EP1525390A1 - Kraftstoffeinspritzeinrichtung für eine brennkraftmaschine - Google Patents

Kraftstoffeinspritzeinrichtung für eine brennkraftmaschine

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EP1525390A1
EP1525390A1 EP03709648A EP03709648A EP1525390A1 EP 1525390 A1 EP1525390 A1 EP 1525390A1 EP 03709648 A EP03709648 A EP 03709648A EP 03709648 A EP03709648 A EP 03709648A EP 1525390 A1 EP1525390 A1 EP 1525390A1
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pump piston
pressure
piston
chamber
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Robert Bosch GmbH
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    • F02M61/1806—Injection nozzles, e.g. having valve seats; Details of valve member seated ends, not otherwise provided for characterised by the arrangement of discharge orifices, e.g. orientation or size

Definitions

  • the invention relates to a Kraf material injection device for an internal combustion engine according to the preamble of claim 1.
  • Such a fuel injection device is known from EP 0 987 431 A2.
  • This Kraf substance injection device has a
  • High-pressure fuel pump and a fuel injection valve connected to this for each cylinder of the internal combustion engine has a pump piston which is driven by the internal combustion engine in a stroke movement and which delimits a pump working space.
  • the fuel injection valve has a pressure chamber connected to the pump work chamber and an injection valve member through which at least one injection opening is controlled and which can be moved in the opening direction to release the at least one injection opening by the pressure prevailing in the pressure chamber against a closing force.
  • a control valve is provided through which a connection of the pump work space to a relief space and a pressure source is controlled. When the control valve is open, the pump work space is filled with fuel from the pressure source during the suction stroke of the pump piston.
  • the aim is that the high-pressure pump already at a low speed Internal combustion engine a high pressure is generated so that high performance and high torque of the internal combustion engine is achieved.
  • the pressure generated by the high-pressure pump increases with the speed of the internal combustion engine, the maximum pressure generated having to be limited in order to ensure sufficient durability of the high-pressure pump.
  • a compromise in the design must be found here, on the one hand to achieve a sufficiently high pressure at low speed and on the other hand not to exceed the maximum pressure specified for reasons of durability.
  • the injection cross section which is controlled by the injection valve member of the fuel injection valve, is always the same size. This does not enable optimal fuel injection under all operating conditions of the internal combustion engine.
  • the fuel injection device with the features according to claim 1 has the advantage that the pressure generated by the high pressure pump can be limited by the second pump piston is brought into its passive position and only the first pump piston delivers fuel. It can be provided that both pump pistons are coupled to one another and carry out a delivery stroke at low engine speed, while at high speed the second pump piston is arranged in its passive position and only the first
  • the fuel injection device has the advantage that with the second injection valve member may be released to the at least one second Einspritzöffn ⁇ ng additional injection cross section or closed, so 'that the injection cross section on the
  • the embodiment of claim 2 enables an increase of the opening pressure of the second injection valve member when in its, passive position disposed second pump piston.
  • the embodiment according to claim 3 enables a reduction in the opening pressure of the second injection valve member with the second pump piston arranged in its passive position.
  • the embodiment according to claim 4 enables an advantageous arrangement of the second pump piston in its passive position.
  • the training according to claim 5 enables easy manufacture of the first Pu piston.
  • the embodiment according to claim 8 enables pressure equalization between the pump work space and the space in the first pump piston in the event of a leak.
  • the configuration according to claim 9 ensures that when pump pistons are coupled to one another, no fuel can flow out of the pump work space through the through hole in the second pump piston.
  • the design according to claim 10 ensures that the second pump piston abuts against the boundary of the pump working space in the region of the inner dead center of the pump piston.
  • the design according to claim 12 ensures that with the second pump piston arranged in its passive position during the delivery stroke of the first pump piston, through the through hole in the second
  • Fuel injection device for an internal combustion engine in a schematic representation in a longitudinal section according to a first embodiment, FIG. 2, the fuel injection device in sections according to a second embodiment, FIG
  • Figure 4 shows a section of the fuel injection device designated IV in Figure 1 in an enlarged view with two pump pistons in a coupled state in an outer dead center
  • Figure 5 shows the section IV with the pump piston in an inner dead center
  • Figure 6 den Neck IV with an 'in a passive position arranged pump piston and a cylinder disposed in an outer dead center pump piston 7 shows the detail IV with the pump piston in uncoupled condition in an inner
  • Dead center and Figure 8 is a curve of the ' pressure at the injection openings of a fuel injection valve of the fuel injection device over time.
  • the internal combustion engine is preferably a self-igniting internal combustion engine.
  • the fuel injection device is preferably designed as a so-called pump-nozzle unit and has for each cylinder of the internal combustion engine a high-pressure fuel pump 10 and a fuel injection valve 12 connected to it, which form a common structural unit.
  • the fuel injection device is preferably designed as a so-called pump-nozzle unit and has for each cylinder of the internal combustion engine a high-pressure fuel pump 10 and a fuel injection valve 12 connected to it, which form a common structural unit.
  • Fuel injection device can also be designed as a so-called pump-line-nozzle system, in which the high-pressure fuel pump and the fuel injection valve of each cylinder are arranged separately from one another and are connected to one another via a line.
  • High-pressure fuel pump 10 has a pump body 14 with a cylinder bore 16, in which two pump pistons 18, 118 are arranged, a first pump piston 18 with a large diameter being tightly guided in the cylinder bore 16 and at least indirectly by a cam 20
  • a second pump piston 118 is arranged at least approximately coaxially within the first pump piston 18.
  • the pump pistons 18, 118 are explained in more detail below.
  • the front sides of the two pump pistons 18, 118 delimit a pump working chamber 22 in the cylinder bore 16, in which fuel is compressed under high pressure during the delivery stroke of the pump pistons 18, 118.
  • the pump workspace 22 is fuel from a
  • Fuel reservoir 24 of the motor vehicle is supplied by means of a pressure source, which is preferably a feed pump 23.
  • the fuel injection valve 12 has a valve body 26 which is connected to the pump body 14 and which can be formed in several parts, and in which a first injection valve member 28 is guided longitudinally in a bore 30.
  • the valve body 26 has at least one first, preferably a plurality of first injection openings 32 at its end region facing the combustion chamber of the cylinder of the internal combustion engine.
  • the first injection valve member 28 has, for example, an approximately conical sealing surface 34 on its end region facing the combustion chamber, which cooperates with a first valve seat 36 formed in the valve body 26 in its end region facing the combustion chamber, from or after which the first injection openings 32 lead away.
  • first injection valve member 28 In the valve body 26 there is an annular space 38 between the first injection valve member 28 and the bore 30 towards the first valve seat 36, which in its end region facing away from the first valve seat 36 merges into a pressure space 40 surrounding the first injection valve member 28 by a radial expansion of the bore 30 ,
  • the first injection valve member 28 has a pressure shoulder 42 at the level of the pressure chamber 40 by reducing the cross section.
  • a prestressed first closing spring 44 engages, by means of which the first injection valve member 28 is pressed toward the first valve seat 36.
  • the first closing spring 44 is in a first spring chamber 46 of the
  • Arranged valve body 26 which connects to the bore 30.
  • the first injection valve member 28 of the fuel injection valve 12 is hollow, as shown in FIG. 3, and a second injection valve member 128 is slidably guided therein in a bore formed coaxially in the first injection valve member 28.
  • the second injection valve member 128 controls at least one second, preferably a plurality of second injection openings 132 in the valve body 26.
  • the second injection ports 132 are in the direction of the longitudinal axis of the injection valve members 28, 128 to the first
  • the second injection valve member 128 has, for example, an approximately conical sealing surface 134 on its end region facing the combustion chamber, which cooperates with a second valve seat 136 formed in the valve body 26 in its end region facing the combustion chamber, from or after which the second injection openings 132 lead away.
  • Injection valve member 128 runs through the first spring chamber 46 and projects into a second spring chamber 146 adjoining the first spring chamber 46.
  • a second closing spring 144 is clamped between the bottom of the second spring chamber 146 and the second injection valve member 128, by means of which the second injection valve member 128 is acted upon in a closing direction towards the second valve seat 136.
  • a pressure surface 142 is formed thereon, on which the first one is open
  • Injection valve member 28 the pressure prevailing in pressure chamber 40 acts in opening direction 29.
  • FIG. 1 shows the fuel injection device according to a first exemplary embodiment, in which the second spring chamber 146, on its end facing away from the first spring chamber 46, is followed by a smaller bore 48 in diameter than the second spring chamber 146, in which a bore connected to the second injection valve member 128 Control piston 50 is tightly guided.
  • a control pressure chamber 52 which has a connection 53 to the pump working chamber 22, is delimited in the bore 48 by the control piston 50.
  • the connection 53 of the control pressure chamber 52 opens into the pump work chamber 22 at least approximately coaxially to the cylinder bore 16.
  • the control piston 50 and, via this, the second injection valve member 128 is opened by the valve Control pressure chamber 52 applied pressure in a closing direction to the second valve seat 136.
  • the second closing spring 144 is thus supported by the pressure prevailing in the control pressure chamber 52.
  • the second • embodiment of the fuel injection means a service associated with this' control piston 250 is adjacent to the second injection valve element 128 protrudes the side remote with its the second injection valve element 128 end in a second spring chamber 146th
  • a second closing spring 144 is clamped between the base of the second spring chamber 146 and the control piston 250, by means of which the second injection valve member 128 is acted upon in a closing direction towards the second valve seat 136 via the control piston 250.
  • the bore 248 and corresponding to the control piston 250 are stepped in diameter, these having sections with a larger diameter toward the second spring chamber 146 than toward the first spring chamber 46.
  • On the control piston 250 has a ring shoulder '251 it is formed by the fürmesserstufung, an annular space is delimited in the bore 252 through 248, which forms a control pressure chamber.
  • the control pressure chamber 252 has a connection 253 to the pump work chamber 22, which opens into the pump work chamber 22 at least approximately coaxially to the cylinder bore 16. Due to the pressure prevailing in the control pressure chamber 252, a force directed against the force of the second closing spring 144 in the opening direction 29 is generated on the control piston 250 and thus on the second injection valve member 128.
