WO2003106836A1

WO2003106836A1 - Pumpe-düse-einheit

Info

Publication number: WO2003106836A1
Application number: PCT/DE2003/001873
Authority: WO
Inventors: Maximilian Kronberger
Original assignee: Siemens Aktiengesellschaft
Priority date: 2002-06-13
Filing date: 2003-06-03
Publication date: 2003-12-24

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Pumpe-Düse-Einheit zum Zuführen von Kraftstoff (10; 100) in einen Verbrennungsraum (12; 120) einer Brennkraftmaschine. Um bei einer kompakten Bauweise eine definierte Steuerung des Einspritzverlaufs sowie des Einspritzdrucks zu ermöglichen, ist zwischen dem ersten Druckraum (28; 280) und dem zweiten Druckraum (30; 300) ein Druckbegrenzungs- und -halteventil (34; 340) in Form eines 2/2-Ventils vorgesehen. Bei einer Ausführungsform steht das Druckbegrenzungs- und -halteventil (34) direkt mit dem ersten Druckraum (28) in Verbindung, während das Druckbegrenzungs- und -halteventil (340) bei einer zweiten Ausführungsform über eine Verbindungsleitung (480) mit dem ersten Druckraum (280) in Verbindung steht.

Description

Beschreibung

Pumpe-Düse-Einheit

Die Erfindung betrifft eine Pumpe-Düse-Einheit zum Zuführen von Kraftstoff in einen Verbrennungsraum einer Brennkraftmaschine, mit einer Steuer- und/oder regelbaren Kraftstoffpumpe, einer Kraftstoffeinspritzdüse, die eine zwischen einer Schließstellung und einer Öffnungsstellung hin und her beweg- liehe Düsennadel aufweist, einem ersten Druckraum, der von der Kraftstoffpumpe mit unter einem ersten Druck stehendem Kraftstoff befüllbar ist, einem zweiten Druckraum, wobei in dem zweiten Druckraum unter einem zweiten Druck stehender Kraftstoff eine Schließkraft auf die Düsennadel ausübt, und einem dritten Druckraum, der zumindest mit dem ersten Druckraum kommuniziert, wobei in dem dritten Druckraum unter einem dritten Druck stehender Kraftstoff eine Öffnungskraft auf die Düsennadel ausübt.

Derartige Pumpe-Düse-Einheiten werden insbesondere im Zusammenhang mit druckgesteuerten Einspritzsystemen verwendet. Ein wesentliches Merkmal eines druckgesteuerten Einspritzsystems besteht darin, dass die Kraftstoffeinspritzdüse öffnet, sobald eine zumindest von aktuell herrschenden Drücken beein- flusste Öffnungskraft auf die Düsennadel ausgeübt wird. Derartige druckgesteuerte Einspritzsysteme dienen der Kraftstoffdosierung, der Kraftstoffaufbereitung, der Formung des Einspritzverlaufs und einer Abdichtung der KraftstoffZuführung gegen den Verbrennungsraum der Brennkraftmaschine. Mit druckgesteuerten Einspritzsystemen lässt sich der zeitliche

Verlauf des Mengenstroms während der Einspritzung in vorteilhafter Weise steuern. Damit kann ein positiver Einfluss auf die Leistung, den Kraftstoffverbrauch und die Schadstoffemission des Motors genommen werden.

Bei den gattungsgemäßen Pumpe-Düse-Einheiten ist die Kraftstoffpumpe und die Kraftstoffeinspritzdüse als integriertes Bauteil ausgebildet. Für jeden Verbrennungsraum der Brennkraftmaschine wird zumindest eine Pumpe-Düse-Einheit vorgesehen, die in der Regel in den Zylinderkopf eingebaut wird. Die Kraftstoffpumpe umfasst dabei typischerweise einen in einem Kraftstoffpumpenzylinder hin und her beweglichen Kraftstoffpumpenkolben, der entweder direkt über einen Stößel oder indirekt über Kipphebel von einer Nockenwelle der Brennkraftmaschine angetrieben wird. Der üblicherweise den ersten Druckraum bildende Abschnitt des Kraftstoffpumpenzylinders ist über ein Steuerventil mit einem Kraftstoff-Niederdruckbereich verbindbar, wobei bei geöffnetem Steuerventil Kraftstoff von dem Kraftstoff-Niederdruckbereich in den ersten Druckraum angesaugt und bei weiterhin geöffnetem Steuerventil von dem ersten Druckraum in den Kraftstoff-Niederdruckbereich zurück- gedrückt wird. Sobald das Steuerventil geschlossen wird, erfolgt durch den Kraftstoffpumpenkolben eine Komprimierung des in dem ersten Druckraum befindlichen Kraftstoffs und somit ein Druckaufbau. Es ist bekannt, das Steuerventil in Form eines Magnetventils vorzusehen. Magnetventile weisen jedoch üb- licherweise eine relativ lange Ansprechzeit auf, was insbesondere dadurch bedingt ist, dass der Magnetanker eines Magnetventils aufgrund der von seiner Masse abhängigen Massenträgheitskräfte nicht beliebig schnell beschleunigt werden kann. Weiterhin erfordert auch der Aufbau des Magnetfeldes zur Erzeugung der Anzugskraft Zeit. Eine mit einem Magnetventil ausgestattete Pumpe-Düse-Einheit ist beispielsweise aus der EP 0 277 939 Bl bekannt.

Um die durch die Verwendung von Magnetventilen hervorgerufe- nen Probleme zu vermeiden, ist es weiterhin bereits bekannt, Pumpe-Düse-Einheiten mit einem Steuerungsventil auszustatten, das piezoelektrisch betrieben wird. Eine derartige Pumpe- Düse-Einheit ist beispielsweise aus der DE 198 35 494 AI bekannt .

Um bei einem Einspritzvorgang neben einer Haupteinspritzmenge eine zusätzliche Voreinspritzmenge und/oder eine zusätzliche Nacheinspritzmenge in den Verbrennungsraum einzubringen, ist es weiterhin bekannt, während eines Einspritzzyklus mehrere, in kurzen Zeitabständen aufeinanderfolgende Einspritzimpulse auszulösen. Weiterhin kann es vorteilhaft sein, den Ein- spritzdruck mittels einer Einspritzverlaufsformung so zu regeln, dass hohe Druckspitzen und damit harte Verbrennungsschläge vermieden werden. Zu diesem Zweck ist beispielsweise aus der DE 199 42 846 Cl bereits ein Einspritz-Verlaufs- Formungs-Injektor bekannt, bei dem die Druckeinstellung durch die Verwendung von Ausgleichsmitteln verbessert werden soll.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die gattungsgemäßen Pumpe-Düse-Einheiten derart weiterzubilden, dass bei kompakter Bauweise eine definierte Steuerung des Einspritzverlaufs sowie des Einspritzdrucks ermöglicht wird.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfin- düng ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.

