DE10245736A1 - Kraftstoff-Einspritzvorrichtung für eine Brennkraftmaschine sowie Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine - Google Patents

Kraftstoff-Einspritzvorrichtung für eine Brennkraftmaschine sowie Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine Download PDF

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Abstract

Eine Kraftstoff-Einspritzvorrichtung (22) umfasst ein Gehäuse (34, 36) sowie eine in dem Gehäuse (34, 36) vorhandene Ausnehmung (38). In dieser ist ein Ventilelement (40) angeordnet, welches mit einem gehäuseseitigen Ventilsitz (51) zusammenarbeitet. Ferner ist ein Austrittsquerschnitt (56, 58) für den Kraftstoff vorhanden. Um den Betrieb bei einer Brennkraftmaschine im Hinblick auf Emissionen und Kraftstoffverbrauch zu optimieren, wird vorgeschlagen, dass eine Hubbewegung (C) des Ventilelements (40) druck- und eine andere Hubbewegung (D) desselben Ventilelements (40) hubgesteuert ist.

Description

  • Stand der Technik
  • Die Erfindung betrifft eine Kraftstoff-Einspritzvorrichtung für eine Brennkraftmaschine, insbesondere mit Kraftstoff-Direkteinspritzung, mit einem Gehäuse, mit einer in dem Gehäuse vorhandenen Ausnehmung, mit einem in der Ausnehmung angeordneten Ventilelement, welches mit einem gehäuseseitigen Ventilsitz zusammenarbeitet, und mit einem Austrittsquerschnitt für den Kraftstoff.
  • Eine derartige Kraftstoff-Einspritzvorrichtung ist aus der DE 199 47 196 A1 bekannt. Dort ist eine sog. "Vario-Register-Düse" gezeigt. Diese nach außen öffnende Düse ("A-Düse") umfasst ein Ventilelement, in dem an unterschiedlichen axialen Positionen Reihen von Kraftstoff-Austrittsöffnungen vorhanden sind. Je nach Hub des Ventilelements wird nur eine oder mehrere Reihen von Kraftstoff-Austrittsöffnungen freigegeben. Der Hub der bekannten Kraftstoff-Einspritzvorrichtung erfolgt druckgesteuert.
  • Unter einer solchen "Drucksteuerung" versteht man, dass die Bewegung des Ventilelements von einer Druckerhöhung in einem Steuerraum abhängt, der von einer Druckfläche begrenzt wird, die mit dem Ventilelement gekoppelt ist. Je nach Druck öffnet das Ventilelement mehr oder weniger gegen die Kraft einer Vorspanneinrichtung. Der Druck in dem Steuerraum entspricht auch dem Einspritzdruck an den Kraftstoff-Austrittsöffnungen. Bei einer druckgesteuerten Kraftstoff-Einspritzvorrichtung wird also auch ein ganz bestimmter Druckverlauf des eingespritzten Kraftstoffes realisiert. Eine druckgesteuerte Kraftstoff-Einspritzvorrichtung hat Vorteile vor allem bei niedriger und mittlerer Last der Brennkraftmaschine.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Kraftstoff-Einspritzvorrichtung der eingangs genannten Art so weiterzubilden, dass sie den Kraftstoff in möglichst vielen Betriebszuständen der Brennkraftmaschine optimal einspritzt und so zu einer Reduzierung der Emissionen und des Kraftstoffverbrauchs beiträgt.
  • Diese Aufgabe wird bei einer Kraftstoff-Einspritzvorrichtung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass eine Hubbewegung des Ventilelements druck- und eine andere Hubbewegung desselben Ventilelements hubgesteuert ist.
  • Vorteile der Erfindung
  • Bei der erfindungsgemäßen Kraftstoff-Einspritzvorrichtung werden die Vorteile druckgesteuerter Vorrichtungen mit jenen von hubgesteuerten Vorrichtungen kombiniert. Je nach Betriebszustand der Brennkraftmaschine kann so die für den Kraftstoffverbrauch und das Emissionsverhalten der Brennkraftmaschine optimale Steuerung des Ventilelements gewählt werden.