  • a channel 60 leads from the pump work chamber 22 through the pump body 14 and the valve body 26 to the pressure chamber 40 Fuel injection valve 12.
  • a connection 66 leads from the pump work chamber 22 or from the channel 60 to a relief chamber, which can serve, for example, at least indirectly as the fuel reservoir 24 or the pressure side of the feed pump 23, and to the feed pump 23.
  • the connection 66 is controlled by an electrically operated control valve 68.
  • the control valve 68 can be designed as a 2/2-way valve.
  • the control valve 68 can have an electromagnetic actuator or a piezo actuator and is controlled by an electronic control device 72.
  • the structure of the high-pressure fuel pump 10 with the two pump pistons 18, 118 is explained in more detail below with reference to FIGS. 4 to 7.
  • the first pump piston 18 has an at least approximately coaxial blind bore 80 which is open to the front side of the pump piston 18 delimiting the pump working chamber 22.
  • the mouth of the blind bore 80 on the end face of the first pump piston 18 has, for example, an at least approximately conical bevel 81, so that the diameter of the blind bore 80 increases.
  • the first pump piston 18 Near the base 82 of the blind bore 80, the first pump piston 18 has a transverse bore 83, which connects the blind bore 80 to a longitudinal groove 84, which is made in the longitudinal direction and extends on the outer jacket of the pump piston 18.
  • the longitudinal groove 84 extends from the transverse bore 83 both in the direction of the pump working space 22 and away from it.
  • the first pump piston 18 also has another in a central region of its longitudinal extent
  • Cross bore 85 which connects the blind bore 80 with a further longitudinal groove 86 made on the outer jacket of the pump piston 18.
  • the longitudinal groove 86 extends from the transverse bore 85 to the pump working space 22.
  • a transverse bore 87 is provided in the cylinder bore 16 and is connected to a low-pressure region and with which the longitudinal groove 84 of the first pump piston 18 is connected over the entire stroke of the pump piston 18. In the low pressure range, for example, there is at least approximately atmospheric pressure.
  • the cylinder bore 16 has in its end region, in which the pump work chamber 22 is arranged, a section 116 with a somewhat larger diameter than in its remaining region, in which the first pump piston 18 is tightly guided.
  • the cylinder bore 16 and thus the pump working chamber 22 formed therein has a delimitation 17 which is arranged at least approximately perpendicular to the longitudinal axis of the first pump piston 18 and which is opposite the end face of the pump piston 18 which delimits the pump working chamber 22.
  • the second pump piston 118 is displaceably guided in the blind bore 80 of the first pump piston 18 and protrudes with its end delimiting the pump working chamber 22 from the blind bore 80. At its end protruding from the blind bore 80, the second pump piston 118 has a section 150 with an enlarged diameter, on which an annular shoulder 151 facing the first pump piston 18 is formed.
  • the second pump piston 118 has a through-channel 180 running in the longitudinal direction thereof, which can be designed as a through-hole extending from the end face delimiting the pump working space 22 to the end face of the second pump piston 118 'opposite the bottom 82 of the blind bore 80 in the first pump piston 18. extends.
  • a throttle point 181 is provided in the through bore 180 of the second pump piston 118.
  • the end face of the second pump piston 118 opposite the boundary 17 of the pump working chamber 22 is, for example, beveled in such a way that it is in the radial direction inwards to the mouth of the
  • Through hole 180 is recessed.
  • the end face of the second pump piston 118 is radial to the latter outer edge has an annular edge which forms a sealing surface 152.
  • the second pump piston 118 At its end arranged in the blind bore 80, the second pump piston 118 has a reduced diameter
  • Section 154 At the transition of the second pump piston 118 from its full diameter to its section 154, an annular shoulder 155 facing the bottom 82 of the blind bore 80 is formed.
  • a space 153 is delimited in the blind bore 80 by the second pump piston 118 and is connected to the low-pressure region by the transverse bore 83 in the first pump piston 18.
  • the end face of the second pump piston 118 opposite the base 82 of the blind bore 80 is, for example, beveled in such a way that it is recessed in the radial direction inwards towards the mouth of the through bore 180.
  • a spring 158 is clamped between the base 82 of the blind bore 80 and the annular shoulder 155 of the second pump piston 118 and is designed, for example, as a helical compression spring surrounding the section 154 of the second pump piston 118.
  • a transverse bore 160 is provided which connects the through bore 180 with an annular groove 161 made in the outer jacket of the second pump piston 118.
  • the second pump piston 118 is guided in the blind bore 80 of the first pump piston 18, at least in its region between the transverse bore 160 and the section 150 projecting from the blind bore 80, with little play.
  • the second pump piston 118 is preferably guided tightly in the blind bore 80 with little play, at least in part of the area between the transverse bore 160 and the annular shoulder 155. 1 and 2, the connection 53 or 253 of the control pressure chamber 52 or 252 opens approximately coaxially with the pump pistons 18, 118.
  • both pump pistons 18, 118 can optionally be coupled to one another and perform a delivery stroke as one unit.
  • the pump pistons 18, 118 move from an outer dead center, in which they protrude the furthest from the cylinder bore 16, as shown in FIG. 4, to an inner dead center, in which, as shown in FIG. 5, they are most immersed in the cylinder bore 16 , If both pump pistons 18, 118 are coupled to one another, then the second pump piston 118 plunges into the blind bore 80 of the first pump piston 18 until it rests with its sealing surface 156 on the base 82 of the blind bore 80, as is shown in FIGS.
  • the longitudinal groove 86 of the first pump piston 18 is immersed in the section 116 of the cylinder bore 16, so that the through bore 180 in the second pump piston 118 via the longitudinal groove 86 and the transverse bore 85 in the first pump piston 18 and the annular groove 161 and the transverse bore 160 in the second pump piston 118 is connected to the pump working chamber 22.
  • the control valve 68 is opened so that fuel with the pressure generated by the feed pump 23 in the
  • Pump working space 22 flows.
  • a pressure drop to a lower pressure than the feed pump pressure results in the pump working chamber 22 compared to the pressure generated by the feed pump 23.
  • the first pump piston 18 moves during its suction stroke due to the force of the return spring 19 in accordance with the shape of the cam 20 at a predetermined speed.
  • the second pump piston 118 moves during the suction stroke due to the.
  • the high pressure prevailing in the control pressure chamber 52 generates a large closing force on the second injection valve member 128, so that the latter only opens at high pressure in the pressure chamber 40 or remains in its closed position and the second injection openings 132 are closed. It then only opens the first injection valve member 28 and opens the first injection openings 32.
  • the high pressure prevailing in the control pressure chamber 152 reduces the closing force acting on the second injection valve member 128, so that the second injection valve member 128 opens in addition to the first injection valve member 28 and the second injection openings even at relatively low pressure in the pressure chamber 40 132 releases.
  • the second pump piston 118 can optionally be arranged in a passive position in which it does not perform a delivery stroke and only the first pump piston 18 performs a delivery stroke. This is shown in Figures 6 and 7. In its passive position, the second pump piston 118 with its sealing surface 152 is in contact with the boundary 17 of the pump working chamber 22. The through hole 180 in the second pump piston 118 is then separated from the pump working chamber 22 by the sealing surface 152.
  • control pressure chamber is also through it 52 and 252 of the fuel injection device separated from the pump work chamber 22. In the control pressure chamber 52 or 252 there is then no longer a high pressure, but only the pressure of the feed pump 23 to which the control pressure chamber 52 or 252 is connected through the through-bore 180 in the second pump piston 118.
  • Embodiment of the fuel injection device according to Figure 1 is generated by the low pressure in the pressure chamber 52 only a small force in the closing direction on the second injection valve member 128, so that it can open at relatively low pressure in the pressure chamber 40 in addition to the first injection valve member 28 and the second injection openings 132 f there.
  • the low pressure in the control pressure chamber 252 generates only a small force in the opening direction 29 on the second injection valve member 128, so that the second injection valve member 128 only opens at high pressure in the pressure chamber 40 or not at all and the second Injection ports 132 remain closed.
  • the second pump piston 118 is arranged in its passive position during the suction stroke depending on operating parameters of the internal combustion engine, in particular depending on its speed. If the second pump piston
  • the control valve 68 is closed by the control device 72 at a certain time and for a certain period of time during the suction stroke, so that the connection of the pump working space 22 to the feed pump 23 is interrupted and into the pump working space 22 no fuel can flow in.
  • the first pump piston 18, caused by the return spring 19, moves away from the inner dead center toward the outer dead center in accordance with the shape of the cam 20. As a result, the volume of the
  • Sealing surface 152 comes to rest on the boundary 17 of the pump work chamber 22.
  • the control valve 68 is opened again by the control device 72, so that the pressure in the pump work chamber 22 rises again.
  • the pressure in the pump working chamber 22 does not act on the end face thereof in the direction of the first pump piston 18, but rather on the annular shoulder 151 of the second pump piston 118 and thus towards the boundary 17 and generates a contact pressure on the second one Pump piston 118 towards the limit 17.
  • the first pump piston 18 executes a suction stroke to the outer dead center and then a delivery stroke to the inner dead center.
  • the through-bore 180 of the second pump piston 118 is via the transverse bore 160, the annular groove 161 and the transverse bore 85 and the longitudinal groove 86 in the first pump piston 18, which in the section 116 of the cylinder bore 16th immersed, connected to the pump workspace 22.
  • the pressure in the pump work chamber 22 then acts on the end face of the second pump piston 118 facing the boundary 17, so that the second pump piston 118 with its sealing surface 152 lifts off the boundary 17.
  • the speed of the pump pistons 18, 118 With increasing speed of the internal combustion engine, the speed of the pump pistons 18, 118, with which they move during the suction stroke and the delivery stroke, also increases. If an approximately constant delivery pressure is generated by the feed pump 23, then in the pump working chamber 22 during the suction stroke of the pump pistons 18, 118, as a result of the speed of the pump pistons 18, 118 increasing with the speed, an increase in pressure drop with the speed relative to the delivery pressure nominally generated by the delivery pump 23, since the pump working space 22 cannot be filled with fuel quickly enough.
  • the first pump piston 18 executes its suction stroke due to the return spring 19 in accordance with the profile of the cam 20.
