EP1123462A1 - Kraftstoffeinspritzeinrichtung - Google Patents

Kraftstoffeinspritzeinrichtung

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EP1123462A1
EP1123462A1 EP00958209A EP00958209A EP1123462A1 EP 1123462 A1 EP1123462 A1 EP 1123462A1 EP 00958209 A EP00958209 A EP 00958209A EP 00958209 A EP00958209 A EP 00958209A EP 1123462 A1 EP1123462 A1 EP 1123462A1
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EP
European Patent Office
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pressure
fuel
valve
nozzle
fuel injection
Prior art date
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EP00958209A
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English (en)
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Bernd Mahr
Martin Kropp
Hans-Christoph Magel
Wolfgang Otterbach
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Robert Bosch GmbH
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Robert Bosch GmbH
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    • F02M2200/21—Fuel-injection apparatus with piezoelectric or magnetostrictive elements

Definitions

  • the invention relates to a fuel injection device according to the preamble of patent claim 1.
  • the fuel injection device according to the invention can be designed both stroke-controlled and pressure-controlled.
  • a stroke-controlled fuel injection device is understood to mean that the opening and closing of the injection opening takes place with the aid of a displaceable valve member due to the hydraulic interaction of the fuel pressures in a nozzle chamber and in a control chamber. A pressure drop within the control space causes a stroke of the ventiigiied.
  • the valve member can be deflected by an actuator (actuator, actuator).
  • a pressure-controlled fuel injection device In a pressure-controlled fuel injection device according to the invention, the fuel pressure prevailing in the nozzle space of an injector moves the valve member against the action of a closing force (spring), so that the injection opening is released for an injection of the fuel from the nozzle space into the cylinder.
  • the pressure at which fuel emerges from the nozzle chamber into a cylinder is referred to as the injection pressure, while a system pressure is understood to mean the pressure at which fuel is available or is stored within the fuel injection device.
  • Fuel metering means supplying fuel to the nozzle chamber by means of a metering valve. In the case of a combined fuel metering, a common valve is used to meter different injection pressures.
  • the injection pump and the injector form one unit.
  • Such a unit is installed in the cylinder head for each cylinder and is driven by the engine camshaft either directly via a tappet or indirectly via rocker arms.
  • the pump line nozzle system (PLD) works according to the same procedure.
  • a high-pressure line leads to the nozzle area or nozzle holder.
  • a pump-nozzle unit is known from DE 195 175 78 A1.
  • the system pressure is generated via a pressurizable piston, the movement of which is controlled by a cam drive.
  • a variable fuel injection of different amounts for pre-injection, main injection and post-injection can only be carried out to a limited extent by such a fuel injection device.
  • a fuel injection device To implement fuel injection using a pump-nozzle unit over a wide speed range with great accuracy, a fuel injection device according to claim 1 is proposed according to the invention. Further developments according to the invention are contained in claims 2 to 4. A reduction in pollutant exchange and a more flexible pre-and post-injection by means of a pump-nozzle unit or a pump-line-nozzle system are made possible.
  • the teaching according to the invention combines the advantages of a pressure-boosted (pressure-boosted) injector with a non-pressure-boosted pump-nozzle unit. When using a piezo actuator for fuel metering, an improved metering of the injected fuel quantity can be achieved.
  • the pre and post injection is flexible and reproducible.
  • a good hydraulic efficiency of the pressure ratio is achieved if it is arranged within the injector.
  • the formation of the injection process can be influenced in a targeted manner.
  • Fig. 1 shows a first stroke-controlled fuel injection device with a
  • Fig. 2 shows a second stroke-controlled fuel injection device with a pump-nozzle unit, with a pressure transmission unit and with a
  • Fig. 3 shows a first pressure-controlled fuel injection device with a
  • Fig. 4 shows a second pressure-controlled fuel injection device with a
  • FIG. 5 shows a third pressure-controlled fuel injection device with a pump-nozzle unit and a pressure booster unit
  • Fig. 6 shows a fourth pressure-controlled fuel injection device with a
  • Fig. 7 shows a fifth pressure-controlled fuel injection device with a
  • Fig. 8 shows a sixth pressure-controlled fuel injection device with a
  • a fuel delivery pump 2 delivers fuel 3 from a storage tank 4 via a delivery line 5 to a plurality of pump-nozzle units corresponding to the number of individual cylinders and projecting into the combustion chamber of the internal combustion engine to be supplied 6 (injector). 1 shows only one of the pump nozzle units 6.
  • Each pump-nozzle unit 6 is composed of a fuel compression device 7 and means for injecting.
