WO2003027490A1

WO2003027490A1 - Kraftstoffeinspritzeinrichtung für eine brennkraftmaschine

Info

Publication number: WO2003027490A1
Application number: PCT/DE2002/002575
Authority: WO
Inventors: Marcus Parche
Original assignee: Robert Bosch Gmbh
Priority date: 2001-09-22
Filing date: 2002-07-13
Publication date: 2003-04-03
Also published as: US6912990B2; HUP0301409A2; JP2005504220A; US20040069276A1; EP1430219A1; DE10146745A1; PL370718A1

Abstract

Die Kraftstoffeinspritzeinrichtung weist ein Kraftstoffeinspritzventil (12) mit einem Einspritzventilglied (34) auf, durch das wenigstens eine Einspritzöffnung (36) gesteuert wird, wobei das Einspritzventilglied (34) von dem in einem Druckraum (44) des Kraftstoffeinspritzventils (12) herrschenden Druck beaufschlagt ist und durch diesen gegen die Kraft einer in einem Federraum (50) angeordneten Schliessfeder (48) in einer Öffnungsrichtung zur Freigabe der wenigstens einen Einspritzöffnung (36) bewegbar ist, wobei dem Druckraum (44) zu einer Kraftstoffeinspritzung von einer Kraftstoffhochdruckpumpe (10) Kraftstoff unter hohem Druck zugeführt wird. Das Einspritzventilglied (34) ist zumindest mittelbar von dem im Federraum (50) des Kraftstoffeinspritzventils (12) herrschenden Druck in Schliessrichtung beaufschlagt. Der Druck im Federraum (50) ist veränderbar, wobei der Federraum (50) eine Verbindung mit einer Druckquelle (66) aufweist, die durch ein elektrisches Ventil (67) gesteuert wird. Es können damit unterschiedliche Öffnungsdrücke des Kraftstoffeinspritzventils (12) für eine Vorreinspritzung und eine Haupteinspritzung von Kraftstoff erreicht werden.

Description

Kraftstoffeinspritzeinrichtuncr für eine Brennkraftmaschine

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einer Kraftstoffeinspritzeinrichtung für eine Brennkraf maschine nach der Gattung des Anspruchs 1.

Eine solche Kraftstoffeinspritzeinrichtung ist durch die DE 42 11 651 AI bekannt. Diese Kraftstoffeinspritzeinrichtung weist ein Kraftstoffeinspritzventil mit einem

Einspritzventilglied auf, durch das wenigstens eine Einspritzöffnung gesteuert wird. Das Einspritzventilglied ist von dem in einem Druckraum des Kraftstoffeinspritzventils herrschenden Druck beaufschlagt und durch diesen gegen die Kraft einer Schließfeder in einer Öffnungsrichtung zur Freigabe der wenigstens einen Einspritzöffnung bewegbar. Dem Druckraum wird zur Kraftstoffeinspritzung von einer Druckquelle Kraftstoff unter hohem Druck zugeführt. Der Öffnungsdruck des Kraftstoffeinspritzventils, das ist der Druck im Druckraum, bei dem die auf das Einspritzventilglied wirkende Druckkraft größer ist als die auf das Einspritzventilglied wirkende Kraft der Schließfeder und sich das Einspritzventilglied in Öffnungsrichtung zur Freigabe der wenigstens einen Einspritzöffnung bewegt, ist dabei nur abhängig von der

Vorspannung der Schließfeder und somit fest vorgegeben. Um die Kraftstoffeinspritzung optimal an verschiedene Betriebszustände der Brennkraftmaschine anzupassen sowie den Verlauf der Kraftstoffeinspritzung zur Erzielung geringstmöglicher Abgas- und Geräuschemissionen anzupassen sollte der Öffnungsdruck des Kraftstoffeinspritzventils . jedoch variabel sein.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritzeinrichtung mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1 hat demgegenüber den Vorteil, daß durch den veränderbaren Druck im Federraum der Öffnungsdruck des Kraftstoffeinspritzventils variiert werden kann, so daß eine Anpassung an verschiedene Betriebszustände der Brennkraftmaschine und/oder an einen vorgegebenen Verlauf der Kraftstoffeinspritzung ermöglicht ist.

In den abhängigen Ansprüchen sind vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzeinrichtung angegeben. Die Ausbildungen gemäß den Ansprüchen 3 bis 5 ermöglichen eine Variation der auf das Einspritzventilglied in Schließrichtung durch den im

Federraum wirkenden Druck durch die Variation der von diesem effektiv beaufschlagten Querschnittsfläche. Die Ausbildung gemäß Anspruch 7 ermöglicht eine Dämpfung der Bewegung des Einspritzventilglieds in dessen Öffnungsrichtung. Die Ausbildung gemäß Anspruch 8 ermöglicht eine

