EP1456528B1 - Kraftstoffeinspritzeinrichtung für eine brennkraftmaschine - Google Patents

Kraftstoffeinspritzeinrichtung für eine brennkraftmaschine Download PDF

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EP1456528B1
EP1456528B1 EP02792588A EP02792588A EP1456528B1 EP 1456528 B1 EP1456528 B1 EP 1456528B1 EP 02792588 A EP02792588 A EP 02792588A EP 02792588 A EP02792588 A EP 02792588A EP 1456528 B1 EP1456528 B1 EP 1456528B1
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EP
European Patent Office
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control
injection
valve
fuel
control piston
Prior art date
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EP02792588A
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EP1456528A1 (de
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Katja Matz
Uwe Schmidt
Hubert Greif
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Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
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Publication date
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    • F02M59/20—Varying fuel delivery in quantity or timing
    • F02M59/36—Varying fuel delivery in quantity or timing by variably-timed valves controlling fuel passages to pumping elements or overflow passages
    • F02M59/366—Valves being actuated electrically

Definitions

  • the invention is based on a Fuel injection device for an internal combustion engine according to the preamble of claim 1.
  • Such a fuel injection device is characterized by the EP 0,987,431 A2.
  • These Fuel injection device has a High-pressure fuel pump and a connected to this Fuel injector for each cylinder of Internal combustion engine.
  • the high-pressure fuel pump points one by the internal combustion engine in a reciprocating motion powered pump piston having a pump working space limited.
  • the fuel injection valve has one with the Pump work space associated pressure room and one Injection valve member, through which at least one Injection opening is controlled and by the in the Pressure chamber prevailing pressure against a closing force in Opening direction for releasing the at least one Injection opening is movable. It is a first electric actuated control valve provided by the one Connection of pump work space with a discharge chamber is controlled.
  • control pressure chamber is over one Throttle connected to the pump working space.
  • control piston which is supported on the injection valve member and by the in the Control pressure chamber prevailing pressure in a closing direction the injection valve member acted upon and.
  • To a Fuel injection becomes the first control valve closed and the second control valve open, so that can build up in the control pressure chamber no high pressure and the Fuel injector can open.
  • the second control valve When the second control valve is open, it flows out of the pump workspace via the control pressure chamber fuel off until the injection valve member has reached its fully open position in the by the Control piston, the flow area from the control pressure chamber to Relief space is completely closed. In the control pressure room then there is the high pressure as in the pump room, but acts this on a smaller face of the control piston than in its injection valve arranged in its closed position. The However, pressurized face of the control piston can not can be arbitrarily reduced so that it is at high pressure in the Control pressure chamber can be difficult, the fuel injector to keep it open.
  • the fuel injection device with the Features according to claim 1 has the advantage that at for fuel injection opened second control valve and thus opened fuel injection valve with the bypass connection reduced flow area from control pressure chamber to Relief space is released, so that both from the Control pressure chamber effluent amount of fuel to be kept low can not be too high, as well as the pressure in the control pressure chamber, so that the fuel injection valve during the Fuel injection can remain safely open.
  • the embodiment according to claim 2 allows easy formation of the bypass connection.
  • the Training according to claim 3 also allows a easy formation of the bypass connection, as well Insensitive to possible pollution is because the Nut is open with the fuel injection valve closed and thus no dirt particles settle in this can.
  • FIG. 1 shows a Fuel injection device for an internal combustion engine in a longitudinal section in a simplified representation
  • Figure 2 a designated in Figure 1 with II section in enlarged view
  • Figure 3 is a further enlarged Section III of Figure 2 with closed Fuel injection valve
  • Figure 4 the neckline III at opened fuel injection valve
  • Figure 5 shows the cutout III of a fuel injection device according to a modified version with closed Fuel injection valve
  • Figure 6 the neckline III at opened fuel injector.
  • the internal combustion engine is preferably a self-igniting internal combustion engine.
  • the Fuel injection device is preferably as So-called pump-nozzle unit is designed and has for each cylinder of the internal combustion engine one each High-pressure fuel pump 10 and connected to this Fuel injection valve 12, which has a common Form building unit.
  • the Fuel injection device as a so-called pump-line-nozzle system be trained in which the High-pressure fuel pump and the fuel injection valve each cylinder is arranged separately from each other and over a line are connected together.
  • the High-pressure fuel pump 10 has a pump body 14 with a cylinder bore 16 in which a pump piston 18th is tightly guided, at least indirectly by a Cam 20 of a camshaft of the internal combustion engine opposite the force of a return spring 19 in a lifting movement is driven.
