EP1490592B1 - Kraftstoffeinspritzeinrichtung für eine brennkraftmaschine - Google Patents

Kraftstoffeinspritzeinrichtung für eine brennkraftmaschine Download PDF

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EP1490592B1
EP1490592B1 EP02795011A EP02795011A EP1490592B1 EP 1490592 B1 EP1490592 B1 EP 1490592B1 EP 02795011 A EP02795011 A EP 02795011A EP 02795011 A EP02795011 A EP 02795011A EP 1490592 B1 EP1490592 B1 EP 1490592B1
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EP
European Patent Office
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control
fuel injection
valve
pressure
fuel
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EP02795011A
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EP1490592A1 (de
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Peter Grabandt
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Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
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Publication date
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    • F02M61/20—Closing valves mechanically, e.g. arrangements of springs or weights or permanent magnets; Damping of valve lift
    • F02M61/205—Means specially adapted for varying the spring tension or assisting the spring force to close the injection-valve, e.g. with damping of valve lift
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    • F02M47/02—Fuel-injection apparatus operated cyclically with fuel-injection valves actuated by fluid pressure of accumulator-injector type, i.e. having fuel pressure of accumulator tending to open, and fuel pressure in other chamber tending to close, injection valves and having means for periodically releasing that closing pressure
    • F02M47/027—Electrically actuated valves draining the chamber to release the closing pressure
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    • F02M2200/00—Details of fuel-injection apparatus, not otherwise provided for
    • F02M2200/28—Details of throttles in fuel-injection apparatus

Definitions

  • the invention is based on a Fuel injection device for an internal combustion engine according to the preamble of claim 1.
  • Such a fuel injection device is characterized by the EP 0 987 431 A2.
  • These Fuel injection device has a High-pressure fuel pump and a connected to this Fuel injector for each cylinder of Internal combustion engine.
  • the high-pressure fuel pump points one by the internal combustion engine in a reciprocating motion powered pump piston having a pump working space limited.
  • the fuel injection valve has one with the Pump work space associated pressure room and one Injection valve member, through which at least one Injection opening is controlled and by the in the Pressure chamber prevailing pressure against a closing force in Opening direction for releasing the at least one Injection opening is movable. It is a first electric actuated control valve provided by the one Connection of pump work space with a discharge chamber is controlled.
  • a second electric actuated control valve provided by the one Connection of a control pressure chamber with a discharge space is controlled.
  • the control pressure chamber is over one Throttle connected to the pump working space.
  • Of the Control pressure chamber is limited by a control piston, which is supported on the injection valve member and by the in the Control pressure chamber prevailing pressure in a closing direction the injection valve member acted upon and.
  • To a Fuel injection becomes the first control valve closed and the second control valve open, so that can build up in the control pressure chamber no high pressure and the Fuel injector can open.
  • the second control valve flows out of the pump working space via the control pressure chamber fuel off, so that the for Injection amount of fuel available through the pump piston funded amount of fuel is reduced and also that for the injection to Available pressure is reduced. It follows that the efficiency of the fuel injector not optimal.
  • the fuel injection device with the Features according to claim 1 has the advantage that at second open to fuel injection Control valve and thus opened fuel injection valve with the bypass connection only a small Flow area from the control pressure chamber to the discharge space is released and thus only a small amount of fuel flows out, making the injection available standing pressure and the efficiency of the Fuel injection device is increased.
  • a fast opening or closing of the Fuel injector achieves what caused by a the main controlled link with large Flow cross-section occurring rapid pressure reduction or Pressure build-up in the control pressure chamber when opening or closing of the second control valve is enabled.
  • FIG. 1 shows a Fuel injection device for an internal combustion engine in a longitudinal section in a simplified representation
  • Figure 2 a designated in Figure 1 with II section in enlarged view with closed Fuel injection valve
  • Figure 3 the cutout II at opened fuel injection valve
  • Figure 4 the Fuel injector in a cross section along Line IV-IV in Figure 2.
  • the internal combustion engine is preferably a self-igniting internal combustion engine.
  • the Fuel injection device is preferably as So-called pump-nozzle unit is designed and has for each cylinder of the internal combustion engine one each High-pressure fuel pump 10 and connected to this Fuel injection valve 12, which has a common Form building unit.
  • the Fuel injection device as a so-called pump-line-nozzle system be trained in which the High-pressure fuel pump and the fuel injection valve each cylinder is arranged separately from each other and over a line are connected together.
  • the High-pressure fuel pump 10 has a pump body 14 with a cylinder bore 16 in which a pump piston 18th is tightly guided, at least indirectly by a Cam 20 of a camshaft of the internal combustion engine opposite the force of a return spring 19 in a lifting movement is driven.
  • the pump piston 18 limited in the Cylinder bore 16 a pump working chamber 22, in the at Delivery stroke of the pump piston 18 Fuel under high pressure is compressed.
  • the pump working chamber 22 becomes fuel from a fuel tank 24 of the motor vehicle fed.
  • the fuel injection valve 12 has one with the Pump body 14 connected valve body 26, the may be formed in several parts, and in the one Injection valve member 28 in a bore 30th is guided longitudinally displaceable.
