WO2004033891A1 - Kraftstoff-einspritzvorrichtung für eine brennkraftmaschine - Google Patents

Kraftstoff-einspritzvorrichtung für eine brennkraftmaschine Download PDF

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WO2004033891A1
WO2004033891A1 PCT/DE2003/001677 DE0301677W WO2004033891A1 WO 2004033891 A1 WO2004033891 A1 WO 2004033891A1 DE 0301677 W DE0301677 W DE 0301677W WO 2004033891 A1 WO2004033891 A1 WO 2004033891A1
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fuel injection
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valve element
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PCT/DE2003/001677
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Friedrich Boecking
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Robert Bosch Gmbh
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    • F02M2200/46—Valves, e.g. injectors, with concentric valve bodies

Definitions

  • the invention relates to a fuel injection device for an internal combustion engine, with a housing, with a recess in the housing, with at least two coaxially arranged in the recess
  • Valve elements which each cooperate with a corresponding valve seat and which are each assigned at least one corresponding fuel outlet opening.
  • Such a fuel injection device is known from DE 40 23 223 AI.
  • a fuel injector for internal combustion engines is shown.
  • Two valve needles are arranged coaxially to one another. Both valve needles each have a pressure surface.
  • the pressure surfaces of the valve needles each delimit a pressure chamber, which is connected to a flow channel through which the fuel pressure chamber can flow.
  • the printing areas are aligned so that with a When pressurized, lift the valve needles from the seat assigned to them, thereby releasing the corresponding openings at the end of the injection nozzle.
  • the valve needles can be controlled independently of each other via the two independent flow channels.
  • the object of the present invention is to develop a fuel injection device for an internal combustion engine of the type mentioned at the outset in such a way that it is as simple and compact as possible.
  • the fuel injection device according to the invention only requires one common valve device for operation, with which all valve elements can be controlled at least indirectly. It is therefore comparatively compact. Furthermore, since a comparatively small number of parts is required, their manufacture is also inexpensive.
  • the fact that the common valve device provided in accordance with the invention has three switch positions enables a high degree of flexibility in the operation of the fuel injection device according to the invention.
  • the common valve device covers all essential switching states of a fuel injection device with two valve elements.
  • the fuel injection device is therefore compact on the one hand and on the other hand enables the internal combustion engine to be operated with optimal emissions and consumption.
  • the common valve device comprises a 3/3-way valve which is connected to a low pressure connection, a control chamber of the first valve element, and a control chamber of a hydraulically switchable valve device, which in turn is connected to a control chamber of a valve element and to a high pressure connection is.
  • a flow restrictor is arranged in the flow path between the control chamber of the hydraulically switchable valve device and the common valve device.
  • the off characteristics of the hydraulically switchable valve device and thus also the opening characteristics of the second valve element are influenced by these. Above all, this enables the combustion noise of the internal combustion engine to be optimized.
  • valve element is pressure-controlled and the other valve element is stroke-controlled.
  • the respective advantages of pressure-controlled or stroke-controlled valve elements can be combined in a single fuel injection device.
  • a pressure-controlled valve element has a particularly favorable injection characteristic, in particular in part-load operation of the internal combustion engine.
  • the control of the pressure-controlled valve element is simplified in that the pressure-controlled valve element is arranged radially outside of the stroke-controlled valve element.
  • control chamber of the pressure-controlled valve element is connected to the hydraulically switchable valve device.
  • Figure 1 is a schematic representation of a
  • Figure 2 is a partial section through one of the
  • FIG. 3 shows an enlarged illustration of a region of the fuel injection device from FIG. 2.
  • a power-fueling system bears the reference number 10 overall. It comprises a fuel tank 12, from which an electric fuel pump 14 requests the fuel m from a low-pressure fuel line 16.
  • Low-pressure fuel supply 16 leads to a high-pressure fuel pump 18.
  • This is a piston pump which is driven by a camshaft (not shown) of the internal combustion engine to which the fuel system 10 belongs.
  • High-pressure fuel pump 18 prompts in a fuel rail 20, in which the fuel is stored under high pressure.
  • a plurality of injectors 22 are connected to the fuel collecting line 20 and inject the fuel directly into the combustion chambers 24 of the internal combustion engine that are assigned to them.
  • the operation of the internal combustion engine and the fuel system 10 is controlled and regulated by a control and regulating device 26.
  • the injectors 22 are also controlled by the control and regulating device 26.
  • a line 28 leads from the injectors 22 back to the fuel tank 12.
  • a region of one of the injectors 22 is shown in detail in FIG. 2:
  • the injector 22 comprises a two-part housing with an upper part 30 and a lower part 32.