Die erfindungsgemäße Pumpe-Düse-Einheit baut auf dem gattungsgemäßen Stand der Technik dadurch auf, dass zwischen dem ersten Druckraum und dem zweiten Druckraum ein Druckbegren- zungs- und -halteventil in Form eines 2/2-Ventils vorgesehen ist. Ein 2/2-Ventil weist zwei Anschlüsse und zwei unterschiedliche Schaltzustände auf. Übertragen auf den vorliegenden Zusammenhang können diese zwei Schaltzustände insbesondere dem geschlossenen Ventil und dem geöffneten Ventil zuge- ordnet werden. Durch das erfindungsgemäß vorgesehene Druckbegrenzungs- und -halteventil in Form eines 2/2-Ventils ist es insbesondere möglich, den in dem zweiten Druckraum herrschenden zweiten Druck derart einzustellen, dass sich eine für die jeweiligen Betriebs- und Lastverhältnisse der Brenn- kraftmaschine geeignete auf die Düsennadel wirkende Schließkraft ergibt. Die Schließkraft wirkt dabei einer ebenfalls auf die Düsennadel ausgeübten Öffnungskraft entgegen, die von dem in dem dritten Druckraum herrschenden dritten Druck abhängt. Somit ist es beispielsweise möglich, für eine Voreinspritzung in dem zweiten Druckraum einen relativ kleinen zweiten Druck einzustellen, so dass die Düsennadel bereits dann in eine Öffnungsstellung bewegt wird, wenn in dem dritten Druckraum ein die Öffnungskraft bedingender relativ geringer Druck herrscht. Während der dritte Druck in dem dritten Druckraum während beziehungsweise nach der Voreinspritzung zunächst wieder abfällt, kann der Druck im zweiten Druckraum weiter aufgebaut werden, wodurch sich die Düsennadel für die nachfolgende Haupteinspritzung erst dann wieder in die Öffnungsstellung bewegt, wenn der dritte Druck im dritten Druckraum auf einen relativ hohen Wert angestiegen ist. Während der Haupteinspritzung bleibt der zweite Druck in dem zweiten Druckraum aufgrund des Druckbegrenzungs- und - halteventils annähernd konstant. Die Höhe des während der Haupteinspritzung im Wesentlichen konstant gehaltenen Druckes beeinflusst dabei die Länge der Haupteinspritzung.

Bei bevorzugten Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Pumpe-Düse-Einheit ist vorgesehen, dass das Druckbegrenzungsund -halteventil durch eine Druckdifferenz betätigt wird. Auf diese Weise können dem Druckbegrenzungs- und -halteventil zugeordnete Stellglieder entfallen, was sich sowohl hinsieht- lieh der Herstellungskosten als auch hinsichtlich des erforderlichen Bauraums positiv auswirkt.

Bei einer ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Pumpe- Düse-Einheit ist in diesem Zusammenhang vorgesehen, dass die Druckdifferenz die Differenz zwischen dem ersten Druck und dem zweiten Druck ist. Dabei ist die Betriebsweise vorzugsweise derart, dass der in dem ersten Druckraum herrschende Druck das Druckbegrenzungs- und -halteventil zunächst öffnet, wodurch der zweite Druck in dem zweiten Druckraum erhöht wird. Dabei vergrößert sich der jeweilige Öffnungsquerschnitt vorzugsweise zunächst mit einem steigenden ersten Druck. Sobald eine unter anderem durch die Wahl der jeweiligen Öff- nungsquerschnitte beeinflussbare Druckdifferenz zwischen dem ersten Druck und dem zweiten Druck erreicht ist, wird das Druckbegrenzungs- und -halteventil geschlossen, wodurch der zweite Druck in dem zweiten Druckraum beispielsweise während einer Haupteinspritzung im Wesentlichen konstant gehalten werden kann.

Bei einer anderen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Pumpe-Düse-Einheit ist vorgesehen, dass die Druckdifferenz die Differenz zwischen dem dritten Druck und dem zweiten Druck ist. Diese Lösung kommt insbesondere in Betracht, wenn das Druckbegrenzungs- und -halteventil räumlich benachbart zum dritten Druckraum angeordnet ist und über eine Verbindungsleitung mit dem ersten Druckraum in Verbindung steht, die auch den dritten Druckraum speist. Auf das Druckbegrenzungsund -halteventil wirkt dann ein zumindest annähernd gleicher Druck ein, wie er in dem dritten Druckraum herrscht. Bei dieser Ausführungsform ist die Betriebsweise vorzugsweise derart, dass der in dem dritten Druckraum herrschende Druck das Druckbegrenzungs- und -halteventil zunächst öffnet, wodurch der zweite Druck in dem zweiten Druckraum erhöht wird. Dabei vergrößert sich der jeweilige Öffnungsquerschnitt vorzugsweise zunächst mit einem steigenden dritten Druck. Sobald eine unter anderem durch die Wahl der jeweiligen Öffnungsquer- schnitte beeinflussbare Druckdifferenz zwischen dem dritten Druck und dem zweiten Druck erreicht ist, wird das Druckbegrenzungs- und -halteventil geschlossen, wodurch der zweite Druck in dem zweiten Druckraum beispielsweise während einer Haupteinspritzung im Wesentlichen konstant gehalten werden kann.

Unabhängig von der speziellen Ausgestaltung des Druckbegrenzungs- und -halteventils ist vorzugsweise vorgesehen, dass das Druckbegrenzungs- und -halteventil eine erste Arbeits- Stellung aufweist, in der es geschlossen ist. In diesem Zusammenhang gilt es als besonders vorteilhaft, wenn vorgesehen ist, dass die erste Arbeitsstellung eine durch Federkräfte erzwungene Ruhestellung ist.

Dabei wird weiterhin bevorzugt, dass das Druckbegrenzungsund -halteventil die erste Arbeitsstellung zum Druckhalten einnimmt. Vorzugsweise wirken zum Druckhalten neben den die Ruhestellung erzwingenden Federkräften weitere Kräfte auf das Druckbegrenzungs- und -halteventil ein, insbesondere über Drücke erzeugte Kräfte.

Für die erfindungsgemäße Pumpe-Düse-Einheit wird es weiterhin als vorteilhaft erachtet, wenn vorgesehen ist, dass das Druckbegrenzungs- und -halteventil eine unstabile zweite Ar- beitsstellung mit einem Öffnungsquerschnitt aufweist. Unter unstabiler Arbeitsstellung ist hierbei insbesondere eine Stellung zu verstehen, die keine definierte Zwischen- oder Endstellung ist.

Weiterhin wird bevorzugt, dass das Druckbegrenzungs- und

-halteventil eine von der ersten Arbeitsstellung verschiedene dritte Arbeitsstellung aufweist, in der es geschlossen ist.

In diesem Zusammenhang wird es als besonders vorteilhaft er- achtet, wenn vorgesehen ist, dass das Druckbegrenzungs- und - halteventil die dritte Arbeitsstellung zum Druckbegrenzen einnimmt. Dabei ist es vorteilhaft, dass das Druckbegrenzungs- und -halteventil die dritte Arbeitsstellung einnimmt, wenn der erste beziehungsweise der dritte Druck den zweiten Druck um einen vorgegebenen Wert übersteigt. Sobald der erste beziehungsweise der dritte Druck wieder abnimmt, verlässt das Druckbegrenzungs- und -halteventil die dritte Arbeitsstellung vorzugsweise wieder und kehrt bei bevorzugten Ausführungsformen, je nach Höhe der aktuellen Differenz zwischen dem ersten beziehungsweise dem dritten und dem zweiten Druck, in die zweite oder die erste Arbeitsstellung zurück. Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Pumpe-Düse-Einheit ist vorgesehen, dass das Druckbegrenzungs- und -halteventil einen Ventilteller aufweist, der in der ersten Arbeitsstellung mit einem ersten Ventilsitz zusammenwirkt.

Darüber hinaus wird bevorzugt, dass der Ventilteller in der dritten Arbeitsstellung mit einem zweiten Ventilsitz zusammenwirkt .

Im Zusammenhang mit dem geöffneten Zustand des Druckbegrenzungs- und -halteventils ist bei bevorzugten Ausführungsformen vorgesehen, dass der Ventilteller in der zweiten Arbeitsstellung nicht am ersten Ventilsitz und nicht am zweiten Ven- tilsitz anliegt. Bei einer derartigen zweiten Arbeitsstellung kann es sich insbesondere um die bereits erwähnte unstabile Arbeitsstellung handeln, die insbesondere während eines Druckaufbaus im zweiten Druckraum eingenommen wird.