  • the valve body 26 indicates its the combustion chamber of the cylinder of the internal combustion engine facing end region at least one, preferably a plurality Injection openings 32.
  • the injection valve member 28 has at its the combustion chamber end facing a For example, about conical sealing surface 34, which with one in the valve body 26 in the combustion chamber facing End region formed valve seat 36 cooperates, from or after which the injection openings 32 dissipate.
  • valve body 26 is between the injection valve member 28 and the bore 30 to the valve seat 36 toward an annular space 38th present, in its the valve seat 36 facing away End region by a radial extension of the bore 30 in a pressure chamber 40 surrounding the injection valve member 28 passes.
  • the injection valve member 28 has the height of the Pressure chamber 40 by a cross-sectional reduction a Pressure shoulder 42 on.
  • a biased Closing spring 44 At the end of the combustion chamber facing away from the Injector member 28 engages a biased Closing spring 44, through which the injection valve member 28th is pressed toward the valve seat 36.
  • the closing spring 44 is arranged in a spring chamber 46 of the valve body 26, the adjoins the bore 30.
  • a control piston 50 is tightly guided, with the injection valve member 28 is connected.
  • the control piston 50 is supported over a smaller diameter compared to this Piston rod 51 on the injection valve member 28 from and can with be connected to the injection valve member 28.
  • the control piston 50 may be integral with the injection valve member 28th trained, but is preferably for reasons of assembly as a separate part with the injection valve member 28th connected.
  • Control pressure chamber 52 The connection 64 of Control pressure chamber 52 with the discharge chamber 24 is through controlling a second electrically operated control valve 70, which can be designed as a 2/2-way valve.
  • a throttle point 63 In the Connection 62 of the control pressure chamber 52 with the Pump work chamber 22 is a throttle point 63 is provided.
  • the control valves 68,70 can be an electromagnetic Actuator or a piezoelectric actuator and are by a electronic control device 72 is controlled.
  • a housing part in the form of an intermediate disc 54th arranged on a boundary of the control pressure chamber 52 on its side facing away from the injection valve member 28 side forms.
  • the control pressure chamber 52 limiting surface 53 of Washer 54 is transversely, preferably at least approximately perpendicular to the longitudinal axis 49 of the control piston 50 arranged.
  • the channel 62 is of the Channel 60 formed to the control pressure chamber 52 and the Throttle 63 is shown as a throttle bore in the channel 62 in the intermediate disc 54 is formed.
  • the throttle bore 63 opens as shown in Figure 4 in the direction of the longitudinal axis 49 of the control piston 50 seen in an edge region of the Control pressure chamber 52 offset to the longitudinal axis 49 of Control piston 50.
  • the washer 54 is a bore 55 arranged, the one drain from the control pressure chamber 52nd as part of the connection 64 of the control pressure chamber 52 to Relief space 24 forms.
  • the control piston 50 indicates its the intermediate disc 54 facing end side of a annular sealing surface 57, which has a narrow annular web forms and with respect to the end face of the control piston 50th is formed sublime.
  • the annular sealing surface 57 is arranged on a smaller diameter than that Outer diameter of the control piston 50.
  • the control piston 50 may be formed such that its diameter reduced to the front side with the sealing surface 57 out.
  • Within the sealing surface 57 may in the end face of Control piston 50 may be formed a recess 58, the can be formed by a blind hole.
  • the sealing surface 57 is at least approximately coaxial with the bore 55 in the Washer 54 is arranged and is on a larger Diameter arranged as the diameter of the bore 55th is.
  • the throttle bore 63 opens into the intermediate disk 54 in the control pressure chamber 52 outside the sealing surface 57 of the Control piston 50.
  • the bore 55 in the washer 54th forms one within the sealing surface 57 of the control piston 50 laxative flow from the control pressure chamber 52 to the second Control valve 70 and via this to the relief space 24.
  • Die Bore 55 is at least approximately coaxial with the control piston 50 arranged.
  • connection 62 with the throttle point 63rd approximately diametrically opposite one from the control pressure chamber 52nd laxative bypass connection 80 formed in the Connection 64 opens to the discharge chamber 24.
  • the mouth of the Bypass connection 80 is in the control pressure chamber 52 as in Figure 4 shown in the direction of the longitudinal axis 49 of the Control piston 50 considered outside the sealing surface 57 of the Control piston 50.
  • a Throttle 82 arranged as a throttle bore is trained.
  • the flow area of Bypass connection 80 with the restriction 82 is essential less than the flow area of the bore 55th
  • the main connection 84 from the control room 52 to Bore 55 in the washer 54 as a compound of Control pressure space 52 with the second control valve 70 and the Relief space 24 controlled.
  • This main connection 84 is open with the fuel injection valve 12 and closed closed when the fuel injection valve 12 is open.
  • the cross section of the throttle bore 63 of the connection 62 in the intermediate disc 54 and the throttle bore 82 in the Bypass connection 80 in the washer 54 are for a optimal function of the fuel injection device in suitably matched to each other.
  • the second control valve 70 is closed, so that the control pressure chamber 52 separated from the discharge chamber 24 is.
