WO2004111439A1 - Fuel injection device for an internal combustion engine - Google Patents

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WO2004111439A1
WO2004111439A1 PCT/DE2004/000684 DE2004000684W WO2004111439A1 WO 2004111439 A1 WO2004111439 A1 WO 2004111439A1 DE 2004000684 W DE2004000684 W DE 2004000684W WO 2004111439 A1 WO2004111439 A1 WO 2004111439A1
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WO
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injection valve
pressure
chamber
valve member
fuel injection
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Application number
PCT/DE2004/000684
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German (de)
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Inventor
Peter Boehland
Original Assignee
Robert Bosch Gmbh
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Publication date
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    • F02M59/20—Varying fuel delivery in quantity or timing
    • F02M59/36—Varying fuel delivery in quantity or timing by variably-timed valves controlling fuel passages to pumping elements or overflow passages
    • F02M59/366—Valves being actuated electrically

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 known from DE 101 41 679 A1. This fuel injection device has a
  • the first injection valve member controls at least one first injection opening and the second injection valve member controls at least one second injection opening.
  • the injection valve members each have a sealing surface with which they interact with a valve seat for controlling the injection openings.
  • the fuel injection valve has a pressure chamber connected to a cyclically high pressure pump, the first injection valve member being acted upon by the pressure prevailing in the pressure chamber against a closing force in one
  • Opening direction for releasing the at least one first injection opening is movable.
  • the second injection valve element is also acted upon by the pressure prevailing in the pressure chamber against a closing force in an opening direction to release the at least one second injection opening.
  • a control piston which delimits a control chamber, is connected to the second injection valve member, a force acting in the closing direction on the second injection valve member being generated by the pressure prevailing in the control chamber.
  • the pressure prevailing in the control chamber is variably set in order to enable a variable opening pressure of the second injection valve element, which, however, requires considerable effort.
  • the second injection valve member also moves in the opening direction and releases the at least one second injection opening, so that the entire injection cross section is then released.
  • the two injection valve members close again when the pressure in the pressure chamber has dropped so much that the force generated by it is less than the closing force.
  • the two injection valve members only close at a low pressure in the pressure chamber, with the result that fuel is still injected at low pressure until the end of the fuel injection, which, however, burns only incompletely and thereby increases the pollutant emissions of the internal combustion engine, in particular the soot emissions.
  • the opening pressure of the injection valve members should be variable depending on the speed of the internal combustion engine. Furthermore, the known
  • Fuel injection device disadvantageous that the second injection valve member opens very quickly when the opening pressure is reached and the closing pressure is significantly lower than the opening pressure, which leads to a sudden increase in the amount of fuel injected.
  • the second injection valve member closes at a higher pressure in the pressure chamber than the first injection valve member, and when the first injection valve member closes rapidly, the already closed second injection valve member is opened again, which leads to an undesired one
  • the fuel injection device according to the invention with the features according to claim 1 has the advantage that a force in the closing direction on the at least one by the pressure prevailing in the control chamber
  • Throttle point decelerates to and decelerates.
  • the pressure in the control chamber increases only with a delay, so that the opening movement of the injection valve member is not impeded.
  • the pressure in the control chamber drops with a delay compared to the pressure drop in the pressure chamber, so that the closing movement of the injection valve member is supported by the pressure prevailing in the control chamber. This ensures a safe and quick closing of the
  • Injector member reached and it will be increased Avoided pollutant emissions.
  • the pressure that builds up in the control chamber at the start of high-pressure generation also dampens the opening movement of the injection valve member, so that there is no sudden but a gradual increase in the injected
  • Amount of fuel is coming.
  • the throttle point there is a greater pressure difference between the pressure prevailing in the control chamber and the pressure prevailing in the pressure chamber with increasing engine speed.
  • a higher pressure is established in the control chamber than at a high engine speed, so that the opening pressure of the at least one injection valve member decreases with increasing engine speed. This further reduces the pollutant emissions of the internal combustion engine.
  • FIG. 1 shows a Fuel injection device for an internal combustion engine in a simplified representation in a longitudinal section according to a first embodiment
  • FIG. 2 shows the fuel injection device according to a second embodiment
  • FIG. 3 shows an enlarged section of the fuel injection device designated by III in FIG. 2
  • FIG. 4 shows an enlarged representation in FIG IV designated section of the fuel injection device according to a third embodiment
  • Figure 5 the designated IV
  • Section of the fuel injection device according to a fourth exemplary embodiment and FIG. 6 shows a stroke profile of injection valve members over time.
  • Fuel injection device for an internal combustion engine for example, a motor vehicle shown.