Kraftstoffeinspritzung während einer Voreinspritzung mit geringem Druck, wodurch eine geringe Kraftstoffmenge bei geringem Verbrennungsgeräusch erreicht wird, und eine Kraftstoffeinspritzung während einer Haupteinspritzung mit hohem Druck, wodurch eine gute Zerstäubung des Kraftstoffs erreicht wird. Durch die Ausbildung gemäß Anspruch 13 wird auf einfache Weise der Druck im Steuerraum und damit der Öffnungsdruck des Kraftstoffeinspritzventils gesteuert. Als Druckquelle für den Steuerraum kann wie im Anspruch 15 angegeben vorteilhaft der Pumpenarbeitsraum dienen, so daß hierzu kein zusätzlicher Aufwand erforderlich ist. Die Ausbildung gemäß Anspruch 17 ermöglicht eine Entlastung des Steuerraums. Die Ausbildung gemäß Anspruch 18 ermöglicht eine einfache Veränderung des Drucks im Steuerraum, indem dieser bei geschlossenem Druckventil entlastet ist oder bei geöffnetem Druckventil der durch die Druckquelle gelieferte Druck in diesem herrscht.

Zeichnung

Mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der

Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Figur 1 bis 6 sowie 8 bis 12 eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung für eine Brennkraftmaschine in vereinfachter Darstellung gemäß verschiedener Ausführungsbeispiele und Figur 7 den Verlauf des Drucks in einem Kraftstoffeinspritzventil der

Kraftstoffeinspritzeinrichtung sowie einer Bewegung von dessen Einspritzventilglied.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

In den Figuren 1 bis 6 und 8 bis 12 ist eine

Kraftstoffeinspritzeinrichtung für eine Brennkraftmaschine beispielsweise eines Kraftfahrzeugs dargestellt. Die Brennkraftmaschine ist eine selbstzündende

Brennkraftmaschine und weist einen oder mehrere Zylinder auf. Bei dem in Figur 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Kraftstoffeinspritzeinrichtung als Pumpe-Düse- Einheit ausgebildet und weist für jeden Zylinder der Brennkraftmaschine eine Kraftstoffhochdruckpumpe 10 und ein Kraftstoffeinspritzventil 12 auf, die eine gemeinsame Baueinheit bilden. Es kann abweichend hiervon auch vorgesehen sein, daß die Kraftstoffhochdruckpumpe 10 und das Kraftstoffeinspritzventil 12 getrennt voneinander angeordnet sind und über eine Leitung miteinander verbunden sind.

Außerdem kann auch vorgesehen sein, daß für alle Zylinder der Brennkraftmaschine eine gemeinsame

Kraftstoffhochdruckpumpe und für jeden Zylinder ein

Kraftstoffeinspritzventil 12 vorgesehen ist.

Die Kraftstoffhochdruckpumpe 10 weist einen Pumpenkörper 14 auf, in dem in einer Zylinderbohrung 16 ein Pumpenkolben 18 dichtend verschiebbar geführt ist, der in der Zylinderbohrung 16 einen Pumpenarbeitsraum 20 begrenzt. Der Pumpenkolben 18 wird durch einen Nocken 22 einer Nockenwelle der Brennkraftmaschine gegen die Kraft einer Rückstellfeder 24 in einer Hubbewegung angetrieben.

Das Kraftstoffeinspritzventil 12 weist einen Ventilkörper 30 auf, der mehrteilig ausgebildet sein kann, und der mit dem Pumpenkörper 14 verbunden ist. Im Ventilkörper 30 ist eine Bohrung 32 ausgebildet, in der ein Einspritzventilglied 34 längsverschiebbar geführt ist. Der Ventilkörper 30 weist an seinem dem Brennraum des Zylinders der Brennkraftmaschine zugewandten Endbereich wenigstens eine, vorzugsweise mehrere Einspritzöffnungen 36 auf. Das Einspritzventilglied 34 weist an seinem dem Brennraum zugewandten Endbereich eine beispielsweise etwa kegelförmige Dichtfläche 38 auf, die mit einem im Ventilkörper 30 in dessen dem Brennraum zugewandtem Endbereich ausgebildeten Ventilsitz 40 zusammenwirkt, von dem oder nach dem die Einspritzöffnungen 36 abführen. Im

Ventilkörper 30 ist zwischen dem Einspritzventilglied 34 und der Bohrung 32 zum Ventilsitz 40 hin ein Ringraum 42 vorhanden, der in seinem dem Ventilsitz 40 abgewandten Endbereich durch eine radiale Erweiterung der Bohrung 32 in einen das Einspritzventilglied 34 umgebenden Druckraum 44 übergeht. Das Einspritzventilglied 34 weist auf Höhe des Druckraums 44 durch eine QuerSchnittsverringerung eine Druckschulter 46 auf. Am dem Brennraum abgewandten Ende des Einspritzventilglieds 34 greift zumindest mittelbar eine vorgespannte Schließfeder 48 an, durch die das

Einspritzventilglied 34 zum Ventilsitz 40 hin gedrückt wird. Die Schließfeder 48 ist in einem Federraum 50 des Ventilkörpers 30 angeordnet, der sich an die Bohrung 32 anschließt. Der Einspritzventilglied 34 stützt sich zumindest mittelbar an einem im Federraum 48 angeordneten, an der Schließfeder 48 anliegenden Federteller 49 ab. Im Pumpenkörper 14 und im Ventilkörper 30 ist ein Kanal 52 ausgebildet, durch den der Druckraum 44 mit dem Pumpenarbeitsraum 20 verbunden ist. Es kann auch vorgesehen sein, daß sich das Einspritzventilglied 34 über einen separaten Kolben an der Schließfeder 48 abstützt.