  • a recess 34 in which, among other things, a first elongated valve element 36 is present. Its lower end in FIG. 2 is tapered to a point and works with a valve seat 38 (see FIG. 3) in the lower part 32 of the housing.
  • a second valve element 40 Coaxial to the first Valve element 36 and radially outside of this there is a second valve element 40, the likewise conical tip of which cooperates with a valve seat 42 in the lower part 32 of the housing.
  • the first valve element 36 is acted upon by a compression spring 44, one end of which is supported on a shoulder (without reference number) in the upper part 30 of the housing, in the direction of the valve seat 38.
  • the second valve element 40 is acted upon by a compression spring 46 in the direction of the corresponding valve seat 42.
  • the compression spring 46 is not supported directly on a shoulder in the recess 34 in the upper part 30 of the housing, but on an intermediate ring 48.
  • the recess 34 in the lower part 32 of the housing comprises a blind hole 50, from which a plurality of outlet openings 52 lead to the outside. Through these outlet openings 52, the fuel, as will be explained in greater detail below, occurs when the first is open
  • Outlet openings 54 serve analogously to the outlet of the fuel when only the second valve element 40 is lifted off the second valve seat 42. This will also be explained in more detail below.
  • a common valve device 56 is provided, which is arranged in the upper region of the upper part 34 of the housing. This comprises a semi-spherically shaped valve element 58, which is arranged in a switching chamber 60. Via a tappet 62, the valve element 60 can be moved from a piezo actuator 64 shown only symbolically different switch positions can be adjusted.
  • valve element 58 In the rest position, the valve element 58 is pressed against a valve seat 68 by a compression spring 66. If the valve element 58 abuts the valve seat 68, the
  • connection from the switching chamber 60 via a channel 70 to a low-pressure connection 72 is interrupted.
  • the low-pressure connection 72 is in turn connected to the return line 28 / which leads back to the fuel tank 12.
  • a channel 74 leads from the lower end wall of the switching chamber 60 in FIG. 2 to a control chamber 76.
  • the upper end of the first valve element 36 with a pressure surface 78 in FIG. 2 also opens into the control chamber 76.
  • a flow restrictor 80 is present in the channel 74. From the radial boundary wall (without reference number) of the switching chamber 60, a fluid connection (without reference number) leads via a flow restrictor 82 to a control chamber 84 of a hydraulically actuated switching valve 86.
  • the hydraulically actuated switching valve 86 likewise comprises a switching chamber 88 in which a valve element 90 is arranged.
  • the valve element 90 is generally cylindrical with a switching section 92, which has a circular cylindrical diameter, a transition section 94, which is designed like a constriction, and a circular cylindrical guide section 96.
  • One end of a compression spring 98 is supported on a closure part 100.
  • the other end of the compression spring 98 acts on the valve element 90 in the direction of the control chamber 84.
  • An annular groove 102 is provided in the peripheral wall of the switching chamber 88. On the one hand, this is connected via a channel 104 to a high-pressure connection 106 (cf. also FIG. 1). This in turn leads to the fuel collecting line 20.
  • a channel 108 leads via a flow restrictor 110 from the annular groove 102 to the control chamber 76, with which the movement of the first valve element 36 is controlled. From that section of the peripheral wall of the switching chamber 88, which lies approximately in the region of the constricted transition section 94 of the valve element 90, a channel 112 leads to an annular space 114 in the lower region of the second valve element 40.
  • the peripheral wall of the switching chamber 88 forms a valve seat 116 for a switching edge 118 of the valve element 90.
  • the switching edge 118 is formed between the switching section 92 and the transition section 94.
  • a further channel 120 extends obliquely to the longitudinal axis of the valve element 90. This comprises a flow restrictor 122 and connects the annular groove 102 to the control chamber 84.
  • a leakage channel 124 should also be mentioned, which extends from the recess 34 in Upper part 30 of the housing leads to a leakage connection 126.
  • the injector 22 shown in FIGS. 1 to 3 works as follows:
  • valve element 38 of the common valve device 56 rests on the upper valve seat 68 in FIG.
  • the switching chamber 60 of the common valve device 56 in the control chamber 76 of the first valve element 36, and in the control chamber 84 of the hydraulically actuated switching valve 86 is therefore on High pressure connection 106 present high pressure.
  • the valve element 92 of the hydraulically actuated switching valve 86 is printed with the switching edge 118 against the valve seat 116. That area of the switching chamber 88 which is at the level of the transition section 94 is therefore separated from the high-pressure connection 106. Therefore, it has a comparatively low pressure.
  • the second valve element 40 can therefore be pressed against the valve seat 42 by the spring 46.
  • valve element 36 is also pressed against the valve seat 38.
  • the injector 22 is thus closed and no fuel escapes from the openings 52 and 54.