  • One pump-nozzle unit 6 is installed in a cylinder head per engine cylinder.
  • the fuel compression device 7 is driven either directly via a tappet or indirectly via a rocker arm from an engine camshaft.
  • Electronic control devices allow the amount of fuel injected (injection sales) to be specifically influenced.
  • the fuel compression device 7 can compress fuel in a compression space 8.
  • the fuel metering takes place via a 2/2-way valve 28.
  • a variable injection pressure can be realized by means of throttling.
  • the fuel compression device 7 can be part of a known pump-nozzle unit (PDE) or a pump-line-nozzle system (PLD).
  • PDE pump-nozzle unit
  • PLD pump-line-nozzle system
  • the fuel compression device 7 serves to generate a first lower system pressure.
  • a switchable hydraulic pressure booster unit 10 can be bypassed via a bypass containing the check valve 12 if fuel is to be injected at a first system pressure.
  • the pressure booster unit 10 For the injection of fuel with a second higher system pressure, the pressure booster unit 10 comprises a valve unit for pressure booster control (3/2-way valve) 15, a check valve 12 and a pressure medium 11 in the form of a displaceable piston element.
  • the pressure medium 11 can be connected at one end with the aid of the valve unit 15 to a fuel pressure line, so that the pressure medium 11 can be pressurized at one end.
  • a differential space 10 ' is relieved of pressure by means of a leakage line 13, so that the pressure medium 11 can be displaced to reduce the volume of a pressure chamber 14.
  • the pressure medium 11 is moved in the compression direction, so that the fuel located in the pressure chamber 14 compresses and is supplied to a control chamber 18 and a nozzle chamber 19.
  • Check valve 12 prevents the backflow of compressed fuel.
  • a second higher pressure can be generated by means of a suitable area ratio in a primary chamber 14 ′ and the pressure chamber 14. If the primary chamber 14 'is connected to the leakage line 13 with the aid of the valve unit 15, the pressure medium 11 is reset and the pressure chamber 14 is refilled. Due to the pressure conditions in the pressure chamber 14 and the primary chamber 14 ' , the check valve 12 opens, so that the Pressure chamber 14 is pressurized during the piston stroke of the fuel compression device 7 and the pressure medium 11 is hydraulically returned to its starting position. To improve the resetting behavior, one or more springs can be arranged in rooms 10 ' , 14 and 14 ' . A second system pressure can thus be generated by means of the pressure translation. Pressure lines 16 and 17 therefore supply fuel of the first or the second system pressure to the control chamber 18 and the nozzle chamber 19.
  • the injection takes place via a fuel metering with the aid of a piston-shaped valve member 20 which is axially displaceable in a guide bore and has a conical valve sealing surface 21 at one end, with which it interacts with a valve seat surface on the injector housing of the injector unit 6.
  • Injection openings are provided on the valve seat surface of the injector housing.
  • a pressure surface pointing in the opening direction of the valve member 20 is exposed to the pressure prevailing there, which is supplied to the nozzle chamber 19 via the pressure line 17.
  • a plunger 23 also acts on the valve member 20 and, with its end face 24 facing away from the valve sealing surface 21, delimits the control chamber 18.
  • the control chamber 18 has an inlet with a first throttle 25 from the fuel pressure connection and an outlet to a pressure relief line 26 with a second throttle 27, which is controlled by the 2/2-way valve 28.
  • the nozzle chamber 19 continues via an annular gap between the valve member 20 and the guide bore up to the valve seat surface of the injector housing.
  • the plunger 23 is pressurized in the closing direction by the pressure in the control chamber 18.
  • the 2/2-way and 3/2-way valves are actuated by electromagnets for opening, closing or switching.
  • the electromagnets are controlled by a control unit, which can monitor and process various operating parameters (engine speed) of the internal combustion engine to be supplied.
  • a control unit which can monitor and process various operating parameters (engine speed) of the internal combustion engine to be supplied.
  • piezo elements actuator, actuator
  • actuator can also be used, which have the necessary temperature compensation and possibly a required force or displacement translation.
  • Fuel under the first or second system pressure fills the nozzle chamber 19 and the control chamber 18.
  • the pressure in the control chamber 18 can be reduced, so that in the opening direction the valve Valve member 20 acting pressure in the nozzle chamber 19 exceeds the pressure acting on the valve member 20 in the closing direction.
  • the valve sealing surface 21 lifts off the valve seat surface and fuel is injected.
  • the pressure relief process of the control chamber 18 and thus the stroke control of the valve member 20 can be influenced by the dimensioning of the throttle 25 and the throttle 27.