  • the pump piston 18 limited in the Cylinder bore 16 a pump working chamber 22, in the at Delivery stroke of the pump piston 18 Fuel under high pressure is compressed.
  • the pump working chamber 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 may be formed in several parts, and in the one Injection valve member 28 in a bore 30th is guided longitudinally displaceable.
  • the valve body 26 indicates its the combustion chamber of the cylinder of the internal combustion engine facing end region at least one, preferably a plurality Injection openings 32.
  • the injection valve member 28 has at its the combustion chamber end facing a For example, about conical sealing surface 34, which with one in the valve body 26 in the combustion chamber facing End region formed valve seat 36 cooperates, from or after which the injection openings 32 dissipate.
  • valve body 26 is between the injection valve member 28 and the bore 30 to the valve seat 36 toward an annular space 38th present, in its the valve seat 36 facing away End region by a radial extension of the bore 30 in a pressure chamber 40 surrounding the injection valve member 28 passes.
  • the injection valve member 28 has the height of the Pressure chamber 40 by a cross-sectional reduction a Pressure shoulder 42 on.
  • a biased Closing spring 44 At the end of the combustion chamber facing away from the Injector member 28 engages a biased Closing spring 44, through which the injection valve member 28th is pressed toward the valve seat 36.
  • the closing spring 44 is arranged in a spring chamber 46 of the valve body 26, the adjoins the bore 30.
  • the bore 48 forms a control pressure chamber 52 through the control piston 50 is limited as a movable wall.
  • the control piston 50 rests on one opposite this in diameter smaller piston rod 51 on the injection valve member 28 and may be connected to the injection valve member 28.
  • the Control piston 50 may be integral with the injection valve member 28 is formed, however, for reasons of assembly preferably as a separate part with the injection valve member 28 connected.
  • Control pressure chamber 52 The connection 64 of Control pressure chamber 52 with the discharge chamber 24 is through controlling a second electrically operated control valve 70, which can be designed as a 2/2-way valve.
  • a throttle point 63 In the Connection 62 of the control pressure chamber 52 with the Pump work chamber 22 is a throttle point 63 is provided.
  • the control valves 68,70 can be an electromagnetic Actuator or a piezoelectric actuator and are by a electronic control device 72 is controlled.
  • an intermediate disc 54 is arranged, which has a boundary the control pressure chamber 52 on the injection valve member 28 side facing away forms.
  • the control pressure chamber 52nd delimiting surface 53 of the washer 54 is at least approximately perpendicular to the longitudinal axis 49 of the control piston 50 arranged.
  • the channel 62 is of the Channel 60 formed to the control pressure chamber 52 and the Throttle 63 is known as a throttle bore in the Washer 54 is formed.
  • the throttle bore 63 opens in an edge region of the control pressure chamber 52 offset from Longitudinal axis 49 of the control piston 50.
  • a bore 55 is arranged, which forms part of Connection 64 of the control pressure chamber 52 to the relief space 24th forms.
  • the control piston 50 indicates its the intermediate disc 54 facing end face a hollow cylindrical projection 56 on which a lesser Diameter than the control piston 50 in which in the bore 48 has sealingly guided area.
  • an annular sealing surface 57 is formed at the Washer 54 facing end face of the projection 56th.
  • the depression 58 is at least approximately coaxial with the bore 55 in the Washer 54 is disposed and has at least approximately the same diameter as the bore 55.
  • the Sealing surface 57 may be at least approximately flat be and perpendicular to the longitudinal axis 49 of the control piston 50th run.
  • the sealing surface 57 is such Beveled trained that this radially inward to Well 58 falls down as in the figures 3 to 6 is shown.
  • the throttle bore 63 in the Washer 54 opens into the control pressure chamber 52 outside of the neck 56 of the control piston 50 in the area the lowering 59.
  • the bore 55 in the washer 54th forms one within the neck 56 of the control piston 50th laxative flow to the second control valve 70 and over this to the relief room 24th
  • the fuel injection device is in hollow cylindrical projection 56 of the control piston 50 a Throttle bore 80 arranged, the lowering 59 outside the approach 56 with the recess 58 within the approach 56 connects.
  • the throttle bore 80 extends, for example approximately radially to the longitudinal axis 49 of the control piston 50 through the Approach 56.
  • the throttle bore 80 in the control piston 50 has a groove 82 in the Sealing surface 57 is formed, for example, approximately radially to the longitudinal axis 49 of the control piston 50 extends and to the Washer 54 is open.
  • the cross section of the groove 82 can be configured as desired and the groove 82 connects the Lowering 59 outside of the projection 56 with the recess 58th within the neck 56 of the spool 50.