  • the valve element 58 of the common valve device 56 can be brought by the actuator 64 via the tappet 62 into a second switching position, in which it rests on the lower boundary wall of the switching chamber 60 in FIG. 2.
  • the switching chamber 60 is now connected to the low pressure connection 72 via the channel 70.
  • the high pressure can thus escape from the control chamber 84 of the hydraulically advisable switching valve 86 via the flow restrictor 82.
  • the compression spring 98 is now
  • Valve element 90 of the hydraulically actuated switching valve 86 is moved in the direction of the control chamber 84, so that the switching edge 118 lifts off the valve seat 116.
  • the fuel present in the annular groove 102 under high pressure can now flow into the annular space 114 via the channel 112.
  • the high one is now located on a region radially outside the valve seat 42 of the lower conical end face of the valve element 40 in FIG
  • Fuel pressure that is also present at the high pressure connection 106 This moves the second valve element 40 upward against the action of the compression spring 46, so that it comes free from the valve seat 42.
  • the fuel present under high pressure in the annular space 114 can thus flow outward through the outlet openings 54.
  • control chamber 76 there is still a high fuel pressure in it, which presses the first valve element 36 downward over the pressure surface 78 in FIG.
  • a high fuel pressure is now applied to the region of the conical lower end surface of the valve element 36 located radially outside of the valve seat 38, the first valve element 36 is pressed further against the valve seat 38 due to the resultant downward force of the pressure surface 78 in FIG. No fuel can therefore continue to escape through the outlet openings 52.
  • the flow throttle 80 causes the fuel to flow out of the control chamber 76 delayed.
  • valve element 58 of the common valve device 56 can also be brought into a third, middle switching position by the actuator 64. In this it is neither on the valve seat 68 nor on the lower end wall of the switching chamber 60 in FIG. 2. Thus, as in the second switching position, the switching chamber 60 with the
  • Ventilele ent 36 is lifted from the valve seat 38 by the high pressure applied to the conical end face on the radially outside of the valve seat 38. If the valve element 58 of the common valve device 56 is thus in the middle third switching position, the
  • Injector 22 dispenses fuel both through the outlet openings 54 and through the outlet openings 52.

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Abstract

Eine Kraftstoff-Einspritzvorrichtung (22) für eine Brennkraftmaschine umfasst ein Gehäuse (30, 32). In diesem ist eine Ausnehmung (34) angeordnet, in welcher wiederum zwei koaxial zueinander angeordnete Ventilelemente (36, 40) vorhanden sind. Diese arbeiten jeweils mit einem entsprechenden Ventilsitz (38, 42) zusammen. Den Ventilelementen (36, 40) sind entsprechende Kraftstoff­Austrittsöffnungen (52, 54) zugeordnet. Damit die Kraftstoff-Einspritzvorrichtung (22) möglichst kompakt baut, wird vorgeschlagen, dass eine gemeinsame Ventileinrichtung (56) vorhanden ist, welche mindestens drei Schaltstellungen aufweist und die Stellung der Ventilelemente (36, 40) beeinflusst.

Description

Kraftstoff-Einspritzvorrichtunq für eine Brennkraftmaschine
Stand der Technik
Die Erfindung betrifft eine Kraftstoff-Einspritzvorrichtung für eine Brennkraftmaschine, mit einem Gehäuse, mit einer in dem Gehäuse vorhandenen Ausnehmung, mit mindestens zwei in der Ausnehmung koaxial zueinander angeordneten
Ventilelementen, welche jeweils mit einem entsprechenden Ventilsitz zusammenarbeiten und denen jeweils mindestens eine entsprechende Kraftstoff-Austrittsöffnung zugeordnet ist .
Eine derartige Kraftstoff-Einspritzvorrichtung ist aus der DE 40 23 223 AI bekannt. In dieser ist eine Kraftstoff- Einspritzdüse für Brennkraftmaschinen gezeigt. Zwei Ventilnadeln sind koaxial zueinander angeordnet. Beide Ventilnadeln weisen jeweils eine Druckfläche auf. Die Druckflächen der Ventilnadeln begrenzen jeweils einen Druckraum, welcher jeweils mit einem Strömungskanal verbunden ist, durch den Kraftstoff Druckraum strömen kann. Die Druckflächen sind dabei so ausgerichtet, dass bei einer Druckbeaufschlagung die Ventilnadeln jeweils von dem ihnen zugeordneten Sitz abheben und hierdurch entsprechende Austπttsoffnungen am Ende der Einspritzdüse freigeben. Über die beiden voneinander unabhängigen Stromungskanale Können die Ventilnadeln unabhängig voneinander angesteuert werden .
