EP1423599B1 - Kraftstoffeinspritzeinrichtung für eine brennkraftmaschine - Google Patents

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EP1423599B1
EP1423599B1 EP02758168A EP02758168A EP1423599B1 EP 1423599 B1 EP1423599 B1 EP 1423599B1 EP 02758168 A EP02758168 A EP 02758168A EP 02758168 A EP02758168 A EP 02758168A EP 1423599 B1 EP1423599 B1 EP 1423599B1
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EP
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pump
pressure
fuel
pump piston
fuel injection
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EP02758168A
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EP1423599A1 (de
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Joachim Winter
Wendelin Potz
Gerhard Mack
Christoph Buehler
Friedrich Moser
Thomas Kuegler
Philippe Allio
Peter Boehland
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Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
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    • F02M63/0026—Valves characterised by the valve actuating means electrical, e.g. using solenoid using piezoelectric or magnetostrictive actuators

Definitions

  • the invention relates to 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 DE 100 38 054 A known.
  • This fuel injection device has a high-pressure fuel pump and a fuel injection valve connected thereto for each cylinder of the internal combustion engine.
  • the high-pressure fuel pump has a pump piston driven by the internal combustion engine in a lifting movement, which limits a pump working space, which is connected to a pressure chamber of the fuel injection valve.
  • the fuel injection valve has a first injection valve member, is controlled by the at least one first injection port and which is movable by the pressure prevailing in the pressure chamber against a closing force in an opening direction.
  • There is an electrically controlled control valve through which a connection of the pump working space is controlled with a discharge space.
  • the fuel injection valve has a second, within the hollow first injection valve member slidably guided second injection valve member through which at least one second injection port is controlled and which is movable by the pressure prevailing in the pressure chamber against a closing force in an opening direction.
  • the second injection valve member is at least indirectly acted upon by the pressure prevailing in a fuel-filled control chamber, which is controllable depending on operating parameters of the internal combustion engine, that the second injection valve member by the prevailing pressure in the control chamber regardless of an opening movement of the first injection valve member in a at least one second injection port occlusive position is blockable, wherein the control chamber is connected to a pressure source.
  • the control chamber is connectable to a discharge area, whereby the pressure prevailing in the control chamber pressure is controllable.
  • a disadvantage of this fuel injection device is the second electrically controlled control valve, through which the structure is expensive.
  • a fuel injector in which the fuel injector has only one injection valve member and the pump piston has bores through which a controlled from the pump working space control pressure is controlled, which influences the movement of the injection valve member.
  • the fuel injection device according to the invention with the features of claim 1 has the advantage that the pressure prevailing in the control chamber and thus the blocking or opening of the second injection valve member is controlled in a simple manner by the pump piston.
  • the embodiment according to claim 2 makes it possible that at the beginning of delivery of the pump piston first with the at least one injection port only a small injection cross-section and a larger stroke of the pump piston in addition to the at least one second injection port, a larger injection cross-section is released.
  • the embodiment of claim 3 allows a change in the stroke of the pump piston, from which the at least one second injection port is opened.
  • FIG. 1 a Fuel injection device for an internal combustion engine in a schematic representation according to a first embodiment
  • FIG. 2 in an enlarged view a in FIG. 1 designated II section of a fuel injection valve
  • FIG. 3 the fuel injection device according to a second embodiment.
  • a fuel injection device for an internal combustion engine of a motor vehicle is shown.
  • the internal combustion engine is preferably a self-igniting internal combustion engine.
  • the fuel injection device is designed as a so-called pump-nozzle system or as a pump-line-nozzle system and has for each cylinder of the internal combustion engine in each case a high-pressure fuel pump 10 and connected thereto fuel injection valve 12.
  • the high-pressure fuel pump 10 is disposed away from the fuel injection valve 12 and connected thereto via a line.
  • the fuel injection device is designed as a pump-nozzle system, wherein the high-pressure fuel pump 10 and the fuel injection valve 12 are directly connected to each other and form a structural unit.
  • the high-pressure fuel pump 10 has a tightly guided in a cylinder bore 16 in a pump body 14 pump piston 18 which is driven by a cam 20 of a camshaft of the internal combustion engine against the force of a return spring 19 in a lifting movement.
  • the pump piston 18 defines in the cylinder 16 a pump working chamber 22 in which the delivery stroke of the pump piston 18 compresses fuel under high pressure.
  • the pump working chamber 22 18 is supplied during a suction stroke of the pump piston 18 in a manner not shown fuel from a fuel tank 24 of the motor vehicle.
  • the fuel injection valve 12 has a valve body 26, which may be designed in several parts, in which a first injection valve member 28 is guided longitudinally displaceably in a bore 30.
  • the valve body 26 At its end region facing the combustion chamber of the cylinder of the internal combustion engine, the valve body 26 has at least one first, preferably a plurality of first injection openings 32 distributed over the circumference of the valve body 26.
  • the first injection valve member 28 has, at its end region facing the combustion chamber, an approximately conical sealing surface 34, for example, which cooperates with a valve seat 36 formed in the valve body 26 in its end region facing the combustion chamber, from or after which the first injection openings 32 are discharged.
  • annular space 38 is present between the injection valve member 28 and the bore 30 toward the valve seat 36, which merges in its end region remote from the valve seat 36 by a radial widening of the bore 30 into a pressure chamber 40 surrounding the first injection valve member 28.
  • the first injection valve member 28 has at the level of the pressure chamber 40 by a cross-sectional reduction on a pressure shoulder 42.
  • a first prestressed closing spring 44 engages, by means of which the first injection valve member 28 is pressed towards the valve seat 36.