Der Pumpenarbeitsraum 20 weist eine Verbindung mit einem Niederdruckbereich, beispielsweise zumindest mittelbar mit einem Kraftstoffvorratsbehälter 21 auf, die durch ein elektrisch gesteuertes Ventil 54 gesteuert wird. Das Ventil 54 kann als Magnetventil ausgebildet sein oder einen piezoelektrischen Aktor aufweisen und wird durch eine elektronische Steuereinrichtung 56 angesteuert. Bei einem Saughub des Pumpenkolbens 18 ist das Ventil 54 geöffnet, so daß Kraftstoff aus dem Kraftstoffvorratsbehälter 21 in den Pumpenarbeitsraum 20 gelangen kann. Beim Förderhub des Pumpenkolbens 18 wird das Ventil 54 durch die Steuereinrichtung 56 geschlossen zu einem Zeitpunkt, zu dem eine Kraftstoffeinspritzung beginnen soll. Die Zeitdauer, für die das Ventil 54 geschlossen bleibt, bestimmt die Kraftstoffmenge, die eingespritzt wird.

Die Kraftstoffeinspritzeinrichtung ist in Figur 1 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel dargestellt. Die Bohrung 32, in der das Einspritzventilglied 34 geführt ist, ist vom Federraum 50 durch eine Trennwand 58 getrennt, die eine Öffnung 59, beispielsweise in Form einer Bohrung aufweist, deren Querschnitt kleiner ist als der der Bohrung 32. Durch die Bohrung 59 tritt ein Zapfen 60 durch die Trennwand 58 hindurch, der einerseits an der der Trennwand 58 zugewandten Stirnseite 35 des Einspritzventilglieds 34 und andererseits an der der Trennwand 58 zugewandten Stirnseite des Federtellers 49 anliegt. Der Zapfen 60 kann getrennt vom Einspritzventilglied 34 oder einstückig mit diesem ausgebildet sein und weist einen kleineren Querschnitt als das Einspritzventilglied 34 auf. Im Federraum 50 oder zumindest in dem Teilbereich des Federraums 50, in dem die Schließfeder 48 zwischen dem Federteller 49 und dem Boden 51 des Federraums 50 angeordnet ist, wird ein veränderlicher Druck eingestellt, der die Kraft der Schließfeder 48 unterstützt, indem dieser zumindest mittelbar auf das Einspritzventilglied 34 wirkt. Die Einstellung des veränderlichen Drucks im Federraum 50 wird nachfolgend noch näher erläutert .

Beim ersten Ausführungsbeispiel gemäß Figur 1 ist der

Federteller 49 mit großem radialem Spiel im Federraum 50 angeordnet, so daß dieser auf seiner der Schließfeder 48 zugewandten und auf seiner der Trennwand 58 zugewandten Stirnseite von dem im Federraum 50 herrschenden Druck beaufschlagt ist. Der Zapfen 60 tritt mit großem radialem

Spiel durch die Bohrung 59 in der Trennwand 58 hindurch. Der durch die Stirnseite 35 des Einspritzventilglieds 34 zur Trennwand 58 hin in der Bohrung 32 begrenzte Raum 61 ist somit durch das große radiale Spiel zwischen dem Zapfen 60 und der Bohrung 59 mit dem Federraum 50 verbunden. Durch den im Federraum 50 herrschenden Druck ist somit effektiv eine Fläche entsprechend der gesamten Querschnittsfläche des Einspritzventilglieds 34 in der Bohrung 32 beaufschlagt.

In Figur 2 ist die Kraftstoffeinspritzeinrichtung ausschnittsweise gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel dargestellt, bei dem abweichend zum ersten Ausführungsbeispiel der Zapfen 60 mit geringem radialem Spiel durch die Bohrung 59 der Trennwand 58 hindurchtritt. Der Raum 61 in der Bohrung 32 ist somit vom Federräum 50 getrennt, wobei der Raum 61 mit einem Niederdruckbereich 69 verbunden ist, so daß bei der Bewegung des Einspritzventilglieds 34 Kraftstoff ausströmen und einströmen kann. Durch den im Federraum 50 herrschenden Druck ist somit effektiv nur eine Fläche entsprechend der Querschnittsfläche des Zapfens 60 beaufschlagt.