  • Unter einer "Hubsteuerung" wird dabei verstanden, dass der Hub des Ventilelements im Wesentlichen unabhängig vom Einspritzdruck ist. Dies wird üblicherweise dadurch realisiert, dass stromaufwärts von einem Ventilsitz, mit dem das Ventilelement zusammenarbeitet, ein gewünschter und in etwa konstanter Kraftstoffdruck anliegt. Die Bewegung des Ventilelements wird durch eine separate Einrichtung, bspw. hydraulisch oder mechanisch, gesteuert. Eine derartige Hubsteuerung hat vor allem bei hohen Lasten einer Brennkraftmaschine im Hinblick auf die von der Brennkraftmaschine erzeugten Emissionen und im Hinblick auf den Kraftstoffverbrauch der Brennkraftmaschine Vorteile.
  • Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in Unteransprüchen angegeben.
  • In einer ersten Weiterbildung wird vorgeschlagen, dass der Austrittsquerschnitt für den Kraftstoff vom Hub des Ventilelements abhängt. Eine derartige Kraftstoff-Einspritzworrichtung kann besonders optimal auf die unterschiedlichen Betriebszustände der Brennkraftmaschine eingestellt werden. So kann nicht nur eine gewünschte Ansteuerung des Ventilelements, die zu einem gewünschten Druckverlauf bei einer Kraftstoffeinspritzung führt, gewählt werden, sondern es kann gleichzeitig auch der Querschnitt, durch den der Kraftstoff bei der Einspritzung in den Brennraum hindurchtritt, geändert werden. Das Betriebsverhalten der Brennkraftmaschine wird durch diese Ausgestaltung einer Kraftstoff-Einspritzvorrichtung nochmals verbessert.
  • Eine einfach und vergleichsweise preiswert herzustellende Realisierung eines derartigen veränderlichen Querschnitts zeichnet sich dadurch aus, dass die Kraftstoff-Einspritzvorrichtung mindestens zwei Austrittsöffnungen umfasst, welche an axial unterschiedlichen Positionen des Gehäuses angeordnet sind, wobei bei einem ersten Hub des Ventilelements weniger Austrittsöffnungen als bei einem zusätzlichen Hub desselben Ventilelements frei liegen.
  • Wenn der Querschnitt, durch den der Kraftstoff aus der Kraftstoff-Einspritzvorrichtung austritt, vom Hub des Ventilelements abhängt, ist es besonders vorteilhaft, wenn die erste Hubbewegung des Ventilelements druck- und mindestens eine weitere Hubbewegung des Ventilelements hubgesteuert ist. Eine druckgesteuerte Hubbewegung des Ventilelements hat bekanntlich Vorteile bei niedrigen und geringen Lasten der Brennkraftmaschine, bei denen gleichzeitig auch nur vergleichsweise geringe Kraftstoffmengen von der Kraftstoff-Einspritzvorrichtung in den ihr zugeordneten Brennraum der Brennkraftmaschine eingespritzt werden müssen. Gleichzeitig hat eine hubgesteuerte Bewegung des Ventilelements Vorteile bei hohen Lasten der Brennkraftmaschine, bei denen dann vergleichsweise große Kraftstoffmengen mit hohem Druck in den Brennraum bzw. die Brennräume der Brennkraftmaschine gelangen sollen. Bei dieser Weiterbildung werden also der Druck und die Menge des eingespritzten Kraftstoffes auf besonders einfache Art und Weise miteinander gekoppelt.
  • Damit das Ventilelement eine präzise Zwischenposition zwischen einer hubgesteuerten Bewegung und einer druckgesteuerten Bewegung einnehmen kann, wird vorgeschlagen, dass die Kraftstoff-Einspritzvorrichtung einen Anschlag umfasst, an dem das Ventilelement am Ende der ersten Hubbewegung in Anlage kommt.