  • the first closing spring 44 is arranged in a first spring chamber 46 of the valve body 26, which adjoins the bore 30.
  • the first injection valve member 28 of the fuel injection valve 12 is hollow and in this is in a coaxial in the injection valve member 28th trained bore a second injection valve member 128 slidably guided.
  • a second injection valve member 128 By the second injection valve member 128, at least one second injection port 132 in the valve body 26 is controlled.
  • the at least one second injection opening 132 is arranged offset in the direction of the longitudinal axis of the injection valve members 28, 128 to the at least one first injection opening 32 toward the combustion chamber.
  • the second injection valve member 128 has, at its end region facing the combustion chamber, an approximately conical sealing surface 134, for example, which cooperates with a valve seat 136 formed in the valve body 26 in its end region facing the combustion chamber, from or after which the second injection openings 132 are discharged.
  • the second injection valve member 128 may be formed in two parts and having a sealing surface 134, the combustion chamber facing part and a combustion chamber adjacent to the first part second part. Near the combustion chamber end of the second injection valve member 128, a pressure surface 142 is formed on this, acts on the pressure prevailing in the pressure chamber 40 when the first injection valve member 28 is open.
  • a second spring chamber 146 is formed in the valve body 26 to the first spring chamber 46 away from the combustion chamber, in which a second, acting on the second injection valve member 128 closing spring 144 is arranged.
  • the first injection valve member 28 protrudes with its end into the first spring chamber 46 and is supported on the first closing spring 144.
  • the first closing spring 44 is supported with its end remote from the first injection valve member 28 at a sleeve 47 arranged between the first spring chamber 46 and the second spring chamber 146, which is pressed into the valve body 26, for example.
  • the second injection valve member 128 protrudes through the sleeve 47 into the second spring chamber 146 and is supported by a Spring plate 147 on the second closing spring 144 from.
  • the second closing spring 144 is supported with its end facing away from the second valve member 128 at the bottom of the second spring chamber 146.
  • a compound of the pump chamber 22 is controlled with a discharge space, as for example, at least indirectly, the fuel tank 24 or a Can serve area in which a relation to the fuel tank 24 slightly increased pressure is maintained.
  • the control valve 23 may be formed as a solenoid valve or as a piezo valve.
  • the fuel injector is in the FIGS. 1 and 2 shown according to a first embodiment.
  • the pump piston 18 has a running in this channel 60, which opens on the one hand in a running in the direction of the longitudinal axis of the pump piston 18 section at the front end of the pump piston 18 in the pump chamber 22 and the other in an approximately radially to the longitudinal axis of the pump piston 18th extending portion at a distance from the front end on the lateral surface of the pump piston 18 opens.
  • the radial portion of the channel 60 For example, it may be formed diametrically continuous through the pump piston 18.
  • a circumferential annular groove 62 is formed in the cylinder bore 16, which is connected via a through the pump body 14 and the valve body 26 extending channel 63 to the control chamber 50.
  • the pump chamber 22 serves as a pressure source for controlling the pressure in the control chamber 50.
  • At low delivery stroke of the pump piston 18 in the pump chamber 22 into the mouth of the channel 60 is located on the lateral surface of the pump piston 18 in register with the annular groove 62, so that the control chamber 50 is connected to the pump working chamber 22.
  • With increasing delivery stroke of the pump piston 18 in the pump working chamber 22 into the mouth of the channel 60 is offset on the lateral surface of the pump piston 18 to the annular groove 62, so that the control chamber 50 is separated from the pump working chamber 22.
  • an intermediate shaft 70 is arranged, on which a transmission element 71 is arranged in the form of a two-armed rocker arm, which rolls with its one end, for example via a roller 72 on the cam 20 and with its other end is articulated on the pump piston 18. It is envisaged that the position of the intermediate shaft 70 is changeable with the rocker arm 71, whereby the participathubwolf of the pump piston 18 can be changed.
  • the intermediate shaft 70 is shown with the rocker arm 71 and the left half of the pump piston 18 with solid lines in a first position in which the pump piston 18 has a Popehub ein in which the pump piston 18 relatively far into the cylinder bore 16 in the pump body 14 is immersed.
  • An adjustment of the position of the intermediate shaft 70 can be done for example by means of a hydraulic adjusting device 74, through which the storage of the intermediate shaft 70 is moved.
  • the adjusting device 74 may also be designed as an eccentric, through which the bearing of the intermediate shaft 70 is displaced.
  • the fuel injection valve 12 opens by the first Injection valve member 28 lifts off with its sealing surface 34 from the valve seat 36 and the at least one first injection port 32 releases.
  • the control pressure in the control chamber 50 acts on the spring plate 147 on the second injection valve member 128 and supports the closing spring 144 so that the pressure prevailing in the pressure chamber 40 via the pressure surface 142 on the second injection valve member 128 acting pressure force is insufficient to the second injection valve member 128th to open.
  • the fuel injection valve 12 therefore, only part of the total injection cross section is opened with the first injection openings 32, so that correspondingly only a small amount of fuel is injected.
  • the channel 60 in the pump piston 18 comes from the overlap with the annular groove 62, so that the control chamber 50 is separated from the pump working chamber 22.
  • the control chamber 50 is preferably connected via at least one throttle point with a discharge chamber, so that the pressure in the control chamber 50 degrades.
  • the entire injection cross section is released at the fuel injection valve 12 and it is injected a larger amount of fuel.
  • the end of the fuel injection is determined by the opening of the control valve 23, whereby the pump working space 22 is connected to the discharge space and can no longer build up high pressure therein.