In Figur 3 ist die Kraftstoffeinspritzeinrichtung ausschnittsweise gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel dargestellt, bei dem die Trennwand 58 zwischen der Bohrung 32 und dem Federraum 50 entfällt. Der Federraum 50 weist einen größeren Querschnitt auf als die Bohrung 32, in der das Einspritzventilglied 34 geführt ist. Der Übergang von der Bohrung 32 zum Federraum 50 ist beispielsweise etwa konisch ausgebildet. Der Federteller 49 ist im Bereich des Übergangs angeordnet und entsprechend ebenfalls etwa konisch ausgebildet. Das Einspritzventilglied 34 liegt über den Zapfen 60 am Federteller 49 an. Der im Federraum 50 herrschende Druck herrscht somit auch in der Bohrung 32 und wirkt effektiv auf eine Fläche entsprechend der Querschnittsfläche des Einspritzventilglieds 34 in der Bohrung 32.

In Figur 4 ist die Kraftstoffeinspritzeinrichtung ausschnittsweise gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel dargestellt, das im wesentlichen dem zweiten

Ausführungsbeispiel entspricht, wobei jedoch die Ausbildung des Zapfens 60 modifiziert ist. Der Zapfen 60 tritt mit geringem radialem Spiel durch die Bohrung 59 hindurch und weist in dessen Längserstreckung gesehen zwei Bereiche 60a, b mit unterschiedlich großem Querschnitt auf. Der Bereich 60a des Zapfens 60, der zum Federteller 49 hin angeordnet ist weist einen kleineren Querschnitt auf als der Bereich 60b des Zapfens 60, der zum Einspritzventilglied 34 hin angeordnet ist. Der Zapfen 60 kann beispielsweise kreiszylinderförmig ausgebildet sein, wobei der Bereich 60a mit kleinerem Querschnitt dadurch gebildet ist, daß wenigstens eine Abflachung am Umfang des Zapfens 60 angebracht ist. Es können dabei auch zwei, drei oder mehrere Abflachungen vorgesehen sein. Wie beim zweiten Ausführungsbeispiel ist nur die Querschnittsfläche des Zapfens 60 effektiv vom Druck im Federraum 50 beaufschlagt. Wenn sich das Einspritzventilglied 34 in seiner Schließstellung befindet, in der dieses mit seiner Dichtfläche 38 am Ventilsitz 40 anliegt, so ist der Bereich 60a des Zapfens 60 in der Bohrung 59 angeordnet, so daß ein Spalt zwischen dem Zapfen 60 und der Bohrung 59 verbleibt, durch den der Raum 61 in der Bohrung 32 mit dem Federraum 50 verbunden ist, durch den Kraftstoff aus dem Raum 61 in den Federraum 50 gelangen kann. Bei der Öffnungsbewegung des Einspritzventilglieds 34 wird der Zapfen 60 mit diesem mitbewegt und tritt weiter in den Federraum 50 ein. Dabei tritt der Bereich 60b des Zapfens 60 mit dem größeren Querschnitt in die Bohrung 59 ein, so daß zwischen dem Zapfen 60 und der Bohrung 59 nur noch ein kleinerer Spalt verbleibt, so daß die Verdrängung von Kraftstoff aus dem Raum 61 in den Federraum 50 behindert wird. Hierdurch wird eine Dämpfung der Bewegung des Einspritzventilglieds 34 in dessen Öffnungsrichtung erreicht.

In Figur 5 ist die Kraftstoffeinspritzeinrichtung ausschnittsweise gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel dargestellt. Der Zapfen 60 tritt dabei mit großem radialem Spiel durch die Bohrung 59 in der Trennwand 58 hindurch. Der Federteller 49 ist mit geringem radialem Spiel im Federraum 50 angeordnet, so daß durch diesen zur Trennwand 58 hin ein Raum 62 vom Federraum 50 getrennt wird, der mit einem

Niederdruckbereich 69 verbunden ist. Es ist hierbei effektiv die gesamte Querschnittsfläche des Federtellers 49 von dem im Federraum 50 herrschenden Druck beaufschlagt.

In Figur 6 ist die Kraftstoffeinspritzeinrichtung ausschnittsweise gemäß einem sechsten Ausführungsbeispiel dargestellt. Der Zapfen 60 tritt mit geringem radialem Spiel durch die Bohrung 59 in der Trennwand 58 hindurch und weist wie beim vierten Ausführungsbeispiel die Bereiche 60a, b mit unterschiedlich großem Querschnitt auf. Der Federteller 49 ist mit geringem radialem Spiel im Federraum 50 angeordnet, so daß durch diesen zur Trennwand 58 hin ein Raum 62 vom Federreum 50 getrennt wird, der mit einem Niederdruckbereich 69 verbunden ist. Es ist hierbei effektiv die gesamte Querschnittsfläche des Federtellers 49 von dem im Federraum 50 herrschenden Druck beaufschlagt. Die Dämpfungsfunktion des Zapfens 60 mit seinen Bereichen 60a, b ist gleich wie beim vierten Ausführungsbeispiel beschrieben.