  • In Weiterbildung hierzu wird wiederum vorgeschlagen, dass der Anschlag beweglich ist und dass die Kraftstoff-Einspritzvorrichtung eine Vorrichtung aufweist, mit der der Anschlag hubgesteuert bewegt werden kann. Diese Weiterbildung ist besonders dann einfach realisierbar, wenn das Ventilelement druckgesteuert gegen den Anschlag bewegt wird. Die anschließende hubgesteuerte Bewegung des Ventilelements kann mechanisch und/oder hydraulisch realisiert werden.
  • In konkreter Ausgestaltung hierzu wird vorgeschlagen, dass der Anschlag mit einer Druckfläche gekoppelt ist, welche einen Druckraum bereichsweise begrenzt und deren Kraftresultierende in Schließrichtung des Ventilelements zeigt, dass eine Vorspanneinrichtung vorhanden ist, welche den Anschlag wenigstens mittelbar in Öffnungsrichtung des Ventilelements beaufschlagt, und dass sie eine Vorrichtung aufweist, mit der der Druck in dem Steuerraum kurzzeitig abgesenkt werden kann. Eine solche hydraulische Hubsteuerung des Anschlags und somit auch des am Anschlag anliegenden Ventilelements ist einfach und auch sehr kompakt realisierbar.
  • Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine, bei dem der Kraftstoff über eine Kraftstoff-Einspritzvorrichtung mit mindestens einem Ventilelement und über einen Austrittsquerschnitt in einen Brennraum gelangt.
  • Um das Emissions- und Verbrauchsverhalten der Brennkraftmaschine zu optimieren, wird vorgeschlagen, dass eine Hubbewegung des Ventilelements druck- und eine andere Hubbewegung des Ventilelements hubgesteuert erfolgt.
  • Im Hinblick auf die Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens wird auf die im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung dargelegten Vorteile verwiesen.
  • Nachfolgend wird ein besonders bevorzugtes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung im Detail erläutert. In der Zeichnung zeigen:
  • 1 eine schematische Darstellung eines Kraftstoffsystems einer Brennkraftmaschine mit mehreren Kraftstoff-Einspritzvorrichtungen;
  • 2 einen teilweisen Schnitt durch eine der Kraftstoff-Einspritzvorrichtungen von 1; und
  • 3 ein Ablaufschema eines Verfahrens zum Betreiben der Brennkraftmaschine und insbesondere zum Ansteuern der Kraftstoff-Einspritzvorrichtung von 1.
  • Beschreibung des Ausführungsbeispiels
  • In 1 trägt ein Kraftstoffsystem einer Brennkraftmaschine insgesamt das Bezugszeichen 10. Es umfasst einen Kraftstoffbehälter 12, aus dem eine elektrische Kraftstoffpumpe 14 Kraftstoff in eine Niederdruck-Kraftstoffleitung 16 fördert. Diese führt zu einer Hochdruck-Kraftstoffpumpe 18. Bei der Hochdruck-Kraftstoffpumpe 18 handelt es sich um eine Kolbenpumpe, welche von einer Nockenwelle (nicht dargestellt) einer Brennkraftmaschine (im Detail ebenfalls nicht dargestellt), zu welcher das Kraftstoffsystem 10 gehört, angetrieben wird. Die Hochdruck-Kraftstoffpumpe 18 verdichtet den Kraftstoff auf einen sehr hohen Druck und fördert ihn zu einer Kraftstoff-Sammelleitung 20. Diese wird auch als "Rail" bezeichnet. In ihr ist der Kraftstoff unter hohem Druck gespeichert. Der Druck in der Kraftstoff-Sammelleitung 20 wird durch ein Drucksteuerventil 21 eingestellt.
  • An die Kraftstoff-Sammelleitung 20 sind mehrere Kraftstoff-Einspritzvorrichtungen 22 angeschlossen. Hierzu verfügen diese über Hochdruckanschlüsse 24. Die Kraftstoff-Einspritzvorrichtungen 22 spritzen den Kraftstoff direkt in ihnen zugeordnete Brennräume 26 der Brennkraftmaschine ein. Die Kraftstoff-Einspritzvorrichtungen 22 verfügen jeweils auch über einen Niederdruckanschluss 28, von dem eine Rücklaufleitung 30 zurück zum Kraftstoffbehälter 12 führt.