  • the pump piston 18 may have a further channel 65, which at maximum stroke of the pump piston 18 into the pump working space 22 into the annular groove 62 overlaps and establishes a connection to a discharge chamber. At maximum stroke of the pump piston 18, the control chamber 50 is thus connected to a discharge chamber and depressurized.
  • the injection cross sections formed by the first injection openings 32 and the second injection openings 132 are at least approximately equal, so that when opening only the first injection valve member 28 of half the entire injection cross section is released.
  • the first injection openings 32 form a larger or smaller injection cross section than the second injection openings 132.
  • both injection valve members 28 and 128 open at least approximately simultaneously and the entire injection cross section at the fuel injection valve 12 is released.
  • the change in the position of the intermediate shaft 70 and thus the réellehub ein of the pump piston 18 by the adjusting device 74 is dependent on operating parameters of the internal combustion engine such as speed, load, temperature and possibly other operating parameters.
  • the adjusting device 74 is actuated by an electrical control device 76, by which the control valve 23 is controlled. If Taking into account these operating parameters at the beginning of the fuel injection only a small amount of fuel to be injected, the adjusting device 74 is controlled by the control device 76 such that the intermediate shaft 70 and thus the pump piston 18 in his in FIG. 1 is located in the right half Marihub ein shown and at the beginning of the fuel injection, only the first injection valve member 28 of the fuel injection valve 12 opens.
  • the adjusting device 74 is controlled by the control device 76 such that the intermediate shaft 70 and thus the pump piston 18 in his in FIG. 1 located in the left half réellehub ein and already at the beginning of the fuel injection both injection valve members 28 and 128 of the fuel injection valve 12 open.
  • a high-pressure fuel pump 10 is provided for each cylinder, but only a camshaft 20 and an intermediate shaft 70 are provided for the drive thereof. For the change of the position of the intermediate shaft 70 and the rising stroke position of the pump piston 18 of all high-pressure fuel pumps 10 only one adjusting device 74 is required.
  • the fuel injection device is shown according to a second embodiment, in which the basic structure is the same as in the first embodiment. Notwithstanding the first embodiment, in the second embodiment, however, not the pump working chamber 22 is used as a pressure source for controlling the pressure in the control chamber 50 but a fuel inlet, through the suction stroke of the pump piston 18 fuel the pump working space 22nd is supplied. With the fuel inlet formed in the pump body 14 fuel passage 80 is connected, which opens on the jacket of the cylinder bore 16 in which the pump piston 18 is guided. In a region offset from the mouth of the fuel channel 80 in the circumferential direction, the channel 63 of the cylinder bore 16 leading to the control chamber 50 opens on the jacket of the cylinder bore 16.
  • a channel 82 is formed, for example, extends radially to the longitudinal axis of the pump piston 18 and each of the mantle of the pump piston 18 opens.
  • the connection of the fuel channel 80 is controlled with the channel 63 to the control chamber 50 depending on the stroke position through the channel 82.
  • the intermediate shaft 70 is shown with the pump piston 18 in different positions.
  • the channel 82 of the pump piston 18 is in register with the mouth of the fuel passage 80 and the mouth of the control chamber 50 leading channel 63, so that the control chamber 50 is connected to the fuel passage 80.
  • the increased pressure in the fuel passage 80 acts, so that the fuel injection valve 12, the second injection valve member 128 remains in its closed position and only the first injection valve member 28 opens.
  • the channel 82 of the pump piston 18 is not in registration with the mouth of the fuel channel 80 and the mouth of the control chamber 50 leading channel 63 but is arranged offset to these, so that the control chamber 50th is separated from the fuel passage 80.
  • no increased pressure acts, so that the fuel injection valve 12 both injection valve members 28 and 128 open.

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Description

  • Die Erfindung geht aus von einer Kraftstoffeinspritzeinrichtung für eine Brennkraftmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
  • Eine solche Kraftstoffeinspritzeinrichtung ist durch die DE 100 38 054 A 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, der mit einem Druckraum des Kraftstoffeinspritzventils verbunden ist. Das Kraftstoffeinspritzventil weist ein erstes Einspritzventilglied auf, durch das wenigstens eine erste Einspritzöffnung gesteuert wird und das durch den im Druckraum herrschenden Druck gegen eine Schließkraft in einer Öffnungsrichtung bewegbar ist. Es ist ein elektrisch gesteuertes Steuerventil vorhanden, durch das eine Verbindung des Pumpenarbeitsraums mit einem Entlastungsraum gesteuert wird. Das Kraftstoffeinspritzventil weist ein zweites, innerhalb des hohl ausgebildeten ersten Einspritzventilglieds verschiebbar geführtes zweites Einspritzventilglied auf, durch das wenigstens eine zweite Einspritzöffnung gesteuert wird und das durch den im Druckraum herrschenden Druck gegen eine Schließkraft in einer Öffnungsrichtung bewegbar ist. Das zweite Einspritzventilglied ist zumindest mittelbar von dem in einem kraftstoffgefüllten Steuerraum herrschenden Druck beaufschlagt, der abhängig von Betriebsparametern der Brennkraftmaschine derart steuerbar ist, dass das zweite Einspritzventilglied durch den im Steuerraum herrschenden Druck unabhängig von einer Öffnungsbewegung des ersten Einspritzventilglieds in einer die wenigstens eine zweite Einspritzöffnung verschließenden Stellung blockierbar ist, wobei der Steuerraum mit einer Druckquelle verbunden ist. Durch ein zweites elektrisch gesteuertes Ventil ist der Steuerraum mit einem Entlastungsbereich verbindbar, wodurch der im Steuerraum herrschende Druck steuerbar ist. Nachteilig bei dieser Kraftstoffeinspritzeinrichtung ist das zweite elektrisch gesteuerte Steuerventil, durch das der Aufbau aufwendig ist.