Nachfolgend werden verschiedene Ausführungsbeispiele erläutert, wie der Druck im Federraum 50 verändert werden kann. Sämtliche nachfolgend erläuterte Ausführungsbeispiele können dabei mit einem der vorstehend erläuterten ersten bis sechsten Ausführungsbeispiel kombiniert werden. Bei dem in Figur 1 dargestellten ersten Ausführungsbeispiel ist im Ventilkörper 30 und/oder im Pumpenkörper 14 ein Kanal 64 ausgebildet, der in den Federraum 50 mündet. Über den Kanal 64 ist der Federraum 50 mit einer externen Druckquelle 66 verbunden, die beispielsweise ein Druckspeicher oder ein Druckerzeuger in Form einer Pumpe sein kann. Die Verbindung des Federraums 50 mit der Druckquelle 66 wird durch ein

Stellglied 67 gesteuert, das beispielsweise ein elektrisch gesteuertes Ventil ist, das als Magnetventil ausgebildet sein kann und das von der Steuereinrichtung 56 angesteuert wird. Beim dargestellten ersten Ausführungsbeispiel ist das Ventil 67 als 2/2-Wegeventil ausgebildet, durch das in einer ersten Schaltstellung der Federraum 50 mit der Druckquelle 66 verbunden ist und durch das in einer zweiten Schaltstellung der Federraum 50 von der Druckquelle 66 getrennt ist. In der Verbindung des Federraums 50 mit der Druckquelle 66 kann wenigstens eine Drosselstelle 68 vorgesehen sein. Wenn der Federraum 50 mit der Druckquelle 66 verbunden ist, so herrscht in diesem ein erhöhter Druck, der gemäß einem der vorstehend erläuterten Ausführungsbeispiele zumindest mittelbar auf das Einspritzventilglied 34 wirkt und eine zusätzliche, die Kraft der Schließfeder 48 unterstützende Kraft auf das Einspritzventilglied 34 in dessen Schließrichtung zum Ventilsitz 40 hin erzeugt. Wenn der Federraum 50 von der Druckquelle 66 getrennt ist, so baut sich der erhöhte Druck im Federraum 50 über eine Verbindung zu einem Niederdruckbereich 69 ab.

In Figur 7 ist der Verlauf des vom Pumpenkolben 18 durch dessen Hubbewegung beim Förderhub im Pumpenarbeitsraum 20 sowie im Druckraum 44 erzeugten Drucks p, des im Federraum 50 eingestellten Drucks pf und der Hubbewegung h des

Einspritzventilglieds 34 des Kraftstoffeinspritzventils 12 über der Zeit während einem Einspritzzyklus. Wenn die Kraftstoffeinspritzung beginnen soll, so wird durch die Steuereinrichtung 56 das Ventil 54 geschlossen und das Ventil 67 wird ebenfalls geschlossen. Im Federraum 50 herrscht somit ein geringer Druck und auf das Einspritzventilglied 34 wirkt im wesentlichen nur die Kraft der Schließfeder 48. Wenn der im Druckraum 44 herrschende Druck über die Druckschulter 46 auf das Einspritzventilglied 34 eine Kraft in dessen Öffnungsrichtung vom Ventilsitz 40 weg erzeugt, die größer ist als die Kraft der Schließfeder 48, so öffnet das Kraftstoffeinspritzventil 12. Das Einspritzventilglied 34 hebt dabei mit seiner Dichtfläche 38 vom Ventilsitz 40 und gibt die Einspritzöffnungen 36 frei, durch die Kraftstoff eingespritzt wird. Die

Kraftstoffeinspritzung erfolgt dabei bei relativ geringem Druck und in geringer Menge als eine

Kraftstoff oreinspritzung. Der Druck im Druckraum 44, bei dem das Kraftstoffeinspritzventil 12 öffnet wird als Öffnungsdruck bezeichnet. Zur Beendigung der

Kraftstoffvoreinspritzung wird das Ventil 67 durch die Steuereinrichtung 56 geöffnet, so daß der Federraum 50 mit der Druckquelle 66 verbunden ist und sich in diesem ein erhöhter Druck entsprechend dem durch die Druckquelle 66 gelieferten Druck einstellt. Die auf das Einspritzventilglied 34 wirkende Schließkraft wird dadurch erhöht, so daß das Kraftstoffeinspritzventil 12 wieder schließt, indem das Einspritzventilglied 34 mit seiner Dichtfläche 38 am Ventilsitz 40 zur Anlage kommt. Nachfolgend steigt der Druck im Druckraum 44 entsprechend dem Profil des den Pumpenkolben 18 antreibenden Nockens 22 an, so daß auf das Einspritzventilglied 34 eine steigende Druckkraft in Öffnungsrichtung wirkt. Wenn die durch den im Druckraum 44 herrschenden Druck auf das Einspritzventilglied 34 erzeugte Öffnungskraft die Schließkraft als Summe der Kraft der Schließfeder 48 und der durch den Druck im

Federraum 50 erzeugten Druckkraft übersteigt, so öffnet das Kraftstoffeinspritzventil 12 wieder. Die dann erfolgende Haupteinspritzung erfolgt bei einem höheren Druck als die Voreinspritzung und für eine längere Zeitdauer. Der Öffnungsdruck p2 des Kraftstoffeinspritzventils 12 bei der Haupteinspritzung ist somit höher als der Öffnungsdruck pl bei der Voreinspritzung. Bei Beendigung der Haupteinspritzung wird das Ventil 54 geöffnet, so daß der Druckraum 44 entlastet ist. Außerdem wird auch das Ventil 67 geöffnet, so daß der Federraum 50 ebenfalls entlastet wird. Bei einem nachfolgenden Einspritzzyklus herrscht dann im Federraum 50 wieder ein geringer Druck, so daß für die Voreinspritzung der geringe Öffnungsdruck pl am Kraftstoffeinspritzventil vorhanden ist.