  • the end of the injection is initiated by actuating the 2/2-way valve 28 again, which decouples the control chamber 19 from the leakage line 13 again, so that a pressure builds up in the control chamber 18 which can move the plunger 23 in the closing direction.
  • a pressure storage chamber 41 is interposed between a pressure transmission unit 40 and the control chamber 18 or the nozzle chamber 19.
  • the pressure is built up by actuating (closing) the 2/2-way valve 44.
  • a cross-sectional control of the valve 28 or the valve 44 can be used to implement a variable injection pressure and thus an injection profile by means of throttling.
  • a suitable solenoid valve or a piezo actuator with adjustable stroke can be used as the actuator (actuator, actuator).
  • Such a piezo actuator can be designed with a temperature compensation and, if necessary, with a hydraulic force or displacement transmission.
  • the first system pressure can be generated by means of the fuel compression device 7 and supplied to the control chamber 18 and the nozzle chamber 19 via pressure lines 42 and 43.
  • a high system pressure is made possible with the aid of the pressure translation unit 40, a check valve 45 separating the low-pressure part from the high-pressure part. Refilling takes place with the pressure build-up valve 44 open.
  • a fuel injector 50 according to FIG. 3 also has a pump-nozzle unit 51.
  • the primary system pressure is generated via the fuel compression device 52 and is activated by closing a 2/2-way valve 58.
  • a pressure translation unit 54 is activated with the aid of the 2/2-way valve 53.
  • the bypass around the pressure booster unit is then deactivated via the check valve 56.
  • the injection is controlled by means of a 3/2-way valve 55 under pressure control.
  • the lower system pressure can be used for a pre-injection and, if necessary, for a post-injection and for the formation of a boat injection.
  • the arrangement of the 2/2-way valves 59, 60 'and a 3/2-way valve 60 shown in FIG. 4 allows a separate metering of fuel of the two pressure levels instead of a combined metering.
  • a fuel injection device 60 in FIG. 5 the metering is carried out via a 3/2-way valve 61 with a piezo actuator (piezo actuator).
  • a pressure limiting valve should be arranged upstream or downstream of the pressure translation unit 62, so that destruction in the event of failure of the piezo actuating element is avoided.
  • a pressure storage chamber 64 is arranged locally between the pressure translation unit 62 and the nozzle chamber 63, but can also be arranged upstream of the pressure translation unit 62, as a result of which greater flexibility of the injection window can be achieved.
  • valve 61 or the valve 65 Through a cross-sectional control of the valve 61 or the valve 65, a variable injection pressure and thus an injection course shaping can be realized by means of throttling.
  • a suitable solenoid valve or a piezo actuator with adjustable stroke can be used as the actuator (actuator, actuator).
  • Such a piezo actuator can be designed with a temperature compensation and, if necessary, with a hydraulic force or displacement transmission.
  • a 2/2-way valve 70 with a piezo actuating element is used to build up pressure, as is the case with the fuel injection device 71 in FIG. 6, it is possible to achieve an injection course shaping by a specific stroke of the piezo actuating element.
  • the fuel injection device 80 in FIG. 7 has a 2/2-way valve 81 for controlling the pressure build-up and a 3/2-way valve 82 for controlling the injection.
  • a variable injection pressure and thus an injection curve shaping is possible.
  • the pressure build-up within a fuel injection device 90 (FIG. 8) is in turn controlled by a 2/2-way valve 91.
  • a second higher injection pressure can be generated via a pressure transmission unit 93 that can be activated by a 2/2-way valve.
  • This pressure booster unit can be bypassed so that an injection with non-pressure booster fuel can take place.
  • the bypass line is decoupled from a check valve 94.
  • the injection or the refilling of the pressure booster unit 93 is ended by opening valve 91 or valves 91 and 92.
  • the check valve 95 With the help of the check valve 95, it is possible to maintain a pressure level beyond the delivery stroke of the fuel pressure generation and thus a more flexible injection to realize.
  • a pressure accumulator between the pressure build-up valve 91 and the nozzle chamber is also conceivable.
  • a pump-line-nozzle system By extending or forming a high-pressure line to the nozzle space, a pump-line-nozzle system can be implemented in FIGS. 1 to 8.
  • the control valves and the pressure translation unit can also be integrated in one unit or arranged at any point between the injector and the pressure generator.