  • the second pump piston 118 can no longer follow the suction stroke of the first pump piston 18, since only a small force acts on the first pump piston 18, which is less than the counteracting force as the sum of the force the spring 158 and the force generated by the low pressure prevailing in the space 153.
  • the second pump piston 118 therefore moves towards the boundary 17 and comes into contact with its sealing surface 152 and is in its passive position.
  • a certain limit speed is reached or exceeded, at which the pressure in the pump work chamber 22 drops sufficiently during the suction stroke, an arrangement of the second pump piston 118 in its passive position can be achieved.
  • control valve 68 is closed during the suction stroke in the region of the limit speed, as explained above, in order to ensure that the second pump piston 118 is arranged in its passive position.
  • the closing of the control valve 68 can be omitted, since it is then ensured that the second control piston 118 is arranged in its passive position due to the pressure drop in the pump work chamber 22.
  • both pump pistons 18, 118 are coupled to one another and carry out a delivery stroke up to a predetermined limit speed. In this case, a high pressure can be generated in the pump work chamber 22 even at low speeds.
  • the second pump piston 118 is brought into its passive position as described above, so that only the first is left
  • Pump piston 18 executes a delivery stroke and the pressure in the pump work chamber 22 is reduced. As a result, the maximum pressure in the pump work chamber 22 and thus the mechanical load on the components of the fuel injection device can be limited.
  • Limit speed, ah that the second pump piston 118 is arranged in its passive position can be predefined or can be variable depending on further operating parameters of the internal combustion engine. Provision can also be made for the second pump piston 118 to be arranged in its passive position as a function of operating parameters of the internal combustion engine, in particular as a function of the load. It can be provided, for example, that the two pump pistons 18, 118 are coupled at high load and carry out a delivery stroke together, while at low load the second pump piston 118 is arranged in its passive position and only the first pump piston 18 carries out a delivery stroke. At low load, fuel is thus injected at a lower pressure than at high load.
  • the shape of the cam 20 in the area in which the suction stroke of the first pump piston 18 takes place determines the speed of the first pump piston 18 during the suction stroke.
  • Limit speed from which the second pump piston 118 is arranged in its passive division The pressure generated by the feed pump 23 also determines the limit speed from which the second pump piston 118 is arranged in its passive position. The higher the pressure generated by the feed pump 23, the higher the limit speed. In order to enable a variation in the limit speed, it can be provided that the pressure generated by the feed pump 23 is variable.
  • the fuel injection begins with a pre-injection, the control valve 68 being closed by the control device 72, so that the pump working chamber 22 is separated from the relief chamber 24. If the pressure in the pump work chamber 22 and thus in the pressure chamber 40 of the fuel injection valve 12 is so great that the pressure force exerted on the first injection valve member 28 via the pressure shoulder 42 is greater than the force of the closing spring 44, the injection valve member 28 moves in the opening direction 29 and releases the at least one injection opening 32. To end the pilot injection, the first control valve 68 is opened by the control device, so that the pump working chamber 22 is relieved.
  • the pre-injection corresponds to one in the figure 6 injection phase labeled I. It can be provided that only the first injection valve member 28 opens and the first injection openings 32 open during the pre-injection, while the second injection valve member 128 remains in its closed position and the second injection openings 132 remain closed.
  • Control valve 68 opened by the control device 72 so that the pressure in the pump work chamber 22 rises again.
  • the first pump piston 18 or both pump pistons 18, 118 perform a delivery stroke, as a result of which the pressure in the pump working chamber 22 is determined.
  • the second injection valve member 128 also opens and the second injection openings 132 open.
  • control valve 68 is brought by the control means 72 in its open switching position such that the pump work chamber 22 is connected to the relief space 24 and only stipulate- a small compressive force on the injection valve element 28 in opening direction 29 and 'the injection valve members 28,128 of Close fuel injector 12 due to the force of the respective closing spring 44, 144.
  • control valve 68 When the control valve 68 is activated by the control device 72. Fuel injection requires information to be available in control device 72 as to whether both pump pistons are present
  • Control time and in particular the control duration of the control valve 68 must be corrected accordingly by the control device 72 in order to ensure continuity of the injected fuel quantity and proper operation of the internal combustion engine.

Abstract

Die Kraftstoffeinspritzeinrichtung weist eine Kraftstoff­hochdruckpumpe (10) und ein mit dieser verbundenes Kraft­stoffeinspritzventil (12) für jeden Zylinder der Brennkraft­maschine auf. Die Kraftstoffhochdruckpumpe (10) weist zwei durch die Brennkraftmaschine in einer Hubbewegung angetrie­bene Pumpenkolben (18, 118) auf, die einen Pumpenarbeitsraum (22) begrenzen, dem Kraftstoff aus einem Kraftstoffvorrats­behälter (24) zugeführt wird. In einem ersten Pumpenkolben (18) ist ein zweiter Pumpenkolben (118) zumindest annähernd koaxial verschiebbar geführt. Es sind wahlweise beide Pum­penkolben (18, 118) miteinander koppelbar, so dass diese sich beim Förderhub als Einheit bewegen oder der zweite Pumpen­kolben (118) ist in einer Passivstellung fixierbar, so dass nur der erste Pumpenkolben (18) einen Förderhub ausführt. Das Kraftstoffeinspritzventil (12) weist zwei Einspritzven­tilglieder (28, 128) auf, wobei innerhalb eines ersten Einspritzventilglieds (28) ein zweites Einspritzventilglied (128) verschiebbar geführt ist, das zumindest mittelbar von dem in einem Steuerdruckraum (52) herrschenden Druck beaufschlagt ist, der eine durch den zweiten Pumpenkolben (118) gesteuerte Verbindung (53) mit dem Pumpenarbeitsraum (22) aufweist, wobei der Steuerdruckraum (52) bei in seiner Passivstellung angeordnetem zweitem Pumpenkolben (118) vom Pumpenarbeitsraum (22) getrennt ist.

Description

Kraftstoffeinspritzeinrichtuncr für eine Brennkraftmaschine
Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einer Kraf stoffeinspritzeinrichtung für eine Brennkraftmaschine nach der Gattung des Anspruchs 1.
Eine solche Kraftstoffeinspritzeinrichtung ist durch die EP 0 987 431 A2 bekannt. Diese Kraf stoffeinspritzeinrichtung 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 Steuerventil vorgesehen, durch das eine Verbindung des Pumpenarbeitsraums mit einem Entlastungsraum und einer Druckquelle gesteuert wird. Bei geöffnetem Steuerventil wird der Pumpenarbeitsraum beim Saughub des Pumpenkolbens mit Kraftstoff von der Druckquelle befüllt. Es wird angestrebt, daß durch die Hochdruckpumpe bereits bei geringer Drehzahl der Brennkraftmaschine ein hoher Druck erzeugt wird, damit eine hohe Leistung und ein hohes Drehmoment der Brennkraftmaschine erreicht wird. Der durch die Hochdruckpumpe erzeugte Druck steigt jedoch mit der Drehzahl der Brennkraftmaschine an, wobei der maximal erzeμgte Druck begrenzt werden muß, um eine ausreichende Haltbarkeit der Hochdruckpumpe sicherzustellen. Bei einem vorgegebenen Antrieb der Hochdruckpumpe und einem vorgegebenen Durchmesser des Pumpenkolbens muß hier somit ein Kompromiß in der Auslegung gefunden werden, um einerseits einen ausreichend hohen Druck bei niedriger Drehzahl zu erreichen und andererseits den aus Haltbarkeitsgründen vorgegebenen maximalen Druck nicht zu überschreiten. Der Einspritzquerschnitt, der durch das Einspritzventilglied des Kraftstoffeinspritzventils gesteuert wird, ist immer gleich groß. Dies ermöglicht nicht unter allen Betriebsbedingungen der Brennkraftmaschine eine optimale Kraftstoffeinspritzung.
Vorteile der Erfindung
Die erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritzeinrichtung mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1 hat demgegenüber den Vorteil, daß der durch die Hochdruckpumpe erzeugte Druck begrenzt werden kann, indem der zweite Pumpenkolben in seine Passivstellung gebracht wird und nur noch der erste Pumpenkolben Kraftstoff fördert. Es kann dabei vorgesehen sein, daß bei niedriger Drehzahl der Brennkraftmaschine beide Pumpenkolben miteinander gekoppelt sind und einen Förderhub ausführen, während bei hoher Drehzahl der zweite Pumpenkolben in seiner Passivstellung angeordnet wird und nur noch der erste
Pumpenkolben einen Förderhub ausführt, so daß der erzeugte Druck verringert wird. Der erste Pumpenkolben kann dabei im Durchmesser so groß ausgeführt werden, daß bereits bei niedriger Drehzahl ein hoher Druck erzeugt wird. Außerdem bietet die -erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritzeinrichtung den Vorteil, daß durch das zweite Einspritzventilglied mit der wenigstens einen zweiten Einspritzöffnμng zusätzlicher Einspritzquerschnitt freigegeben oder verschlossen werden kann, so' daß der Einspritzquerschnitt an die
Betriebsbedingungen der Brennkraftmaschine optimal angepasst werden kann. Die Steuerung des Einspritzquerschnitts erfolgt dabei in .einfacher Weise durch den zweiten Pumpenkolben, so daß hierzu kein weiterer Aufwand erforderlich ist.