  • Der Betrieb der Brennkraftmaschine, des Kraftstoffsystems 10 und insbesondere der Kraftstoff-Einspritzvorrichtungen 22 und des Drucksteuerventils 21 wird von einem Steuer- und Regelgerät 32 gesteuert bzw. geregelt. Hierzu ist dieses über Leitungen (ohne Bezugszeichen) mit den Kraftstoff-Einspritzvorrichtungen 22 verbunden. Auch ein Drucksensor 33, der den Druck in der Kraftstoff-Sammelleitung 20 erfasst, ist mit dem Steuer- und Regelgerät 32 verbunden.
  • Der Aufbau der Kraftstoff-Einspritzvorrichtungen 22 wird nun unter Bezugnahme auf 2 im Detail erläutert: Die Kraftstoff-Einspritzvorrichtung 22 umfasst ein Gehäuse mit einem Unterteil 34 und einem Oberteil 36. Im Unterteil 34 ist eine stufenförmige Ausnehmung 38 vorhanden, in der ein längliches zylindrisches Ventilelement 40 angeordnet ist. Dieses umfasst einen vergleichsweise langen kreiszylindrischen Abschnitt 42, einen kürzeren sich an diesen anschließenden eingeschnürten Abschnitt 44, einen sich wiederum an diesen anschließenden kreiszylindrischen Dichtabschnitt 46 und schließlich einen Kopfabschnitt 48. Der Durchmesser des Dichtabschnitts 46 ist größer als der Durchmesser des kreiszylindrischen Abschnitts 42. Der Kopfabschnitt 48 des Ventilelements 40 ist außerhalb des Gehäuses 34, 36 angeordnet.
  • Im Übergang zwischen Kopfabschnitt 48 und Dichtabschnitt 46 ist eine Dichtkante 50 vorhanden, die mit einem gehäuseseitigen Ventilsitz 51 zusammenarbeitet. Im Bereich des eingeschnürten Abschnitts 44 und zum Teil im Bereich des kreiszylindrischen Abschnitts 42 hat die Ausnehmung 38 einen deutlich größeren Durchmesser als das Ventilelement 40. Hierdurch wird ein Druckraum 52 geschaffen. Zwischen dem eingeschnürten Abschnitt 44 und dem Dichtabschnitt 46 ist ein Absatz vorhanden, der eine Druckfläche 53 darstellt.
  • Vom Druckraum 52 ausgehend ist in den Dichtabschnitt 46 des Ventilelements 40 eine in etwa axial verlaufende zentrische Sackbohrung 54 eingebracht, von der zwei axial voneinander beabstandete und in etwa radial verlaufende Bohrungen zu Kraftstoff-Austrittsöffnungen 56 und 58 führen. Diese befinden sich also in der Mantelfläche des Dichtabschnitts 46 des Ventilelements 40. Der Innendurchmesser der Ausnehmung 38 im Bereich des Dichtabschnitts 46 entspricht in etwa dem Außendurchmesser des Dichtabschnitts 46. In der in 2 dargestellten Position des Ventilelements 40 sind die Kraftstoff-Austrittsöffnungen 56 und 58 also von der Innenwand der Ausnehmung 38 verschlossen.
  • Auf den Abschnitt 42 des Ventilelements 40 ist ein ringartiges Teil 60 aufgeschoben, welches mit einem Zentralabschnitt 62 gleitend, aber fluiddicht am Ventilelement 40 anliegt. Die in 2 untere Begrenzungsfläche des Zentralabschnitts 62 bildet eine ringförmige Druckfläche 63, die einen Steuerraum 65 begrenzt. An den Zentralabschnitt 62 ist ein sich nach radial außen erstreckender Anschlagabschnitt b4 angeformt. Der Zentralabschnitt 62 liegt mit seiner äußeren Mantelfläche ebenfalls gleitend und fluiddicht an der Innenwand der in diesem Bereich einen etwas größeren Durchmesser aufweisenden Ausnehmung 38 an. Durch den Zentralabschnitt 62 wird das Ventilelement 40 also auch in der Ausnehmung 38 zentriert. In einer ringförmigen Ausnehmung 66 im Unterteil 34 des Gehäuses ist eine Druckfeder 68 angeordnet, die den Anschlagabschnitt 64 des ringartigen Teils 60 zum Oberteil 36 des Gehäuses hin beaufschlagt.