  • Durch die DE 41 23 721 A ist eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung bekannt, bei der das Kraftstoffeinspritzventil nur ein Einspritzventilglied aufweist und der Pumpenkolben Bohrungen aufweist, durch die ein vom Pumpenarbeitsraum abgezweigter Steuerdruck gesteuert wird, der die Bewegung des Einspritzventilglieds beeinflusst.
    • Vorteile der Erfindung
  • Die erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritzeinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 hat den Vorteil, dass der im Steuerraum herrschende Druck und damit die Blockierung bzw. Öffnung des zweiten Einspritzventilglieds auf einfache Weise durch den Pumpenkolben gesteuert wird.
  • In den abhängigen Ansprüchen sind vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzeinrichtung angegeben. Die Ausbildung gemäß Anspruch 2 ermöglicht es, daß bei Förderbeginn des Pumpenkolbens zunächst mit der wenigstens einen Einspritzöffnung nur ein geringer Einspritzquerschnitt und bei größerem Hub des Pumpenkolbens zusätzlich mit der wenigstens einen zweiten Einspritzöffnung ein größerer Einspritzquerschnitt freigegeben wird. Die Ausbildung gemäß Anspruch 3 ermöglicht eine Änderung des Hubwegs des Pumpenkolbens, ab dem die wenigstens eine zweite Einspritzöffnung aufgesteuert wird.
    • Zeichnung
  • Mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Figur 1 eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung für eine Brennkraftmaschine in schematischer Darstellung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel, Figur 2 in vergrößerter Darstellung einen in Figur 1 mit II bezeichneten Ausschnitt eines Kraftstoffeinspritzventils und Figur 3 die Kraftstoffeinspritzeinrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel.
    • Beschreibung der Ausführungsbeispiele
  • In den Figuren 1 bis 3 ist eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung für eine Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs dargestellt. Die Brennkraftmaschine ist vorzugsweise eine selbstzündende Brennkraftmaschine. Die Kraftstoffeinspritzeinrichtung ist als sogenanntes Pumpe-Düse-System oder als Pumpe-Leitung-Düse-System ausgebildet und weist für jeden Zylinder der Brennkraftmaschine jeweils eine Kraftstoffhochdruckpumpe 10 und ein mit dieser verbundenes Kraftstoffeinspritzventil 12 auf. Bei einer Ausbildung als Pumpe-Leitung-Düse-System ist die Kraftstoffhochdruckpumpe 10 entfernt vom Kraftstoffeinspritzventil 12 angeordnet und mit diesem über eine Leitung verbunden. Bei den dargestellten Ausführungsbeispielen ist die Kraftstoffeinspritzeinrichtung als Pumpe-Düse-System ausgebildet, wobei die Kraftstoffhochdruckpumpe 10 und das Kraftstoffeinspritzventil 12 direkt miteinander verbunden sind und eine Baueinheit bilden. Die Kraftstoffhochdruckpumpe 10 weist einen in einer Zylinderbohrung 16 in einem Pumpenkörper 14 dicht geführten Pumpenkolben 18 auf, der durch einen Nocken 20 einer Nockenwelle der Brennkraftmaschine entgegen der Kraft einer Rückstellfeder 19 in einer Hubbewegung angetrieben wird. Der Pumpenkolben 18 begrenzt im Zylinder 16 einen Pumpenarbeitsraum 22, in dem beim Förderhub des Pumpenkolbens 18 Kraftstoff unter Hochdruck verdichtet wird.
  • Dem Pumpenarbeitsraum 22 wird beim Saughub des Pumpenolbens 18 in nicht näher dargestellter Weise Kraftstoff aus einem Kraftstoffvorratsbehälter 24 des Kraftfahrzeugs zugeführt.
  • Das Kraftstoffeinspritzventil 12 weist einen Ventilkörper 26 auf, der mehrteilig ausgebildet sein kann, in dem ein erstes 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 erste, vorzugsweise mehrere erste Einspritzöffnungen 32 auf, die über den Umfang des Ventilkörpers 26 verteilt angeordnet sind. Das erste 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 ersten 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 erste Einspritzventilglied 28 umgebenden Druckraum 40 übergeht.
    Das erste Einspritzventilglied 28 weist auf Höhe des Druckraums 40 durch eine Querschnittsverringerung eine Druckschulter 42 auf. Am dem Brennraum abgewandten Ende des ersten Einspritzventilglieds 28 greift eine erste vorgespannte Schließfeder 44 an, durch die das erste Einspritzventilglied 28 zum Ventilsitz 36 hin gedrückt wird. Die erste Schließfeder 44 ist in einem ersten Federraum 46 des Ventilkörpers 26 angeordnet, der sich an die Bohrung 30 anschließt.