In den abhängigen Ansprüchen sind vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzeinrichtung angegeben. Die Ausbildung gemäß Anspruch 2 ermöglicht eine Erhöhung des Öffnungsdrucks des zweiten Einspritzventilglieds bei in seiner, Passivstellung angeordnetem zweitem Pumpenkolben. Die Ausbildung gemäß Anspruch 3 ermöglicht eine Reduzierung des Öffnungsdrucks des zweiten Einspritzventilglieds bei in seiner Passivstellung angeordnetem zweitem Pumpenkolben. Die Ausbildung gemäß Anspruch 4 ermöglicht eine vorteilhafte Anordnung des zweiten Pumpenkolbens in seiner Passivstellung. Die Ausbildung gemäß Anspruch 5 ermöglicht eine einfache Fertigung des ersten Pu penkolbens . Die Ausbildung gemäß Anspruch 8 ermöglicht einen Druckausgleich ' zwischen dem Pumpenarbeitsraum und dem Raum im ersten Pumpenkolben im Falle einer Undichtigkeit. Durch die Ausbildung gemäß Anspruch 9 ist sichergestellt, daß bei miteinander gekoppelten Pumpenkolben durch die Durchgangsbohrung im zweiten Pumpenkolben kein Kraftstoff aus dem Pumpenarbeitsräum abfließen kann. Durch die Ausbildung gemäß Anspruch 10 wird eine Anlage des zweiten Pumpenkolbens an der Begrenzung des Pumpenarbeitsraums im Bereich des inneren Totpunkts der Pumpenkolben sichergestellt. Durc die Ausbildung gemäß Anspruch 12 ist sichergestellt, daß bei in seiner Passivstellung angeordnetem zweitem Pumpenkolben beim Förderhub des ersten Pumpenkolbens- durch die Durchgangsbohrung im zweiten
Pumpenkolben kein Kraftstoff aus dem Pumpenarbeitsraum abfließen kann. Durch die Ausbildung gemäß Anspruch 13 ist ein Druckausgleich zwischen der Durchgangsbohrung im zweiten Pumpenkolben und dem Pumpenarbeitsraum im Bereich des inneren Totpunkts der Pumpenkolben erreicht . Durch die Ausbildung gemäß Anspruch 14 ist eine sichere Anlage des zweiten Pumpenkolbens an der Begrenzung erreicht . Durch die Ausbildung gemäß Anspruch 15 ist auf einfache Weise eine Anordnung des zweiten Pumpenkolbens in seiner Passivstellung erreicht .
Zeichnung
Mehrere 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 schematischer Darstellung in einem Längsschnitt gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel, Figur 2 die Kraftstoffeinspritzeinrichtung ausschnittsweise gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel, Figur 3 einen in Figur 1 mit
III bezeichneten Ausschnitt in vergrößerter Darstellung, Figur 4 einen in Figur 1 mit IV bezeichneten Ausschnitt der Kraftstoffeinspritzeinrichtung in vergrößerter Darstellung mit zwei Pumpenkolben in einem gekoppelten Zustand in einem äußeren Totpunkt, Figur 5 den Ausschnitt IV mit den Pumpenkolben in einem inneren Totpunkt, Figur 6 den Ausschnitt IV mit einem' in einer Passivstellung angeordneten Pumpenkolben und einem in einem äußeren Totpunkt angeordneten Pumpenkolben, Figur 7 den Ausschnitt IV mit den Pumpenkolben in entkoppeltem Zustand in einem inneren
Totpunkt und Figur 8 einen Verlauf des' Druckes an Einspritzöffnungen eines Kraftstoffeinspritzventils der Kraftfstoffeinspritzeinrichtung über der Zeit.
Beschreibung des Ausführungsbeispiels In den Figuren 1 bis 7 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 zwei Pumpenkolben 18,118 angeordnet sind, wobei ein erster Pumpenkolben 18 mit großem Durchmesser in der Zylinderbohrung 16 dicht geführt ist und zumindest mittelbar durch einen Nocken 20 einer
Nockenwelle der Brennkraftmaschine entgegen der Kraft einer Rückstellfeder 19 in einer Hubbewegung angetrieben wird. Ein zweiter Pumpenkolben 118 ist innerhalb des ersten Pumpenkolbens 18 zumindest annähernd koaxial zu diesem angeordnet. Die Pumpenkolben 18,118 werden nachfolgend noch näher erläutert. Die beiden Pumpenkolben 18,118 begrenzen in der Zylinderbohrung 16 mit ihren Stirnseiten einen Pumpenarbeitsraum 22, in dem beim Förderhub der Pumpenkolben 18,118 Kraftstoff unter Hochdruck verdichtet wird. Dem Pumpenarbeitsraum 22 wird Kraftstoff aus einem
Kraftstoffvorratsbehälter 24 des Kraftfahrzeugs mittels einer Druckquelle, die vorzugsweise eine Förderpumpe 23 ist, zugeführt .
Das Kraftstoffeinspritzventil 12 weist einen mit dem Pumpenkörper 14 verbundenen Ventilkörper 26 auf, der mehrteilig ausgebildet sein kann, und in dem ein erstes 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 erste, vorzugsweise mehrere erste Einspritzöffnungen 32 auf. Das erste 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 ersten Ventilsitz 36 zusammenwirkt, von dem oder nach dem die ersten Einspritzöf nungen 32 abführen. Im Ventilkörper - 26 ist zwischen dem ersten Einspritzventilglied 28 und der Bohrung 30 zum ersten Ventilsitz 36 hin ein Ringraum 38 vorhanden, der in seinem dem ersten Ventilsitz 36 abgewandten Endbereich durch eine radiale Erweiterung der Bohrung 30 in einen das erste Einspritzventilglied 28 umgebenden Druckraum 40 übergeht. Das erste Einspritzventilglied 28 weist auf Höhe des Druckraums 40 durch eine Querschnittsverringerung eine Druckschulter 42 auf. Am dem Brennraum abgewandten Ende des ersten Einspritzventilglieds 28 greift eine vorgespannte erste Schließfeder 44 an, durch die das erste Einspritzventilglied 28 zum ersten Ventilsitz 36 hin gedrückt wird. Die erste Schließfeder 44 ist in einem ersten Federraum 46 des
Ventilkörpers 26 angeordnet, der sich an die Bohrung 30 anschließt.
Das erste Einspritzventilglied 28 des Kraftstoffeinspritzventils 12 ist wie in Figur 3 dargestellt hohl ausgebildet und in diesem ist in einer koaxial im ersten Einspritzventilglied 28 ausgebildeten Bohrung ein zweites Einspritzventilglied 128 verschiebbar geführt. Durch das zweite Einspritzventilglied 128 wird wenigstens eine zweite, vorzugsweise mehrere zweite Einspritzöffnungen 132 im Ventilkörper 26 gesteuert. Die zweiten Einspritzöffnungen 132 sind in Richtung der Längsachse der Einspritzventilglieder 28,128 zu den ersten
Einspritzöffnungen 32 zum Brennraum hin versetzt angeordnet. Das zweite Einspritzventilglied 128 weist an seinem dem Brennraum zugewandten Endbereich eine beispielsweise etwa kegelförmige Dichtfläche 134 auf, die mit einem im Ventilkörper 26 in dessen dem Brennraum zugewandtem Endbereich ausgebildeten zweiten Ventilsitz 136 zusammenwirkt, von dem oder nach dem die zweiten Einspritzöffnungen 132 abführen. Das zweite
Einspritzventilglied 128 verläuft durch den ersten Federraum 46 und ragt in einen sich an den ersten Federraum 46 anschließenden zweiten Federraum 146 hinein. Zwischen dem Grund des zweiten Federraums 146 und dem zweiten Einspritzventilglied 128 ist eine zweite Schließfeder 144 eingespannt, durch die das zweite Einspritzventilglied 128 in einer Schließrichtung zum zweiten Ventilsitz 136 hin beaufschlagt wird. Nahe dem brennraumseitigen Ende des zweiten Einspritzventilglieds 128 ist an diesem eine Druckfläche 142 gebildet, auf die bei geöffnetem erstem
Einspritzventilglied 28 der im Druckraum 40 herrschende Druck in Öffnungsrichtung 29 wirkt.
In Figur 1 ist die Kraftstoffeinspritzeinrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel dargestellt, bei dem sich an den zweiten Federraum 146 auf dessen dem ersten Federraum 46 abgewandtem Ende eine gegenüber dem zweiten Federraum 146 im Durchmesser kleinere Bohrung 48 anschließt, in der ein mit dem zweiten Einspritzventilglied 128 verbundener Steuerkolben 50 dicht geführt ist. Durch den Steuerkolben 50 wird in der Bohrung 48 ein Steuerdruckraum 52 begrenzt, der eine Verbindung 53 mit dem Pumpenarbeitsraum 22 aufweist. Die Verbindung 53 des Steuerdruckraums 52 mündet zumindest annähernd koaxial zur Zylinderbohrung 16 in den Pumpenarbeitsraum 22. Der Steuerkolben 50 und über diesen das zweite Einspritzventilglied 128 wird durch den im Steuerdruckraum 52 herrschenden Druck in einer Schließrichtung zum zweiten Ventilsitz 136 hin beaufschlagt. Durch den im Steuerdruckraum 52 herrschenden Druck wird somit die zweite Schließfeder 144- unterstützt.
Bei einem in Figur 2 dargestellten zweiten • Ausführungsbeispiel der Kraftstoffeinspritzeinrichtung schließt sich an das zweite Einspritzventilglied 128 ein mit diesem verbundener ' Steuerkolben 250 an, der mit seinem dem zweiten Einspritzventilglied 128 abgewandten Ende in einen zweiten Federraum 146 ragt. Zwischen dem Grund des zweiten Federraums 146 und e Steuerkolben 250 ist eine zweite Schließfeder 144 eingespannt, durch die über den Steuerkolben 250 das zweite Einspritzventilglied 128 in einer Schließrichtung zum zweiten Ventilsitz 136 hin beaufschlagt wird. Zwischen dem ersten Federraum 46 und dem zweiten Federraum 146 ist eine im Durchmesser gegenüber diesen kleinere Bohrung 248 vorhanden, in der der Steuerkolben 250 dicht geführt ist. Die Bohrung 248 und entsprechend der Steuerkolben 250 sind im Durchmesser gestuft ausgebildet, wobei diese zum zweiten Federraum 146 hin Abschnitte mit größerem Durchmesser aufweisen als zum ersten Federraum 46 hin. Am Steuerkolben 250 ist durch die Durchmesserstufung eine Ringschult'er 251 gebildet, durch die in der Bohrung 248 ein Ringraum 252 begrenzt wird, der einen Steuerdruckraum bildet. Der Steuerdruckraum 252 weist eine Verbindung 253 mit dem Pumpenarbeitsraum 22 auf, die zumindest annähernd koaxial zur Zylinderbohrung 16 in den Pumpenarbeitsraum 22 mündet. Durch den im Steuerdruckraum 252 herrschenden Druck wird auf den Steuerkolben 250 und damit auf das zweite Einspritzventilglied 128 eine der Kraft der zweiten Schließfeder 144 entgegen in Öffnungsrichtung 29 gerichtete Kraft erzeugt.