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Abstract

Eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung (1) weist eine oder mehrere der Anzahl der Zylinder entsprechender Pumpe-Düse-Einheiten bzw. Pumpe-Leitung-Düse-Systeme (6) zur Verdichtung des Kraftstoffs und eine hydraulische Druckübersetzungseinheit (10) auf. Mit Hilfe der Pumpe-Düse-Einheit (6) und der Druckübersetzungseinheit (10) kann eine Kraftstoffeinspritzung über einen weiten Drehzahlbereich mit grosser Genauigkeit durchgeführt werden.

Description

Kraftstoffeinspritzeinrichtung
Stand der Technik
Die Erfindung betrifft eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Zum besseren Verständnis der Beschreibung und der Patentansprüche werden nachfolgend einige Begriffe erläutert: Die Kraftstoffeinsprit∑einrichtung gemäß der Erfindung kann sowohl hubgesteuert als auch druckgestεuert ausgebildet sein. Im Rahmen der Erfindung wird unter einer hubαesteuerten KraftstoffeinsDritzeinrichtunα verstanden, daß das Öffnen und Schließen der Einspritzöffnung mit Hilfe eines verschiebiichen Ventilglieds aufgrund des hydraulischen Zusammenwirkens der Kraftstoffdrücke in einem Düsenraum und in einem Steuerraum erfolgt. Eine Druckabsenkung innerhalb des Steuεrraums bewirkt einen Hub des Ventiigiieds. Alternativ kann das Auslenken des Ventilgiieds durch ein Stellglied (Aktor, Aktuator) erfolgen. Bei einer druckαesteuerten Kraftstoffeinspritzeinrichtunq gemäß der Erfindung wird durch den im Düsenraum eines Injektors herrschenden Kraftstoffdruck das Ventilgiied gegen die Wirkung einer Schließkraft (Feder) bewegt, so daß die Einspritzöffnung für eine Einspritzung des Kraftstoffs aus dem Düsenraum in den Zylinder freigegeben wird. Der Druck, mit dem Kraftstoff aus dem Düsenraum in einen Zylinder austritt, wird als Einspritzdruck bezeichnet, während unter einem Svstemdruck der Druck verstanden wird, unter dem Kraftstoff innerhalb der Kraftstoffeinspritzeinrichtung zur Verfügung steht bzw. bevorratet ist. Kraftstoffzumessung bedeutet, dem Düsenraum Kraftstoff mittels eines Zumeßventils zuzuleiten. Bei einer kombinierten Kraftstoffzumessung wird ein gemeinsames Ventil genutzt, um verschiedene Einspritzdrücke zuzumessen. Bei der Pumpe-Düse-Einheit (PDE) bilden die Einspritzpumpe und der Injektor eine Einheit. Pro Zylinder wird eine derartige Einheit in den Zylinderkopf eingebaut und entweder direkt über einen Stößel oder indirekt über Kipphebel von der Motornockenwelle angetrieben. Das Pumpe-Leitunq-Düse-Svstem (PLD) arbeitet nach dem gleichen Verfahren. Eine Hochdruckleitung führt hier zum Düsenraum oder Düsenhalter.
Eine Pumpe-Düse-Einheit ist aus der DE 195 175 78 A1 bekannt. Bei dieser Kraftstoffeinspritzeinrichtung wird der Systemdruck über einen druckbeaufschlagbaren Kolben erzeugt, dessen Bewegung durch einen Nockenantrieb gesteuert wird. Eine variable Kraftstoffeinspritzung unterschiedlicher Mengen zur Vor-, Haupt- und Nacheinspritzung ist durch eine derartige Kraftstoffeinspritzeinrichtung nur begrenzt durchführbar.
Vorteile der Erfindung
Zur Realisierung der Kraftstoffeinspritzung mit Hilfe einer Pumpe-Düse-Einheit über einen weiten Drehzahlbereich mit großer Genauigkeit wird erfindungsgemäß eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung gemäß Patentanspruch 1 vorgeschlagen. Erfinduπgsgemäße Weiterbildungen sind in den Patentansprüchen 2 bis 4 enthalten. Es wird eine Reduzierung des Schadstoffaustausches und eine flexiblere Vor- und Nacheinspritzung mittels einer Pumpe-Düse-Einheit oder eines Pumpe-Leitung-Düse-Systems ermöglicht. Die erfindungsgemäße Lehre verbindet die Vorteile eines druckübersetzten (druckverstärkten) Injektors mit einer nicht druckübersetzten Pumpe-Düse-Einheit. Bei Verwendung eines Piezoaktors zur Kraftstoffzumessung kann eine verbesserte Dosierung der eingespritzten Kraftstoffmenge erreicht werden. Es entsteht eine gute Kleinstmengenfähigkeit bei der Voreinspritzung und bei Bedarf bei der Nacheinspritzung, weil diese mit einem geringen Einspritzdruck hubgesteuert erfolgt. Die Vor- und Nacheinspritzung erfolgt flexibel und reproduzierbar. Es wird ein guter hydraulischer Wirkungsgrad der Druckübersetzung erreicht, wenn diese innerhalb des Injektors angeordnet ist. Auf die Ausbildung des Einspritzverlaufs kann gezielt Einfluß genommen werden.