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Kraftstoff- Emspritzvorrichtung für eine Brennkraftmaschine der eingangs genannten Art so weiterzubilden, dass sie möglichst einfach und kompakt baut.
Diese Aufgabe wird bei einer Kraftstoff- Exnsp itzvorπchtung der eingangs genannten Art dadurch gelost, dass eine gemeinsame Ventileinrichtung vorhanden ist, welche mindestens drei Schaltstellungen aufweist und die Stellung der Ventilelemente beemflusst.
Vorteile der Erfindung
Die erfmdungsgemaße Kraftstoff-Emspritzvorrichtung benotigt für den Betrieb nur noch eine gemeinsame Ventileinrichtung, mit der alle Ventilelemente wenigstens mittelbar angesteuert werden können. Sie baut daher vergleichsweise kompakt. Da ferner eine vergleichsweise geringe Anzahl an Teilen erforderlich ist, ist auch ihre Herstellung preiswert. Dadurch, dass die erfmdungsgemaß vorgesehene gemeinsame Ventileinrichtung drei Schaltstellungen aufweist, ist eine hohe Flexibilität im Betrieb der erfmdungsgemaßen Kraftstoff- Emspπtzvorrichtung möglich.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind m Unteranspruchen angegeben. In einer ersten Weiterbildung der erfindungsgemäßen Kraftstoff-Einspritzvorrichtung wird vorgeschlagen, dass in einer ersten Schaltstellung der gemeinsamen Ventileinrichtung beide Ventilelemente am Ventilsitz anliegen, in einer zweiten Schaltstellung eines der beiden Ventilelemente von seinem Ventilsitz abgehoben ist, und in einer dritten Schaltstellung beide Ventilelemente von ihren Ventilsitzen abgehoben sind.
In diesem Fall werden von der gemeinsamen Ventileinrichtung sämtliche wesentlichen Schaltzustände einer Kraftstoff- Einspritzvorrichtung mit zwei Ventilelementen abgedeckt. Die Kraftstoff-Einspritzvorrichtung baut daher zum Einen kompakt und ermöglicht zum Anderen einen emissions- und verbrauchsoptimalen Betrieb der Brennkraftmaschine.
Dabei wird besonders bevorzugt, wenn die gemeinsame Ventileinrichtung ein 3/3-Wegeventil umfasst, welches mit einem Niederdruckanschluss, einem Steuerraum des ersten Ventilelements, und einem Steuerraum einer hydraulisch schaltbaren Ventileinrichtung verbunden ist, welche wiederum mit einem Steuerraum eines Ventilelements und mit einem Hochdruckanschluss verbunden ist. Durch die Verwendung einer hydraulisch schaltbaren Ventileinrichtung, deren Schaltstellung von der gemeinsamen Ventileinrichtung beeinflusst wird, können hohe Kraftstoffdrücke realisiert werden, ohne dass die gemeinsame Ventileinrichtung besonders komplex und/oder teuer baut. Gleichzeitig werden dennoch geringe Leckagen innerhalb der Kraftstoff- Einspritzvorrichtung realisiert.
Vorgeschlagen wird auch, dass im Strömungsweg zwischen dem Hochdruckanschluss und dem Steuerraum der hydraulisch schaltbaren Ventileinrichtung eine Stromungsdrossel angeordnet ist. Hierdurch kann die Schließcharakteristik der hydraulisch schaltbaren Ventileinrichtung, und somit letztlich die Schließcharakteristik des zweiten Ventilelements, beeinflusst werden.
Analog hierzu wird auch vorgeschlagen, dass im Stromungsweg zwischen dem Steuerraum der hydraulisch schaltbaren Ventileinrichtung und der gemeinsamen Ventileinrichtung eine Stromungsdrossel angeordnet ist. Durch diese wird die Off ungscharakteristik der hydraulisch schaltbaren Ventileinrichtung und somit auch die Offnungscharakteristik des zweiten Ventilelements beeinflusst. Dies ermöglicht vor allem auch eine Optimierung des Verbrennungsgerauschs der Brennkraftmaschine.
Optimal ist es auch, wenn das eine Ventilelernent druckgesteuert und das andere Ventilelement hubgesteuert arbeiten. In diesem Falle können die jeweiligen Vorteile druckgesteuerter bzw. hubgesteuerter Ventilelemente m einer einzigen Kraftstoff-Emspπtzvorrichtung kombiniert werden. So weist beispielsweise ein druckgesteuertes Ventilelement insbesondere m einem Teillastbetrieb der Brennkraftmaschine eine besonders gunstige Einspritzcharakteristik auf.
Die Ansteuerung des druckgesteuerten Ventilelements wird dadurch vereinfacht, dass das druckgesteuerte Ventilelernent radial außen von dem hubgesteuerten Ventilele ent angeordnet ist.