Vom Pumpenarbeitsraum 22 führt 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 eine Verbindung 66 zu einem Entlastungsraum, als der beispielsweise zumindest mittelbar der Kraftstoffvorratsbehälter 24 oder die Druckseite der Förderpumpe 23 dienen kann, und zur Förderpumpe 23 ab. Die Verbindung 66 wird durch ein elektrisch betätigtes Steuerventil 68 gesteuert. Das Steuerventil 68 kann als 2/2- Wegeventil ausgebildet sein. Das Steuerventile 68 kann einen elektromagnetischen Aktor oder einen Piezoaktor aufweisen und wird durch eine elektronische Steuereinrichtung 72 angesteuert .
Nachfolgend wird anhand der Figuren 4 bis 7 der Aufbau der Kraftstoffhochdruckpumpe 10 mit den beiden Pumpenkolben 18,118 näher erläutert. Der erste Pumpenkolben 18 weist eine zumindest annähernd koaxial in diesem verlaufende Sackbohrung 80 auf, die zu der den Pumpenarbeitsraum 22 begrenzenden Stirnseite des Pumpenkolbens 18 hin offen ist. Die Mündung der Sackbohrung 80 an der Stirnseite des ersten Pumpenkolbens 18 weist eine beispielsweise zumindest annähernd konische Anschrägung 81 auf, so daß sich der Durchmesser der Sackbohrung 80 vergrößert. Nahe dem Grund 82 der Sackbohrung 80 weist der erste Pumpenkolben 18 eine Querbohrung 83 auf, die die Sackbohrung 80 mit einer am Außenmantel des Pumpenkolbens 18 eingebrachten, sich in Längsrichtung erstreckenden Längsnut 84 verbindet. Die Längsnut 84 erstreckt sich ausgehend von der Querbohrung 83 sowohl in Richtung zum Pumpenarbeitsraum 22 hin als auch von diesem weg. Der erste Pumpenkolben 18 weist außerdem in einem mittleren Bereich seiner Längserstreckung eine weitere
Querbohrung 85 auf, die die Sackbohrung 80 mit einer weiteren am Außenmantel des Pumpenkolbens 18 eingebrachten Längsnut- 86 verbindet. Die Längsnut 86 erstreckt sich ausgehend von der Querbohrung 85 zum Pumpenarbeitsraum 22 hin. In der Zylinderbohrung 16 ist eine Querbohrung 87 vorgesehen, die mit 'einem Niederdruckbereich verbunden ist und mit der die Längsnut 84 des ersten Pumpenkolbens 18 über den gesamten Hub des Pumpenkolbens 18 in Verbindung steht. Im Niederdruckbereich herrscht dabei beispielsweise zumindest annähernd Atmosphärendruck. Die Zylinderbohrung 16 weist in ihrem Endbereich, in dem der Pumpenarbeitsraum 22 angeordnet ist, einen Abschnitt 116 mit einem etwas größeren Durchmesser auf als in ihrem übrigen Bereich, in dem der erste Pumpenkolben 18 dicht geführt ist. Die Zylinderbohrung 16 und damit der in dieser gebildete Pumpenarbeitsraum 22 weist eine zumindest annähernd senkrecht zur Längsachse des ersten Pumpenkolbens 18 angeordnete, der den Pumpenarbeitsraum 22 begrenzenden Stirnseite des Pumpenkolbens 18 gegenüberliegende Begrenzung 17 auf.
Der zweite Pumpenkolben 118 ist in der Sackbohrung 80 des ersten Pumpenkolbens 18 verschiebbar geführt und ragt mit seinem den Pumpenarbeitsraum 22 begrenzenden Ende aus der Sackbohrung 80 heraus. An seinem aus der Sackbohrung 80 ragenden Ende weist der zweite Pumpenkolben 118 einen im Durchmesser vergrößerten Abschnitt 150 auf, an dem eine dem ersten Pumpenkolben 18 zugewandte Ringschulter 151 gebildet ist. Der zweite Pumpenkolben 118 weist einen in dessen Längsrichtung verlaufenden Durchgangskanal 180 auf, der als Durchgangsbohrung ausgebildet sein kann, die sich von der den Pumpenarbeitsraum 22 begrenzenden Stirnfläche bis zu der dem Grund 82 der Sackbohrung 80 im ersten Pumpenkolben 18 gegenüberliegenden Stirnfläche des zweiten Pumpenkolbens 118 ' erstreckt. In der Durchgangsbohrung 180 des zweiten Pumpenkolbens 118 ist eine Drosselstelle 181 vorgesehen. Die der Begrenzung 17 des Pumpenarbeitsraums 22 gegenüberliegende Stirnfläche des zweiten Pumpenkolbens 118 ist derart beispielsweise konisch angeschrägt, daß diese in radialer Richtung nach innen zur Mündung der
Durchgangsbohrung 180 hin vertieft ist. Hierdurch ist an der Stirnfläche des zweiten Pumpenkolbens 118 an deren radial äußerem Rand eine ringförmige Kante vorhanden, die eine Dichtfläche 152 bildet.
An seinem in der Sackbohrung 80 angeordneten Ende weist der zweite Pumpenkolben 118 einen im Durchmesser verringerten
Abschnitt 154 auf. Am Übergang des zweiten Pumpenkolbens 118 von dessen vollem Durchmesser zu dessen Abschnitt 154 ist eine dem Grund 82 der Sackbohrung 80 zugewandte Ringschulter 155 gebildet. Durch den zweiten Pumpenkolben 118 wird in der Sackbohrung 80 ein Raum 153 begrenzt, der durch die Querbohrung 83 im ersten Pumpenkolben 18 mit dem Niederdruckbereich verbunden ist. Die dem Grund 82 der Sackbohrung 80 gegenüberliegende Stirnfläche des zweiten Pumpenkolbens 118, ist derart beispielsweise konisch angeschrägt, daß diese in radialer Richtung nach innen zur Mündung der Durchgangsbohrung 180 hin vertieft ist. Hierdurch ist an der Stirnfläche des zweiten Pumpenkolbens 118 an deren radial äußerem Rand eine ringförmige Kante vorhanden, die eine Dichtfläche 156 bildet. Zwischen dem Grund 82 der Sackbohrung 80 und der Ringschulter 155 des zweiten Pumpenkolbens 118 ist eine Feder 158 eingespannt, die beispielsweise als eine den Abschnitt 154 des zweiten Pumpenkolbens 118 umgebende Schraubendruckfeder ausgebildet ist. In einem in dessen LängserStreckung betrachtet mittleren Bereich des zweiten Pumpenkolbens 118 ist eine Querbohrung 160 vorgesehen, die die Durchgangsbohrung 180 mit einer im Außenmantel des zweiten Pumpenkolbens 118 eingebrachten Ringnut 161 verbindet. Der zweite Pumpenkolben 118 ist in der Sackbohrung 80 des ersten Pumpenkolbens 18 zumindest in seinem Bereich zwischen der Querbohrung 160 und dem aus der Sackbohrung 80 ragenden Abschnitt 150 mit geringem Spiel dicht geführt. Vorzugsweise ist der zweite Pumpenkolben 118 zumindest auch in einem Teil des Bereichs zwischen der Querbohrung 160 und der Ringschulter 155 mit geringem Spiel dicht in der Sackbohrung 80 geführt. In den Pumpenarbeitsraum 22 mündet wie vorstehend bei den Ausführungsbeispielen gemäß- Figur 1 und 2 erläutert die Verbindung 53 bzw. 253 des Steuerdruckraums 52 bzw. 252 etwa koaxial zu den Pumpenkolben 18,118.
Es ist vorgesehen, daß bei der Kraf stoffhochdruckpumpe 10 wahlweise beide Pumpenkolben 18,118 miteinander gekoppelt werden können und als eine Einheit einen Förderhub ausführen. Beim Förderhub bewegen sich die Pumpenkolben 18,118 ausgehend von einem äußeren Totpunkt, in dem diese wie in Figur 4 dargestellt am weitesten aus der Zylinderbohrung 16 ragen, zu einem inneren Totpunkt, in dem diese wie in Figur 5 dargestellt am weitesten in die Zylinderbohrung 16 eingetaucht sind. Wenn beide Pumpenkolben 18,118 miteinander gekoppelt sind, so taucht der zweite Pumpenkolben 118 in die Sackbohrung 80 des ersten Pumpenkolbens 18 so weit ein, bis er mit seiner Dichtfläche 156 am Grund 82 der Sackbohrung 80 anliegt, wie dies in den Figuren 4 und 5 dargestellt ist. In dieser Stellung des zweiten Pumpenkolbens 118 überdeckt sich dessen Ringnut 161 mit der Querbohrung 85 des ersten Pumpenkolbens 18 und die Feder 158 ist auf ihre kürzeste Länge komprimiert. Der im Pumpenarbeitsraum 22 herrschende Druck wirkt auf die Stirnfläche des zweiten Pumpenkolbens 118 und erzeugt eine auf diesen wirkende Druckkraft, durch die der zweite
Pumpenkolben 118 gegen die Kraft der Feder 158 und gegen den im Raum 153 herrschenden Niederdruck mit seiner Dichtfläche 156 an den Grund 82 der Sackbohrung 80 gepresst wird. Dabei wird durch die Dichtfläche 156 die Durchgangsbohrung 180 des zweiten Pumpenkolbens 118 vom Raum 153 und damit vom
Niederdruckbereich getrennt, so daß aus dem Pumpenarbeitsraum 22 über die Durchgangsbohrung 180 kein Kraftstoff abfließen kann. Sollte dennoch eine Undichtigkeit zwischen der Dichtfläche 156- und dem Grund 82 vorhanden sein, so kann, eine geringe Kraftstoffmenge durch die
Durchgangsbohrung 80 im zweiten Pumpenkolben 118 in den Raum 153 und in den Niederdruckbereiσh abfließen, wobei der Durchfluß jedoch durch die Drosselstelle 181 begrenzt ist. Beim Förderhub der Pumpenkolben 18,118 ist die gesamte Stirnfläche der Pumpenkolben, also die ringförmige Stirnfläche des ersten Pumpenkolbens 18 und die innerhalb dieser liegende Stirnfläche des zweiten Pumpenkolbens 118 für die Druckerzeugung im Pumpenarbeitsraum 22 wirksam, so daß im Pumpenarbeitsraum 22 ein hoher Druck erzeugt wird. Eine Hochdruckerzeugung im Pumpenarbeitsraum 22 durch die Pumpenkolben 18,118 erfolgt solange das Steuerventil 68 geschlossen ist und der Pumpenarbeitsraum 22 vom Entlastungsraum 24 und der Förderpumpe 23 getrennt ist.