Zeichnung
Acht Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzeinrichtung sind in der schematischen Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine erste hubgesteuerte Kraftstoffeinspritzeinrichtung mit einer
Pumpe-Düse-Einheit und einer Druckübersetzungseinheit;
Fig. 2 eine zweite hubgesteuerte Kraftstoffeinspritzeinrichtung mit einer Pumpe-Düse-Einheit, mit einer Druckübersetzungseinheit und mit einem
Druckspeicherraum;
Fig. 3 eine erste druckgesteuerte Kraftstoffeiπspritzeinrichtung mit einer
Pumpe-Düse-Einheit und einer Druckübersetzungseinheit;
Fig. 4 eine zweite druckgesteuerte Kraftstoffeinspritzeinrichtung mit einer
Pumpe-Düse-Einheit und einer Druckübersetzungseinheit;
Fig. 5 eine dritte druckgesteuerte Kraftstoffeinspritzeinrichtung mit einer Pumpe-Düse-Einheit und einer Druckübersetzungseinheit;
Fig. 6 eine vierte druckgesteuerte Kraftstoffeinspritzeinrichtung mit einer
Pumpe-Düse-Einheit und einer Druckübersetzungseinheit;
Fig. 7 eine fünfte druckgesteuerte Kraftstoffeinspritzeinrichtung mit einer
Pumpe-Düse-Einheit und einer Druckübersetzungseinheit;
Fig. 8 eine sechste druckgesteuerte Kraftstoffeinspritzeinrichtung mit einer
Pumpe-Düse-Einheit und einer Druckübersetzungseinheit. Beschreibung der Ausführunαsbeispiele
Bei dem in der Fig. 1 dargestellten ersten Ausführungsbeispiel einer hubgesteuerten Kraftstoffeinspritzeinrichtung 1 fördert eine Kraftstofförderpumpe 2 Kraftstoff 3 aus einem Vorratstank 4 über eine Förderleitung 5 zu mehreren, der Anzahl einzelner Zylinder entsprechenden, in den Brennraum der zu versorgenden Brennkraftmaschine ragenden Pumpe-Düse-Einheiten 6 (Einspritzvorrichtung). In der Fig. 1 ist lediglich eine der Pumpe- Düse-Einheiten 6 eingezeichnet.
Jede Pumpe-Düse-Einheit 6 setzt sich aus einer Kraftstoffverdichtungseinrichtung 7 und Mitteln zum Einspritzen zusammen. Pro Motorzylinder wird eine Pumpe-Düse-Einheit 6 in einen Zyiinderkopf eingebaut. Die Kraftstoffverdichtungseinrichtung 7 wird entweder direkt über einen Stößel oder indirekt über Kipphebel von einer Motornockenwelle angetrieben. Elektronische Regeleinrichtungen gestatten es, die Menge eingespritzten Kraftstoffs (Einspritzveriauf) gezielt zu beeinflussen.
Die Kraftstoffverdichtungseinrichtung 7 kann Kraftstoff in einem Kompressionsraum 8 verdichten. Die Kraftstoffzumessung erfolgt über ein 2/2-Wege-Ventil 28. Durch eine Querschnittssteuerung des Ventils 9, das den Druckaufbau einleitet, oder des Ventils 28 kann ein variabler Einspritzdruck mittels Drosselung realisiert werden. Die Kraftstoffverdichtungseinrichtung 7 kann Teil einer an sich bekannten Pumpe-Düse-Einheit (PDE) oder eines Pumpe-Leitung-Düse-Systems (PLD) sein. Die Kraftstoffverdichtungseinrichtung 7 dient der Erzeugung eines ersten niedrigeren Systemdrucks. Eine zuschaltbare hydraulische Druckübersetzungseinheit 10 kann über einen das Rückschlagventil 12 enthaltenden Bypass umgangen werden, wenn Kraftstoff mit einem ersten Systemdruck eingespritzt werden soll.