In Weiterbildung hierzu ist es wiederum von Vorteil, wenn der Steuerraum des druckgesteuerten Ventilelements mit der hydraulisch schaltbaren Ventileinrichtung verbunden ist. Die Vorteile der hydraulisch schaltbaren Ventileinrichtung im Hinblick auf geringe Leckagen bei gleichzeitig hohem Druck sind in Verbindung mit der Ansteuerung eines druckgesteuerten Ventilelements besonders prägnant.
In einer weiteren Ausgestaltung der Kraftstoff- Einspritzvorrichtung wird auch vorgeschlagen, dass in einer Endstellung der gemeinsamen Ventileinrichtung der Steuerraum des hubgesteuerten Ventilelements und der Steuerraum der hydraulisch schaltbaren Ventileinrichtung nur mit dem Hochdruckanschluss verbunden sind. In dieser Schaltstellung der gemeinsamen Ventileinrichtung sind beide Ventilelemente in ihrer geschlossenen Position, also in Anlage an dem jeweiligen Ventilsitz.
Zeichnung
Nachfolgend wird ein besonders bevorzugtes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung im Detail erläutert. In der Zeichnung zeigen:
Figur 1 eine schematische Darstellung eines
KraftstoffSystems einer Brennkraftmaschine mit mehreren Kraftstoff-Einspritzvorrichtungen;
Figur 2 einen teilweisen Schnitt durch eine der
Kraftstoff-Einspritzvorrichtungen von Figur 1; und
Figur 3 eine vergrößerte Darstellung eines Bereichs der Kraftstoff-Einspritzvorrichtung von Figur 2.
Beschreibung des Ausführungsbeispiels In Figur 1 tragt ein Kraftsüoffsystem insgesamt das Bezugszeichen 10. Es umfasst einen Kraftstoffbehälter 12, aus dem eine elektrische Kraftstoffpumpe 14 den Kraftstoff m eine Niederdruck-Kraftstoffleitung 16 fordert. Die
Niederdruck-Kraftsto fleirung 16 fuhrt zu einer Hochdruck- Kraftstoffpumpe 18. Bei dieser handelt es sich um eine Kolbenpumpe, welche von einer Nockenwelle (nicht dargestellt) der Brennkraftmaschine, zu der das KraftstoffSystem 10 gehört, angetrieben wird. Die
Hochdruck-Kraftstoffpumpe 18 fordert in eine Kraftstoff- Sammelleitung 20 ("Rail"), in der der Kraftstoff unter hohem Druck gespeichert ist.
An die Kraftstoff-Sammelleitung 20 sind mehrere Injektoren 22 angeschlossen, die den Kraftstoff direkt in ihnen zugeordnete Brennraume 24 der Brennkraftmaschine einspritzen. Der Betrieb der Brennkraftmaschine und des KraftstoffSystems 10 wird von einem Steuer- und Regelgerat 26 gesteuert und geregelt. Insbesondere werden auch die Injektoren 22 von dem Steuer- und Regelgerat 26 angesteuert. Von den Injektoren 22 fuhrt jeweils eine Leitung 28 zurück zum Kraftstoffbehälter 12.
Ein Bereich eines der Injektoren 22 ist in Figur 2 im Detail dargestellt:
Der Injektor 22 umfasst ein zweiteiliges Gehäuse mit einem Oberteil 30 und einem Unterteil 32. Im Gehäuse 30, 32 ist eine Ausnehmung 34 vorhanden, in der unter anderem ein erstes längliches Ventilelernent 36 vorhanden ist. Dessen in Figur 2 unteres Ende ist konisch spitz zulaufend und arbeitet mit einem Ventilsitz 38 (vgl. Figur 3) im Unterteil 32 des Gehäuses zusammen. Koaxial zu dem ersten Ventilelement 36 und radial außen von diesem ist ein zweites Ventilelement 40 vorhanden, dessen ebenfalls konische Spitze mit einem Ventilsitz 42 im Unterteil 32 des Gehäuses zusammenarbeitet .
Das erste Ventilelement 36 wird von einer Druckfeder 44, deren eines Ende sich an einem Absatz (ohne Bezugszeichen) im Oberteil 30 des Gehäuses abstützt, in Richtung zum Ventilsitz 38 hin beaufschlagt. Analog hierzu wird das zweite Ventilelement 40 von einer Druckfeder 46 in Richtung zum entsprechenden Ventilsitz 42 hin beaufschlagt. Die Druckfeder 46 stützt sich dabei nicht unmittelbar an einem Absatz in der Ausnehmung 34 im Oberteil 30 des Gehäuses ab, sondern an einem Zwischenring 48.