  • the cross section of the throttle bore 63 in the washer 54 and the throttle bore 80 and the throttling groove 82 in Control piston 50 are for optimum function of Fuel injection device in a suitable manner coordinated.
  • the second control valve 70 is closed, so that the control pressure chamber 52 separated from the discharge chamber 24 is.
  • the first control valve 68 remains in its closed position. In the control pressure chamber 52 is building while high pressure as in the pump working chamber 22, so that on the control piston 50, a large pressure force in the closing direction acts and the injection valve member 28 in his Closed position is moved.
  • the second Control valve 70 is opened by the control device 72.
  • the Fuel injection valve 12 then opens as a result of reduced pressure force on the control piston 50 and the Injector member 28 moves above its maximum Opening stroke in its open position.
  • the Opening movement of the injection valve member 28 is initially the large flow area over the main connection 84th released by the control piston 50 until the Injector member 28 with its maximum opening stroke is opened and the control piston 50 with its sealing surface 57 abuts the surface 53 of the washer 54 and the Main connection 84 closes and only the Bypass connection via the throttle bore 80 and the Drosselut 82 is released. This will be a quick Opening the fuel injection valve 12 allows.
  • the second Control valve 70 by the controller 72 in his closed switch position brought so that the Control pressure chamber 52 is separated from the discharge chamber 24 and builds up in this high pressure and on the on the Control piston 50 acting force the fuel injector 12 is closed.
  • the Main connection 84 with a large flow area released, so that the pressure in the control pressure chamber 52 quickly rises and on the control piston 50, a high pressure force acts, so that the Kraftstoffeinspriztventil 12 quickly closes.
  • the second control valve 70 by the controller 72nd opened again so that due to the reduced pressure in Control pressure chamber 52, the fuel injection valve 12 opens.
  • the second Control valve 70 closed and / or the first control valve 68 opened.

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 durch den im Druckraum herrschenden Druck 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. Es ist außerdem ein zweites elektrisch betätigtes Steuerventil vorgesehen, durch das eine Verbindung eines Steuerdruckraums mit einem Entlastungsraum gesteuert wird. Der Steuerdruckraum ist über eine Drosselstelle mit dem Pumpenarbeitsraum verbunden. Der Steuerdruckraum ist durch einen Steuerkolben begrenzt, der sich am Einspritzventilglied abstützt und der durch den im Steuerdruckraum herrschenden Druck in einer Schließrichtung des Einspritzventilglieds beaufschlagt und. 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 fließt aus dem Pumpenarbeitsraum über den Steuerdruckraum Kraftstoff ab, bis das Einspritzventilglied seine voll geöffnete Stellung erreicht hat, in der durch den Steuerkolben der Durchflussquerschnitt vom Steuerdruckraum zum Entlastungsraum vollständig verschlossen wird. Im Steuerdruckraum herrscht dann der Hochdruck wie im Pumpenarbeitsraum, jedoch wirkt dieser auf eine kleinere Stirnfläche des Steuerkolbens als bei in seiner Schließstellung angeordnetem Einspritzventilglied. Die druckbeaufschlagte Stirnfläche des Steuerkolbens kann jedoch nicht beliebig verkleinert werden, so dass es bei hohem Druck im Steuerdruckraum schwierig sein kann, das Kraftstoffeinspritzventil geöffnet zu halten.
Vorteile der Erfindung
Die erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritzeinrichtung mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1 hat demgegenüber den Vorteil, dass bei zur Kraftstoffeinspritzung geöffnetem zweitem Steuerventil und somit geöffnetem Kraftstoffeinspritzventil mit der Bypassverbindung ein verringerter Durchflussquerschnitt vom Steuerdruckraum zum Entlastungsraum freigegeben wird, so dass sowohl die aus dem Steuerdruckraum abfließende Kraftstoffmenge gering gehalten werden kann als auch der Druck im Steuerdruckraum nicht zu hoch ist, so dass das Kraftstoffeinspritzventil während der Kraftstoffeinspritzung sicher geöffnet bleiben kann.
In den abhängigen Ansprüchen sind vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzeinrichtung angegeben.
Die Ausbildung gemäß Anspruch 2 ermöglicht eine einfache Bildung der Bypassverbindung. Die Ausbildung gemäß Anspruch 3 ermöglicht ebenfalls eine einfache Bildung der Bypassverbindung, die außerdem unempfindlich gegenüber möglicher Verschmutzung ist, da die Nut bei geschlossenem Kraftstoffeinspritzventil offen ist und sich somit keine Schmutzpartikel in dieser festsetzen können.