Wenn sich die Pumpenkolben 18,118 gemäß Figur 5 im Bereich des inneren Totpunkts befinden, so taucht die Längsnut 86 des ersten Pumpenkolbens 18 in den Abschnitt 116 der Zylinderbohrung 16 ein, so daß die Durchgangsbohrung 180 im zweiten Pumpenkolben 118 über die Längsnut 86 und die Querbohrung 85 im ersten Pumpenkolben 18 sowie die Ringnut 161 und die Querbohrung 160 im zweiten Pumpenkolben 118 mit dem Pumpenarbeitsraum 22 verbunden ist. Beim nachfolgenden Saughub der Pumpenkolben 18,118 bewegen diese sich von ihrem inneren Totpunkt weg zu ihrem äußeren Totpunkt hin. Das Steuerventil 68 wird dabei geöffnet, so daß Kraftstoff mit dem von der Förderpumpe 23 erzeugten Druck in den
Pumpenarbeitsraum 22 einströmt. Abhängig von der Drehzahl der Brennkraftmaschine und damit der Geschwindigkeit/ mit der sich die Pumpenkolben 18,118 beim Saughub ausgehend vom inneren Totpunkt bewegen, ergibt sich im Pumpenarbeitsraum 22 gegenüber dem durch die Förderpumpe 23 erzeugten Druck ein Druckabfall auf einen geringeren Druck als den Förderpumpendruck. Der erste Pumpenkolben 18 bewegt sich bei seinem Saughub bedingt durch die Kraft der Rückstellfeder- 19 entsprechend der Form des Nockens 20 mit einer vorgegebenen Geschwindigkeit. Der zweite Pumpenkolben 118 bewegt sich beim Saughub bedingt durch den auf. dessen Stirnfläche wirkenden Druck im Pumpenarbeitsraum 22 ebenfalls vom inneren Totpunkt weg, wenn die durch den im Pumpenarbeitsraum 22 herrschenden Druck auf den zweiten Pumpenkolben 118 erzeugte Kraft größer ist als die dieser entgegenwirkende Kraft, die die Summe der Kraft der Feder 158 und der durch den im Raum 153 herrschenden Niederdruck auf den zweiten Pumpenkolben 118 erzeugten Kraft. Der zweite Pumpenkolben 118 bewegt sich beim Saughub vom inneren Totpunkt weg und gelangt mit seiner Dichtfläche 156 spätestens bei Erreichen des äußeren Totpunkts in Anlage an den Grund 82 der Sackbohrung 80 im ersten Pumpenkolben 18. Beim nachfolgenden Förderhub bewegen sich die Pumpenkolben 18,118 dann wieder als Einheit nach innen zum inneren Totpunkt hin.
Bei der vorstehend erläuterten Kopplung der beiden Pumpenkolben 18,118 und deren gemeinsamem Förderhub ist die Mündung der Verbindung 53 bzw. 253 des Steuerdruckraums 52 bzw. 252 offen, so daß im Steuerdruckraum 52 bzw. 252 zumindest annähernd derselbe Hochdruck herrscht wie im
Pumpenarbeitsraum 22. Beim ersten Ausführungsbeispiel der Kraftstoffeinspritzeinrichtung gemäß Figur 1 wird durch den im Steuerdruckraum 52 herrschenden Hochdruck eine große Schließkraft auf das zweite Einspritzventilglied 128 erzeugt, so daß dieses erst bei hohem Druck im Druckraum 40 öffnet oder in seiner geschlossenen Stellung verbleibt und die zweiten Einspritzöffnungen 132 verschlossen sind. Es öffnet dann nur das erste Einspritzventilglied 28 und gibt die ersten Einspritzöffnungen 32 frei. Beim zweiten Ausführungsbeispiel der Kraftstoffeinspritzeinrichtung gemäß Figur 2 wird durch den im Steuerdruckraum 152 herrschenden Hochdruck die auf das zweite Einspritzventilglied 128 wirkende Schließkraft reduziert, so daß das zweite Einspritzventilglied 128 schon bei relativ geringem Druck im Druckraum 40 zusätzlich zum ersten Einspritzventilglied 28 öffnet und die zweiten Einspritzöffnungen 132 freigibt. Es -ist außerdem vorgesehen, daß der zweite Pumpenkolben 118 wahlweise in einer Passivstellung angeordnet werden kann, in der dieser keinen Förderhub ausführt und nur der erste Pumpenkolben 18 einen Förderhub ausführt. Dies ist in den Figuren 6 und 7 dargestellt. In seiner Passivstellung befindet sich der zweite Pumpenkolben 118 mit seiner Dichtfläche 152 in Anlage an der Begrenzung 17 des Pumpenarbei sraums 22. Die Durchgangsbohrung 180 im zweiten Pumpenkolben 118 ist dann durch die Dichtfläche 152 vom Pumpenarbeitsraum 22 getrennt. Sollte zwischen der Dichtfläche 152 und der Begrenzung eine Undichtigkeit vorhanden sein, so ■ kann eine geringe Kraftstoff enge aus dem Pumpenarbeitsraum 22 durch die Durchgangsbohrung 180 in den Raum 153 und zum Niederdruckbereich abfließen, wobei der Durchfluß durch die Drosselstelle 181 begrenzt ist. Beim Saughub bewegt sich nur der erste Pumpenkolben 18 vom inneren Totpunkt weg in den äußeren Totpunkt gemäß Figur 6, während der zweite Pumpenkolben 118 in seiner Passivstellung verbleibt. Durch den im Pumpenarbeitsraum 22 herrschenden
Druck wird über die Ringschulter 151 des zweiten Pumpenkolbens 118 eine zur Begrenzung 17 hin gerichtete Anpresskraft auf diesen erzeugt. Außerdem wird der zweite Pumpenkolben 118 durch die Feder 158 und die durch den im Raum 153 herrschenden Niederdruck erzeugte Kraft gegen die Begrenzung 17 gepresst. Beim Saughub des ersten Pumpenkolbens 18 entspannt sich die Feder 158. Beim Förderhub des ersten Pumpenkolbens- 18 ist nur dessen ringförmige Stirnfläche für die Druckerzeugung wirksam, so daß im Pumpenarbeitsraum 22 entsprechend ein geringerer maximaler Druck erzeugt wird als bei miteinander gekoppelten Pumpenkolben 18,118. In der ' inneren TotpunktStellung sind die Pumpenkolben 18,118 in Figur 7 dargestellt.
Wenn der zweite Pumpenkolben 118 in seiner Passivstellung angeordnet ist, so ist durch diesen auch der Steuerdruckraum 52 bzw. 252 der Kraf stoffeinspritzeinrichtung vom Pumpenarbeitsraum 22 getrennt. Im Steuerdruckraum 52 bzw. 252 herrscht dann kein Hochdruck mehr sondern nur noch der Druck der Förderpurnpe 23, mit der der Steuerdruckraum 52 bzw. 252 durch die Durchgangsbohrung 180 im zweiten Pumpenkolben 118 verbunden ist. Beim ersten
Ausführungsbeispiel der Kraftstoffeinspritzeinrichtung gemäß Figur 1 wird durch den geringen Druck im S eue druckraum 52 nur eine geringe Kraft in Schließrichtung auf das zweite Einspritzventilglied 128 erzeugt, so daß dieses bei relativ geringem Druck im Druckraum 40 zusätzlich zum ersten Einspritzventilglied 28 öffnen kann und die zweiten Einspritzöffnungen 132 f eigibt. Beim zweiten Ausführungsbeispiel der Kraftstoffeinspritzeinrichtung gemäß Figur 2 wird durch den geringen Druck im Steuerdruckraum 252 nur eine geringe Kraft in Öffnungsrichtung 29 auf das zweite Einspritzventilglied 128 erzeugt, so daß das zweite Einspritzventilglied 128 erst bei hohem Druck im Druckraum 40 oder gar nicht öffnet und die zweiten Einspritzöffnungen 132 verschlossen bleiben.
Eine Anordnung des zweiten Pumpenkolbens 118 in seiner Passivstellung erfolgt während des Saughubs abhängig von Betriebsparametern der Brennkraftmaschine, insbesondere abhängig von deren Drehzahl. Wenn der zweite Pumpenkolben
118 in seiner Passivstellung angeordnet werden soll, so wird während des Saughubs das Steuerventil 68 durch die Steuereinrichtung 72 zu einem bestimmten Zeitpunkt und für eine bestimmte Zeitdauer geschlossen, so daß die Verbindung des Pumpenarbei sraums 22 mit der Förderpumpe 23 unterbrochen ist und in den Pumpenarbeitsraum 22 kein Kraftstoff einströmen kann. Der erste Pumpenkolben 18 bewegt sich bewirkt durch die Rückstellfeder 19 entsprechend der Form des Nockens 20 vo inneren Totpunkt weg zum äußeren Totpunkt hin. Infolge dessen wird das Volumen des
Pumpenarbeitsraums 22 vergrößert und da kein Kraftstoff in diesen einströmt fällt der Druck im Pumpenarbeitsraum 22 ab unter den Förderdruck der Förderpumpe 23. Auf die Stirnfläche des zweiten Pumpenkolbens 118 im Pumpenarbeitsraum 22 wirkt somit nur noch ein geringer Druck, der eine geringere zum ersten Pumpenkolben 18 hin gerichtete Kraft auf den zweiten Pumpenkolben 118 erzeugt als die entgegen wirkende Kraft als Summe der Kraft der Feder 158 und der durch den im Raum 153 wirkenden Niederdruck erzeugten Kraft. Der zweite Pumpenkolben 118 bewegt sich dadurch nach innen, bis er mit seiner
Dichtfläche 152 an der Begrenzung 17 des Pumpenarbeitsraums 22 zur Anlage kommt.