  • the 'internal combustion engine is preferably a self-igniting
  • the fuel injection device can be designed, for example, as a so-called pump-nozzle system or as a pump-line-nozzle system and has a high-pressure fuel pump 10 and a fuel injection valve 12 connected to each cylinder of the internal combustion engine.
  • the high-pressure fuel pump 10 is arranged away from the fuel injection valve 12 and connected to it via a line.
  • the fuel injection valve 12 is connected to it via a line.
  • Fuel injection device is designed as a pump-nozzle system, the high-pressure fuel pump 10 and the fuel injection valve 12 being connected directly to one another and forming a structural unit.
  • the high-pressure fuel pump 10 has one in one
  • the pump piston 18 delimits a pump working chamber 22 in the cylinder bore 16.
  • the pump piston 18 generates high pressure cyclically during its stroke movement caused by the cam 20 during its delivery stroke in the pump working chamber 22 directed into the cylinder bore 16.
  • fuel is pumped into the pump work chamber 22 by a feed pump 21
  • Fuel tank 24 of the motor vehicle promoted.
  • the fuel injection valve 12 has a valve body 26, which can be designed in several parts, in which an injection valve member 28 is guided so as to be longitudinally displaceable in a bore 30.
  • the valve body 26 has at its end region facing the combustion chamber of the cylinder of the internal combustion engine at least one, preferably a plurality of injection openings 32, which are arranged distributed over the circumference of the valve body 26.
  • Injection valve member 28 has at its end region facing the combustion chamber an, for example, approximately conical sealing surface 34 which interacts with an approximately conical valve seat 36 formed in valve body 26 in its end region facing the furnace chamber, from or after which the injection openings 32 lead away.
  • an annular space 38 between the injection valve member 28 and the bore 30 towards the valve seat 36, which in its end region facing away from the valve seat 36 by a radial expansion of the bore 30 into a
  • Injection valve member 28 passes surrounding pressure chamber 40.
  • the injection valve member 28 has a pressure shoulder 42 at the level of the pressure chamber 40 by reducing the cross section.
  • a prestressed one engages
  • Closing spring 44 through which the injection valve member 28 is pressed towards the valve seat 36.
  • the closing spring 44 is arranged in a spring chamber of the valve body 26 which is formed by a bore 46 and which adjoins the bore 30.
  • a channel 48 leads from the pump work chamber 22 through the pump body 14 and the valve body 26 into the pressure chamber 40 of the fuel injection valve 12.
  • the control valve 23 is opened, so that fuel is conveyed into the pump working chamber 22 by the feed pump 21.
  • control valve 23 As long as no fuel injection is to take place during the delivery stroke of the pump piston 18, the connection of the pump work chamber 22 to the relief region is opened by the control valve 23, so that no high pressure can build up in the pump work chamber 22. If a fuel injection is to take place, the control valve 23 is closed at a specific point in time of the delivery stroke of the pump piston 18, so that the pump work chamber 22 is separated from the relief chamber and high pressure can build up in the pump work chamber 22.
  • the control valve 23 can be designed as a solenoid valve or as a piezo valve.
  • a control piston 52 which passes through the bore 46 and projects into a bore 49 adjoining the bore 46, is connected to the injection valve member 28, through which the
  • Injection valve member 28 facing away from a control chamber 50 becomes.
  • the bore 49 has a substantially smaller diameter than the bore 46 forming the spring chamber.
  • the control chamber 50 is separated from the spring chamber in the bore 46 by the control piston 52 which is tightly guided in the bore 49.
  • the control chamber 50 is connected to the pump work chamber 22 via a connection 58 having a throttle point 56 or, alternatively, as shown in FIG. 1 with dashed lines, to the duct 48.
  • the pressure prevailing in the control chamber 50 follows the pressure build-up and pressure reduction in the pump work chamber 22 and thus in the channel 48 and in the pressure chamber 40 due to the throttle point 56.
  • control valve 23 At the beginning of a fuel injection cycle, the control valve 23 is closed, so that the pressure in the pump work chamber 22 increases, the pressure in the control chamber 50 also increasing with a delay. At the end of a fuel injection cycle, the control valve 23 is opened, so that the pressure in the pump working chamber 22 drops rapidly, while the pressure in the control chamber 50 only drops with a delay.
  • the control chamber 50 has only the connection 58 with the pump work chamber 22 and no further connections, in particular no connection to a low-pressure region. A small amount of fuel can flow out of the control chamber 50 into the spring chamber in the bore 46 only as a result of an unavoidable leakage between the control piston 52 and the bore 49.
  • the function of the fuel injection device is explained below.
  • the control valve 23 is opened, so that fuel is conveyed from the fuel reservoir 24 into the pump work chamber 22 by the feed pump 21.