Zeichnung
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Figur 1 eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung für eine Brennkraftmaschine in einem Längsschnitt in vereinfachter Darstellung, Figur 2 einen in Figur 1 mit II bezeichneten Ausschnitt in vergrößerter Darstellung, Figur 3 einen weiter vergrößerten Ausschnitt III von Figur 2 bei geschlossenem Kraftstoffeinspritzventil, Figur 4 den Ausschnitt III bei geöffnetem Kraftstoffeinspritzventil, Figur 5 den Ausschnitt III einer Kraftstoffeinspritzeinrichtung gemäß einer modifizierten Ausführung bei geschlossenem Kraftstoffeinspritzventil und Figur 6 den Ausschnitt III bei geöffnetem Kraftstoffeinspritzventil.
Beschreibung des Ausführungsbeispiels
In den Figuren 1 bis 6 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 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 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, der mit dem Einspritzventilglied 28 verbunden ist. Die Bohrung 48 bildet einen Steuerdruckraum 52, der durch den Steuerkolben 50 als bewegliche Wand begrenzt wird. Der Steuerkolben 50 stützt sich über eine gegenüber diesem im Durchmesser kleinere Kolbenstange 51 am Einspritzventilglied 28 ab und kann mit dem Einspritzventilglied 28 verbunden sein. Der Steuerkolben 50 kann einstückig mit dem Einspritzventilglied 28 ausgebildet, ist jedoch aus Gründen der Montage vorzugsweise als separates Teil mit dem Einspritzventilglied 28 verbunden.
Vom Pumpenarbeitsraum 22 führt gemäß Figur 1 durch den Pumpenkörper 14 und den Ventilkörper 26 ein Kanal 60 zum Druckraum 40 des Kraftstoffeinspritzventils 12. Vom Pumpenarbeitsraum 22 oder vom Kanal 60 führt ein Kanal 62 zum Steuerdruckraum 52. In den Steuerdruckraum 52 mündet außerdem ein Kanal 64, der eine Verbindung zu einem Entlastungsraum bildet, als der zumindest mittelbar der Kraftstoffvorratsbehälter 24 oder ein anderer Bereich dienen kann, in dem ein geringer Druck herrscht. Vom Pumpenarbeitsraum 22 oder vom Kanal 60 führt eine Verbindung 66 zu einem Entlastungsraum 24 ab, die durch ein erstes elektrisch betätigtes Steuerventil 68 gesteuert wird. Das Steuerventil 68 kann wie in Figur 1 dargestellt als 2/2-Wegeventil ausgebildet sein. Die Verbindung 64 des Steuerdruckraums 52 mit dem Entlastungsraum 24 wird durch ein zweites elektrisch betätigtes Steuerventil 70 gesteuert, das als 2/2-Wegeventil ausgebildet sein kann. In der Verbindung 62 des Steuerdruckraums 52 mit dem Pumpenarbeitsraum 22 ist eine Drosselstelle 63 vorgesehen. Die Steuerventile 68,70 können einen elektromagnetischen Aktor oder einen Piezoaktor aufweisen und werden durch eine elektronische Steuereinrichtung 72 angesteuert.
Zwischen dem Pumpenkörper 14 der Kraftstoffhochdruckpumpe 10 und dem Ventilkörper 26 des Kraftstoffeinspritzventils 12 ist eine Zwischenscheibe 54 angeordnet, die eine Begrenzung des Steuerdruckraums 52 auf dessen dem Einspritzventilglied 28 abgewandter Seite bildet. Die den Steuerdruckraum 52 begrenzende Fläche 53 der Zwischenscheibe 54 ist zumindest annähernd senkrecht zur Längsachse 49 des Steuerkolbens 50 angeordnet. In der Zwischenscheibe 54 ist der Kanal 62 vom Kanal 60 zum Steuerdruckraum 52 ausgebildet und die Drosselstelle 63 ist als eine Drosselbohrung in der Zwischenscheibe 54 ausgebildet. Die Drosselbohrung 63 mündet in einen Randbereich des Steuerdruckraums 52 versetzt zur Längsachse 49 des Steuerkolbens 50. In der Zwischenscheibe 54 ist eine Bohrung 55 angeordnet, die einen Teil der Verbindung 64 des Steuerdruckraums 52 zum Entlastungsraum 24 bildet.