  • Das erste Einspritzventilglied 28 des Kraftstoffeinspritzventils 12 ist hohl ausgebildet und in diesem ist in einer koaxial im Einspritzventilglied 28 ausgebildeten Bohrung ein zweites Einspritzventilglied 128 verschiebbar geführt. Durch das zweite Einspritzventilglied 128 wird wenigstens eine zweite Einspritzöffnung 132 im Ventilkörper 26 gesteuert. Die wenigstens eine zweite Einspritzöfnung 132 ist in Richtung der Längsachse der Einspritzventilglieder 28,128 zu der wenigstens einen ersten Einspritzöffnung 32 zum Brennraum hin versetzt angeordnet. Das zweite Einspritzventilglied 128 weist an seinem dem Brennraum zugewandten Endbereich eine beispielsweise etwa kegelförmige Dichtfläche 134 auf, die mit einem im Ventilkörper 26 in dessen dem Brennraum zugewandtem Endbereich ausgebildeten Ventilsitz 136 zusammenwirkt, von dem oder nach dem die zweiten Einspritzöffnungen 132 abführen. Das zweite Einspritzventilglied 128 kann zweiteilig ausgebildet sein und einen die Dichtfläche 134 aufweisenden, dem Brennraum zugewandten Teil und einen vom Brennraum weg an den ersten Teil anschließenden zweiten Teil aufweisen. Nahe dem brennraumseitigen Ende des zweiten Einspritzventilglieds 128 ist an diesem eine Druckfläche 142 gebildet, auf die bei geöffnetem erstem Einspritzventilglied 28 der im Druckraum 40 herrschende Druck wirkt.
  • An den ersten Federraum 46 vom Brennraum weg anschließend ist im Ventilkörper 26 ein zweiter Federraum 146 ausgebildet, in dem eine zweite, auf das zweite Einspritzventilglied 128 wirkende Schließfeder 144 angeordnet ist. Das erste Einspritzventilglied 28 ragt mit seinem Ende in den ersten Federraum 46 hinein und stützt sich an der ersten Schließfeder 144 ab. Die erste Schließfeder 44 stützt sich mit ihrem dem ersten Einspritzventilglied 28 abgewandten Ende an einem zwischen dem ersten Federraum 46 und dem zweiten Federraum 146 angeordneten Hülse 47 ab, die beispielsweise in den Ventilkörper 26 eingepresst ist. Das zweite Einspritzventilglied 128 ragt durch die Hülse 47 hindurch in den zweiten Federraum 146 und stützt sich über einen Federteller 147 an der zweiten Schließfeder 144 ab. Die zweite Schließfeder 144 stützt sich mit ihrem dem zweiten Ventilglied 128 abgewandten Ende am Boden des zweiten Federraums 146 ab. Durch den Federteller 147 wird im zweiten Federraum 146 ein Steuerraum 50 begrenzt.
  • Vom Pumpenarbeitsraum 22 führt durch den Pumpenkörper 14 und den Ventilkörper 26 ein Kanal 52 in den Druckraum 40 des Kraftstoffeinspritzventils 12. Durch ein elektrisch gesteuertes Ventil 23 wird eine Verbindung des Pumpenarbeitsraums 22 mit einem Entlastungsraum gesteuert, als der beispielsweise zumindest mittelbar der Kraftstoffvorratsbehälter 24 oder ein Bereich dienen kann, in dem ein gegenüber dem Kraftstoffvorratsbehälter 24 etwas erhöhter Druck aufrechterhalten wird. Solange keine Kraftstoffeinspritzung erfolgen soll ist durch das Steuerventil 23 die Verbindung des Pumpenarbeitsraums 22 mit dem Entlastungsraum geöffnet, so daß sich im Pumpenarbeitsraum 22 kein Hochdruck aufbauen kann. Wenn eine Kraftstoffeinspritzung erfolgen soll wird durch das Steuerventil 23 der Pumpenarbeitsraum 22 vom Entlastungsraum getrennt, so daß sich beim Förderhub des Pumpenkolbens 18 im Pumpenarbeitsraum 22 Hochdruck aufbauen kann. Das Steuerventil 23 kann als Magnetventil oder als Piezoventil ausgebildet sein.
  • Die Kraftstoffeinspritzeinrichtung ist in den Figuren 1 und 2 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel dargestellt. Beim ersten Ausführungsbeispiel weist der Pumpenkolben 18 einen in diesem verlaufenden Kanal 60 auf, der einerseits in einem in Richtung des Längsachse des Pumpenkolbens 18 verlaufenden Abschnitt am Stirnende des Pumpenkolbens 18 in den Pumpenarbeitsraum 22 mündet und der andererseits in einem etwa radial zur Längsachse des Pumpenkolbens 18 verlaufenden Abschnitt mit Abstand vom Stirnende an der Mantelfläche des Pumpenkolbens 18 mündet. Der radiale Abschnitt des Kanals 60 kann beispielsweise diametral durchgehend durch den Pumpenkolben 18 ausgebildet sein. Im Pumpenkörper 14 ist in der Zylinderbohrung 16 eine umlaufende Ringnut 62 ausgebildet, die über einen durch den Pumpenkörper 14 und den Ventilkörper 26 verlaufenden Kanal 63 mit dem Steuerraum 50 verbunden ist. Durch den Pumpenkolben 18 wird somit abhängig von dessen Hub eine Verbindung des Steuerraums 50 mit dem Pumpenarbeitsraum 22 gesteuert. Der Pumpenarbeitsraum 22 dient als Druckquelle für die Steuerung des Drucks im Steuerraum 50. Bei geringem Förderhub des Pumpenkolbens 18 in den Pumpenarbeitsraum 22 hinein befindet sich die Mündung des Kanals 60 an der Mantelfläche des Pumpenkolbens 18 in Überdeckung mit der Ringnut 62, so daß der Steuerraum 50 mit dem Pumpenarbeitsraum 22 verbunden ist. Bei zunehmendem Förderhub des Pumpenkolbens 18 in den Pumpenarbeitsraum 22 hinein ist die Mündung des Kanals 60 an der Mantelfläche des Pumpenkolbens 18 zu der Ringnut 62 versetzt, so daß der Steuerraum 50 vom Pumpenarbeitsraum 22 getrennt ist.