Nachfolgend wird das Steuerventil 68 durch die Steuereinrichtung 72 wieder geöffnet, so daß der Druck im Pumpenarbeitsraum 22 wieder ansteigt. Der Druck im Pumpenarbeitsraum 22 wirkt bei in seiner Passivstellung angeordnetem zweitem Pumpenkolben 118 auf diesen jedoch nicht auf dessen Stirnfläche in Richtung zum ersten Pumpenkolben 18 hin sondern auf die Ringschulter 151 des zweiten Pumpenkolbens 118 und damit zur Begrenzung 17 hin und erzeugt eine Anpresskraft auf den zweiten Pumpenkolben 118 zur Begrenzung 17 hin. Der erste Pumpenkolben 18 führt einen Saughub bis zum äußeren Totpunkt und anschließend einen Förderhub bis zum inneren Totpunkt aus. Wenn der erste Pumpenkolben 18 den Bereich des inneren Totpunkts erreicht, so ist die Durchgangεbohrung 180 des zweiten Pumpenkolbens 118 über die Querbohrung 160, die Ringnut 161 sowie die Querbohrung 85 und die Längsnut 86 im ersten Pumpenkolben 18, die in den Abschnitt 116 der Zylinderbohrung 16 eintaucht, mit dem Pumpenarbeitsraum 22 verbunden. Auf die der Begrenzung 17 zugewandte Stirnfläche des zweiten Pumpenkolbens 118 wirkt dann der Druck im Pumpenarbeitsraum 22, so daß der zweite Pumpenkolben 118 mit seiner Dichtfläche 152 von der Begrenzung 17 abhebt. Beim nachfolgenden Saughub kann dann wieder durch Schließen des Steuerventils 68 der zweite Pumpenkolben 118 in seiner Passivstellung angeordnet werden oder, wenn das Steuerventil 68 ständig geöffnet bleibt, der zweite Pumpenkolbeh 118 dem Saughub des ersten Pumpenkolbens 18 folgen, so daß die beiden Pumpenkolben 18,118 gekoppelt bleiben.
Mit zunehmender Drehzahl der Brennkraftmaschine nimmt die Geschwindigkeit der Pumpenkolben 18,118, mit der diese sich beim Saughub und beim Förderhub bewegen ebenfalls zu. Wenn durch die Förderpumpe 23 ein näherungsweise konstanter Förderdruck erzeugt wird, so ergibt sich im Pumpenarbeitsraum 22 beim Saughub der Pumpenkolben 18,118 infolge der mit der Drehzahl zunehmenden Geschwindigkeit der Pumpenkolben 18,118 ein mit der Drehzahl zunehmender Druckabfall gegenüber dem von der Förderpumpe 23 nominell erzeugten Förderdruck, da der Pumpenarbeitsraum 22 nicht schnell genug mit Kraftstoff befüllt werden kann. Der erste Pumpenkolben 18 führt seinen Saughub bedingt durch die Rückstellfeder 19 entsprechend dem Profil des Nockens 20 aus. Wenn der Druck im Pumpenarbeitsraum 22 stark abfällt, so kann der zweite Pumpenkolben 118 dem Saughub des ersten Pumpenkolbens 18 nicht mehr folgen, da auf diesen nur eine geringe Kraft zum ersten Pumpenkolben 18 hin wirkt, die geringer ist als die entgegenwirkende Kraft als Summe der Kraft der Feder 158 und der durch den im Raum 153 herrschenden Niederdruck erzeugten Kraft. Der zweite Pumpenkolben 118 bewegt sich daher zur Begrenzung 17 hin und kommt dort mit seiner Dichtfläche 152 zur Anlage und befindet sich in seiner Passivstellung. Somit kann auch bei Erreichen bzw. Überschreiten einer bestimmten Grenzdrehzahl, bei der der Druck im Pumpenarbeitsraum 22 beim Saughub ausreichend stark abfällt, eine Anordnung 'des zweiten Pumpenkolbens 118 in seiner Passivstellung erreicht werden. Vorzugsweise ist jedoch vorgesehen, daß im Bereich der Grenzdrehzahl das Steuerventil 68 wie vorstehend erläutert beim Saughub .geschlossen wird, um sicherzustellen, daß der zweite Pumpenkolben 118 in seiner Passivstellung angeordnet wird. Bei wesentlich höherer Drehzahl als der Grenzdrehzahl kann das Schließen des Steuerventils 68 entfallen, da dann sichergestellt ist, daß der zweite Steuerkolben 118 infolge des Druckabfalls im Pumpenarbeitsraum 22 in seiner Passivstellung angeordnet wird.
Es kann vorgesehen sein, daß bis zu einer vorgegebenen Grenzdrehzahl beide Pumpenkolben 18,118 miteinander gekoppelt sind und einen Förderhub ausführen. Hierbei kann bereits bei niedrigen Drehzahlen ein hoher Druck im Pumpenarbeitsraum 22 erzeugt werden. Bei Erreichen oder Überschreiten der vorgegebenen Grenzdrehzahl wird der zweite Pumpenkolben 118 wie vorstehend beschrieben in seine Passivstellung gebracht, so daß nur noch der erste
Pumpenkolben 18 einen Förderhub ausführt und der Druck im Pumpenarbeitsraum 22 reduziert wird. Hierdurch kann der maximale Druck im Pumpenarbeitsraum 22 und damit die mechanische Belastung der Bauteile der Kraftstoffeinspritzeinrichtung- begrenzt werden. Die
Grenzdrehzahl, ah der der zweite Pumpenkolben 118 in seiner Passivstellung angeordnet wird, kann dabei fest vorgegeben sein oder in Abhängigkeit 'weiterer Betriebsparameter der Brennkraftmaschine variabel sein. Es kann auch vorgesehen sein, daß eine Anordnung des zweiten Pumpenkolbens 118 in seiner Passivstellung abhängig von Betriebsparametern der Brennkraftmaschine, insbesondere abhängig von der Last, erfolgt. Dabei kann beispielsweise vorgesehen sein, daß bei hoher Last die beiden Pumpenkolben 18,118 gekoppelt sind- und gemeinsam einen Förderhub ausführen, während bei geringer Last der zweite Pumpenkolben 118 in seiner Passivstellung angeordnet wird und nur der erste Pumpenkolben 18 einen Förderhub- ausführt. Bei geringer Last erfolgt somit die Kraftstoffeinspritzung mit einem geringeren Druck als bei hoher Last. Durch die Form des Nockens 20 in dem Bereich, in dem der Saughub des ersten Pumpenkolbens 18 erfolgt, wird die Geschwindigkeit des ersten Pumpenkolbens 18 beim Saughub bestimmt. Durch Variation der Form des Nockens 20 in diesem Bereich kann somit die Geschwindigkeit des ersten Pumpenkolbens 18 beim Saughub und damit der Druckabfall im Pumpenarbeitsraum 22 verändert werden und somit auch die
Grenzdrehzahl, ab der der zweite Pumpenkolben 118 in seiner Passivsteilung angeordnet wird. -Der von der Förderpumpe 23 erzeugte Druck bestimmt ebenfalls die Grenzdrehzahl, ab der der zweite Pumpenkolben 118 in seiner Passivstellung angeordnet wird. Je höher der von der Förderpumpe 23 erzeugte Druck ist, desto höher ist dabei die Grenzdrehzahl. Um eine Variation der Grenzdrehzahl zu ermöglichen kann vorgesehen sein, daß der von der Förderpumpe 23 erzeugte Druck variabel ist.
Nachfolgend wird die weitere Funktion der
Kraftstoffeinspritzeinrichtung erläutert. In Figur 8 ist der
Verlauf des Druckes p an den Einspritzöffnungen 32 des
Kraftstoffei'nspritzventils 12 über der Zeit t während einem Einspritzzyklus dargestellt. Beim Saughub des Pumpenkolbens
18 wird diesem Kraftstoff aus dem Kraftstoffvorratsbehälter 24 zugeführt. Beim Förderhub der Pumpenkolben 18,118 beginnt die Kraftstoffeinspritzung mit einer Voreinspritzung, wobei das Steuerventil 68 durch die Steuereinrichtung 72 geschlossen wird, so daß der Pumpenarbeitsraum 22 vom Entlastungsraum 24 getrennt 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 erste Einspritzventilglied 28 ausgeübte Druckkraft größer ist als die Kraft der Schließfeder 44, so bewegt sich das Einspritzventilglied 28 in Öffnungsrichtung 29 und gibt die wenigstens eine Einspritzöffnung 32 frei. Zur Beendigung der Voreinspritzung wird durch die Steuereinrichtung das erste Steuerventil 68 geöffnet, so daß der Pumpenarbeitsraum 22 entlastet ist. Die Voreinspritzung entspricht einer in Figur 6 mit I bezeichneten Einspritzphase. Es kann vorgesehen sein, daß während der Voreinspritzung nur -das erste Einspritzventilglied 28 öffnet und die ersten Einspritzöffnungen 32 freigibt, während das zweite Einspritzventilglied 128 in seiner geschlossenen Stellung bleibt und die zweiten Einspritzöffnungen 132 geschlossen bleiben.
Für eine nachfolgende Haupteinspritzung, die einer in Figur 8 mit II bezeichneten Einspritzphase entspricht, wird das
Steuerventil 68 durch die Steuereinrichtung 72 geöffnet, so daß der Druck im Pumpenarbeitsraum 22 wieder steigt. Wie vorstehend erläutert führen abhängig von Betriebsparameteren der Brennkraftmaschine nur der erste Pumpenkolben 18 oder beide Pumpenkolben 18,118 einen Förderhub aus, wodurch der Druck im Pumpenarbeitsraum 22 bestimmt wird. Beim Kraftstoffeinspritzventil 12 öffnet dann entweder nur das erste Einspritzventilglied 28 und gibt die ersten Einspritzöffnungen 32 frei oder zeitverzögert zusätzlich auch das zweite Einspritzventilglied 128 und gibt die zweiten Einspritzöffnungen 132 frei.