  • the first control valve 68 remains in its closed position. In the control pressure chamber 52 is building while high pressure as in the pump working chamber 22, so that on the control piston 50, a large pressure force in the closing direction acts and the injection valve member 28 in his Closed position is moved.
  • the second Control valve 70 is opened by the control device 72.
  • the Fuel injection valve 12 then opens as a result of reduced pressure force on the control piston 50 and the Injector member 28 moves above its maximum Opening stroke in its open position.
  • the Opening movement of the injection valve member 28 is initially the large flow area over the main connection 84th released by the control piston 50 until the Injector member 28 with its maximum opening stroke is opened and the control piston 50 with its sealing surface 57 abuts the surface 53 of the washer 54 and the Main connection 84 closes and only the Bypass connection 80 released via the throttle bore 82 is. This will allow a quick opening of the Fuel injection valve 12 allows. If that Fuel injector 12 is fully open, so can over the throttle bore 63 and the throttle bore 82 only a small amount of fuel to the relief space 24th out, so that only a small part of the pump piston 18 pumped fuel not for injection to Available.
  • the second Control valve 70 by the controller 72 in his closed switch position brought so that the Control pressure chamber 52 is separated from the discharge chamber 24 and builds up in this high pressure and on the on the Control piston 50 acting force the fuel injector 12 is closed.
  • the Main connection 84 with a large flow area released, so that the pressure in the control pressure chamber 52 quickly rises and on the control piston 50, a high pressure force acts, so that the Kraftstoffeinspriztventil 12 quickly closes.
  • the second control valve 70 by the controller 72nd opened again so that due to the reduced pressure in Control pressure chamber 52, the fuel injection valve 12 opens.
  • the second Control valve 70 closed and / or the first control valve 68 opened.

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Description

Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einer Kraftstoffeinspritzeinrichtung für eine Brennkraftmaschine nach der Gattung des Anspruchs 1.
Eine solche Kraftstoffeinspritzeinrichtung ist durch die EP 0 987 431 A2 bekannt. Diese Kraftstoffeinspritzeinrichtung weist eine Kraftstoffhochdruckpumpe und ein mit dieser verbundenes Kraftstoffeinspritzventil für jeden Zylinder der Brennkraftmaschine auf. Die Kraftstoffhochdruckpumpe weist einen durch die Brennkraftmaschine in einer Hubbewegung angetriebenen Pumpenkolben auf, der einen Pumpenarbeitsraum begrenzt. Das Kraftstoffeinspritzventil weist einen mit dem Pumpenarbeitsraum verbundenen Druckraum und ein Einspritzventilglied auf, durch das wenigstens eine Einspritzöffnung gesteuert wird und das durch den im Druckraum herrschenden Druck gegen eine Schließkraft in Öffnungsrichtung zur Freigabe der wenigstens einen Einspritzöffnung bewegbar ist. Es ist ein erstes elektrisch betätigtes Steuerventil vorgesehen, durch das eine Verbindung des Pumpenarbeitsraums mit einem Entlastungsraum gesteuert wird. Es ist außerdem ein zweites elektrisch betätigtes Steuerventil vorgesehen, durch das eine Verbindung eines Steuerdruckraums mit einem Entlastungsraum gesteuert wird. Der Steuerdruckraum ist über eine Drosselstelle mit dem Pumpenarbeitsraum verbunden. Der Steuerdruckraum ist durch einen Steuerkolben begrenzt, der sich am Einspritzventilglied abstützt und der durch den im Steuerdruckraum herrschenden Druck in einer Schließrichtung des Einspritzventilglieds beaufschlagt und. Zu einer Kraftstoffeinspritzung wird das erste Steuerventil geschlossen und das zweite Steuerventil geöffnet, so daß sich im Steuerdruckraum kein Hochdruck aufbauen kann und das Kraftstoffeinspritzventil öffnen kann. Bei geöffnetem zweitem Steuerventil fließt jedoch aus dem Pumpenarbeitsraum über den Steuerdruckraum Kraftstoff ab, so daß die für die Einspritzung zur Verfügung stehende Kraftstoffmenge der durch den Pumpenkolben geförderten Kraftstoffmenge verringert wird und außerdem der für die Einspritzung zur Verfügung stehende Druck verringert wird. Hieraus folgt, daß der Wirkungsgrad der Kraftstoffeinspritzeinrichtung nicht optimal ist.
Vorteile der Erfindung
Die erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritzeinrichtung mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1 hat demgegenüber den Vorteil, daß bei zur Kraftstoffeinspritzung geöffnetem zweitem Steuerventil und somit geöffnetem Kraftstoffeinspritzventil mit der Bypassverbindung nur ein geringer Durchflußquerschnitt vom Steuerdruckraum zum Entlastungsraum freigegeben wird und somit nur eine geringe Kraftstoffmenge abströmt, wodurch der für die Einspritzung zur Verfügung stehende Druck und der Wirkungsgrad der Kraftstoffeinspritzeinrichtung erhöht ist. Zum Beginn bzw. zur Beendigung der Kraftstoffeinspritzung wird außerdem ein schnelles Öffnen bzw. Schließen des Kraftstoffeinspritzventils erreicht, was durch einen infolge der gesteuerten Hauptverbindung mit großem Durchflußquerschnitt auftretenden schnellen Druckabbau bzw. Druckaufbau im Steuerdruckraum beim Öffnen bzw. Schließen des zweiten Steuerventils ermöglicht wird.