  • Im Bereich seines in 2 oberen Endes ist auf das Ventilelement 40 eine Hülse 70 aufgepresst. Die Hülse 70 ist also mit dem Ventilelement 40 starr verbunden. Am in 2 unteren Rand der Hülse 70 erstreckt sich von dieser ein radial nach außen weisender umlaufender Ringsteg 72. Zwischen der Hülse 70 und dem Zentralabschnitt 62 des ringartigen Teils 60 ist eine Druckfeder 74 verspannt. Die Steifigkeiten der Druckfedern 68 und 74 sind so aufeinander abgestimmt, dass in der in 2 dargestellten Ruhestellung des Ventilelements 40 das ringartige Teil 60 von der Druckfeder 68 gegen das Unterteil 34 des Gehäuses gedrückt wird, und dass die Dichtkante 50 des Ventilelements 40 von der Druckfeder 74 gegen den Ventilsitz 51 gedrückt wird.
  • Die Kraftstoff-Einspritzvorrichtung 22 umfasst zu ihrer Steuerung ein 3/3-Wegeventil 76. Dessen halbkugelförmiges Ventilelement 78 wird von einem Piezoaktor 80 betätigt, welcher wiederum vom Steuer- und Regelgerät 32 angesteuert wird. Das Ventilelement 78 befindet sich in einer Schaltkammer 82 und arbeitet mit einem in 2 oberen Ventilsitz 84 und einem in 2 unteren Ventilsitz 86 zusammen. Wenn das Ventilelement 78 am oberen Ventilsitz 84 anliegt, ist die Fluidverbindung von der Schaltkammer 82 zum Niederdruckanschluss 28 unterbrochen. Liegt es dagegen am unteren Ventilsitz 86 an, ist die Verbindung der Schaltkanuner 82 zum Steuerraum 65 unterbrochen. Im Fluidweg zwischen Steuerraum 65 und Schaltkammer 82 ist eine Abströmdrossel 88 vorhanden.
  • Über eine Abströmdrossel 90 ist die Schaltkammer 82 mit einem Steuerraum 91 eines hydraulisch schaltbaren Ventils 92 verbunden. Dieses umfasst ein Ventilelement 94, welches von einer Druckfeder 96 zum Steuerraum 91 hin beaufschlagt wird. Bei einem entsprechenden Druck im Steuerraum 91 wird das Ventilelement 94 gegen die Beaufschlagungskraft der Druckfeder 96 mit einer Dichtkante 98 gegen einen Ventilsitz 100 gedrückt.
  • Ein Ringraum 102 ist ständig mit dem Hochdruckanschluss 24 in Verbindung. Vom Ringraum 102 führt ein Kanal mit einer Zuströmdrossel 104 zum Steuerraum 65. Wenn die Dichtkante 98 des Ventilelement 94 des hydraulisch schaltbaren Ventils 92 am Ventilsitz 100 anliegt, ist die Fluidverbindung zwischen dem Druckraum 52 und dem Hochdruckanschluss 24 unterbrochen. Im Ventilelement 94 verläuft ein Strömungskanal mit einer Zuströmdrossel 106, der den Ringraum 102 mit dem Steuerraum 91 verbindet.