Zur Beendigung der Haupteinspritzung wird das Steuerventil 68 durch die Steuereinrichtung 72 in seine geöffnete Schaltstellung gebracht, so daß der Pumpenarbeitsraum 22 mit dem Entlastungsraum 24 verbunden ist und auf das Einspritzventilglied 28 in Öffnungsrichtung 29 nur noch eine geringe Druckkraft wirkt- und' die Einspritzventilglieder 28,128 des Kraftstoffeinspritzventils 12 bedingt durch die Kraft der jeweiligen Schließfeder 44,144 schließen.
Bei der Ansteuerung des Steuerventils 68 durch die Steuereinrichtung 72 zur. Kraftstoffeinspritzung ist es erforderlich, daß in der Steuereinrichtung 72 eine Information darüber vorhanden ist, ob beide Pumpenkolben
18,118 einen Förderhüb ausführen oder nur der erste Pumpenkolben 18 einen Förderhub ausführt, da entsprechend der Druck bei der Kraftstoffeinspritzung unterschiedlich ist. Beim Übergang vom gemeinsamen Förderhub beider Pumpenkolben 18,118 in gekoppeltem Zustand zum alleinigen Förderhub des ersten Pumpenkolbens 18 nimmt der im
Pumpenarbeitsraum 22 erzeugte Druck von einem Förderhub zum nächsten Förderhub stark ab, so daß der. AnsteuerZeitpunkt und insbesondere die Ansteuerdauer des Steuerventils 68 durch die Steuereinrichtung 72 entsprechend korrigiert werden müssen, um eine Kontinuität 'der eingespritzten Kraftstoffmenge und einen ordnungsgemäßen Betrieb der Brennkraftmaschine sicherzustellen.

Claims

Ansprüche
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) wenigstens einen durch die Brennkraftmaschine in einer Hubbewegung angetriebenen
Pumpenkolben (18) aufweist, der einen Pumpenarbeitsraum (22) begrenzt, dem Kraftstoff aus einem Kraftstoffvorratsbehälter (24) zugeführt wird, wobei das Kraftstoffeinspritzventil (12) einen mit dem Pumpenarbeitsraum (22) verbundenen Druckraum (40) und wenigstens ein erstes
Einspritzventilglied (28) aufweist, durch das wenigstens eine erste Einspritzöffnung (32) gesteuert wird und das von dem im Druckraum (40) herrschenden Druck beaufschlagt gegen eine Schließkraft in einer Öffnungsrichtung (29) zur Freigabe der wenigstens einen Einspritzöffnung (32) bewegbar ist, mit einem Steuerventil (68), durch das zumindest mittelbar eine Verbindung (66) des Pumpenarbeitsraums (22) mit einem Entlastungsraum (24) und einer Druckquelle (23) zur Befüllung des Pumpenarbeitsraums (22) beim Saughub des wenigstens einen Pumpenkolbens (18) gesteuert wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Kraftstoffhochdruckpumpe (10) zwei Pumpenkolben (18,118) aufweist, wobei ein erster Pumpenkolben ,(18) vorgesehen ist, in dem ein zweiter Pumpenkolben (118) zumindest annähernd koaxial verschiebbar geführt ist, wobei beide Pumpenkolben (18,118) den
Pumpenarbeitsraum (22) begrenzen, daß der erste Pumpenkolben (18) in einer Hubbewegung angetrieben wird, daß wahlweise beide Pumpenkolben (18,118) miteinander koppelbar sind und sich beim Förderhub als Einheit bewegen oder der zweite Pumpenkolben (118) in einer Passivstellung fixierbar ist, so daß nur der erste Pumpenkolben (18) einen Förderhub ausführt, daß das Kraftstoffeinspritzventil (12) ein zweites, innerhalb des hohl ausgebildeten ersten Einspritzventilglieds (28) verschiebbar geführtes Einspritzventilglied * (128) aufweist, durch das wenigstens eine zweite Einspritzöffnung (132) gesteuert wird und das durch den im Druckraum (40) herrschenden Druck beaufschlagt gegen eine Schließkraft in einer Öffnungsrichtung (29) bewegbar ist, daß das zweite Einspritzventilglied (128) zumindest mittelbar von dem in einem kraftstoffgefüllten Steuerdruckraum (52;252) herrschenden Druck beaufschlagt ist und daß der Steuerdruckraum (52;252) eine durch den zweiten Pumpenkolben (118) gesteuerte Verbindung (53; 253) mit dem Pumpenarbeitsraum (22) aufweist, wobei der Steuerdruckraum (52; 252) bei in seiner Passivstellung angeordnetem zweitem Pumpenkolben (118) vom Pumpenarbeitsraum (22) getrennt ist.
2. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Einspritzventilglied (128) durch den im Steuerdruckraum (52) herrschenden Druck zumindest mittelbar in einer Schließrichtung beaufschlagt ist .
3. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Einspritzventilglied (128) durch den im Steuerdruckraum (252) herrschenden Druck zumindest mittelbar in Öffnungsrichtung (29) beaufschlagt ist .
4. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch g-e ennzeichnet, daß der zweite Pumpenkolben
(118) in seiner .Passivstellung mit einem Ende an einer Begrenzung (17) des Pumpenarbeitsraums (22) im Bereich eines •inneren Totpunkts der Hubbewegung der Pumpenkolben (18,118) anliegt, in dem sich die Pumpenkolben (18,118) am Ende eines Förderhubs und am Beginn eines Saughubs befinden.
5. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Pumpenkolben (18) eine zu dessen den Pumpenarbeitsraum (22) begrenzender Stirnseite hin offene Sackbohrung (80) aufweist, in der der zweite Pumpenkolben (11-8) verschiebbar geführt ist.
6. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß durch den zweiten Pumpenkolben (118) in der Sackbohrung (80) ein Raum (153) begrenzt wird, der mit einem Niederdruckbereich verbunden ist.
7. Kraftstof einspritzeinrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß in gekoppeltem Zustand der beiden Pumpenkolben (18,118) der zweite Pumpenkolben (118) mit einem Ende am Grund (82) der Sackbohrung (80) des ersten Pumpenkolbens (18) anliegt.
8. Kra tstoffeinspritzeinrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Pumpenkolben (118) einen Durchgangskanal (180) aufweist, durch den der
Pumpenarbeitsraum (22) mit dem Raum (153) verbindbar ist und in dem wenigstens eine Drosselstelle (181) vorgesehen ist.
9. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach Anspruch 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß am dem Grund (82) der
Sackbohrung (80) zugewandten Ende des zweiten Pumpenkolbens (118) eine Dichtfläche (156) angeordnet ist, durch die die Mündung des Durchgangskanals, (180) zum Raum (153) verschlossen wird, wenn der zweite Pumpenkolben (118) mit der Dichtfläche (156) am Grund (82) der Sackbohrung (80) anliegt, so daß der Raum (153) vom Durchgangskanal (180) getrennt ist.
10. Kraftstoff inspritzeinrichtung nach -einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem ersten Pumpenkolben (18) und dem zweiten Pumpenkolben (118) eine Feder (158) eingespannt ist, durch die der zweite Pumpenkolben (118) aus der Sackbohrung (80) heraus gedrückt wird.
11. Kraftstoff inspritzeinrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Feder (158) zwischen dem Grund (82) der Sackbohrung (80) und einer am zweiten Pumpenkolben (118) durch eine Querschnittsverringerung an diesem gebildeten Ringschulter (155) eingespannt ist.
12. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach Anspruch 4 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß am der Begrenzung (17) des Pumpenarbeitsraums (22) zugewandten Ende des zweiten Pumpenkolbens (118) eine Dichtfläche (152) angeordnet ist, durch die die Mündung des Durchgangskanals (180) zum Pumpenarbeitsraum (22) verschlossen wird, wenn der zweite Pumpenkolben (118) mit der Dichtfläche (152) an der Begrenzung (17) des Pumpenarbeitsraums (22) anliegt, so daß der Pumpenarbeitsraum (22) vom Durchgangskanal (180) getrennt ist.
13. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchgangskanal (180) des zweiten Pumpenkolbens (118) eine durch den ersten Pumpenkolben (18) - gesteuerte Verbindung (85,86,160,161) mit dem Pumpenarbeitsraum (22) aufweist, daß bei sich im Bereich des inneren Totpunkts befindendem erstem Pumpenkolben (18) der Durchgangskanal (180) mit dem Pumpenarbeitsraum (22) verbunden ist und daß bei sich außerhalb des Bereichs des inneren Totpunkts befindendem erstem Pumpenkolben (18) der Durchgangskanal (180) vom Pumpenarbeitsraum- (22) getrennt ist.
14. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite
Pumpenkolben (118) nahe seinem an der Begrenzung (17) des Pumpenarbeitsraums (22) zur Anlage kommenden Ende eine der Begrenzung (17) abgewandte Ringfläche (151) aufweist, die vom im Pumpenarbeitsraum (22) herrschenden Druck beaufschlagt ist und so -eine auf den zweiten Pumpenkolben
(118) zur Begrenzung (17) hin gerichtete Kraft erzeugt wird.
15. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche,' dadurch gekennzeichnet, daß zur Anordnung des zweiten Pumpenkolbens (118) in seiner
Passivstellung das Steuerventil (68) während des Saughubs '' der Pumpenkolben (18,118) geschlossen und dadurch die Verbindung des Pumpenarbeitsraums (22) mit der Druckquelle (23) unterbrochen wird, so daß sich im Pumpenarbeitsraum (22) ein Druckabfall ergibt, infolge dessen der zweite
Pumpenkolben (118) vom ersten Pumpenkolben (18) abgekoppelt wird, und daß nachfolgend das Steuerventil (68) während des Saughubs wieder geöffnet wird, so daß der zweite .Pumpenkolben (118) durch den im Pumpenarbeitsraum (22) herrschenden Druck in seiner Passivstellung angeordnet wird.
16. Kraf sto feinspritzeinrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sich im Pumpenarbeitsraum (22) während des Saughubs der Pumpenkolben (18,118) mit zunehmender Drehzahl der Brennkraftmaschine eine zunehmende Druckabsenkung ergibt und daß der Druck bei Erreichen oder Überschreiten einer vorgegebenen - Grenzdrehzahl im Pumpenarbeitsraum (22) so stark' absinkt, daß infolge dessen der zweite Pumpenkolben (118) vom ersten Pumpenkolben (18) abgekoppekt wird und in seiner Passivstellung angeordnet wird.
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