Die Ausnehmung 34 im Unterteil 32 des Gehäuses umfasst ein Sackioch 50, von dem eine Mehrzahl von Austrittsöffnungen 52 nach außen führt. Durch diese Austrittsöf nungen 52 tritt der Kraftstoff, wie weiter unten noch stärker im Detail ausgeführt werden wird, bei geöffnetem ersten
Ventilelement 36 und geöffnetem zweiten Ventilelement 40 aus. Austrittsöffnungen 54 dienen analog hierzu zum Austritt des Kraftstoffs dann, wenn nur das zweite Ventilelement 40 vom zweiten Ventilsitz 42 abgehoben ist. Auch dies wird weiter unten noch stärker im Detail ausgeführt werden.
Für die Betätigung der beiden Ventilelemente 36 und 40 ist eine gemeinsame Ventileinrichtung 56 vorgesehen, die im oberen Bereich des Oberteils 34 des Gehäuses angeordnet ist. Diese umfasst ein halbsphärisch geformtes Ventilelement 58, welches in einer Schaltkammer 60 angeordnet ist. Über einen Stößel 62 kann das Ventilelement 60 von einem nur symbolisch dargestellten Piezoaktor 64 in verschiedene Schaltstellungen verstellt werden.
In der Ruhestellung wird das Ventilelement 58 von einer Druckfeder 66 gegen einen Ventilsitz 68 gedrückt. Wenn das Ventilelement 58 am Ventilsitz 68 anliegt, ist die
Verbindung von der Schaltkammer 60 über einen Kanal 70 zu einem Niederdruckanschluss 72 (vgl. auch Figur 1) unterbrochen. Der Niederdruckanschluss 72 ist wiederum mit der Rückleitung 28 Λ/erbunden, die zum Kraftstoffbehälter 12 zurückführt.
Von der in Figur 2 unteren Stirnwand der Schaltkammer 60 führt ein Kanal 74 zu einem Steuerraum 76. In den Steuerraum 76 mündet auch das in Figur 2 obere Ende des ersten Ventilelements 36 mit einer Druckfläche 78. In dem Kanal 74 ist eine Strömungsdrossel 80 vorhanden. Von der radialen Begrenzungswand (ohne Bezugszeichen) der Schaltkammer 60 führt eine Fluidverbindung (ohne Bezugszeichen) über eine Strömungsdrossel 82 zu einem Steuerraum 84 eines hydraulisch betätigbaren Schaltventils 86.
Das hydraulisch betätigbare Schaltventil 86 umfasst ebenfalls eine Schaltkammer 88, in der ein Ventilelement 90 angeordnet ist. Das Ventilelement 90 ist insgesamt zylindrisch mit einem Schaltabschnitt 92, der kreiszylindrischen Durchmesser hat, einem Übergangsabschnitt 94, der wie eine Einschnürung ausgebildet ist, und einem kreiszylindrischen Führungsabschnitt 96. Ein Ende einer Druckfeder 98 stützt sich an einem Verschlussteil 100 ab. Das andere Ende der Druckfeder 98 beaufschlagt das Ventilelement 90 in Richtung zum Steuerraum 84 hin. In der Umfangswand der Schaltkammer 88 ist eine Ringnut 102 vorhanden. Diese ist zum Einen über einen Kanal 104 mit einem Hochdruckanschluss 106 (vgl. auch Figur 1) verbunden. Dieser fuhrt wiederum zur Kraftstoff-Sammelleitung 20. Zum Anderen fuhrt ein Kanal 108 über eine Stromungsdrossel 110 von der Ringnut 102 zum Steuerraum 76, mit dem die Bewegung des ersten Ventilelements 36 gesteuert wird. Von jenem Abschnitt der Umfangswand der Schaltkammer 88, welcher ungefähr im Bereich des eingeschnürten Ubergangsabschnittes 94 des Ventilelements 90 liegt, fuhrt ein Kanal 112 zu einem Ringraum 114 im unteren Bereich des zweiten Ventilelements 40.
In Figur 2 rechts von der Ringnut 102 bildet die Umfangswand der Schaltkammer 88 einen Ventilsitz 116 für eine Schaltkante 118 des Ventilelements 90. Die Schaltkante 118 ist zwischen dem Schaltabschnitt 92 und dem Ubergangsabschnitt 94 gebildet. Im Schaltabschnitt 92 des Ventilelements 90 verlauft schräg zur Langsachse des Ventilelements 90 ein weiterer Kanal 120. Dieser umfasst eine Stromungsdrossel 122, und er verbindet die Ringnut 102 mit dem Steuerraum 84. Zu erwähnen ist ferner noch ein Leckagekanal 124, der von der Ausnehmung 34 im Oberteil 30 des Gehäuses zu einem Leckageanschluss 126 fuhrt.