Eine besonders bevorzugte Weiterbildung der erfindungsgemäßen Pumpe-Düse-Einheit sieht vor, dass der Ventilteller zumindest auf einer Seite eine abgerundete, insbesondere sphärische 0- berflache aufweist. In diesem Fall ist die Geometrie des mit der zumindest einen abgerundeten Seite zusammenwirkenden Ven- tilsitzes vorzugsweise an die des Ventiltellers angepasst.

Weiterhin wird bevorzugt, dass sich an dem Ventilteller eine zweite Feder abstützt. In diesem Zusammenhang wird bevorzugt, dass sich der von dem Ventilteller abgewandte Endabschnitt der zweiten Feder an einer Anlagefläche abstützt, die insbesondere durch das Gehäuse oder Gehäusebestandteile der Pumpe- Düse-Einheit gebildet sein kann.

In diesem Zusammenhang sieht eine bevorzugte Weiterbildung der erfindungsgemäßen Pumpe-Düse-Einheit vor, dass die zweite Feder in einem Federraum angeordnet ist, der mit dem zweiten Druckraum in Verbindung steht. Bei der Verbindung zwischen dem Federraum und dem zweiten Druckraum kann es sich sowohl um eine direkte Verbindung als auch um eine Verbindung über eine oder mehrere Leitungen handeln.

Bei bestimmten Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Pumpe- Düse-Einheit wird es als vorteilhaft erachtet, wenn vorgesehen ist, dass der Federraum mit einer Entlüftungseinrichtung in Verbindung steht. Insbesondere wenn es erwünscht ist, dass der Federraum vollständig mit Kraftstoff gefüllt werden kann, ist die Entlüftungseinrichtung vorzugsweise im oberen Bereich des Federraums vorgesehen.

Bei allen Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Pumpe-Düse- Einheit wird bevorzugt, dass eine erste Feder vorgesehen ist, die eine Schließkraft auf die Düsennadel ausübt. Eine derartige an sich bekannte erste Feder stellt unter anderem sicher, dass die KraftstoffZuführung gegenüber dem Verbrennungsraum der Brennkraftmaschine abgedichtet ist, wenn sich die Pumpe-Düse-Einheit im Ruhezustand befindet. Die von der ersten Feder auf die Düsennadel ausgeübte Schließkraft ergänzt sich im Betrieb der erfindungsgemäßen Pumpe-Düse- Einheit mit der durch den zweiten Druck in dem zweiten Druckraum auf die Düsennadel ausgeübten Schließkraft.

Bei bestimmten Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Pumpe- Düse-Einheit kann in vorteilhafter Weise vorgesehen sein, dass die erste Feder in dem zweiten Druckraum angeordnet ist. In diesem Fall kann sich die erste Feder zur Erzeugung einer Schließkraft mit einem ihrer Endabschnitte in vorteilhafter Weise an einem Düsennadelkolben abstützen, auf den dann auch der ebenfalls eine Schließkraft hervorrufende zweite Druck einwirkt .

Wie dies an sich bekannt ist, ist auch bei der erfindungsge- mäßen Pumpe-Düse-Einheit in vorteilhafter Weise vorgesehen, dass die Kraftstoffpumpe einen von der Brennkraftmaschine angetriebenen Kraftstoffpumpenkolben aufweist. Der Kraftstoff- pumpenkolben kann dabei insbesondere über eine Nockenwelle der Brennkraftmaschine angetrieben werden. Dabei kann der Antrieb direkt über Stößel oder indirekt über Kipphebel erfolgen.

Vorzugsweise ist in diesem Zusammenhang weiterhin vorgesehen, dass die Kraftstoffpumpe ein Steuerventil aufweist, mit dem der erste Druckraum ganz oder teilweise gegenüber einem Kraftstoff-Niederdruckbereich verschließbar ist. Dabei ermög- licht ein geöffnetes Steuerventil, dass Kraftstoff angesaugt wird, während ein geschlossenes Steuerventil eine Kompression des vorher angesaugten Kraftstoffes und damit einen Druckaufbau ermöglicht.

Hinsichtlich der Kraftstoffpumpe ist vorzugsweise weiterhin vorgesehen, dass das Steuerventil piezoelektrisch betrieben wird. Wie eingangs erwähnt, ermöglicht ein piezoelektrisch betriebenes Steuerventil, beispielsweise im Vergleich zu einem Magnetventil, eine sehr viel präzisere und schnellere An- Steuerung.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass die Steuerung insbesondere des Düsenöffnungsdrucks im Vergleich zum Stand der Technik verbessert werden kann, indem ein eine Schließkraft auf die Düsennadel ausübender Druck über ein

Druckbegrenzungs- und -halteventil in Form eines 2/2-Ventils eingestellt wird.

Die Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen anhand bevorzugter Ausführungsformen beispielhaft erläutert.

Es zeigen:

Figur 1 eine schematische erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Pumpe-Düse-Einheit, die eine erste Ausführungsform eines Druckbegrenzungs- und -halte- ventils in Form eines 2/2-Ventils aufweist;

Figur 2 das Druckbegrenzungs- und -halteventil der Pumpe- Düse-Einheit gemäß Figur 1 in einer ersten Arbeitsstellung;

Figur 3 das Druckbegrenzungs- und -halteventil der Pumpe- Düse-Einheit gemäß Figur 1 in einer zweiten Ar- beitsstellung;

Figur 4 das Druckbegrenzungs- und -halteventil der Pumpe- Düse-Einheit gemäß Figur 1 in einer dritten Arbeitsstellung;

Figur 5 eine Kurve, die einen möglichen Verlauf für die Ansteuerspannung eines Piezo-Steuerventils in Abhängigkeit vom Kurbelwellenwinkel veranschaulicht;

Figur 6 eine Kurve, die einen möglichen Verlauf des zweiten Drucks innerhalb des zweiten Druckraums in Abhängigkeit vom Kurbelwellenwinkel für die Ansteuerspannung gemäß Figur 5 veranschaulicht;

Figur 7 eine Kurve, die einen möglichen Verlauf des dritten Drucks innerhalb des dritten Druckraums in Abhängigkeit vom Kurbelwellenwinkel für die Ansteuerspannung gemäß Figur 5 veranschaulicht;

Figur 8 eine Kurve, die einen möglichen Einspritzverlauf in Abhängigkeit vom Kurbelwellenwinkel für die Steuerspannung gemäß Figur 5 veranschaulicht;

Figur 9 eine schematische zweite Ausführungsform der erfin- dungsgemäßen Pumpe-Düse-Einheit, die eine zweite

Ausführungsform eines Druckbegrenzungs- und -halteventils aufweist; Figur 10 das Druckbegrenzungs- und -halteventil der Pumpe- Düse-Einheit gemäß Figur 9 in einer ersten Arbeitsstellung;

Figur 11 das Druckbegrenzungs- und -halteventil der Pumpe- Düse-Einheit gemäß Figur 9 in einer zweiten Arbeitsstellung; und

Figur 12 das Druckbegrenzungs- und -halteventil der Pumpe- Düse-Einheit gemäß Figur 9 in einer dritten Arbeitssteilung.