Zur Einspritzung von Kraftstoff mit einem zweiten höheren Systemdruck umfaßt die Druckübersetzungseinheit 10 eine Ventileinheit zur Druckübersetzungsansteuerung (3/2- Wege-Ventil) 15, ein Rückschlagventil 12 und ein Druckmittel 11 in Gestalt eines verschiebiichen Kolbenelements. Das Druckmittel 11 kann einenends mit Hilfe der Ventileinheit 15 an eine Kraftstoffdruckleitung angeschlossen werden, so daß das Druckmittel 11 einenends druckbeaufschlagt werden kann. Ein Differenzraum 10' ist mittels einer Leckageleitung 13 druckentlastet, so daß das Druckmittel 11 zur Verringerung des Volumens einer Druckkammer 14 verschoben werden kann. Das Druckmittel 11 wird in Kompressionsrichtung bewegt, so daß der in der Druckkammer 14 befindliche Kraftstoff verdichtet und einem Steuerraum 18 und einem Düsenraum 19 zugeführt wird. Das WO 01/14724 c PCT/DEOO/02579 ö
Rückschlagventil 12 verhindert den Rückfluß von komprimierten Kraftstoff. Mittels eines geeigneten Flächenverhältnisses in einer Primärkammer 14' und der Druckkammer 14 kann ein zweiter höherer Druck erzeugt werden. Wird die Primärkammer 14' mit Hilfe der Ventileinheit 15 an die Leckageleitung 13 angeschlossen, so erfolgt die Rückstellung des Druckmittels 11 und die Wiederbefüilung der Druckkammer 14. Aufgrund der Druckverhältnisse in der Druckkammer 14 und der Primärkammer 14' öffnet das Rückschlagventil 12, so daß die Druckkammer 14 während des Kolbenhubs der Kraftstoffverdichtungseinrichtung 7 druckbeaufschlagt wird und das Druckmittel 11 hydraulisch in seine Ausgangsstellung zurückgefahren wird. Zur Verbesserung des Rückstellverhaltens können eine oder mehrere Federn in den Räumen 10', 14 und 14' angeordnet sein. Mittels der Druckübersetzung kann somit ein zweiter Systemdruck erzeugt werden. Druckleitungen 16 und 17 führen dem Steuerraum 18 und dem Düsenraum 19 daher Kraftstoff des ersten oder des zweiten Systemdrucks zu.
Die Einspritzung erfolgt über eine Kraftstoff-Zumessung mit Hiife eines in einer Führungsbohrung axial verschiebbaren kolbenförmigen Ventilgiieds 20 mit einer konischen Ventildichtfläche 21 an seinem einen Ende, mit der es mit einer Ventilsitzfläche am Injektorgehäuse der injektoreinheit 6 zusammenwirkt. An der Ventilsitzfläche des injektorgehäuses sind Einspritzöffnungen vorgesehen. Innerhalb des Düsenraums 19 ist eine in Öffnungsrichtung des Ventilgiieds 20 weisende Druckfläche dem dort herrschenden Druck ausgesetzt, der über die Druckleitung 17 dem Düsenraum 19 zugeführt wird. Koaxial zu einer Druckfeder 22 greift ferner an dem Veπtilglied 20 ein Stößel 23 an, der mit seiner der Ventildichtfläche 21 abgewandten Stirnseite 24 den Steuerraum 18 begrenzt. Der Steuerraum 18 hat vom Kraftstoffdruckanschluß her einen Zulauf mit einer ersten Drossel 25 und einen Abiauf zu einer Druckentlastungsleitung 26 mit einer zweiten Drossel 27, die durch das 2/2-Wege-Ventil 28 gesteuert wird.
Der Düsenraum 19 setzt sich über einen Ringspait zwischen dem Ventilgiied 20 und der Führungsbohrung bis an die Ventilsitzfläche des Injektorgehäuses fort. Über den Druck im Steuerraum 18 wird der Stößel 23 in Schließrichtung druckbeaufschlagt.
Die 2/2- und 3/2-Wege-Ventile werden von Elektromagneten zum Öffnen oder Schließen bzw. Umschalten betätigt. Die Elektromagπete werden von einem Steuergerät angesteuert, das verschiedene Betriebsparameter (Motordrehzahl ) der zu versorgenden Brennkraftmaschine überwachen und verarbeiten kann. An Stelle der magnetgesteuerten Ventileinheiten können auch Piezostelieiemente (Aktuator, Aktor) verwendet werden, die einen notwendigen Temperaturausgleich und evtl. eine erforderliche Kraft- bzw. Wegübersetzung besitzen.