In den abhängigen Ansprüchen sind vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzeinrichtung angegeben. Die Ausbildung gemäß Anspruch 3 ermöglicht auf einfache Weise die Steuerung der Hauptverbindung durch den Steuerkolben. Die Ausbildung gemäß Anspruch 4 ermöglicht eine einfache Bildung des Ventilsitzes.
Zeichnung
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Figur 1 eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung für eine Brennkraftmaschine in einem Längsschnitt in vereinfachter Darstellung, Figur 2 einen in Figur 1 mit II bezeichneten Ausschnitt in vergrößerter Darstellung bei geschlossenem Kraftstoffeinspritzventil, Figur 3 den Ausschnitt II bei geöffnetem Kraftstoffeinspritzventil und Figur 4 die Kraftstoffeinspritzeinrichtung in einem Querschnitt entlang Linie IV-IV in Figur 2.
Beschreibung des Ausführungsbeispiels
In den Figuren 1 bis 4 ist eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung für eine Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs dargestellt. Die Brennkraftmaschine ist vorzugsweise eine selbstzündende Brennkraftmaschine. Die Kraftstoffeinspritzeinrichtung ist vorzugsweise als sogenannte Pumpe-Düse-Einheit ausgebildet und weist für jeden Zylinder der Brennkraftmaschine jeweils eine Kraftstoffhochdruckpumpe 10 und ein mit dieser verbundenes Kraftstoffeinspritzventil 12 auf, die eine gemeinsame Baueinheit bilden. Alternativ kann die Kraftstoffeinspritzeinrichtung auch als sogenanntes Pumpe-Leitung-Düse-System ausgebildet sein, bei dem die Kraftstoffhochdruckpumpe und das Kraftstoffeinspritzventil jedes Zylinders getrennt voneinander angeordnet und über eine Leitung miteinander verbunden sind. Die Kraftstoffhochdruckpumpe 10 weist einen Pumpenkörper 14 mit einer Zylinderbohrung 16 auf, in der ein Pumpenkolben 18 dicht geführt ist, der zumindest mittelbar durch einen Nocken 20 einer Nockenwelle der Brennkraftmaschine entgegen der Kraft einer Rückstellfeder 19 in einer Hubbewegung angetrieben wird. Der Pumpenkolben 18 begrenzt in der Zylinderbohrung 16 einen Pumpenarbeitsraum 22, in dem beim Förderhub des Pumpenkolbens 18 Kraftstoff unter Hochdruck verdichtet wird. Dem Pumpenarbeitsraum 22 wird Kraftstoff aus einem Kraftstoffvorratsbehälter 24 des Kraftfahrzeugs zugeführt.
Das Kraftstoffeinspritzventil 12 weist einen mit dem Pumpenkörper 14 verbundenen Ventilkörper 26 auf, der mehrteilig ausgebildet sein kann, und in dem ein Einspritzventilglied 28 in einer Bohrung 30 längsverschiebbar geführt ist. Der Ventilkörper 26 weist an seinem dem Brennraum des Zylinders der Brennkraftmaschine zugewandten Endbereich wenigstens eine, vorzugsweise mehrere Einspritzöffnungen 32 auf. Das Einspritzventilglied 28 weist an seinem dem Brennraum zugewandten Endbereich eine beispielsweise etwa kegelförmige Dichtfläche 34 auf, die mit einem im Ventilkörper 26 in dessen dem Brennraum zugewandtem Endbereich ausgebildeten Ventilsitz 36 zusammenwirkt, von dem oder nach dem die Einspritzöffnungen 32 abführen. Im Ventilkörper 26 ist zwischen dem Einspritzventilglied 28 und der Bohrung 30 zum Ventilsitz 36 hin ein Ringraum 38 vorhanden, der in seinem dem Ventilsitz 36 abgewandten Endbereich durch eine radiale Erweiterung der Bohrung 30 in einen das Einspritzventilglied 28 umgebenden Druckraum 40 übergeht. Das Einspritzventilglied 28 weist auf Höhe des Druckraums 40 durch eine Querschnittsverringerung eine Druckschulter 42 auf. Am dem Brennraum abgewandten Ende des Einspritzventilglieds 28 greift eine vorgespannte Schließfeder 44 an, durch die das Einspritzventilglied 28 zum Ventilsitz 36 hin gedrückt wird. Die Schließfeder 44 ist in einem Federraum 46 des Ventilkörpers 26 angeordnet, der sich an die Bohrung 30 anschließt.