  • Die Kraftstoff-Einspritzvorrichtung 22 arbeitet folgendermaßen:
    In der Ruhestellung liegt das Ventilelement 78 des 3/3-Wegeventils 76 am oberen Ventilsitz 84 an. Im Steuerraum 91 des hydraulisch schaltbaren Ventils 92 herrscht somit ein hoher Kraftstoffdruck, der vom Hochdruckanschluss 24 über den Ringraum 102 und die Zuströmdrossel 104 in den Steuerraum 91 übertragen wird. Hierdurch wird das Ventilelement 94 mit seiner Dichtkante 98 in Anlage an den Ventilsitz 100 gedrückt. Dies hat wiederum zur Folge, dass im Druckraum 52 nur ein vergleichsweise geringer Druck herrscht.
  • Gleichzeitig wird der hohe Druck, welcher am Hochdruckanschluss 24 herrscht, über den Ringraum 102 und die Zuströmdrossel 104 in den Steuerraum 65 übertragen. Durch die entsprechende, an der Druckfläche 63 wirkende Kraft wird daher das ringartige Teil 60 mit dem Anschlagabschnitt 64 gegen das Unterteil 34 des Gehäuses gedrückt. Da der Druckraum 52 im Wesentlichen drucklos ist, wirkt an der Druckfläche 53 keine oder nur eine geringe Kraft, so dass das Ventilelement 40 über die Hülse 70 und die Druckfeder 74 mit der Dichtkante 50 gegen den Ventilsitz 51 gedrückt wird. Somit kann kein Kraftstoff aus der Kraftstoff-Einspritzvorrichtung 22 austreten.
  • Wenn das Ventilelement 78 des 3/3-Wegeventils 76 vom Piezoaktor 80 in Anlage an den unteren Ventilsitz 86 gebracht wird, ist die Fluidverbindung von der Schaltkammer 82 zum Niederdruckanschluss 28 frei. Hierdurch sinkt der Druck im Steuerraum 91, und das Ventilelement 94 wird von der Druckfeder 96 zum Steuerraum 91 hin bewegt, so dass die Dichtkante 98 vom Ventilsitz 100 abhebt. Dies wiederum verbindet den unter Druck stehenden Ringraum 102 mit dem Druckraum 52. In diesem steigt daher der Druck, und in der Folge erhöht sich die Kraftresultierende an der Druckfläche 53. Diese ist aufgrund des Durchmesserunterschieds zwischen dem Abschnitt 42 und dem Abschnitt 46 des Ventilelements 40 in Öffnungsrichtung des Ventilelements 40 (in 2 also nach unten) gerichtet.
  • Wenn die an der Druckfläche 53 angreifende resultierende Kraft größer ist als die Schließkraft durch die Druckfeder 74, bewegt sich das Ventilelement 40 in 2 nach unten, bis der Ringsteg 72 der Hülse 70 in Anlage an den Anschlagabschnitt 64 des ringartigen Teils 60 kommt. Die Flächenverhältnisse der Druckflächen 53 und 63 sowie die 5teifigkeit der Druckfeder 68 sind so gewählt, dass, unabhängig vom Druck am Hochdruckanschluss 24 bzw. im Druckraum 52, eine weitere Hubbewegung des Ventilelements 40 zunächst nicht möglich ist.
  • Der Abstand C zwischen dem Ringsteg 72 der Hülse 70 und dem Anschlagabschnitt 64 in der in 2 dargestellten Ruhestellung der Kraftstoff-Einspritzvorrichtung 22 ist etwas größer als der Abstand A zwischen der Dichtkante 50 und der Kraftstoff-Austrittsöffnung 56, er ist jedoch kleiner als die Summe aus A und dem Abstand B zwischen den Kraftstoff-Austrittsöffnungen 56 und 58. Wenn also das Ventilelement 40 sich um den Hub C aus der Ruhestellung nach unten bewegt, wird zwar die Kraftstoff-Austrittsöffnung 56 frei, die Kraftstoff-Austrittsöffnung 58 bleibt jedoch verschlossen. Dieser erste Öffnungshub C des Ventilelements 40 ist "druckgesteuert", da er durch eine Druckerhöhung im Druckraum 52 und somit auch an der Kraftstoff-Austrittsöffnung 56 bewirkt wird.