Der in den Figuren 1 bis 3 dargestellte Injektor 22 arbeitet folgendermaßen:
In der ersten Ruheschaltstellung liegt das Ventilelernent 38 der gemeinsamen Ventileinrichtung 56 am in Figur 2 oberen Ventilsitz 68 an. In der Schaltkammer 60 der gemeinsamen Ventileinrichtung 56, im Steuerraum 76 des ersten Ventilelements 36, und im Steuerraum 84 des hydraulisch betätigten Schaltventils 86 liegt somit der am Hochdruckanschluss 106 vorliegende hohe Druck an. Hierdurch wird das Ventilelernent 92 des hydraulisch betätigten Schaltventils 86 mit der Schaltkante 118 gegen den Ventilsitz 116 gedruckt. Jener Bereich der Schaltkammer 88, der auf Hohe des Ubergangsabschnitts 94 liegt, ist also vom Hochdruckanschluss 106 getrennt. Daher herrscht m ihm ein vergleichsweise niedriger Druck. Das gleiche gilt für den Kanal 112 und den Ringraum 114. Das zweite Ventilelement 40 kann daher von der Feder 46 gegen den Ventilsitz 42 gedruckt werden.
Dadurch, dass im Steuerraum 76 und somit auch an der Druckflache 78 ein hoher Kraftstoffdruck anliegt, gleichzeitig jedoch im Sackloch 50 e n niedriger Druck (Brennraumdruck) herrscht, wird auch das Ventilelernent 36 gegen den Ventilsitz 38 gedruckt. In dieser ersten Schaltstellung der gemeinsamen Ventileinrichtung 56, m der das Ventilelernent 58 am Ventilsitz 68 anliegt, ist also der Injektor 22 geschlossen und es tritt kein Kraftstoff aus den Austrittsof nungen 52 und 54 aus.
Das Ventilelernent 58 der gemeinsamen Ventileinrichtung 56 kann vom Aktor 64 über den Stößel 62 in eine zweite Schaltstellung gebracht werden, in der es an der in Figur 2 unteren Begrenzungswand der Schaltkammer 60 anliegt. Die Schaltkammer 60 ist nun über den Kanal 70 mit dem Niederdruckanschluss 72 verbunden. Über die Stromungsdrossel 82 kann somit der hohe Druck aus dem Steuerraum 84 des hydraulisch beratigbaren Schaltventils 86 entweichen. Durch die Druckfeder 98 wird nun das
Ventilelernent 90 des hydraulisch betatigbaren Schaltventils 86 in Richtung zum Steuerraum 84 bewegt, so dass die Schaltkante 118 vom Ventilsitz 116 abhebt. Der unter hohem Druck in der Ringnut 102 vorhandene Kraftstoff kann nun über den Kanal 112 in den Ringraum 114 strömen. An einem radial außerhalb des Ventilsitzes 42 gelegenen Bereich der in Figur 2 unteren konischen Endfläche des Ventilelements 40 liegt nun der hohe
Kraftstoffdruck an, der auch am Hochdruckanschluss 106 anliegt. Durch diesen wird das zweite Ventilelement 40 entgegen der Beaufschlagung durch die Druckfeder 46 nach * oben bewegt, so dass es vom Ventilsitz 42 freikommt. Somit kann der unter hohem Druck im Ringraum 114 vorhandene Kraftstoff durch die Austrittsöffnungen 54 nach außen strömen.
Da das Ventilele ent 58 der gemeinsamen Ventileinrichtung 56 in dieser zweiten Schaltstellung dem Kanal 74 zum
Steuerraum 76 hin verschließt, herrscht in diesem weiterhin ein hoher Kraftstoffdruck, der das erste Ventilelement 36 über die Druckfläche 78 in Figur 2 nach unten drückt. Obwohl nun an dem radial außen vom Ventilsitz 38 gelegenen Bereich der konischen unteren Endfläche des Ventilelements 36 ein hoher Kraftstoffdruck anliegt, wird aufgrund der in Figur 2 nach unten gerichteten Kraftresultierenden der Druckfläche 78 das erste Ventilele ent 36 weiter gegen den Ventilsitz 38 gedrückt. Durch die Austrittsöffnungen 52 kann daher weiterhin kein Kraftstoff austreten.
Damit auch während der Bewegung des Ventilelements 58 der gemeinsamen Ventileinrichtung 56 von der ersten in die zweite Schaltstellung der Druck im Steuerraum 76 nicht so weit abfällt, dass das Ventilelement vom Ventilsitz 38 abhebt, wird durch die Strömungsdrossel 80 das Abströmen des Kraftstoffes aus dem Steuerraum 76 verzögert.