An den Federraum 46 schließt sich an dessen der Bohrung 30 abgewandtem Ende im Ventilkörper 26 eine weitere Bohrung 48 an, in der ein Steuerkolben 50 dicht geführt ist, der mit dem Einspritzventilglied 28 verbunden ist. In der Bohrung 48 wird durch den Steuerkolben 50 als bewegliche Wand ein Steuerdruckraum 52 begrenzt. Der Steuerkolben 50 stützt sich über eine gegenüber diesem im Durchmesser kleinere Kolbenstange 51 am Einspritzventilglied 28 ab und kann mit dem Einspritzventilglied 28 verbunden sein. Der Steuerkolben 50 kann einstückig mit dem Einspritzventilglied 28 ausgebildet, ist jedoch aus Gründen der Montage vorzugsweise als separates Teil mit dem Einspritzventilglied 28 verbunden.
Vom Pumpenarbeitsraum 22 führt gemäß Figur 1 durch den Pumpenkörper 14 und den Ventilkörper 26 ein Kanal 60 zum Druckraum 40 des Kraftstoffeinspritzventils 12. Vom Pumpenarbeitsraum 22 oder vom Kanal 60 führt ein Kanal 62 zum Steuerdruckraum 52. In den Steuerdruckraum 52 mündet außerdem ein Kanal 64, der eine Verbindung zu einem Entlastungsraum bildet, als der zumindest mittelbar der Kraftstoffvorratsbehälter 24 oder ein anderer Bereich dienen kann, in dem ein geringer Druck herrscht. Vom Pumpenarbeitsraum 22 oder vom Kanal 60 führt eine Verbindung 66 zu einem Entlastungsraum 24 ab, die durch ein erstes elektrisch betätigtes Steuerventil 68 gesteuert wird. Das Steuerventil 68 kann wie in Figur 1 dargestellt als 2/2-Wegeventil ausgebildet sein. Die Verbindung 64 des Steuerdruckraums 52 mit dem Entlastungsraum 24 wird durch ein zweites elektrisch betätigtes Steuerventil 70 gesteuert, das als 2/2-Wegeventil ausgebildet sein kann. In der Verbindung 62 des Steuerdruckraums 52 mit dem Pumpenarbeitsraum 22 ist eine Drosselstelle 63 vorgesehen. Die Steuerventile 68,70 können einen elektromagnetischen Aktor oder einen Piezoaktor aufweisen und werden durch eine elektronische Steuereinrichtung 72 angesteuert.
Zwischen dem Pumpenkörper 14 der Kraftstoffhochdruckpumpe 10 und dem Ventilkörper 26 des Kraftstoffeinspritzventils 12 ist ein Gehäuseteil in Form einer Zwischenscheibe 54 angeordnet, die eine Begrenzung des Steuerdruckraums 52 auf dessen dem Einspritzventilglied 28 abgewandter Seite bildet. Die den Steuerdruckraum 52 begrenzende Fläche 53 der Zwischenscheibe 54 ist quer, vorzugsweise zumindest annähernd senkrecht zur Längsachse 49 des Steuerkolbens 50 angeordnet. In der Zwischenscheibe 54 ist der Kanal 62 vom Kanal 60 zum Steuerdruckraum 52 ausgebildet und die Drosselstelle 63 ist als eine Drosselbohrung im Kanal 62 in der Zwischenscheibe 54 ausgebildet. Die Drosselbohrung 63 mündet wie in Figur 4 dargestellt in Richtung der Längsachse 49 des Steuerkolbens 50 gesehen in einen Randbereich des Steuerdruckraums 52 versetzt zur Längsachse 49 des Steuerkolbens 50. In der Zwischenscheibe 54 ist eine Bohrung 55 angeordnet, die einen Ablauf aus dem Steuerdruckraum 52 als Teil der Verbindung 64 des Steuerdruckraums 52 zum Entlastungsraum 24 bildet.
Wie in Figur 2 dargestellt weist der Steuerkolben 50 an seiner der Zwischenscheibe 54 zugewandten Stirnseite eine ringförmige Dichtfläche 57 auf, die einen schmalen Ringsteg bildet und gegenüber der Stirnfläche des Steuerkolbens 50 erhaben ausgebildet ist. Die ringförmige Dichtfläche 57 ist auf einem kleineren Durchmesser angeordnet als dem Außendurchmesser des Steuerkolbens 50. Der Steuerkolben 50 kann derart ausgebildet sein, daß sich dessen Durchmesser zur Stirnseite mit der Dichtfläche 57 hin verringert. Innerhalb der Dichtfläche 57 kann in der Stirnseite des Steuerkolbens 50 eine Vertiefung 58 ausgebildet sein, die durch eine Sackbohrung gebildet sein kann. Die Dichtfläche 57 ist zumindest annähernd koaxial zu der Bohrung 55 in der Zwischenscheibe 54 angeordnet und ist auf einem größeren Durchmesser angeordnet als der Durchmesser der Bohrung 55 ist. Die Drosselbohrung 63 in der Zwischenscheibe 54 mündet in den Steuerdruckraum 52 außerhalb der Dichtfläche 57 des Steuerkolbens 50. Die Bohrung 55 in der Zwischenscheibe 54 bildet einen innerhalb der Dichtfläche 57 des Steuerkolbens 50 abführenden Ablauf aus dem Steuerdruckraum 52 zum zweiten Steuerventil 70 und über dieses zum Entlastungsraum 24. Die Bohrung 55 ist zumindest annähernd koaxial zum Steuerkolben 50 angeordnet.