In Figur 8 ist die Kraftstoffeinspritzeinrichtung vereinfacht gemäß einem siebten Ausführungsbeispiel dargestellt, bei dem gegenüber dem ersten Ausführungsbeispiel die Ausbildung des Stellglieds 67 modifiziert ist. Das Stellglied 67 ist als 3/2-Wegeventil ausgebildet, das drei Anschlüsse und zwei Schaltstellungen aufweist und durch die Steuereinrichtung 56 angesteuert wird. In einer ersten Schaltstellung des Ventils 67 ist durch dieses der Federraum 50 mit der Druckquelle 66 verbunden und von einem Niederdruckbereich 69 getrennt und in einer zweiten Schaltstellung ist der Federraum 50 von der Druckquelle 66 getrennt und mit dem Niederdruckbereich 69 verbunden. Eine Entlastung des Federraums 50 wird somit ebenfalls durch das Ventil 67 gesteuert. In der Verbindung des Federraums 50 mit dem Niederdruckbereich 69 kann wenigstens eine Drosselstelle 70 vorgesehen sein.

In Figur 9 ist die Kraftstoffeinspritzeinrichtung vereinfacht gemäß einem achten Ausführungsbeispiel dargestellt. Hierbei dient der Pumpenkolben 18 als Stellglied, durch den die Verbindung des Federraums 50 mit der Druckquelle 66 gesteuert wird. In die Zylinderbohrung 16 mündet ein zur Druckquelle 66 führender Kanal 71 und in axialem Abstand von diesem der zum Federraum 50 führende Kanal 64. Der Pumpenkolben 18 weist einen sich in axialer Richtung über eine vorgegebene Breite erstreckenden Einstich 72 mit verringertem Querschnitt auf. Zu Beginn des in die Zylinderbohrung 16 hinein gerichteten Förderhubs des Pumpenkolbens 18 befindet sich dieser mit seinem vollen Querschnitt im Bereich der Mündung des Kanals 71, so daß dieser verschlossen ist und der Federraum 50 von der

Druckquelle 66 getrennt ist. Wenn sich der Pumpenkolben 18 bei seinem Förderhub weiter in die Zylinderbohrung 16 hinein bewegt, so gelangt dessen Einstich 72 in Überdeckung mit der Mündung des Kanals 71, so daß der Kanal 64 und damit der Federraum 50 über den Einstich 72 mit der Druckquelle 66 verbunden ist. Zu Beginn des Förderhubs des Pumpenkolbens 18 herrscht somit im Federraum 50 ein geringer Druck, so daß der niedrige Öffnungsdruck für die Voreinspritzung erreicht ist, und bei weiterem Förderhub des Pumpenkolbens 18 wird der Druck im Federraum 50 erhöht, so daß der höhere

Öffnungsdruck für die Haupteinspritzung erreicht ist. In Figur 10 ist die Kraftstoffeinspritzeinrichtung vereinfacht gemäß einem neunten Ausführungsbeispiel dargestellt, bei dem abweichend zu den vorstehend erläuterten Ausführungsbeispielen keine externe Druckquelle vorgesehen ist, sondern der Pumpenarbeitsraum 20 als Druckquelle verwendet wird, um den Druck im Federraum 50 zu erhöhen. Der Federraum 50 weist dabei eine Verbindung mit dem Pumpenarbeitsraum 20 auf, die durch ein Stellglied 67 gesteuert wird. Bei dem in Figur 10 dargestellten

Ausführungsbeispiel ist das Stellglied als 2/2-Wegeventil 67 ausgebildet, durch das der Federraum 50 in einer ersten Schaltstellung mit dem Pumpenarbeitsraum 20 verbunden ist und in einer zweiten Schaltstellung vom Pumpenarbeitsraum 20 getrennt ist. Alternativ kann das Stellglied 67 auch wie beim zweiten Ausführungsbeispiel als 3/2-Wegeventil ausgebildet sein, durch das in einer ersten Schaltstellung der Federraum 50 mit dem Pumpenarbeitsraum 20 verbunden und von einem Niederdruckbereich 69 getrennt ist und in einer zweiten Schaltstellung der Federraum 50 vom

Pumpenarbeitsraum 20 getrennt und mit dem Niederdruckbereich 69 verbunden ist.