Das Ventilelement 58 der gemeinsamen Ventileinrichtung 56 kann vom Aktor 64 auch in eine dritte, mittlere Schaltstellung gebracht werden. In dieser liegt es weder am Ventilsitz 68 noch an der in Figur 2 unteren Stirnwand der Schaltkammer 60 an. Somit ist, wie bei der zweiten Schaltstellung, die Schaltkammer 60 mit dem
Niederdruckanschluss 72 verbunden. Zusätzlich kann jedoch nun der Kraftstoff aus dem Steuerraum 76 über den Kanal 74 und die Strömungsdrossel 80 in die Schaltkammer 60 und weiter zum Niederdruckanschluss 72 abströmen. Hierdurch sinkt der Druck im Steuerraum 76 so weit ab, dass das
Ventilele ent 36 von dem am radial außen vom Ventilsitz 38 der konischen Endfläche anliegenden hohen Druck vom Ventilsitz 38 abgehoben wird. Wenn sich das Ventilelement 58 der gemeinsamen Ventileinrichtung 56 also in der mittleren dritten Schaltstellung befindet, wird vom
Injektor 22 Kraftstoff sowohl durch die Austrittsöffnungen 54 als auch durch die Austrittsöffnungen 52 abgegeben.

Claims

Ansprüche
1. Kraftstoff-Einspritzvorrichtung (22) für eine Brennkraftmaschine, mit einem Gehäuse (30, 32), mit einer in dem Gehäuse (30, 32) vorhandenen Ausnehmung (34), mit mindestens zwei in der Ausnehmung (34) koaxial zueinander angeordneten Ventilelementen (36, 40), welche jeweils mit einem entsprechenden Ventilsitz (38, 42) zusammenarbeiten und denen jeweils mindestens eine entsprechende
Kraftstoffaustrittsof ung (52, 54) zugeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass eine gemeinsame Ventileinrichtung (56) vorhanden ist, welche mindestens drei Schaltstellungen aufweist und die Stellung der Ventilelemente (36, 40) beeinflusst.
2. Kraftstoff-Einspritzvorrichtung (22), dadurch gekennzeichnet, dass in einer ersten Schaltstellung der gemeinsamen Ventileinrichtung (56) beide Ventilelemente
(36, 40) am Ventilsitz (52, 54) anliegen, in einer zweiten Schaltstellung eines der beiden Ventilelemente (40) von seinem Ventilsitz (54) abgehoben ist, und in einer dritten Schaltstellung beide Ventilelemente (36, 40) von ihren Ventilsitzen (52, 54) abgehoben sind.
3. Kraftstoff-Einspritzvorrichtung (22) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die gemeinsame Ventileinrichtung ein 3/3-Wegeventil (56) umfasst, welches mit einem Niederdruckanschluss (72) , einem Steuerraum (76) des ersten Ventilelements (40), und einem Steuerraum (84) einer hydraulisch schaltbaren Ventileinrichtung (86) verbunden ist, welche wiederum mit einem Steuerraum (114) eines Ventilelements und mit einem Hochdruckanschluss (106) verbunden ist.
4. Kraftstoff-Einspritzvorrichtung (22) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass im Strömungsweg zwischen dem Hochdruckanschluss (106) und dem Steuerraum (84) der hydraulisch schaltbaren Ventileinrichtung (86) eine Strömungsdrossel (122) angeordnet ist.
5. Kraftstoff-Einspritzvorrichtung (22) nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass im Strömungsweg zwischen dem Steuerraum (84) der hydraulisch schaltbaren Ventileinrichtung (86) und der gemeinsamen Ventileinrichtung (56) eine Strömungsdrossel (82) angeordnet ist.
6. Kraftstoff-Einspritzvorrichtung (22) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das eine Ventilele ent (40) druckgesteuert und das andere Ventilelement (36) hubgesteuert arbeitet.
7. Kraftstoff-Einspritzvorrichtung (22) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das druckgesteuerte Ventilelement (40) radial außen von dem hubgesteuerten Ventilelement (36) angeordnet ist.
8. Kraftstoff-Einspritzvorrichtung (22) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerraum (114) des druckgesteuerten Ventilelements (40) mit der hydraulisch schaltbaren Ventileinrichtung (86) verbunden ist.
9. Kraftstoff-Einspritzvorrichtung (22) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass in einer Endstellung der gemeinsamen Ventileinrichtung (56) der Steuerraum (76) des hubgesteuerten Ventilelements (36) und der Steuerraum (84) der hydraulisch schaltbaren Ventileinrichtung (86) nur mit dem Hochdruckanschluss (106) verbunden sind.
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