Figur 1 zeigt eine schematische erste Ausführungsform der er- findungsge äßen Pumpe-Düse-Einheit, die eine erste Ausführungsform eines Druckbegrenzungs- und -halteventils in Form eines 2/2-Ventils aufweist. Die dargestellte Pumpe-Düse- Einheit zum Zuführen von Kraftstoff 10 in einen Verbrennungsraum 12 einer Brennkraftmaschine weist eine Kraftstoffpumpe 14-22 auf. Dabei ist ein Kraftstoffpumpenkolben 14 in einem Kraftstoffpumpenzylinder 16 hin und her bewegbar. Der Kraftstoffpumpenkolben 14 wird direkt oder indirekt über eine nicht dargestellte Nockenwelle der Brennkraftmaschine angetrieben. Der Kompressionsraum des Kraftstoffpumpenzylinders 16 bildet den ersten Druckraum 28. Der erste Druckraum 28 ist über eine Kraftstoffleitung 20 mit einem an sich bekannten piezoelektrisch betriebenen Steuerventil 22 verbunden. Das Steuerventil 22 dient dazu, die Kraftstoffleitung 20 entweder zu verschließen oder mit einem Kraftstoff-Niederdruckbereich 18 zu verbinden, aus dem Kraftstoff 10 angesaugt werden kann. In seiner geöffneten Ruhestellung wird bei einer bezogen auf Figur 1 nach oben gerichteten Bewegung des Kraftstoffpumpen- kolbens Kraftsto^'ff 10 aus dem Kraftstoff-Niederdruckbereich 18 in den ersten Druckraum 28 angesaugt. Sofern das Steuer- ventil 22 sich bei einer bezogen auf Figur 1 nach unten gerichteten Bewegung des Kraftstoffpumpenkolbens 14 noch in seiner geöffneten Ruhestellung befindet, kann vorher in den ersten Druckraum 28 angesaugter Kraftstoff 10 wieder zurück in den Kraftstoff-Niederdruckbereich 18 gedrückt werden. Bei einer Ansteuerung des Steuerventils 22 verschließt dieses die Kraftstoffleitung 20. Dadurch wird der in dem ersten Druck- räum 28 angesaugte Kraftstoff 10 bei einer nach unten gerichteten Bewegung des Kraftstoffpumpenkolbens 14 komprimiert, wodurch der erste Druck p₂₈ in dem ersten Druckraum 28 erzeugt wird. Die dargestellte Pumpe-Düse-Einheit umfasst weiterhin eine insgesamt mit 24 bezeichnete Kraftstoffeinspritz- düse, die eine zwischen einer Schließstellung und einer Öffnungsstellung- hin und her bewegliche Düsennadel 26 aufweist. Der bezogen auf Figur 1 obere Endabschnitt der Düsennadel 26 weist einen Düsennadelkolben 50 auf, der bei der in Figur 1 dargestellten Ausführungsform in einem zweiten Druckraum 30 geführt ist. In dem zweiten Druckraum 30 unter einem zweiten Druck p₃₀ stehender Kraftstoff 10 übt bezogen auf die Darstellung von Figur 1 eine nach unten gerichtete Schließkraft auf die Düsennadel 26 aus. Der Düsennadelkolben 50 ist dabei vorzugsweise gegenüber dem zweiten Druckraum 30 nur so stark abgedichtet, dass der zweite Druck p₃₀ vor Beginn eines neuen Einspritzzyklus bereits wieder abgebaut ist. Eine ebenfalls nach unten gerichtete weitere Schließkraft wird durch eine erste Feder 36 auf die Düsennadel 26 ausgeübt, wobei die erste Feder 36 bei der in Figur 1 dargestellten Ausführungsform in dem zweiten Druckraum 30 angeordnet ist und sich mit ihrem bezogen auf die Darstellung unteren Ende an dem Düsennadelkolben 50 abstützt. Das obere Ende der ersten Feder 36 stützt sich an einer gehäuseseitig vorgesehenen ersten Anlagefläche 52 ab. Ein eine Schulter 58 aufweisender Abschnitt der Düsen- nadel 26 ist von einem dritten Druckraum 32 umgeben, der mit dem ersten Druckraum 28 über eine Verbindungsleitung 48 kommuniziert. In Abhängigkeit von der Drosselwirkung der Verbindungsleitung 48 und gegebenenfalls weiterer nicht dargestellter Drosseleinrichtungen wird in Abhängigkeit von dem in dem ersten Druckraum 28 herrschenden ersten Druck p₂₈ in dem dritten Druckraum 32 ein dritter Druck p₃₂ aufgebaut. Der in dem dritten Druckraum 32 unter dem dritten Druck p₃₂ stehende Kraftstoff 10 übt eine bezogen auf die Darstellung von Figur 1 nach oben gerichtete Öffnungskraft auf die Düsennadel 26 aus. Die Düsennadel 26 nimmt ihre Öffnungsstellung ein, solange eine Differenz zwischen der durch den dritten Druck p₃₂ verursachten Öffnungskraft und der Summe aus der durch den zweiten Druck p₃₀ erzeugten Schließkraft und der durch die erste Feder 36 erzeugten Schließkraft einen vorgegebenen Wert überschreitet. Über den zweiten Druck p₃₀ in dem zweiten Druckraum 30 kann somit der Düsenöffnungsdruck beeinflusst werden. Um den zweiten Druck p₃o in dem zweiten Druckraum 30 auf jeweils geeignete Werte zu begrenzen und zu halten, ist bei der Ausführungsform gemäß Figur 1 ein Druckbegrenzungsund -halteventil 34 in Form eines 2/2-Ventils direkt zwischen dem ersten Druckraum 28 und dem zweiten Druckraum 30 vorgese- hen. Die erste Ausführungsform des gemäß Figur 1 vorgesehenen Druckbegrenzungs- und -halteventils 34 in Form eines 2/2- Ventils wird nachfolgend anhand der Figuren 2 bis 4 näher erläutert.

Das in den Figuren 2 bis 4 dargestellte Druckbegrenzungs- und -halteventil 34 umfasst einen Gehäuseabschnitt beziehungsweise ein Gehäuse 44, in dem ein Federraum 42 vorgesehen ist. Der Federraum 42 wird bezogen auf die Darstellung unten durch eine zweite Anlagefläche 54 begrenzt, an der sich eine zweite Feder 56 abstützt. Der obere Endabschnitt der zweiten Feder 56 stützt sich an einem Ventilteller 38 ab, der bei dieser Ausführungsform eine halbkugelförmige Oberseite 60 aufweist. Die Unterseite 62 des Ventiltellers 38, an der sich die zweite Feder 56 abstützt, ist bei dieser Ausführungsform plan. Die halbkugelförmige Oberseite 60 des Ventiltellers 38 ist dazu ausgelegt, mit einem gehäuseseitigen ersten Ventilsitz 40 zusammenzuwirken, wie dies nachfolgend noch näher erläutert wird. Die plane Unterseite 62 des Ventiltellers 38 ist dazu vorgesehen, mit einem gehäuseseitigen zweiten Ventilsitz 46 zusammenzuwirken, was nachfolgend ebenfalls noch näher erläutert wird. Wie bereits im Zusammenhang mit Figur 1 erwähnt, ist das Druckbegrenzungs- und -halteventil 34 in Form eines 2/2-Ventils zwischen dem ersten Druckraum 28 und dem in den Figuren 2 bis 4 nicht dargestellten zweiten Druckraum 30 angeordnet, wobei die Verbindung zwischen dem Federraum 42 und dem zweiten Druckraum 30 durch eine in der zweiten Anlagefläche 54 vorgesehene Bohrung gebildet ist. Gegebenenfalls können zwischen dem Federraum 42 und dem zweiten Druckraum 30 durch das Gehäuse 44 und/oder separat gebildete Drosselelemente vorgesehen sein, beispielsweise in Form eines Drossel- plättchens (nicht dargestellt) .

Figur 2 zeigt das Druckbegrenzungs- und -halteventil 34 in seiner ersten Arbeitsstellung, in der es geschlossen ist. Diese erste Arbeitsstellung entspricht (auch) der Ruhestellung des Druckbegrenzungs- und -halteventils 34, in der der erste Druck p₂₈ in dem ersten Druckraum 28 dem zweiten Druck p₃₀ in dem zweiten Druckraum 30 entspricht. Die Ruhestellung des Druckbegrenzungs- und -halteventils wird durch die zweite Feder 56 erzwungen. Obwohl die in Figur 2 dargestellte erste Arbeitsstellung der Ruhestellung des Druckbegrenzungs- und - halteventils 34 entspricht, kann diese erste Arbeitsstellung auch bei anderen Betriebszuständen eingenommen werden, sofern die Druckdifferenz zwischen dem ersten Druck p₂₈ und dem zweiten Druck p₃₀ beziehungsweise dem Druck in dem Federraum 42 einen durch die zweite Feder 56 festgelegten Wert nicht überschreitet. Beispielsweise kann die erste Arbeitsstellung eingenommen werden, um den zweiten Druck p₃o zu halten, wenn der erste Druck p₂₈ in dem ersten Druckraum 28 kleiner als der zweite Druck p₃₀ in dem zweiten Druckraum 30 ist.