Wie in Figur 2 dargestellt weist der Steuerkolben 50 an seiner der Zwischenscheibe 54 zugewandten Stirnseite einen hohlzylinderförmigen Ansatz 56 auf, der einen geringeren Durchmesser als der Steuerkolben 50 in dessen in der Bohrung 48 dichtend geführtem Bereich aufweist. An der der Zwischenscheibe 54 zugewandten Stirnfläche des Ansatzes 56 ist eine ringförmige Dichtfläche 57 ausgebildet. Innerhalb des Ansatzes 56 ist somit eine Vertiefung 58 und außerhalb des Ansatzes 56 ist eine ringförmige Absenkung 59 am Steuerkolben 50 um den Ansatz herum gebildet. Die Vertiefung 58 ist zumindest annähernd koaxial zu der Bohrung 55 inder Zwischenscheibe 54 angeordnet und weist zumindest annähernd denselben Durchmesser wie die Bohrung 55 auf. Die Dichtfläche 57 kann zumindest annähernd eben ausgebildet sein und senkrecht zur Längsachse 49 des Steuerkolbens 50 verlaufen. Vorzugsweise ist die Dichtfläche 57 jedoch derart angeschrägt ausgebildet, daß diese radial nach innen zur Vertiefung 58 hin abfällt wie dies in den Figuren 3 bis 6 dargestellt ist. Die Drosselbohrung 63 in der Zwischenscheibe 54 mündet in den Steuerdruckraum 52 außerhalb des Ansatzes 56 des Steuerkolbens 50 im Bereich der Absenkung 59. Die Bohrung 55 in der Zwischenscheibe 54 bildet einen innerhalb des Ansatzes 56 des Steuerkolbens 50 abführenden Ablauf zum zweiten Steuerventil 70 und über dieses zum Entlastungsraum 24.
Bei einer in den Figuren 2 bis 4 dargestellten Ausführung der Kraftstoffeinspritzeinrichtung ist im hohlzylinderförmigen Ansatz 56 des Steuerkolbens 50 eine Drosselbohrung 80 angeordnet, die die Absenkung 59 außerhalb des Ansatzes 56 mit der Vertiefung 58 innerhalb des Ansatzes 56 verbindet. Die Drosselbohrung 80 verläuft beispielsweise etwa radial zur Längsachse 49 des Steuerkolbens 50 durch den Ansatz 56. Wenn das Kraftstoffeinspritzventil 12 geschlossen ist, so befindet sich das Einspritzventilglied 28 in einer Schließstellung, in der dieses mit seiner Dichtfläche 34 am Ventilsitz 36 anliegt und die Einspritzöffnungen 32 verschließt. Entsprechend befindet sich der Steuerkolben 50 dann in einer Hubstellung, in der dieser mit seiner Dichtfläche 57 mit Abstand zu der die Begrenzung des Steuerdruckraums 52 bildenden Fläche 53 der Zwischenscheibe 54 angeordnet ist, wie dies in Figur 3 dargestellt ist. Zwischen der Dichtfläche 57 des Steuerkolbens 50 und der Fläche 53 der Zwischenscheibe 54 wird dabei ein großer Durchflußquerschnitt 84 freigegeben für die Verbindung 64 des Steuerdruckraums 52 zum zweiten Steuerventil 70. Der Zulauf von Kraftstoff in den Steuerdruckraum 52 vom Kanal 60 über den Kanal 62 und die Drosselbohrung 63 wird durch die Drosselbohrung 63 begrenzt. Der Ablauf von Kraftstoff aus dem Steuerdruckraum 52 zum zweiten Steuerventil 70 erfolgt jedoch über den zwischen der Dichtfläche 57 des Steuerkolbens 50 und der Zwischenscheibe 54 mit der Hauptverbindung 84 freigegebenen großen Durchflußquerschnitt ungedrosselt, wobei die Drosselbohrung 80 im Steuerkolben 50 unwirksam ist.