Unter dem ersten oder zweiten Systemdruck stehender Kraftstoff füllt den Düsenraum 19 und den Steuerraum 18. Bei Betätigung des 2/2-Wege-Ventiis 28 (Öffnen) kann der Druck im Steuerraum 18 abgebaut werden, so daß in der Folge der in Öffnungsrichtung auf das Ventilglied 20 wirkende Druck im Düsenraum 19 den in Schließrichtung auf das Ventilglied 20 wirkenden Druck übersteigt. Die Ventildichtfläche 21 hebt von der Ventilsitzfläche ab und Kraftstoff wird eingespritzt. Dabei läßt sich der Druckentlastungsvorgaπg des Steuerraums 18 und somit die Hubsteuerung des Ventilglieds 20 über die Dimensionierung der Drossel 25 und der Drossel 27 beeinflussen.
Das Ende der Einspritzung wird durch erneutes Betätigen des 2/2-Wege- Ventils 28 eingeleitet, das den Steuerraum 19 wieder von der Leckageleitung 13 abkoppelt, so daß sich im Steuerraum 18 wieder ein Druck aufbaut, der den Stößel 23 in Schließrichtung bewegen kann.
Aus der Figur 2 ist ersichtlich, daß zwischen einer Druckübersetzungseinheit 40 und dem Steuerraum 18 bzw. dem Düsenraum 19 ein Druckspeicherraum 41 zwischengeschaltet ist. Der Druckaufbau erfolgt über Betätigung (Schließen) des 2/2-Wege-Ventils 44. Durch eine Querschnittssteuerung des Ventils 28 oder des Ventils 44 kann ein variabler Einspritzdruck und somit eine Einspritzverlaufsformung mittels Drosselung realisiert werden. Als Stellglied (Aktor, Aktuator) kann ein geeignetes Magnetventil oder ein Piezoaktor mit einstellbarem Hub verwendet werden. Ein derartiger Piezoaktor kann mit einem Temperaturausgleich und bei Bedarf mit einer hydraulischen Kraft- bzw. Wegübersetzung ausgeführt sein.
Der erste Systemdruck kann mittels der Kraftstoffverdichtungseinrichtung 7 erzeugt und über Druckleitungen 42 und 43 dem Steuerraum 18 bzw. dem Düsenraum 19 zugeführt werden.
Mit Hilfe der Druckübersetzungseinheit 40 wird ein hoher Systemdruck ermöglicht, dabei trennt ein Rückschlagventil 45 den Niederdruckteil vom Hochdruckteil. Die Wiederbefüllung erfolgt bei geöffnetem Druckaufbauventil 44.
Auch eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung 50 nach Fig. 3 weist eine Pumpe-Düse-Einheit 51 auf. Die primäre Systemdruckerzeugung erfolgt über die Kraftstoffverdichtungseinrichtung 52 und wird über das Schließen eines 2/2-Wege-Ventils 58 aktiviert. Je nach Ansteuerung des 2/2-Wege-Ventils 58 läßt sich der Beginn des Druckaufbaus und somit der Einspritzdruck variieren. Für den zweiten höheren Systemdruck wird mit Hilfe des 2/2-Wege- Ventils 53 eine Druckübersetzungseinheit 54 aktiviert. Der Bypass um die Druckübersetzungseinheit wird dann über das Rückschlagventil 56 deaktiviert. Die Steuerung der Einspritzung erfolgt mittels eines 3/2-Wege-Ventils 55 druckgesteuert. Der niedrigere Systemdruck kann für eine Voreinspritzung und bei Bedarf für eine Nacheinspritzung sowie zur Formung einer Boot-Injektion verwendet werden. Bei geöffneten Ventilen 58 und 53 erfolgt die Wiederbefüllung der Druckübersetzungseinheit.
Durch in Fig. 4 gezeigte Anordnung der 2/2 -Wege-Ventile 59, 60' und eines 3/2 -Wege- Ventils 60 kann eine getrennte anstelle einer kombinierten Zumessung von Kraftstoff der beiden Druckniveaus erfolgen.