Figur 3 zeigt das Druckbegrenzungs- und -halteventil 34 in seiner zweiten Arbeitsstellung, in der es geöffnet ist. Bei der zweiten Arbeitsstellung handelt es sich um eine unstabile Arbeitsstellung, die eingenommen wird, wenn die über den Druck p₂₈ in dem ersten Druckraum 28 erzeugte Öffnungskraft größer als die Summe aus der über den zweiten Druck p₃₀ in dem zweiten Druckraum 30 beziehungsweise dem Federraum 42 erzeugten Kraft und der durch die zweite Feder 56 erzeugten Kraft ist. Bei der in Figur 3 dargestellten zweiten Arbeitsstellung hat sich der Ventilteller 38 bezogen auf die Darstellung von Figur 2 um beispielsweise 50 μm nach unten be^¬ wegt, so dass zwischen der halbkugelförmigen Oberfläche 60 des Ventiltellers 38 und dem ersten Ventilsitz 40 ein Öffnungsquerschnitt gebildet wird, durch den unter dem ersten Druck p₂₈ stehender Kraftstoff 10 aus dem ersten Druckraum 28 strömen kann. Aus der in Figur 3 dargestellten zweiten Arbeitsstellung des Druckbegrenzungs- und -halteventils 34 kann entweder in die anhand von Figur 2 bereits erläuterte erste Arbeitsstellung oder in die nachfolgend anhand von Figur 4 erläuterte dritte Arbeitsstellung des Druckbegrenzungs- und - halteventils 34 gewechselt werden.

Figur 4 zeigt das Druckbegrenzungs- und -halteventil 34 in seiner dritten Arbeitsstellung, in der es ebenfalls geschlossen ist. In dieser dritten Arbeitsstellung hat sich der Ventilteller 38 bezogen auf Figur 3 beispielsweise um weitere 50 μm nach unten bewegt, so dass der Ventilteller 38 mit seiner planen Unterseite 62 mit dem zweiten Ventilsitz 46 zusammenwirkt. Die dritte Arbeitsstellung wird eingenommen, wenn die über den ersten Druck p₂₈ in dem ersten Druckraum 28 erzeugte auf die halbkugelförmige Oberseite 60 des Ventiltellers 38 einwirkende Kraft größer als die auf die plane Unterseite 62 des Ventiltellers 38 einwirkende Kraft ist, die über die zweite Feder 56 und den zweiten Druck p₃₀ in dem zweiten Druckraum 30 beziehungsweise in dem Federraum 42 erzeugt wird. Die dritte Arbeitsstellung wird somit insbesondere eingenommen, um den zweiten Druck p₃₀ in dem zweiten Druckraum 30 zu begrenzen.

Figur 5 zeigt eine Kurve, die einen möglichen Verlauf für die Ansteuerspannung U eines Piezo-Steuerventils 22 in Abhängigkeit vom Kurbelwellenwinkel °KW veranschaulicht, Figur 6 zeigt eine Kurve, die einen möglichen Verlauf des zweiten Drucks p₃o innerhalb des zweiten Druckraums 30 in Abhängigkeit vom Kurbelwellenwinkel °KW für die Ansteuerspannung U gemäß Figur 5 veranschaulicht, Figur 7 zeigt eine Kurve, die einen möglichen Verlauf des dritten Drucks P₃₂ innerhalb des dritten Druckraums 32 in Abhängigkeit vom Kurbelwellenwinkel °KW für die Ansteuerspannung U gemäß Figur 5 veranschaulicht und Figur 8 zeigt eine Kurve, die einen möglichen Einspritzverlauf E in Abhängigkeit vom Kurbelwellenwinkel °KW für die Steuerspannung U gemäß Figur 5 veranschaulicht. Die in den Figuren 5 bis 6 dargestellten und andere Kurvenverläufe lassen sich insbesondere durch eine geeignete Wahl der Ansteuer- Spannung U für das Steuerventil 22 erzielen. In den Figuren 5 bis 8 ist der Beginn einer Voreinspritzung mit °KW_V gekennzeichnet, während der Beginn der Haupteinspritzung mit °KW_H gekennzeichnet ist. Die Voreinspritzung wird durch den ersten der in Figur 5 dargestellten Spannungsimpulse ausgelöst. Zu Beginn der Voreinspritzung ist der zweite Druck p₃o in dem zweiten Druckraum 30 noch relativ gering, so dass zum Öffnen der Düsennadel 26 ein relativ geringer Voreinspritz- Öffnungsdruck p_32v in dem dritten Druckraum 32 ausreichend ist, was Figur 7 zu entnehmen ist. Die Voreinspritzung be- ginnt, sobald der Voreinspritz-Öffnungsdruck p_32v in dem dritten Druckraum 32 erreicht ist, was einem Vergleich der Figuren 7 und 8 zu entnehmen ist. Nach dem Beginn der Voreinspritzung befindet sich das Druckbegrenzungs- und -halteventil 34 in seiner zweiten Arbeitsstellung, so dass der zweite Druck p₃₀ in dem zweiten Druckraum 30 weiter ansteigt, wie dies in Figur 6 dargestellt ist. Auch der dritte Druck p₃₂ in dem dritten Druckraum 32 wird nach der Voreinspritzung erneut aufgebaut. Aufgrund des nun höheren zweiten Drucks p₃o in dem zweiten Druckraum 30 ist der zum Auslösen der Haupteinsprit- zung erforderliche dritte Druck p_32H in dem dritten Druckraum 32 im Vergleich zu dem für die Voreinspritzung erforderlichen Voreinspritz-Öffnungsdruck p₃₂v deutlich erhöht. Sobald dieser Haupteinspritz-Öffnungsdruck p_32H in dem dritten Druckraum 32 erreicht ist, beginnt die Hautpeinspritzung, wie dies durch einen Vergleich der Figuren 7 und 8 zu erkennen ist. Nach dem Beginn der Voreinspritzung wird das Steuerventil kontinuierlich angesteuert, wie dies Figur 5 zu entnehmen ist. Der zweite Druck p₃o in dem zweiten Druckraum 30 wird auch nach dem Beginn der Haupteinspritzung zunächst noch weiter aufgebaut, wie dies in Figur 6 gezeigt ist. Bei der Kurbelwellenstellung °KW_A3 wechselt das Druckbegrenzungs- und -halte- ventil 34 in seine dritte Arbeitsstellung. Dadurch wird der zweite Druck p₃o in dem zweiten Druckraum 30 begrenzt und ü- ber den verbleibenden Zeitraum der Haupteinspritzung in etwa konstant gehalten. Nach der Haupteinspritzung nimmt der zweite Druck p₃₀ in dem zweiten Druckraum 30 wieder ab, bei- spielsweise aufgrund des Spiels zwischen dem in Figur 1 dargestellten Düsennadelkolben 50 und dem zweiten Druckraum 30. Dies ist vorteilhaft, um für den nächsten Einspritzzyklus definierte Anfangsbedingungen zu erzielen. Falls das Spiel zwischen dem Düsennadelkolben 50 und dem zweiten Druckraum 30 für einen ausreichend schnellen Abbau des zweiten Drucks p₃₀ nicht ausreichend groß ist, können zusätzlich oder alternativ geeignete Bypässe vorgesehen werden. Selbstverständlich variieren die in Figuren 6 bis 8 dargestellten Kurvenverläufe, insbesondere in Abhängigkeit von der Ansteuerspannung U des Steuerventils 22, aber auch in Abhängigkeit vom jeweiligen

Brennkraftmaschinentyp, den Lastzuständen, Drehzahlen und so weiter.