Wenn das Kraftstoffeinspritzventil 12 geöffnet ist, so befindet sich das Einspritzventilglied 28 in einer Öffnungsstellung, in der dieses mit seiner Dichtfläche 34 mit Abstand vom Ventilsitz 36 angeordnet ist und gibt die Einspritzöffnungen 32 freigibt. Entsprechend befindet sich der Steuerkolben 50 dann in einer Hubstellung, in der dieser mit seiner Dichtfläche 57 an der Fläche 53 der Zwischenscheibe 54 anliegt, wie dies in Figur 4 dargestellt ist. Die Fläche 53 der Zwischenscheibe 54 bildet somit einen Ventilsitz, mit dem die Dichtfläche 57 des Steuerkolbens 50 zusammenwirkt. Infolge der Anschrägung der Dichtfläche 57 liegt diese im wesentlichen nur mit ihrem äußeren Rand an der Fläche 53 der Zwischenscheibe 54 an, wodurch eine Linienberührung mit hoher Flächenpressung und damit ein sicheres Abdichten erreicht wird. Zwischen der Dichtfläche 57 des Steuerkolbens 50 und der Zwischenscheibe 54 als Ventilsitz wird dabei die Hauptverbindung 84 vom Steuerraum 52 zur Bohrung 55 in der Zwischenscheibe 54 als Verbindung des Steuerdruckraums 52 mit dem zweiten Steuerventil 70 und dem Entlastungsraum 24 gesteuert. Diese Hauptverbindung 84 ist bei geschlossenem Kraftstoffeinspritzventil 12 geöffnet und bei geöffnetem Kraftstoffeinspritzventil 12 geschlossen. Wenn der Steuerkolben 50 mit seiner Dichtfläche 57 an der Fläche 53 der Zwischenscheibe 54 anliegt und die Hauptverbindung 84 verschließt, so ist über die Drosselbohrung 80 im Steuerkolben 50 eine Bypassverbindung vom Steuerdruckraum 52 zur Bohrung 55 geöffnet, deren Durchflußquerschnitt durch die Drosselbohrung 80 bestimmt ist, der wesentlich kleiner ist als der Durchflußquerschnitt der Hauptverbindung 84, wenn diese geöffnet ist.
Bei einer in den Figuren 5 und 6 dargestellten modifizierten Ausführung der Kraftstoffeinspritzeinrichtung ist anstelle der Drosselbohrung 80 im Steuerkolben 50 eine Nut 82 in der Dichtfläche 57 ausgebildet, die beispielsweise etwa radial zur Längsachse 49 des Steuerkolbens 50 verläuft und die zur Zwischenscheibe 54 hin offen ist. Der Querschnitt der Nut 82 kann beliebig ausgebildet sein und die Nut 82 verbindet die Absenkung 59 außerhalb des Ansatzes 56 mit der Vertiefung 58 innerhalb des Ansatzes 56 des Steuerkolbens 50. Wenn das Kraftstoffeinspritzventil 12 geschlossen ist und der Steuerkolben 50 mit seiner Dichtfläche 57 mit Abstand zur Fläche 53 der Zwischenscheibe 54 angeordnet ist, wie dies in Figur 5 dargestellt ist, so wird durch den Steuerkolben 50 die Hauptverbindung 84 zur Bohrung 55 mit großem Durchflußquerschnitt freigegeben und die Drosselnut 82 ist unwirksam. Wenn das Kraftstoffeinspritzventil 12 geöffnet ist und der Steuerkolben 50 mit seiner Dichtfläche 57 an der Fläche 53 der Zwischenscheibe 54 anliegt, wie dies in Figur 6 dargestellt ist, so wird durch den Steuerkolben 50 die Hauptverbindung 84 verschlossen und es ist nur die Bypassverbindung über die Drosselnut 82 mit geringem Durchflußquerschnitt freigegeben. Wenn der Steuerkolben 50 mit seiner Dichtfläche 57 mit Abstand von der Fläche 53 der Zwischenscheibe 54 angeordnet ist, so ist die Nut 82 offen, so daß sich eventuell vorhandene Schmutzpartikel nicht in der Nut festsetzen können und den vorgegebenen Durchflußquerschnitt verringern und zu einer Funktionsbeeinträchtigung der Kraftstoffeinspritzeinrichtung führen können.
Der Querschnitt der Drosselbohrung 63 in der Zwischenscheibe 54 und der Drosselbohrung 80 bzw. der Drosselnut 82 im Steuerkolben 50 sind für eine optimale Funktion der Kraftstoffeinspritzeinrichtung in geeigneter Weise aufeinander abgestimmt.