In der Zwischenscheibe 54 ist neben der Bohrung 55, beispielsweise der Verbindung 62 mit der Drosselstelle 63 etwa diametral gegenüberliegend, eine vom Steuerdruckraum 52 abführende Bypassverbindung 80 ausgebildet, die in die Verbindung 64 zum Entlastungsraum 24 mündet. Die Mündung der Bypassverbindung 80 in den Steuerdruckraum 52 liegt wie in Figur 4 dargestellt in Richtung der Längsachse 49 des Steuerkolbens 50 betrachtet außerhalb der Dichtfläche 57 des Steuerkolbens 50. In der Bypassverbindung 80 ist eine Drosselstelle 82 angeordnet, die als eine Drosselbohrung ausgebildet ist. Der Durchflußquerschnitt der Bypassverbindung 80 mit der Drosselstelle 82 ist wesentlich geringer als der Durchflußquerschnitt der Bohrung 55.
Wenn das Kraftstoffeinspritzventil 12 geschlossen ist, so befindet sich das Einspritzventilglied 28 in einer Schließstellung, in der dieses mit seiner Dichtfläche 34 am Ventilsitz 36 anliegt und die Einspritzöffnungen 32 verschließt. Entsprechend befindet sich der Steuerkolben 50 dann in einer Hubstellung, in der dieser mit seiner Dichtfläche 57 mit Abstand zu der die Begrenzung des Steuerdruckraums 52 bildenden Fläche 53 der Zwischenscheibe 54 angeordnet ist, wie dies in Figur 2 dargestellt ist.
Zwischen der Dichtfläche 57 des Steuerkolbens 50 und der Fläche 53 der Zwischenscheibe 54 wird dabei ein großer Durchflußquerschnitt 84 freigegeben für die Verbindung 64 des Steuerdruckraums 52 zum zweiten Steuerventil 70. Der Zulauf von Kraftstoff in den Steuerdruckraum 52 vom Kanal 60 über den Kanal 62 und die Drosselbohrung 63 wird durch die Drosselbohrung 63 begrenzt. Der Ablauf von Kraftstoff aus dem Steuerdruckraum 52 zum zweiten Steuerventil 70 erfolgt jedoch über den zwischen der Dichtfläche 57 des Steuerkolbens 50 und der Zwischenscheibe 54 mit der Hauptverbindung 84 freigegebenen großen Durchflußquerschnitt ungedrosselt, wobei die Bypassverbindung 80 unwirksam ist.
Wenn das Kraftstoffeinspritzventil 12 geöffnet ist, so befindet sich das Einspritzventilglied 28 in einer Öffnungsstellung, in der dieses mit seiner Dichtfläche 34 mit Abstand vom Ventilsitz 36 angeordnet ist und gibt die Einspritzöffnungen 32 freigibt. Entsprechend befindet sich der Steuerkolben 50 dann in einer Hubstellung, in der dieser mit seiner Dichtfläche 57 an der Fläche 53 der Zwischenscheibe 54 anliegt, wie dies in Figur 3 dargestellt ist. Die Fläche 53 der Zwischenscheibe 54 bildet somit einen Ventilsitz in Form eines Flachsitzes, mit dem die Dichtfläche 57 des Steuerkolbens 50 zusammenwirkt. Infolge der schmalen stegförmigen Ausbildung der Dichtfläche 57 liegt diese im wesentlichen nur mit ihrem Rand an der Fläche 53 der Zwischenscheibe 54 an, wodurch eine Linienberührung mit hoher Flächenpressung und damit ein sicheres Abdichten erreicht wird. Zwischen der Dichtfläche 57 des Steuerkolbens 50 und der Fläche 53 der Zwischenscheibe 54 als Ventilsitz wird dabei die Hauptverbindung 84 vom Steuerraum 52 zur Bohrung 55 in der Zwischenscheibe 54 als Verbindung des Steuerdruckraums 52 mit dem zweiten Steuerventil 70 und dem Entlastungsraum 24 gesteuert. Diese Hauptverbindung 84 ist bei geschlossenem Kraftstoffeinspritzventil 12 geöffnet und bei geöffnetem Kraftstoffeinspritzventil 12 geschlossen.
Wenn der Steuerkolben 50 mit seiner Dichtfläche 57 an der Fläche 53 der Zwischenscheibe 54 anliegt und die Hauptverbindung 84 verschließt, so ist nur noch die Bypassverbindung 80 in der Zwischenscheibe 54 geöffnet, deren Durchflußquerschnitt durch die Drosselbohrung 82 bestimmt ist, der wesentlich kleiner ist als der Durchflußquerschnitt der Hauptverbindung 84, wenn diese geöffnet ist.
Der Querschnitt der Drosselbohrung 63 der Verbindung 62 in der Zwischenscheibe 54 und der Drosselbohrung 82 in der Bypassverbindung 80 in der Zwischenscheibe 54 sind für eine optimale Funktion der Kraftstoffeinspritzeinrichtung in geeigneter Weise aufeinander abgestimmt.