Figur 9 zeigt eine schematische zweite Ausführungsform der erfinduήgsgemäßen Pumpe-Düse-Einheit, die eine zweite Ausführungsform eines Druckbegrenzungs- und -halteventils 340 aufweist. Diese zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen Pumpe-Düse-Einheit zum Zuführen von Kraftstoff 100 in einen Verbrennungsraum 120 einer Brennkraftmaschine weist eine Kraftstoffpumpe 140-220 auf. Auch bei dieser Ausführungsform ist ein Kraftstoffpumpenkolben 140 in einem Kraftstoffpumpenzylinder 160 hin und her bewegbar. Der Kraftstoffpumpenkolben 140 wird direkt oder indirekt über eine nicht dargestellte Nockenwelle der Brennkraftmaschine angetrieben. Der Kompres- sionsraum des Kraftstoffpumpenzylinders 160 bildet auch bei dieser Ausführungsform den ersten Druckraum 280. Der erste Druckraum 280 ist wieder über eine Kraftstoffleitung 200 mit einem an sich bekannten piezoelektrisch betriebenen Steuerventil 220 verbunden. Das Steuerventil 220 dient auch in diesem Fall dazu, die Kraftstoffleitung 200 entweder zu verschließen oder mit einem Kraftstoff-Niederdruckbereich 180 zu verbinden, aus dem Kraftstoff 100 angesaugt werden kann. In seiner geöffneten Ruhestellung wird bei einer bezogen auf Figur 9 nach oben gerichteten Bewegung des Kraftstoffpumpenkolbens Kraftstoff 100 aus dem Kraftstoff-Niederdruckbereich 180 in den ersten Druckraum 280 angesaugt. Sofern das Steuerven- til 220 sich bei einer bezogen auf Figur 9 nach unten gerichteten Bewegung des Kraftstoffpumpenkolbens 140 noch in seiner geöffneten Ruhestellung befindet, kann vorher in den ersten Druckraum 280 angesaugter Kraftstoff 100 wieder zurück in den Kraftstoff-Niederdruckbereich 180 gedrückt werden. Bei einer Ansteuerung des Steuerventils 220 verschließt dieses die

Kraftstoffleitung 200. Dadurch wird der in den ersten Druckraum 280 angesaugte Kraftstoff 100 bei einer nach unten gerichteten Bewegung des Kraftstoffpumpenkolbens 140 komprimiert, wodurch der ersten Druck p₂₈o in dem ersten Druckraum 280 erzeugt wird. Auch die zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen Pumpe-Düse-Einheit umfasst weiterhin eine insgesamt mit 240 bezeichnete Kraftstoffeinspritzdüse, die eine zwischen einer Schließstellung und einer Öffnungsstellung hin und her bewegliche Düsennadel 260 aufweist. Der bezogen auf Figur 9 obere Endabschnitt der Düsennadel 260 weist einen Düsennadelkolben 500 auf, der in einem Schließfederraum 720 geführt ist. Eine in dem Schließfederraum 720 angeordnete erste Feder 360 stützt sich mit ihrem bezogen auf die Darstellung von Figur 9 oberen Endabschnitt an einer ersten Anlagefläche 520 ab, die den Schließfederraum 720 begrenzt. Mit dem anderen Endabschnitt stützt sich die erste Feder 360 an dem Düsennadelkolben 500 ab und übt somit eine Schließkraft auf die Düsennadel 260 aus. Im Gegensatz zu der anhand von Figur 1 erläuterten ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Pum- pe-Düse-Einheit ist es bei der in Figur 9 dargestellten zweiten Ausführungsform nicht zwingend erforderlich, dass Kraftstoff 100 in den Schließfederraum 720 gelangt. Ein eine Schulter 580 aufweisender Abschnitt der Düsennadel 260 ist von einem dritten Druckraum 320 umgeben, der mit dem ersten Druckraum 280 über eine Verbindungsleitung 480 kommuniziert. In Abhängigkeit von der Drosselwirkung der Verbindungsleitung 480 und gegebenenfalls weiterer nicht dargestellter Drosseleinrichtungen wird in Abhängigkeit von dem in dem ersten Druckraum 280 herrschenden ersten Druck p₂₈o in dem dritten Druckraum 320 ein dritter Druck p₃₀ aufgebaut. Der in dem dritten Druckraum 320 unter dem dritten Druck p₃₂o stehende Kraftstoff 100 übt eine bezogen auf die Darstellung von Figur 9 nach oben gerichtete Öffnungskraft auf die Düsennadel 260 aus. Das erfindungsgemäß vorgesehene Druckbegrenzungs- und - halteventil 340 in Form eines 2/2-Ventils ist bei der zweiten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Pumpe-Düse-Einheit vor- zugsweise räumlich benachbart zur Düsennadel 260 angeordnet und steht über eine Verbindungsleitung 480 mit dem ersten Druckraum 280 in Verbindung. Ein zweiter Druckraum 300 umgibt bei dieser Ausführungsform einen Abschnitt der Düsennadel 260, der eine Ringfläche 700 aufweist. Dadurch übt ein in dem zweiten Druckraum 300 herrschender zweiter Druck p₃₀o eine nach unten gerichtete Schießkraft auf die Düsennadel 260 aus, so dass der in dem dritten Druckraum 320 herrschende dritte Druck p₃₂₀ höhere Werte annehmen muss, um einen Einspritzvorgang auszulösen. Um den zweiten Druck p₃₀o in dem zweiten Druckraum 300 einzustellen beziehungsweise zu begrenzen und zu halten, ist das Druckbegrenzungs- und -halteventil 340 vorgesehen, das über eine weitere Verbindungsleitung 680 mit dem zweiten Druckraum 300 und über eine Abzweigung 640 in der Verbindungsleitung 480 sowohl mit dem ersten als auch mit dem dritten Druckraum 320 in Verbindung steht. Somit wirkt bei dieser Ausführungsform ungefähr der dritte Druck p₃₂₀ auf das Druckbegrenzungs- und -halteventil 340 ein. Das durch eine Druckdifferenz betätigte Druckbegrenzungs- und -halteventil 340 ist vorzugsweise derart ausgebildet, dass es bereits bei dritten Drücken p₃₂₀ öffnet, die noch nicht ausreichend hoch sind, um die Düsennadel 260 in ihre Öffnungsstellung zu bewegen. Wenn das nachfolgend anhand der Figuren 10 bis 12 näher erläuterte Druckbegrenzungs- und -halteventil 340 öffnet, gelangt über die Verbindungsleitung 480 zugeführter Kraftstoff in den zweiten Druckraum 300, so dass dort ein zweiter Druck p₃oo aufgebaut werden kann, der die erwähnte Schließkraft auf die Ringfläche 700 der Düsennadel 260 ausübt. Mit der in Figur 9 dargestellten Anordnung ist es bei bevorzugten Ausführungsformen möglich, den zweiten Druck p₃₀₀ in dem zweiten Druckraum 300 nach Art eines Aufpumpvorgangs zu erhöhen, indem das Steuerventil 220 derart impulsförmig angesteuert wird, dass zwar jeweils das Druckbegrenzungs- und - halteventil 340 öffnet, die Düsennadel 260 jedoch in ihrer Schließstellung verbleibt. Der im Bereich der Abzweigung 640 herrschende Druck entspricht wie erwähnt vorzugsweise zumindest in etwa dem dritten Druck p₃₂₀ in dem Druckraum 320. Das heißt, das Druckbegrenzungs- und -halteventil 340 öffnet, wenn der dritte Druck p₃₂₀ eine Kraft auf den Ventilteller 380 ausübt, die größer ist, als die Summe aus einer durch eine zweite Feder 560 erzeugten Kraft und einer über den zweiten Druck p₃oo in dem zweiten Druckraum 300 beziehungsweise in ei- nem Federraum 420 erzeugten Kraft. Die zweite Ausführungsform des Druckbegrenzungs- und -halteventils 340 wird nachfolgend anhand der Figuren 10 bis 12 näher erläutert.