Nachfolgend wird die Funktion der Kraftstoffeinspritzeinrichtung erläutert. Beim Saughub des Pumpenkolbens 18 wird diesem Kraftstoff aus dem Kraftstoffvorratsbehälter 24 zugeführt. Beim Förderhub des Pumpenkolbens 18 beginnt die Kraftstoffeinspritzung mit einer Voreinspritzung, wobei das erste Steuerventil 68 durch die Steuereinrichtung 72 geschlossen wird, so daß der Pumpenarbeitsraum 22 vom Entlastungsraum 24 getrennt ist. Durch die Steuereinrichtung 72 wird außerdem das zweite Steuerventil 70 geöffnet, so daß der Steuerdruckraum 52 mit dem Entlastungsraum 24 verbunden ist. In diesem Fall kann sich im Steuerdruckraum 52 kein Hochdruck aufbauen, da dieser zum Entlastungsraum 24 hin entlastet ist. 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 Summe der Kraft der Schließfeder 44 und der auf den Steuerkolben 50 durch den im Steuerdruckraum 52 wirkenden Restdruck wirkenden Druckkraft, so bewegt sich das Einspritzventilglied 28 in Öffnungsrichtung 29 und gibt die wenigstens eine Einspritzöffnung 32 frei. Der Steuerkolben 50 nimmt dabei seine in den Figuren 4 und 6 dargestellte Hubstellung ein, so daß nur die Bypassverbindung über die Drosselbohrung 80 bzw. die Drosselnut 82 mit geringem Durchflußquerschnitt freigegeben ist. Von dem durch den Pumpenkolben 18 geförderten Kraftstoff kann somit nur eine geringe Teilmenge über die Drosselbohrung 63 sowie die Drosselbohrung 80 bzw. die Drosselnut 82 und das geöffnete zweite Steuerventil 70 in den Entlastungsraum 24 abströmen. Es kann auch vorgesehen sein, daß das Kraftstoffeinspritzventil 12 zur Voreinspritzung nur mit einem Teilhub des Einspritzventilglieds 28 öffnet, so daß der Steuerkolben 50 mit seiner Dichtfläche 57 nicht an der Zwischenscheibe 54 zur Anlage kommt und die Hauptverbindung nicht ganz verschließt, wobei jedoch der Durchflußquerschnitt der Hauptverbindung verringert wird.
Zur Beendigung der Voreinspritzung wird durch die Steuereinrichtung das zweite Steuerventil 70 geschlossen, so daß der Steuerdruckraum 52 vom Entlastungsraum 24 getrennt ist. Das erste Steuerventil 68 bleibt in seiner geschlossenen Stellung. Im Steuerdruckraum 52 baut sich dabei Hochdruck wie im Pumpenarbeitsraum 22 auf, so daß auf den Steuerkolben 50 eine große Druckkraft in Schließrichtung wirkt und das Einspritzventilglied 28 in seine Schließstellung bewegt wird.
Für eine nachfolgende Haupteinspritzung wird das zweite Steuerventil 70 durch die Steuereinrichtung 72 geöffnet. Das Kraftstoffeinspritzventil 12 öffnet dann infolge der reduzierten Druckkraft auf den Steuerkolben 50 und das Einspritzventilglied 28 bewegt sich über seinen maximalen Öffnungshub in seine Öffnungsstellung. Bei der Öffnungsbewegung des Einspritzventilglieds 28 ist zunächst der große Durchflußquerschnitt über die Hauptverbindung 84 durch den Steuerkolben 50 freigegeben, bis das Einspritzventilglied 28 mit seinem maximalen Öffnungshub geöffnet ist und der Steuerkolben 50 mit seiner Dichtfläche 57 an der Fläche 53-der Zwischenscheibe 54 anliegt und die Hauptverbindung 84 schließt und nur noch die Bypassverbindung über die Drosselbohrung 80 bzw. die Drosselnut 82 freigegeben ist. Hierdurch wird ein schnelles Öffnen des Kraftstoffeinspritzventils 12 ermöglicht. Wenn das Kraftstoffeinspritzventil 12 ganz geöffnet ist, so kann über die Drosselbohrung 63 sowie die Drosselbohrung 80 bzw. die Drosselnut 82 nur noch eine geringe Kraftstoffmenge zum Entlastungsraum 24 abströmen, so daß nur ein geringer Teil des vom Pumpenkolben 18 geförderten Kraftstoffs nicht für die Einspritzung zur Verfügung steht.
Zur Beendigung der Haupteinspritzung wird das zweite Steuerventil 70 durch die Steuereinrichtung 72 in seine geschlossene Schaltstellung gebracht, so daß der Steuerdruckraum 52 vom Entlastungsraum 24 getrennt ist und sich in diesem Hochdruck aufbaut und über die auf den Steuerkolben 50 wirkende Kraft das Kraftstoffeinspritzventil 12 geschlossen wird. Bei der Schließbewegung des Einspritzventilglieds 28 wird durch den Steuerkolben 50 die Hauptverbindung 84 mit großem Durchflußquerschnitt freigegeben, so daß der Druck im Steuerdruckraum 52 schnell ansteigt und auf den Steuerkolben 50 eine hohe Druckkraft wirkt, so daß das Kraftstoffeinspriztventil 12 schnell schließt. Für eine Nacheinspritzung von Kraftstoff wird das zweite Steuerventil 70 durch die-Steuereinrichtung 72 nochmals geöffnet, so daß infolge des verringerten Drucks im Steuerdruckraum 52 das Kraftstoffeinspritzventil 12 öffnet. Zur Beendigung der Nacheinspritzung wird das zweite Steuerventil 70 geschlossen und/oder das erste Steuerventil 68 geöffnet.