Nachfolgend wird die Funktion der Kraftstoffeinspritzeinrichtung erläutert. Beim Saughub des Pumpenkolbens 18 wird diesem Kraftstoff aus dem Kraftstoffvorratsbehälter 24 zugeführt. Beim Förderhub des Pumpenkolbens 18 beginnt die Kraftstoffeinspritzung mit einer Voreinspritzung, wobei das erste Steuerventil 68 durch die Steuereinrichtung 72 geschlossen wird, so daß der Pumpenarbeitsraum 22 vom Entlastungsraum 24 getrennt ist. Durch die Steuereinrichtung 72 wird außerdem das zweite Steuerventil 70 geöffnet, so daß der Steuerdruckraum 52 mit dem Entlastungsraum 24 verbunden ist. In diesem Fall kann sich im Steuerdruckraum 52 kein Hochdruck aufbauen, da dieser zum Entlastungsraum 24 hin entlastet ist. Wenn der Druck im Pumpenarbeitsraum 22 und damit im Druckraum 40 des Kraftstoffeinspritzventils 12 so groß ist, daß die durch diesen über die Druckschulter 42 auf das Einspritzventilglied 28 ausgeübte Druckkraft größer ist als die Summe der Kraft der Schließfeder 44 und der auf den Steuerkolben 50 durch den im Steuerdruckraum 52 wirkenden Restdruck wirkenden Druckkraft, so bewegt sich das Einspritzventilglied 28 in Öffnungsrichtung 29 und gibt die wenigstens eine Einspritzöffnung 32 frei. Der Steuerkolben 50 nimmt dabei seine in Figur 3 dargestellte Hubstellung ein, so daß nur die Bypassverbindung 80 über die Drosselbohrung 82 mit geringem Durchflußquerschnitt freigegeben ist. Von dem durch den Pumpenkolben 18 geförderten Kraftstoff kann somit nur eine geringe Teilmenge über die Drosselbohrung 63 sowie die Bypassverbindung 80 mit der Drosselbohrung 82 und das geöffnete zweite Steuerventil 70 in den Entlastungsraum 24 abströmen. Es kann auch vorgesehen sein, daß das Kraftstoffeinspritzventil 12 zur Voreinspritzung nur mit einem Teilhub des Einspritzventilglieds 28 öffnet, so daß der Steuerkolben 50 mit seiner Dichtfläche 57 nicht an der Zwischenscheibe 54 zur Anlage kommt und die Hauptverbindung 84 nicht ganz verschließt, wobei jedoch der Durchflußquerschnitt der Hauptverbindung verringert wird.
Zur Beendigung der Voreinspritzung wird durch die Steuereinrichtung das zweite Steuerventil 70 geschlossen, so daß der Steuerdruckraum 52 vom Entlastungsraum 24 getrennt ist. Das erste Steuerventil 68 bleibt in seiner geschlossenen Stellung. Im Steuerdruckraum 52 baut sich dabei Hochdruck wie im Pumpenarbeitsraum 22 auf, so daß auf den Steuerkolben 50 eine große Druckkraft in Schließrichtung wirkt und das Einspritzventilglied 28 in seine Schließstellung bewegt wird.
Für eine nachfolgende Haupteinspritzung wird das zweite Steuerventil 70 durch die Steuereinrichtung 72 geöffnet. Das Kraftstoffeinspritzventil 12 öffnet dann infolge der reduzierten Druckkraft auf den Steuerkolben 50 und das Einspritzventilglied 28 bewegt sich über seinen maximalen Öffnungshub in seine Öffnungsstellung. Bei der Öffnungsbewegung des Einspritzventilglieds 28 ist zunächst der große Durchflußquerschnitt über die Hauptverbindung 84 durch den Steuerkolben 50 freigegeben, bis das Einspritzventilglied 28 mit seinem maximalen Öffnungshub geöffnet ist und der Steuerkolben 50 mit seiner Dichtfläche 57 an der Fläche 53 der Zwischenscheibe 54 anliegt und die Hauptverbindung 84 schließt und nur noch die Bypassverbindung 80 über die Drosselbohrung 82 freigegeben ist. Hierdurch wird ein schnelles Öffnen des Kraftstoffeinspritzventils 12 ermöglicht. Wenn das Kraftstoffeinspritzventil 12 ganz geöffnet ist, so kann über die Drosselbohrung 63 sowie die Drosselbohrung 82 nur noch eine geringe Kraftstoffmenge zum Entlastungsraum 24 abströmen, so daß nur ein geringer Teil des vom Pumpenkolben 18 geförderten Kraftstoffs nicht für die Einspritzung zur Verfügung steht.