  • Ein zusätzlicher Hub des Ventilelements 40 um eine Strecke D kann hubgesteuert erfolgen: Hierzu wird vom Piezoaktor 80 das Ventilelement 78 des 3/3-Wegeventils 76 in eine mittlere Stellung gebracht, in der es also weder am unteren Ventilsitz 86 noch am oberen Ventilsitz 84 anliegt. Zusätzlich zu dem vorab beschriebenen Zustand ist nun also der Steuerraum 65 über die Abströmdrossel 88 und die Schaltkammer 82 mit dem Niederdruckanschluss 28 verbunden. Hierdurch sinkt der Druck im Steuerraum 65, und in der Folge sinkt auch die an der Druckfläche 63 wirkende hydraulische Kraft.
  • Durch die weiterhin an der Druckfläche 53 in Öffnungsrichtung des Ventilelements 40 wirkende Kraft (der Druckraum 52 ist ja weiterhin mit dem Hochdruckanschluss 24 verbunden) wird nun das ringartige Teil 60 zusätzlich um den Hub D gegen einen zwischen der ringförmigen Ausnehmung 66 und der Ausnehmung 38 gelegenen Anschlag (ohne Bezugszeichen) bewegt. Da der Hub D größer ist als der axiale Abstand B zwischen den beiden Kraftstoff-Austrittsöffnungen 56 und 58, kommen nun auch die in 2 oberen Kraftstoff-Austrittsöffnungen 58 frei. Ohne dass sich der Druck im Druckraum 52 ändert, kann nun Kraftstoff zusätzlich auch zu den Kraftstoff-Austrittsöffnungen 58 aus der Kraftstoff-Einspritzvorrichtung 22 austreten.
  • Die Kraftstoff-Einspritzvorrichtung 22 wird gemäß dem in 3 dargestellten Verfahren betrieben. Nach einem Startblock 108 wird zunächst in einem Block 110 geprüft, ob an der Brennkraftmaschine eine geringe bzw. mittlere Last anliegt. Ist dieser der Fall, wird im Block 112 das 3/3-Wegeventil 76 (Steuerventil) so gesteuert, dass das Ventilelement 78 in Anlage an den unteren Ventilsitz 86 kommt. Wie oben erläutert wurde, wird hierdurch ein Hub C des Ventilelements 40 bewirkt, durch den nur die Kraftstoff-Austrittsöffnung 56 freikommt. Die entsprechende Hubbewegung ist druckgesteuert.
  • Ist die Antwort im Block 110 dagegen "nein", wird im Block 114 geprüft, ob überhaupt eine Last an der Brennkraftmaschine anliegt, das heißt, ob gegebenenfalls die Brennkraftmaschine noch gar nicht oder bereits ausgeschaltet ist. Ist die Antwort im Block 114 "ja", wird das Ventilelement 78 des 3/3-Wegeventils 76 in Anlage an den Ventilsitz 84 gebracht (Block 116), wodurch der Druckraum 52 drucklos und der Steuerraum 65 unter Druck gesetzt werden. Dies führt dazu, dass die Dichtkante 50 des Ventilelements 40 am Ventilsitz 51 anliegt und beide Kraftstoff-Austrittsöffnungen 56 und 58 sich innerhalb der Ausnehmung 38 befinden. Kraftstoff kann daher nicht austreten.
  • Ist die Antwort im Block 114 "nein", kann man davon ausgehen, dass eine hohe Last an der Brennkraftmaschine anliegt. In diesem Fall wird im Block 118 das 3/3-Wegeventil 76 so angesteuert, dass sein Ventilelement 78 in die mittlere Schaltstellung kommt, sich also zwischen oberem Ventilsitz 84 und unterem Ventilsitz 86 befindet. In dieser Schaltstellung des 3/3-Wegeventils 76 steht der Druckraum 52 unter hohem Druck, wohingegen der Steuerraum 65 druckentlastet ist. Wie oben ausgeführt wurde, entspricht dies einer Stellung des Ventilelements 40, in welcher beide Kraftstoff-Austrittsöffnungen 56 und 58 frei sind.
  • Das Verfahren endet in einem Endblock 120.