In Figur 11 ist die Kraftstoffeinspritzeinrichtung vereinfacht gemäß einem zehnten Ausführungsbeispiel dargestellt, bei dem wiederum der Pumpenarbeitsraum 20 als Druckquelle für den Federraum 50 dient. Die Verbindung des Federraums 50 mit dem Pumpenarbeitsraum 20 wird durch den Pumpenkolben 18 als Stellglied gesteuert. Vom Umfang der Zylinderbohrung 16 führt ein Kanal 64 zum Federraum 50 ab. Der Pumpenkolben 18 weist einen sich in axialer Richtung über eine vorgegebene Breite erstreckenden Einstich 72 mit verringertem Querschnitt auf. Die Zylinderbohrung 16 weist in ihrem inneren Endbereich an wenigstens einem Teil ihres Umfangs eine radiale Erweiterung 74 beispielsweise in Form einer Nut auf. Zu Beginn des in die Zylinderbohrung 16 hinein gerichteten Förderhubs des Pumpenkolbens 18 befindet sich dieser mit seinem vollen Querschnitt im Bereich zwischen der Mündung des Kanals 64 und der Erweiterung 74 der Zylinderbohrung 16, so daß der Kanal 64 und damit der Federraum 50 vom Pumpenarbeitsraum 20 getrennt ist. Wenn sich der Pumpenkolben 18 bei seinem Förderhub weiter in die Zylinderbohrung 16 hinein bewegt, so gelangt dessen Einstich 72 in Überdeckung mit der Erweiterung 74 der Zylinderbohrung 16, so daß der Kanal 64 und damit der Federraum 50 über den Einstich 72 mit dem Pumpenarbeitsraum 20 verbunden ist. Zu

Beginn des Förderhubs des Pumpenkolbens 18 herrscht somit im Federraum 50 ein geringer Druck, so daß der niedrige Öffnungsdruck für die Voreinspritzung erreicht ist, und bei weiterem Förderhub des Pumpenkolbens 18 wird der Druck im Federraum 50 erhöht, so daß der höhere Öffnungsdruck für die Haupteinspritzung erreicht ist.

In Figur 12 ist die Kraftstoffeinspritzeinrichtung vereinfacht gemäß einem elften Ausführungsbeispiel dargestellt, bei dem wiederum der Pumpenarbeitsraum 20 als Druckquelle für den Federraum 50 dient. Der Federraum 50 weist dabei eine Verbindung mit dem Pumpenarbeitsraum 20 auf, in der als Stellglied ein zum Federraum 50 hin öffnendes Druckventil 78 angeordnet ist. Wenn der Druck im Pumpenarbeitsraum 20 geringer ist als der Öffnungsdruck der Druckventils 78, so ist dieses geschlossen und der Federraum 50 vom Pumpenarbeitsraum 20 getrennt. Der Federraum 50 ist dann zu einem Niederdruckbereich entlastet. Wenn der Druck im Pumpenarbeitsraum 20 den Öffnungsdruck des Druckventils 78 überschreitet, so öffnet dieses und der Federraum 50 ist mit dem Pumpenarbeitsraum 20 verbunden. Der Öffnungsdruck des Druckventils 78 ist derart eingestellt, daß dieses bei geringem Förderhub und damit geringem Druck im Pumpenarbeitsraum 20 geschlossen ist, so daß im Federraum 50 ein niedriger Druck herrscht und ein niedriger Öffnungsdruck des Kraftstoffeinspritzventils 12 für die Voreinspritzung erreicht ist. Bei zunehmendem Förderhub und damit steigendem Druck im Pumpenarbeitsraum 20 öffnet das Druckventil 78, so daß der Federraum 50 mit dem Pumpenarbeitsraum 20 verbunden ist und ein höherer Öffnungsdruck des

Kraftstoffeinspritzventils 12 für die Haupteinspritzung erreicht ist.

Claims

Patentansprüche

1. Kraftstoffeinspritzeinrichtung für eine

Brennkraftmaschine mit einem Kraftstoffeinspritzventil (12), das ein Einspritzventilglied (34) aufweist, durch das wenigstens eine Einspritzöffnung (36) gesteuert wird, wobei das Einspritzventilglied (34) von dem in einem Druckraum (44) des Kraftstoffeinspritzventils (12) herrschenden Druck beaufschlagt ist und durch diesen gegen die Kraft einer in einem Federraum (50) des Kraftstoffeinspritzventils (12) angeordneten Schließfeder (48) in einer Öffnungsrichtung zur Freigabe der wenigstens einen Einspritzöffnung (36) bewegbar ist, wobei dem Druckraum (44) zu einer

Kraftstoffeinspritzung von einer Kraftstoffhochdruckpumpe (10) Kraftstoff unter hohem Druck zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Einspritzventilglied (34) zumindest mittelbar von dem im Federraum (50) herrschenden Druck in Schließrichtung beaufschlagt ist und daß der Druck im Federraum (50) veränderbar ist.

2. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich das Einspritzventilglied (34) über einen im Querschnitt gegenüber diesem kleineren Zapfen (60), der durch eine Öffnung (59) in einer Trennwand (58) des Federraums (50) hindurchtritt, an einem im Federraum (50) an der Schließfeder (48) anliegenden Federteller (49) abstützt.

3. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Federteller (49) mit großem radialem Spiel im Federraum (50) angeordnet ist und daß der Zapfen (60) mit großem radialem Spiel durch die Öffnung (59) der Trennwand (58) hindurchtritt, so daß effektiv die dem Federraum (50) zugewandte Querschnittsfläche (35) von dem im Federraum (50) herrschenden Druck beaufschlagt ist.

4. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Federteller (49) mit großem radialem Spiel im Federraum (50) angeordnet ist und daß der Zapfen (60) mit geringem radialem Spiel durch die Öffnung (59) der Trennwand (58) hindurchtritt, so daß effektiv die Querschnittsfläche des Zapfens (60) von dem im Federraum (50) herrschenden Druck beaufschlagt ist.

5. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Federteller (49) mit geringem radialem Spiel im Federraum (50) angeordnet ist, so daß effektiv die Querschnittsfläche des Federtellers (49) von dem im Federraum (50) herrschenden Druck beaufschlagt ist.

6. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein durch den Federteller (49) zur Trennwand (58) hin vom Federraum (50) getrennter Raum (62) mit einem Niederdruckbereich (69) verbunden ist.

7. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Zapfen (60) über seine Längserstreckung Bereiche (60a,b) mit unterschiedlich großem Querschnitt aufweist, wobei der Zapfen (60) in einer Schließstellung des Einspritzventilglieds (34) mit einem Bereich (60a) geringen Querschnitts durch die Öffnung (59) der Trennwand (58) hindurchtritt und bei einer Bewegung des Einspritzventilglieds (34) in Öffnungsrichtung mit einem Bereich (60b) größeren Querschnitts in die Öffnung (59) eintaucht, wodurch die Bewegung des Einspritzventilglieds (34) in Öffnungsrichtung gedämpft wird.

8. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß während einem Kraftstoffeinspritzzyklus zu Beginn für eine Voreinspritzung von Kraftstoff im Federraum (50) ein geringer Druck eingestellt wird und daß für eine nachfolgende Haupteinspritzung von Kraftstoff im Federraum (50) ein erhöhter Druck eingestellt wird.

9. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Federraum (50) eine Verbindung mit einer Druckquelle (66; 20) aufweist, die durch ein Ventil (67) gesteuert wird.

10. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil ein elektrisch gesteuertes Ventil (67) ist.

11. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil (67) ein 2/2-Wegeventil ist, durch das in einer ersten Schaltstellung der Federraum (50) mit der Druckquelle (66,-20) verbunden ist und durch das in einer zweiten Schaltstellung der Federraum (50) von der Druckguelle (66;20) getrennt ist.

12. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil (67) ein 3/2-Wegeventil ist, durch das in einer ersten Schaltstellung der Federraum (50) mit der Druckquelle (66; 20) verbunden und von einem Niederdruckbereich (69) getrennt ist und durch das in einer zweiten Schaltstellung der Federraum (50) von der Druckquelle (66; 20) getrennt und mit dem Niederdruckbereich (69) verbunden ist.

13. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Federraum (50) eine Verbindung mit einer Druckguelle (66; 20) aufweist, daß die Kraftstoffhochdruckpumpe (10) einen Pumpenkolben (18) aufweist, der in einer Hubbewegung angetrieben wird und daß durch den Pumpenkolben (18) abhängig von dessen Förderhub die Verbindung des Federraums (50) mit der Druckquelle (66; 20) gesteuert wird.

14. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach Anspruch 13 , dadurch gekennzeichnet, daß der Federraum (50) bei geringem Förderhub des Pumpenkolbens (18) von der Druckquelle (66;20) getrennt ist und bei größerem Förderhub des Pumpenkolbens (18) mit der Druckquelle (66; 20) verbunden ist.

15. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die

Kraftstoffhochdruckpumpe (10) einen Pumpenkolben (18) aufweist, der in einer Hubbewegung angetrieben wird und der einen Pumpenarbeitsraum (20) begrenzt, und daß der Pumpenarbeitsraum (20) als Druckquelle für den Federraum (50) dient.

16. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß in der Verbindung des Federraums (50) mit der Druckquelle (66; 20) wenigstens eine Drosselstelle (68) vorgesehen ist.

17. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Federraum (50) eine Verbindung mit einem Niederdruckbereich (69) aufweist, in der wenigstens eine Drosselstelle (70) vorgesehen ist.

18. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Federraum (50) eine Verbindung mit einer Druckquelle (66; 20) aufweist, in der ein zum Federraum (50) hin öffnendes Druckventil (78) angeordnet ist, das bei Überschreiten eines vorgegebenen Drucks die Verbindung des Federraums (50) mit der Druckquelle (66; 20) öffnet.

19. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach einem der vorstehenden ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß diese für jeweils einen Zylinder der Brennkraftmaschine ein Kraftstoffeinspritzventil (12) und eine

Kraftstoffhochdruckpumpe (10) aufweist, die eine gemeinsame Baueinheit bilden.