Zur Beendigung der Haupteinspritzung wird das zweite Steuerventil 70 durch die Steuereinrichtung 72 in seine geschlossene Schaltstellung gebracht, so daß der Steuerdruckraum 52 vom Entlastungsraum 24 getrennt ist und sich in diesem Hochdruck aufbaut und über die auf den Steuerkolben 50 wirkende Kraft das Kraftstoffeinspritzventil 12 geschlossen wird. Bei der Schließbewegung des Einspritzventilglieds 28 wird durch den Steuerkolben 50 die Hauptverbindung 84 mit großem Durchflußquerschnitt freigegeben, so daß der Druck im Steuerdruckraum 52 schnell ansteigt und auf den Steuerkolben 50 eine hohe Druckkraft wirkt, so daß das Kraftstoffeinspriztventil 12 schnell schließt. Für eine Nacheinspritzung von Kraftstoff wird das zweite Steuerventil 70 durch die Steuereinrichtung 72 nochmals geöffnet, so daß infolge des verringerten Drucks im Steuerdruckraum 52 das Kraftstoffeinspritzventil 12 öffnet. Zur Beendigung der Nacheinspritzung wird das zweite Steuerventil 70 geschlossen und/oder das erste Steuerventil 68 geöffnet.

Claims (7)

  1. Kraftstoffeinspritzeinrichtung für eine Brennkraftmaschine, mit jeweils einer Kraftstoffhochdruckpumpe (10) und jeweils einem mit dieser verbundenen Kraftstoffeinspritzventil (12) für jeden Zylinder der Brennkraftmaschine, wobei die Kraftstoffhochdruckpumpe (10) einen durch die Brennkraftmaschine in einer Hubbewegung angetriebenen Pumpenkolben (18) aufweist, der einen Pumpenarbeitsraum (22) begrenzt und dem Kraftstoff aus einem Kraftstoffvorratsbehälter (24) zugeführt wird, wobei das Kraftstoffeinspritzventil (12) einen mit dem Pumpenarbeitsraum (22) verbundenen Druckraum (40) und ein Einspritzventilglied (28) aufweist, durch das wenigstens eine Einspritzöffnung (32) gesteuert wird, das auf einer an diesem ausgebildeten Druckfläche (42) von dem im Druckraum (40) herrschenden Druck in einer Öffnungsrichtung (29) beaufschlagt ist und das gegen eine Schließkraft in Öffnungsrichtung (29) zur Freigabe der wenigstens einen Einspritzöffnung (32) bewegbar ist, mit einem ersten Steuerventil (68), durch das eine Verbindung (66) des Pumpenarbeitsraums (22) mit einem Entlastungsraum (24) gesteuert wird und mit einem zweiten Steuerventil (70), durch das eine Verbindung (64) eines Steuerdruckraums (52) des Kraftstoffeinspritzventils mit einem Entlastungsraum (24) gesteuert wird, wobei der Steuerdruckraum (52) zumindest mittelbar eine Verbindung (62) mit dem Pumpenarbeitsraum (22) aufweist, in der eine Drosselstelle (63) vorgesehen ist, wobei der Steuerdruckraum (52) durch einen Steuerkolben (50) begrenzt ist, der auf das Einspritzventilglied (28) in einer Schließrichtung wirkt, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerkolben (50) in einer Hubstellung bei in seiner Schließstellung angeordnetem Einspritzventilglied (28) in der Verbindung (64) des Steuerdruckraums (52) mit dem Entlastungsraum (24) eine Hauptverbindung (84) mit großem Durchflußquerschnitt freigibt, daß der Steuerkolben (50) in einer Hubstellung bei in seiner Öffnungsstellung mit maximalem Hub angeordnetem Einspritzventilglied (28) die Hauptverbindung (84) schließt und nur eine Bypassverbindung (80) mit geringem Durchflußquerschnitt freigegeben ist, und daß die Bypassverbindung (80) in einem den Steuerdruckraum (52) begrenzenden Gehäuseteil (54) ausgebildet ist.
  2. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bypassverbindung (80) im Gehäuseteil (54) als eine Bohrung mit einer Drosselstelle (82) ausgebildet ist.
  3. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerkolben (50) an seiner dem Gehäuseteil (54) zugewandten Stirnseite eine Dichtfläche (57) aufweist, mit der dieser mit einem am Gehäuseteil (54) ausgebildeten Ventilsitz (53) zur Steuerung der Hauptverbindung (84) zusammenwirkt.
  4. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilsitz durch eine quer, vorzugsweise zumindest annähernd senkrecht zur Längsachse (49) des Steuerkolbens (50) angeordnete Fläche (53) des Gehäuseteils (54) gebildet ist.
  5. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtfläche (57) des Steuerkolbens (50) ringförmig ausgebildet ist und daß durch das Gehäuseteil (54) als Teil der Verbindung (64) des Steuerdruckraums (52) mit dem Entlastungsraum (24) ein innerhalb der Dichtfläche (57) angeordneter Ablauf (55) aus dem Steuerdruckraum (52) abführt.
  6. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Bypassverbindung (80) außerhalb der Dichtfläche (57) aus dem Steuerdruckraum (52) abführt und vorzugsweise in den Ablauf (55) im Gehäuseteil (54) mündet.
  7. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kraftstoffhochdruckpumpe (10) und das Kraftstoffeinspritzventil (12) eine gemeinsame Baueinheit bilden und daß das Gehäuseteil (54) als eine zwischen einem Pumpenkörper (14) der Kraftstoffhochdruckpumpe (10) und einem Ventilkörper (26) des Kraftstoffeinspritzventils (12) angeordnete Zwischenscheibe ausgebildet ist.
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