  • Es versteht sich, dass die Dauer einer Einspritzung durch den Zeitraum bestimmt wird, während dem sich das Ventilelement 78 in Anlage am unteren Ventilsitz 86 bzw. zwischen den beiden Ventilsitzen 86 und 84 befindet. Zur Beendigung einer Einspritzung wird das Ventilelement 78 wieder in Anlage an den oberen Ventilsitz 84 gebracht. Möglich ist aber auch, dass nach einer Einspritzung durch beide Kraftstoff-Austrittsöffnungen 56 und 58 noch eine Einspritzung ausschließlich durch die Kraftstoff-Austrittsöffnung 56 erfolgt. In diesem Fall würde das Ventilelement 78 aus der mittleren Stellung heraus zunächst gegen den unteren Ventilsitz 86 gebracht werden.

Claims (9)

  1. Kraftstoff-Einspritzvorrichtung (22) für eine Bennkraftmaschine, insbesondere mit Kraftstoff-Direkteinspritzung, mit einem Gehäuse (34, 36), mit einer in dem Gehäuse (34, 36) vorhandenen Ausnehmung (38), mit einem in der Ausnehmung (38) angeordneten Ventilelement (40), welches mit einem gehäuseseitigen Ventilsitz (51) zusammenarbeitet, und mit einem Austrittsquerschnitt (56, 58) für den Kraftstoff, dadurch gekennzeichnet, dass eine Hubbewegung (C) des Ventilelements (40) druck- und eine andere Hubbewegung (D) des selben Ventilelements (40) hubgesteuert ist.
  2. Kraftstoff-Einspritzvorrichtung (22) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Austrittsquerschnitt (56, 58) für den Kraftstoff vom Hub (C, D) des Ventilelements (40) abhängt.
  3. Kraftstoff-Einspritzvorrichtung (22) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass sie mindestens zwei Austrittsöffnungen (56, 58) umfasst, welche an axial unterschiedlichen Positionen angeordnet sind, wobei bei einem ersten Hub (C) des Ventilelements (40) weniger Austrittsöffnungen (56) als bei einem zusätzlichen Hub (D) des selben Ventilelements (40) frei liegen.
  4. Kraftstoff-Einspritzvorrichtung (22) nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Hubbewegung (C) des Ventilelements (40) druck- und mindestens eine weitere Hubbewegung (D) des Ventilelements (40) hubgesteuert ist.
  5. Kraftstoff-Einspritzvorrichtung (22) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie einen Anschlag (64) umfasst, an dem das Ventilelement (40) am Ende der ersten Hubbewegung (C) in Anlage kommt.
  6. Kraftstoff-Einspritzvorrichtung (22) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Anschlag (64) beweglich ist, und dass sie eine Vorrichtung (65, 76) aufweist, mit der der Anschlag (64) hubgesteuert bewegt werden kann.
  7. Kraftstoff-Einspritzvorrichtung (22) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Anschlag (64) hydraulisch bewegt werden kann.
  8. Kraftstoff-Einspritzvorrichtung (22) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Anschlag (64) mit einer Druckfläche (63) gekoppelt ist, welche einen Steuerraum (65) bereichsweise begrenzt und deren Kraftresultierende in Schließrichtung des Ventilelements (40) zeigt, dass eine Vorspanneinrichtung (53) vorhanden ist, welche den Anschlag (64) wenigstens mittelbar in Öffnungsrichtung des Ventilelements (40) beaufschlagt, und dass sie eine Vorrichtung (76) aufweist, mit der der Druck in dem Steuerraum (65) abgesenkt werden kann.
  9. Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine, bei dem der Kraftstoff über eine Kraftstoff-Einspritzvorrichtung (22) mit mindestens einem Ventilelement (40) und über einen Austrittsquerschnitt (56, 58) in einen Brennraum (26) gelangt, dadurch gekennzeichnet, dass eine Hubbewegung (C) des Ventilelements (40) druck- und eine andere Hubbewegung (D) des Ventilelements (40) hubgesteuert erfolgt.
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