  • Zwischen der Nockenwelle der Brennkraftmaschine mit dem Nocken 20 und dem Pumpenkolben 18 ist eine Zwischenwelle 70 angeordnet, auf der ein Übertragungselement 71 in Form eines zweiarmigen Kipphebels angeordnet ist, der mit seinem einen Ende beispielsweise über eine Rolle 72 auf dem Nocken 20 abrollt und der mit seinem anderen Ende am Pumpenkolben 18 angelenkt ist. Es ist vorgesehen, daß die Lage der Zwischenwelle 70 mit dem Kipphebel 71 veränderbar ist, wodurch die Ausgangshubstellung des Pumpenkolbens 18 verändert werden kann. In Figur 1 ist die Zwischenwelle 70 mit dem Kipphebel 71 und der linken Hälfte des Pumpenkolbens 18 mit durchgezogenen Linien in einer ersten Lage dargestellt, in der der Pumpenkolben 18 eine Ausgangshubstellung aufweist, in der der Pumpenkolben 18 relativ weit in die Zylinderbohrung 16 im Pumpenkörper 14 eintaucht. In Figur 1 ist die Zwischenwelle 70 mit dem Kipphebel 71 und der rechten Hälfte des Pumpenkolbens 18 mit gestrichelten Linien in einer zweiten Lage dargestellt, in der der Pumpenkolben 18 in seiner Ausgangshubstellung gegenüber der ersten Lage weniger weit in die Zylinderbohrung 16 im Pumpenkörper 14 eintaucht.
  • Eine Verstellung der Lage der Zwischenwelle 70 kann beispielsweise mittels einer hydraulischen Verstelleinrichtung 74 erfolgen, durch die die die Lagerung der Zwischenwelle 70 verschoben wird. Alternativ kann die Verstelleinrichtung 74 auch als Exzenter ausgebildet sein, durch den die Lagerung der Zwischenwelle 70 verschoben wird.
  • Nachfolgend wird die Funktion der Kraftstoffeinspritzeinrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel erläutert. Beim Saughub des Pumpenkolbens 18 ist das Steuerventil 23 geöffnet, so daß Kraftstoff aus dem Kraftstoffvorratsbehälter 24 in den Pumpenarbeitsraum 22 gelangt. Beim Förderhub des Pumpenkolbens 18 wird der Beginn der Kraftstoffeinspritzung dadurch festgelegt, daß das Steuerventil 23 schließt, so daß der Pumpenarbeitsraum 22 vom Entlastungsraum getrennt ist und sich im Pumpenarbeitsraum 22 Hochdruck aufbaut. Abhängig von Betriebsparametern der Brennkraftmaschine wird durch die Verstelleinrichtung 74 die Zwischenwelle 70 in die erforderliche Lage eingestellt. Wenn der Pumpenkolben 18 seine in Figur 1 in seiner rechten Hälfte dargestellte Ausgangshubstellung aufweist, so ist der Steuerraum 50 mit dem Pumpenarbeitsraum 22 verbunden, so daß in diesem ein hoher Steuerdruck herrscht. Wenn der Druck im Pumpenarbeitsraum 22 und damit im Druckraum 40 des Kraftstoffeinspritzventils 12 so hoch ist, daß die durch diesen über die Druckschulter 42 auf das erste Einspritzventilglied 28 erzeugte Druckkraft größer ist als die Kraft der ersten Schließfeder 44, so öffnet das Kraftstoffeinspritzventil 12 indem das erste Einspritzventilglied 28 mit seiner Dichtfläche 34 vom Ventilsitz 36 abhebt und die wenigstens eine erste Einspritzöffnung 32 freigibt. Der Steuerdruck im Steuerraum 50 wirkt über den Federteller 147 auf das zweite Einspritzventilglied 128 und unterstützt die Schließfeder 144, so daß die durch den im Druckraum 40 herrschenden Druck über die Druckfläche 142 auf das zweite Einspritzventilglied 128 wirkende Druckkraft nicht ausreicht, um das zweite Einspritzventilglied 128 zu öffnen. Am Kraftstoffeinspritzventil 12 wird somit mit den ersten Einspritzöffnungen 32 nur ein Teil des gesamten Einspritzquerschnitts geöffnet, so daß entsprechend nur eine geringe Kraftstoffmenge eingespritzt wird.
  • Wenn der Pumpenkolben 18 weiter seinen Förderhub ausführt, so gelangt der Kanal 60 im Pumpenkolben 18 aus der Überdeckung mit der Ringnut 62, so daß der Steuerraum 50 vom Pumpenarbeitsraum 22 getrennt ist. Der Steuerraum 50 ist vorzugsweise über wenigstens eine Drosselstelle mit einem Entlastungsraum verbunden, so daß sich der Druck im Steuerraum 50 abbaut. In diesem Fall wirkt auf das zweite Einspritzventilglied 128 nur noch die Kraft der zweiten Schließfeder 144 sowie gegebenenfalls eine geringe Druckkraft, so daß die durch den im Druckraum 40 herrschenden Druck über die Druckfläche 142 auf das zweite Einspritzventilglied 128 wirkende Druckkraft ausreicht, um auch das zweite Einspritzventilglied 128 zu öffnen, so daß auch die wenigstens eine zweite Einspritzöffnung 132 freigegeben wird. Somit ist am Kraftstoffeinspritzventil 12 der gesamte Einspritzquerschnitt freigegeben und es wird eine größere Kraftstoffmenge eingespritzt. Das Ende der Kraftstoffeinspritzung wird durch das Öffnen des Steuerventils 23 bestimmt, wodurch der Pumpenarbeitsraum 22 mit dem Entlastungsraum verbunden ist und sich in diesem kein Hochdruck mehr aufbauen kann.
