt.
  4. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Stützelement (180) zumindest annähernd als Kugel ausgebildet ist, die in einer zumindest annähernd kegelförmigen Vertiefung (168) in einer dem Schaftteil (52) zugewandten Stirnseite des Speicherkolbens (150) angeordnet ist.
  5. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaftabschnitt (72) mit größerem Querschnitt erst nach einem Teilausweichhub (h1) des Speicherkolbens (50;150) in die Verbindungsbohrung (53) eintaucht.
  6. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Übergang vom Schaftabschnitt (72) mit größerem Querschnitt des Schaftteils (52) zum Schaftabschnitt (74) mit kleinerem Querschnitt in einer am Mantel des Schaftteils (52) auslaufenden Steuerkante (76) erfolgt.
  7. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaftabschnitt (74) mit kleinerem Querschnitt des Schaftteils (52) ausgehend vom Schaftabschnitt (72) mit größerem Querschnitt durch wenigstens eine Abflachung (75) am Umfang des Schaftteils (52) gebildet ist.
  8. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaftabschnitt (72) mit größerem Querschnitt des Schaftteils (52) zumindest annähernd kreiszylinderförmig ausgebildet ist.
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