Das in den Figuren 10 bis 12 dargestellte Druckbegrenzungs- und -halteventil 340 umfasst einen Gehäuseabschnitt beziehungsweise ein Gehäuse 440, in dem ein Federraum 420 vorgesehen ist. Der Federraum 420 wird bezogen auf die Darstellung oben durch eine zweite Anlagefläche 540 begrenzt, an der sich eine zweite Feder 560 abstützt. Der untere Endabschnitt der zweiten Feder 560 stützt sich an einem Ventilteller 380 ab, der bei dieser Ausführungsform eine halbkugelförmige Unterseite 600 aufweist. Die Oberseite 620 des Ventiltellers 380, an der sich die zweite Feder 560 abstützt, ist bei dieser Ausführungsform plan. Die halbkugelförmige Unterseite 600 des Ventiltellers 380 ist dazu ausgelegt, mit einem gehäuseseitigen ersten Ventilsitz 400 zusammenzuwirken, wie dies nachfolgend noch näher erläutert wird. Die plane Oberseite 620 des Ventiltellers 380 ist dazu vorgesehen, mit einem gehäuseseitigen zweiten Ventilsitz 460 zusammenzuwirken, was nachfolgend ebenfalls noch näher erwähnt wird. Wie bereits im Zusammenhang mit Figur 9 erläutert, ist das Druckbegrenzungs- und -halteventil 340 in Form eines 2/2-Ventils durch die Abzweigung 640 und die weitere Verbindungsleitung 680 zwischen dem ersten 280 und dritten Druckraum 320 sowie dem zweiten Druckraum 300 angeordnet. Die weitere Verbindungsleitung 680 steht dabei über eine in dem Gehäuse 440 vorgesehene Bohrung mit dem Federraum 420 in Verbindung. Im Bereich der zweiten Anlagefläche 540 ist eine Entlüftungsbohrung beziehungsweise -leitung 660 vorgesehen, die somit im oberen Bereich des Federraums 420 angeordnet ist. Die Entlüftungsleitung 660 dient dazu, in dem Federraum 420 vorhandene Luft verdrängen zu kön- nen, damit der Federraum 420 vorzugsweise vollständig mit Kraftstoff 100 gefüllt werden kann.

Figur 10 zeigt das Druckbegrenzungs- und -halteventil 340 in seiner ersten Arbeitsstellung, in der es geschlossen ist. Diese erste Arbeitsstellung entspricht (auch) der Ruhestellung des Druckbegrenzungs- und -halteventils 340, in der der dritte Druck p₃₂o in dem dritten Druckraum 320 dem zweiten Druck p₃₀o in dem zweiten Druckraum 300 entspricht. Die Ruhestellung des Druckbegrenzungs- und -halteventils 340 wird durch die zweite Feder 560 erzwungen. Obwohl die in Figur 10 dargestellte erste Arbeitsstellung der Ruhestellung des Druckbegrenzungs- und -halteventils 340 entspricht, kann diese erste Arbeitsstellung auch bei anderen Betriebszuständen eingenommen werden, sofern die Druckdifferenz zwischen dem dritten Druck p₃₂₀ und dem zweiten Druck p₃₀o einen durch die zweiten Feder 560 festgelegten Wert nicht überschreitet. Beispielsweise kann die erste Arbeitsstellung eingenommen werden, um den zweiten Druck p₃₀o zu halten, wenn der dritte Druck p₃₂₀ in dem dritten Druckraum 320 kleiner als der zweite Druck p₃₀₀ in dem zweiten Druckraum 300 ist. Figur 11 zeigt das Druckbegrenzungs- und -halteventil 340 in seiner zweiten Arbeitsstellung, in der es geöffnet ist. Auch im Zusammenhang mit der zweiten Ausführungsform des Druckbegrenzungs- und -halteventils 340 handelt es sich bei der zweiten Arbeitsstellung um eine unstabile Arbeitsstellung, die eingenommen wird, wenn die über den Druck p₃₂o in dem dritten Druckraum 320 erzeugte Öffnungskraft größer als die Summe aus der über den zweiten Druck p₃₀o in dem zweiten Druckraum 300 erzeugten Kraft und der durch die zweite Feder 560 erzeugten Kraft ist. Bei der in Figur 11 dargestellten zweiten Arbeitsstellung hat sich der Ventilteller 380 bezogen auf die Darstellung von Figur 10 um beispielsweise 50 μm nach oben bewegt, so dass zwischen der halbkugelförmigen Unterseite 600 des Ventiltellers 380 und dem ersten Ventilsitz 400 ein Öffnungsquerschnitt gebildet wird. Somit kann unter dem dritten Druck p₃₂o stehender Kraftstoff 100 über die Abzweigung 640 durch das Druckbegrenzungs- und -halteventil 340 strömen. Aus der in Figur 11 dargestellten zweiten Arbeitsstellung des Druckbegrenzungs- und -halteventils 340 kann entweder in die anhand von Figur 10 bereits erläuterte erste Arbeitsstellung oder in die nachfolgend anhand von Figur 12 erläuterte dritte Arbeitsstellung des Druckbegrenzungs- und - halteventils 340 gewechselt werden.

Figur 12 zeigt das Druckbegrenzungs- und -halteventil 340 in seiner dritten Arbeitsstellung, in der es ebenfalls geschlossen ist. In dieser dritten Arbeitsstellung hat sich der Ventilteller 380 bezogen auf Figur 11 beispielsweise um weitere 50 μm nach oben bewegt, so dass der Ventilteller 380 mit sei- ner planen Oberseite 620 mit dem zweiten Ventilsitz 460 zusammenwirkt. Die dritte Arbeitsstellung wird eingenommen, wenn die über den dritten Druck p₃₂₀ in dem dritten Druckraum 320 erzeugte auf die halbkugelförmige Unterseite 600 des Ventiltellers 380 einwirkende Kraft größer als die auf die plane Oberseite 620 des Ventiltellers 380 einwirkende Kraft ist, die über die zweite Feder 560 und den zweiten Druck p₃₀₀ in dem zweiten Druckraum 300 erzeugt wird. Die dritte Arbeits- Stellung wird somit eingenommen, um den zweiten Druck p₃oo in dem zweiten Druckraum 300 zu begrenzen.

Insbesondere mit der anhand der Figuren 10 bis 12 erläuterten zweiten Ausführungsform des Druckbegrenzungs- und -halteventils 340 ist es möglich, durch gepulste Ansteuerung des Steuerventils 220, den zweiten Druck p₃₀o in dem zweiten Druckraum 300 nach Art eines Aufpumpvorgangs zu erhöhen, vorzugsweise im gesamten Betriebskennfeld des Motors. Dabei kom- men (zweite) Ausführungsformen in Betracht, bei denen der

Laufzeitunterschied der aus dem ersten Druckraum 280 kommenden Druckwelle zwischen dem ersten Ventilsitz 400 und der Schulter 580 im Vergleich zur ersten Ausführungsform minimal ist, wodurch ein eventuelles vorzeitiges Öffnen der Ein- spritzdüse 240 vermieden werden kann. Zum Zweck des Aufpumpvorgangs während Spritzpausen müssen klarerweise die öff- nungsdruckbestimmenden Kräfte des Druckbegrenzungs- und -halteventils 340 so ausgelegt werden, dass sich dieses Ventil öffnet, bevor sich die Düsennadel 260 in ihre Öffnungs- Stellung bewegt.