  • Der Pumpenkolben 18 kann einen weiteren Kanal 65 aufweisen, der bei maximalem Hub des Pumpenkolbens 18 in den Pumpenarbeitsraum 22 hinein mit der Ringnut 62 in Überdeckung kommt und eine Verbindung zu einem Entlastungsraum herstellt. Bei maximalem Hub des Pumpenkolbens 18 ist der Steuerraum 50 somit mit einem Entlastungsraum verbunden und druckentlastet.
  • Es kann vorgesehen sein, daß die durch die ersten Einspritzöffnungen 32 und die zweiten Einspritzöffnungen 132 gebildeten Einspritzquerschnitte zumindest annähernd gleich groß sind, so daß bei der Öffnung nur des ersten Einspritzventilglieds 28 der halbe gesamte Einspritzquerschnitt freigegeben wird. Alternativ kann auch vorgesehen sein, daß die ersten Einspritzöffnungen 32 einen größeren oder kleineren Einspritzquerschnitt bilden als die zweiten Einspritzöffnungen 132.
  • Wenn sich der Pumpenkolben 18 in seiner in Figur 1 in der linken Hälfte dargestellten Ausgangshubstellung befindet, so ist der Kanal 60 des Pumpenkolbens 18 nicht in Überdeckung mit der Ringnut 62, so daß der Steuerraum 50 vom Pumpenarbeitsraum 22 getrennt ist. In diesem Fall öffnen bei Erreichen des Öffnungsdrucks im Pumpenarbeitsraum 22 beide Einspritzventilglieder 28 und 128 zumindest annähernd gleichzeitig und es wird der gesamte Einspritzquerschnitt am Kraftstoffeinspritzventil 12 freigegeben.
  • Die Änderung der Lage der Zwischenwelle 70 und damit der Ausgangshubstellung des Pumpenkolbens 18 durch die Verstelleinrichtung 74 erfolgt abhängig von Betriebsparametern der Brennkraftmaschine wie beispielsweise Drehzahl, Last, Temperatur sowie gegebenenfalls weiteren Betriebsparametern. Die Verstelleinrichtung 74 wird dabei von einer elektrischen Steuereinrichtung 76 angesteuert, durch die auch das Steuerventil 23 angesteuert wird. Wenn unter Berücksichtigung dieser Betriebsparameter zu Beginn der Kraftstoffeinspritzung nur eine geringe Kraftstoffmenge eingespritzt werden soll, so wird durch die Steuereinrichtung 76 die Verstelleinrichtung 74 derart angesteuert, daß sich die Zwischenwelle 70 und somit der Pumpenkolben 18 in seine in Figur 1 in der rechten Hälfte dargestellte Ausgangshubstellung befindet und zu Beginn der Kraftstoffeinspritzung nur das erste Einspritzventilglied 28 des Kraftstoffeinspritzventils 12 öffnet. Wenn unter Berücksichtigung dieser Betriebsparameter schon zu Beginn der Kraftstoffeinspritzung nur eine größere Kraftstoffmenge eingespritzt werden soll, so wird durch die Steuereinrichtung 76 die Verstelleinrichtung 74 derart angesteuert, daß sich die Zwischenwelle 70 und somit der Pumpenkolben 18 in seine in Figur 1 in der linken Hälfte dargestellte Ausgangshubstellung befindet und bereits zu Beginn der Kraftstoffeinspritzung beide Einspritzventilglieder 28 und 128 des Kraftstoffeinspritzventils 12 öffnen. Wenn die Brennkraftmaschine mehrere Zylinder aufweist, so ist für jeden Zylinder eine Kraftstoffhochdruckpumpe 10 vorgesehen, wobei für deren Antrieb jedoch nur eine Nockenwelle 20 und eine Zwischenwelle 70 vorgesehen ist. Für die Änderung der Lage der Zwischenwelle 70 und der Aufgangshubstellung der Pumpenkolben 18 sämtlicher Kraftstoffhochdruckpumpen 10 ist dabei nur eine Verstelleinrichtung 74 erforderlich.