Claims (7)

  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 durch die Brennkraftmaschine in einer Hubbewegung angetriebenen Pumpenkolben (18) aufweist, der einen Pumpenarbeitsraum (22) begrenzt und 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 auf einer an diesem ausgebildeten Druckfläche (42) von dem im Druckraum (40) herrschenden Druck in einer Öffnungsrichtung (29) beaufschlagt ist und das gegen eine Schließkraft in Öffnungsrichtung (29) zur Freigabe der wenigstens einen Einspritzöffnung (32) bewegbar ist, mit einem ersten Steuerventil (68), durch das eine Verbindung (66) des Pumpenarbeitsraums (22) mit einem Entlastungsraum (24) gesteuert wird, und mit einem zweiten Steuerventil (70), durch das eine Verbindung (64) eines Steuerdruckraums (52) des Kraftstoffeinspritzventils (12) mit einem Entlastungsraum (24) gesteuert wird, wobei der Steuerdruckraum (52) zumindest mittelbar eine Verbindung (62) mit dem Pumpenarbeitsraum (22) aufweist, in der eine Drosselstelle (63) vorgesehen ist, wobei der Steuerdruckraum (52) durch einen Steuerkolben (50) begrenzt ist, der auf das Einspritzventilglied (28) in einer Schließrichtung wirkt, wobei durch den Steuerkolben (50) ein Durchflussquerschnitt der Verbindung (64) des Steuerdruckraums (52) zum Entlastungsraum (24) abhängig vom Hub des Steuerkolbens (50) derart gesteuert wird, dass bei in einer Schließstellung angeordnetem Einspritzventilglied (28) ein größerer Durchflussquerschnitt freigegeben ist als bei in einer Öffnungsstellung angeordnetem Einspritzventilglied (28), dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerkolben (50) bei in seiner Schließstellung angeordnetem Einspritzventilglied (28) eine Hauptverbindung (84) mit großem Durchflussquerschnitt freigibt und dass der Steuerkolben (50) bei in seiner Öffnungsstellung angeordnetem Einspritzventilglied (28) die Hauptverbindung (84) schließt und nur noch eine Bypassverbindung (80;82) mit geringem Durchflussquerschnitt freigegeben ist.
  2. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bypassverbindung durch eine Drosselbohrung (80) im Steuerkolben (50) gebildet ist.
  3. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bypassverbindung durch eine Drosselnut (82) gebildet ist, die in einer dem Einspritzventilglied (28) abgewandten Stirnfläche (57) des Steuerkolbens (50) angeordnet ist, wobei der Steuerkolben (50) mit dieser Stirnfläche (57) bei in seiner Öffnungstellung angeordnetem Einspritzventilglied (28) an einer Begrenzung (54) des Steuerdruckraums (52) zur Anlage kommt.
  4. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerkolben (50) an seiner dem Einspritzventilglied (28) abgewandten Stirnseite eine Dichtfläche (57) aufweist, mit der dieser mit einem an einer Begrenzung (54) des Steuerdruckraums (52) ausgebildeten Ventilsitz (53) zur Steuerung der Hauptverbindung (84) zusammenwirkt.
  5. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilsitz durch eine zumindest annähernd senkrecht zur Längsachse (49) des Steuerkolbens (50) angeordnete Fläche (53) der Begrenzung (54) des Steuerdruckraums (52) gebildet ist.
  6. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerkolben (50) zu der Begrenzung (54) hin einen hohlzylinderförmigen Ansatz (56) aufweist, der einen kleineren Querschnitt als der übrige Steuerkolben (50) aufweist, daß an der Stirnseite des Ansatzes (56) die Dichtfläche (57) angeordnet ist, daß die Bypassverbindung (80;82) den Ansatz (56) des Steuerkolbens (50) durchdringt und daß durch die Begrenzung (54) als Teil der Verbindung (64) des Steuerdruckraums (52) mit dem Entlastungsraum (24) ein innerhalb des Ansatzes (56) des Steuerkolbens (50) abführender Ablauf (55) angeordnet ist.
  7. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Kraftstoffhochdruckpumpe (10) und das Kraftstoffeinspritzventil (12) eine gemeinsame Baueinheit bilden und daß die Begrenzung (54) des Steuerdruckraums (52) durch eine zwischen einem Pumpenkörper (14) der Kraftstoffhochdruckpumpe (10) und einem Ventilkörper (26) des Kraftstoffeinspritzventils (12) angeordnete Zwischenscheibe gebildet ist.
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