Dem Fachmann ist klar, dass die Dimensionierung des Druckbegrenzungs- und -halteventils 34, 340 bei allen Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Pumpe-Düse-Einheit einen ent- scheidenden Einfluss auf die jeweils durch das Druckbegrenzungs- und -halteventil 34, 340 hindurchströmenden Kraftstoffmengen hat. Bei praktischen Ausführungsformen, bei denen die plane Seite 62, 620 des Ventiltellers 38, 380 beispielsweise einen Durchmesser von 2 mm bis 5 mm aufweisen kann, kann das Spiel zwischen dem Ventilteller 62, 620 und dem Gehäuse 44, 440 beispielsweise 20 μm bis 100 μm betragen, um die jeweils erwünschte Funktion zu erzielen.

Die Erfindung lässt sich wie folgt zusammenfassen: Die Erfin- düng betrifft eine Pumpe-Düse-Einheit zum Zuführen von Kraftstoff 10; 100 in einen Verbrennungsraum 12; 120 einer Brennkraftmaschine. Um bei einer kompakten Bauweise eine definier- te Steuerung des Einspritzverlaufs sowie des Einspritzdrucks zu ermöglichen, ist zwischen dem ersten Druckraum 28; 280 und dem zweiten Druckraum 30; 300 ein Druckbegrenzungs- und -halteventil 34; 340 in Form eines 2/2-Ventils vorgesehen. Bei einer Ausführungsform steht das Druckbegrenzungs- und -halteventil 34 direkt mit dem ersten Druckraum 28 in Verbindung, während das Druckbegrenzungs- und -halteventil 340 bei einer zweiten Ausführungsform über eine Verbindungsleitung 480 mit dem ersten Druckraum 280 in Verbindung steht.

Die in der vorstehenden Beschreibung, in den Zeichnungen sowie in den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Verwirklichung der Erfindung wesentlich sein.

Claims

Patentansprüche

1. Pumpe-Düse-Einheit zum Zuführen von Kraftstoff (10; 100) in einen Verbrennungsraum (12; 120) einer Brennkraftmaschine, mit

einer Steuer- und/oder regelbaren Kraftstoffpumpe (14- 22; 140-220),

- einer Kraftstoffeinspritzdüse (24; 240), die eine zwischen einer Schließstellung und einer Öffnungsstellung hin und her bewegliche Düsennadel (26; 260) aufweist,

einem ersten Druckraum (28; 280), der von der Kraft- stoffpumpe (14-22; 140-220) mit unter einem ersten Druck (p₂₈; P280) stehenden Kraftstoff (10; 100) befüllbar ist,

einem zweiten Druckraum (30; 300), wobei in dem zweiten Druckraum (30; 300) unter einem zweiten Druck (p₃o_; P300) stehender Kraftstoff (10; 100) eine Schließkraft auf die Düsennadel (26; 260) ausübt, und

einem dritten Druckraum (32; 320) , der zumindest mit dem ersten Druckraum (28; 280) kommuniziert, wobei in dem dritten Druckraum (32; 320) unter einem dritten Druck

(P32; P320) stehender Kraftstoff (10; 100) eine Öffnungskraft auf die Düsennadel (26; 260) ausübt,

d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass zwischen dem ersten Druckraum (28; 280) und dem zweiten Druckraum (30; 300) ein Druckbegrenzungs- und -halteventil (34; 340) in Form eines 2/2-Ventils vorgesehen ist.

2. Pumpe-Düse-Einheit nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass das Druckbegrenzungs- und -halteventil (34; 340) durch eine Druckdifferenz betätigt wird.

3. Pumpe-Düse-Einheit nach Anspruch 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Druckdifferenz die Differenz zwischen dem ersten Druck (p₂₈) und dem zweiten Druck (p₃₀) ist.

4. Pumpe-Düse-Einheit nach Anspruch 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Druckdifferenz die Differenz zwischen dem dritten Druck (p₃₂o) und dem zweiten Druck (p₃oo) ist.

5. Pumpe-Düse-Einheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass das Druckbegrenzungs- und -halteventil (34; 340) eine erste Arbeitsstellung aufweist, in der es geschlossen ist.

6. Pumpe-Düse-Einheit nach Anspruch 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die erste Arbeitsstellung eine durch Federkräfte erzwungene Ruhestellung ist.

7. Pumpe-Düse-Einheit nach Anspruch 5 oder 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass das Druckbegrenzungs- und -halteventil die erste Arbeitsstellung zum Druckhalten einnimmt.

8. Pumpe-Düse-Einheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass das Druckbegrenzungs- und -halteventil (34; 340) eine unstabile zweite Arbeitsstellung mit einem Öffnungsquerschnitt aufweist.

9. Pumpe-Düse-Einheit nach einem der Ansprüche 5 bis 8, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass das Druckbegrenzungs- und -halteventil (34; 340) eine von der ersten Arbeitsstellung verschiedene dritte Arbeitsstellung aufweist, in der es geschlossen ist.

10. Pumpe-Düse-Einheit nach Anspruch 9, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass das Druckbegrenzungs- und -halteventil (34; 340) die dritte Arbeitsstellung zum Druckbegrenzen einnimmt.

11. Pumpe-Düse-Einheit nach einem der Ansprüche 5 bis 10, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass das Druckbegrenzungs- und -halteventil (34; 340) einen Ventilteller (38; 380) aufweist, der in der ersten Arbeitsstellung mit einem ersten Ventilsitz (40; 400) zusammenwirkt,

12. Pumpe-Düse-Einheit nach einem der Ansprüche 9 bis 11, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der Ventilteller (38; 380) in der dritten Arbeitsstellung mit einem zweiten Ventilsitz (46; 460) zusammenwirkt.

13. Pumpe-Düse-Einheit nach einem der Ansprüche 12, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der Ventilteller (38; 380) in der zweiten Arbeitsstellung nicht am ersten Ventilsitz (40; 400) und nicht am zwei- ten Ventilsitz (46; 460) anliegt.

14. Pumpe-Düse-Einheit nach einem der Ansprüche 11 bis 13, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der Ventilteller (38; 380) zumindest auf einer Seite ei- ne abgerundete, insbesondere sphärische Oberfläche (60; 600) aufweist .

15. Pumpe-Düse-Einheit nach einem der Ansprüche 11 bis 14, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass sich an dem Ventilteller (38; 380) eine zweite Feder (56; 560) abstützt.

16. Pumpe-Düse-Einheit nach Anspruch 15, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die zweite Feder (56; 560) in einem Federraum angeordnet ist, der mit dem zweiten Druckraum (30; 300) in Verbindung steht .

17. Pumpe-Düse-Einheit nach Anspruch 16, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der Federraum mit einer Entlüftungseinrichtung in Ver- bindung steht.

18. Pumpe-Düse-Einheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass eine erste Feder (36; 360) vorgesehen ist, die eine Schließkraft auf die Düsennadel (26; 260) ausübt.

19. Pumpe-Düse-Einheit nach Anspruch 18, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die erste Feder (36) in dem zweiten Druckraum (30) angeordnet ist.

20. Pumpe-Düse-Einheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Kraftstoffpumpe (14-22; 140-220) einen von der Brennkraftmaschine angetriebenen Kraftstoffpumpenkolben (14; 140) aufweist.

21. Pumpe-Düse-Einheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Kraftstoffpumpe (14-22; 140-220) ein Steuerventil (22; 220) aufweist, mit dem der erste Druckraum (28; 280) ganz oder teilweise gegenüber einem Kraftstoff- Niederdruckbereich (18; 180) verschließbar ist.

22. Pumpe-Düse-Einheit nach Anspruch 21, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass das Steuerventil (22; 220) piezoelektrisch betrieben wird.