  • In Figur 3 ist die Kraftstoffeinspritzeinrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel dargestellt, bei dem der grundsätzliche Aufbau gleich wie beim ersten Ausführungsbeispiel ist. Abweichend zum ersten Ausführungsbeispiel wird beim zweiten Ausführungsbeispiel jedoch nicht der Pumpenarbeitsraum 22 als Druckquelle für die Steuerung des Drucks im Steuerraum 50 verwendet sondern ein Kraftstoffzulauf, durch den beim Saughub des Pumpenkolbens 18 Kraftstoff dem Pumpenarbeitsraum 22 zugeführt wird. Mit dem Kraftstoffzulauf ist ein im Pumpenkörper 14 ausgebildeter Kraftstoffkanal 80 verbunden, der am Mantel der Zylinderbohrung 16, in der der Pumpenkolben 18 geführt ist, mündet. In einem zur Mündung des Kraftstoffkanals 80 in Umfangsrichtung versetzten Bereich mündet am Mantel der Zylinderbohrung 16 der Kanal 63, der zum Steuerraum 50 führt. Im Pumpenkolben 18 ist ein Kanal 82 ausgebildet, der beispielsweise radial zur Längsachse des Pumpenkolbens 18 verläuft und der jeweils am Mantel des Pumpenkolbens 18 mündet. Durch den Pumpenkolben 18 wird abhängig von dessen Hubstellung durch dessen Kanal 82 die Verbindung des Kraftstoffkanals 80 mit dem Kanal 63 zum Steuerraum 50 gesteuert. In Figur 3 ist wiederum die Zwischenwelle 70 mit dem Pumpenkolben 18 in unterschiedlichen Stellungen dargestellt. In einer in Figur 3 in der rechten Hälfte des Pumpenkolbens 18 dargestellten Ausgangshubstellung befindet sich der Kanal 82 des Pumpenkolbens 18 in Überdeckung mit der Mündung des Kraftstoffkanals 80 und der Mündung des zum Steuerraum 50 führenden Kanals 63, so daß der Steuerraum 50 mit dem Kraftstoffkanal 80 verbunden ist. Im Steuerraum 50 wirkt somit der erhöhte Druck im Kraftstoffkanal 80, so daß beim Kraftstoffeinspritzventil 12 das zweite Einspritzventilglied 128 in seiner geschlossenen Stellung verbleibt und nur das erste Einspritzventilglied 28 öffnet. Bei der für die linke Hälfte des Pumpenkolbens 18 dargestellten Ausgangshubstellung befindet sich der Kanal 82 des Pumpenkolbens 18 nicht in Überdeckung mit der Mündung des Kraftstoffkanals 80 und der Mündung des zum Steuerraum 50 führenden Kanals 63 sondern ist zu diesen versetzt angeordnet, so daß der Steuerraum 50 vom Kraftstoffkanal 80 getrennt ist. Im Steuerraum 50 wirkt somit kein erhöhter Druck, so daß beim Kraftstoffeinspritzventil 12 beide Einspritzventilglieder 28 und 128 öffnen.

Claims (7)

  1. Kraftstoffeinspritzeinrichtung für eine Brennkraftmaschine mit einer Kraftstoffhochdruckpumpe (10) und mit 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, der mit einem Druckraum (40) des Kraftstoffeinspritzventils (12) verbunden ist, wobei das Kraftstoffeinspritzventil (12) ein erstes Einspritzventilglied (28) aufweist, durch das wenigstens eine erste Einspritzöffnung (32) gesteuert wird und das durch den im Druckraum (40) herrschenden Druck gegen eine Schließkraft in einer Öffnungsrichtung (29) bewegbar ist, mit einem elektrisch gesteuerten Steuerventil (23), durch das eine Verbindung des Pumpenarbeitsraums (22) mit einem Entlastungsraum gesteuert wird, wobei das Kraftstoffeinspritzventil (12) ein zweites, innerhalb des hohl ausgebildeten ersten Einspritzventilglieds (28) verschiebbar geführtes zweites Einspritzventilglied (128) aufweist, durch das wenigstens eine zweite Einspritzöffnung (132) gesteuert wird und das durch den im Druckraum (40) herrschenden Druck gegen eine Schließkraft in einer Öffnungsrichtung (29) bewegbar ist, wobei das zweite Einspritzventilglied (128) zumindest mittelbar von dem in einem kraftstoffgefüllten Steuerraum (50) herrschenden Druck beaufschlagt ist, der abhängig von Betriebsparametern der Brennkraftmaschine derart steuerbar ist, dass das zweite Einspritzventilglied (128) durch den im Steuerraum (50) herrschenden Druck unabhängig von einer Öffnungsbewegung des ersten Einspritzventilglieds (28) in einer die wenigstens eine zweite Einspritzöffnung (132) verschließenden Stellung blockierbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerraum (50) zur Steuerung des in diesem herrschenden Drucks mit einer Druckquelle (22;80) verbindbar ist und dass durch den Pumpenkolben (18) der Kraftstoffhochdruckpumpe (10) abhängig von dessen Hub eine Verbindung des Steuerraums (50) mit der Druckquelle (22;80) gesteuert wird.
  2. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß durch den Pumpenkolben (18) bei geringem Hub die Verbindung des Steuerraums (50) mit der Druckquelle (22;80) geöffnet ist und bei größerem Hub getrennt ist.
  3. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß im Antrieb zwischen der Brennkraftmaschine und dem Pumpenkolben (18) der Kraftstoffhochdruckpumpe (10) eine Verstelleinrichtung (74) vorgesehen ist, durch die eine Ausgangshubstellung des Pumpenkolbens (18) änderbar ist, ausgehend von der der Pumpenkolben (18) seine Hubbewegung ausführt.
  4. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Antrieb eine Nockenwelle (20) der Brennkraftmaschine und eine Zwischenwelle (70) mit einem durch die Nockenwelle (20) betätigten und auf den Pumpenkolben (18) wirkenden Übertragungselement (71) aufweist und daß zur Änderung der Ausgangshubstellung des Pumpenkolbens (18) die Lage der Zwischenwelle (70) durch die Verstelleinrichtung (74) änderbar ist.
  5. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckquelle der Pumpenarbeitsraum (22) der Kraftstoffhochdruckpumpe (10) ist.
  6. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß im Pumpenkolben (18) ein einerseits in den Pumpenarbeitsraum (22) und andererseits am Umfang des Pumpenkolbens (18) mündender Kanal (60) ausgebildet ist und daß der Pumpenkolben (18) in einer Zylinderbohrung (16) geführt ist, in der eine den Pumpenkolben (18) umgebende Ringnut (62) ausgebildet ist, die über einen Kanal (63) mit dem Steuerraum (50) verbunden ist.
  7. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckquelle ein Kraftstoffzulauf (80) ist, über den beim Saughub des Pumpenkolbens (18) Kraftstoff in den Pumpenarbeitsraum (22) zugeführt wird.
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