Bei einer Kraftstoffeinspritzeinrichtung 60 der Fig. 5 erfolgt die Zumessung über ein 3/2- Wege-Ventil 61 mit einem Piezostellelement (Piezoaktor). Dies ermöglicht eine bessere Dosierung von Kraftstoff. Zusätzlich sollte ein Druckbegrenzungsventil vor bzw. hinter der Druckübersetzungseinheit 62 angeordnet sein, damit eine Zerstörung bei Ausfall des Piezostellelements vermieden wird. Zwischen der Druckübersetzungseinheit 62 und dem Düsenraum 63 ist ein Druckspeicherraum 64 lokal angeordnet, der aber auch vor der Druckübersetzungseinheit 62 angeordnet sein kann, wodurch eine höhere Flexibilität des Einspritzfensters erreicht werden kann. Durch eine Querschnittssteuerung des Ventils 61 oder des Ventils 65 kann ein variabler Einspritzdruck und somit eine Einspritzverlaufsformung mittels Drosselung realisiert werden. Als Stellglied (Aktor, Aktuator) kann ein geeignetes Magnetventil oder ein Piezoaktor mit einstellbarem Hub verwendet werden. Ein derartiger Piezoaktor kann mit einem Temperaturausgleich und bei Bedarf mit einer hydraulischen Kraft- bzw. Wegübersetzung ausgeführt sein.
Wenn zum Druckaufbau ein 2/2-Wege-Ventil 70 mit Piezostellelement verwendet wird, wie dies bei der Kraftstoffeinspritzeinrichtung 71 der Fig. 6 der Fall ist, ist es möglich eine Einspritzverlaufsformung durch einen bestimmten Hub des Piezostellelements zu erreichen.
Die Kraftstoffeinspritzeinrichtung 80 der Fig. 7 weist ein 2/2-Wege-Ventil 81 zur Steuerung des Druckaufbaus und ein 3/2-Wege-Ventil 82 zur Steuerung der Einspritzung auf. Durch eine Querschnittssteuerung eines der beiden Ventile 81 , 82 z.B. durch Einsatz eines Piezoaktors ist ein variabler Einspritzdruck und somit eine Einspritzverlaufsformung möglich. Der Druckaufbau innerhalb einer Kraftstoffeinspritzeinrichtung 90 (Fig. 8) wird wiederum durch ein 2/2-Wege-Ventil 91 gesteuert. Über eine durch ein 2/2-Wege-Ventil aktivierbare Druckübersetzungseinheit 93 ist ein zweiter höherer Einspritzdruck erzeugbar. Diese Druckübersetzungseinheit ist durch einen Bypass umgehbar, so daß eine Einspritzung mit nicht druckübersetztem Kraftstoff erfolgen kann. Bei aktivierter Druckübersetzungseinheit 93 wird die Bypassleitung von einem Rückschlagventil 94 abgekoppelt. Die Beendigung der Einspritzung bzw. die Wiederbefüllung der Druckübersetzungseinheit 93 erfolgt durch Öffnen von Ventil 91 bzw. der Ventile 91 und 92. Mit Hilfe des Rückschlagventils 95 ist es möglich, ein Druckniveau über den Förderhub der Kraftstoffdruckerzeugung hinaus aufrecht zu halten und somit eine flexiblere Einspritzung zu realisieren. Zur besseren Speicherung des druckbeaufschlagten Kraftstoffs ist auch ein Druckspeicher zwischen dem Druckaufbauventil 91 und dem Düsenraum denkbar.
Durch Verlängerung bzw. Ausbildung einer Hochdruckleitung zum Düsenraum läßt sich bei den Figuren 1 bis 8 ein Pumpe-Leitung-Düse-System realisieren. Die Steuerventile und die Druckübersetzungseinheit können auch in einer Einheit integriert bzw. an einer beliebigen Stelle zwischen dem Injektor und der Druckerzeugung angeordnet sein.

Claims

P AT E N TA N S P R Ü C H E
1. Kraftstoffeinspritzeinrichtung (1; 50; 71 ; 80; 90) mit einer oder mehreren der Anzahl der Zylinder entsprechender Pumpe-Düse-Einheiten bzw. Pumpe-Leitung-Düse-Systeme (6; 51 ) zur Verdichtung des Kraftstoffs, dadurch gekennzeichnet, daß die
Kraftstoffeinspritzeinrichtung (1 ; 50; 71 ; 80; 90) eine hydraulische Druckübersetzungseinheit (10; 40; 54; 62; 93) aufweist.
2. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die hydraulische Druckübersetzungseinheit (10; 40; 54; 62; 93) zuschaltbar und eine
Kraftstoffzuleitung zur Umgehung der Druckübersetzungseinheit (10; 40; 54; 62; 93) vorgesehen ist.
3. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß eine Querschnittssteuerung mindestens eines Ventils, vorzugsweise des
Kraftstoffzumeßventils (70), zur Formung eines Einspritzverlaufs vorgesehen ist.
4. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Druckspeicherraum (41 ; 64) zur Kraftstoffspeicherung zwischen der Druckübersetzungseinheit (40; 62) und dem Düsenraum (19; 63) angeordnet ist.
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