  • the high-pressure fuel pump 10 generates cyclically high-pressure injection synchronously in the pump work space.
  • the start of fuel injection is determined in that the Control valve 23 closes so that the pump work chamber 22 is separated from the relief chamber and high pressure builds up in the pump work chamber 22.
  • Injection valve member 28 is greater than the force of the closing spring 44 and the force generated by the pressure prevailing in the control chamber 50, the fuel injection valve 12 opens by the
  • Injection valve member 28 with its sealing surface 34 from. Valve seat 36 lifts and the at least one injection opening 32 opens. The opening stroke movement of the injection valve member 28 is damped by the pressure prevailing in the control chamber 50. To end the
  • the control valve 23 is opened so that the connection to the relief area is opened.
  • the pressure in the pump work chamber 22 and in the pressure chamber 40 drops rapidly, while the pressure in the control chamber 50 only drops with a delay. There is therefore a high on that
  • Injection valve member 28 force acting in the closing direction, so that the injection valve member 28 closes at a relatively high pressure in the pressure chamber 40 and at high speed. Due to the throttle point 56 results between the pump working space 22 and the
  • the fuel injection valve 12 has a first injection valve member 28 which is guided in the bore 30 so as to be longitudinally displaceable.
  • the valve body 26 has at least one first, preferably a plurality of first injection openings 32 at its end region facing the combustion chamber of the cylinder of the internal combustion engine, which are arranged distributed over the circumference of the valve body 26.
  • the first injection valve member 28 has, for example, an approximately conical sealing surface 34 on its end region facing the combustion chamber, 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 lead away.
  • valve body 26 there is an annular space 38 between the injection valve member 28 and the bore 30 towards the valve seat 36, which in its end region facing away from the valve seat 36 merges into a pressure space 40 surrounding the first injection valve member 28 by radial expansion of the bore 30.
  • the first injection valve member 28 has a reduction in cross section at the level of the pressure chamber 40
  • a first prestressed closing spring 44 engages, by means of which the first injection valve member 28 is pressed toward the valve seat 36.
  • the first closing spring 44 is arranged in a first spring chamber of the valve body 26 which is formed by a 1 bore 46 and which adjoins the bore 30.
  • the first injection valve member 28 of the fuel injection valve 12 is hollow and in it is coaxial in the injection valve member 28 trained bore a second injection valve member 128 slidably guided.
  • the second injection valve member 128 controls at least one second injection opening 132 in the valve body 26.
  • the at least one second injection port 132 in the direction of the longitudinal axis of the
  • Injection valve members 28, 128 are arranged offset to the at least one first injection opening 32 towards the combustion chamber.
  • the second injection valve member 128 has, for example, an approximately conical sealing surface 134 on its end region facing the combustion chamber, 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 lead away.
  • the second injection valve member 128 can be formed in two parts and have a part which has the sealing surface 134 and faces the combustion chamber and a second part which adjoins the first part away from the combustion chamber.
  • a pressure surface 142 is formed thereon, outside of the valve seat 136, on which the pressure prevailing in the pressure chamber 40 acts when the first injection valve member 28 is open.
  • a bore 146 forming a second spring chamber is formed in the valve body 26, in which a second closing spring 144 acting on the second injection valve member 128 is arranged.
  • the diameter of the bore 146 forming the second spring chamber is somewhat smaller than that of the bore 46 forming the first spring chamber.
  • the end of the first injection valve member 28 protrudes into the first spring chamber and is supported on the first closing spring 44.
  • the first closing spring 44 is supported with its end facing away from the first injection valve member 28 at one between the one forming the first spring chamber Bore 46 and the bore 146 forming the second spring chamber arranged from partition wall 47.
  • the second injection valve member 128 protrudes from the first with a push rod 60, which can be formed in one piece with the injection valve member 128 or as a separate part
  • Injection valve member 28 and runs through the first spring chamber and through a bore 45 formed in the partition 47 with a smaller diameter into the bore 146.
  • the bore 146 forming the second spring chamber is larger in diameter compared to the bore 45.
  • a control piston 62 connected to the push rod 60 of the second injection valve member 128 or formed integrally therewith, which runs through the bore 146 and projects into a bore 49 adjoining it and in this a control chamber 50 facing away from the partition wall 47 limited.
  • the bore 49 has a substantially smaller diameter than the bore 146 forming the second spring chamber.
  • the control piston 62 is tightly guided in the bore 49, so that the control chamber 50 is separated from the second spring chamber.
  • the second closing spring 144 acting on the second injection valve member 128 is arranged in the second spring chamber.
  • the second closing spring 144 is supported on the one hand on the bottom of the second spring chamber and on the other hand via a spring plate on the push rod 60 of the second injection valve member 128.
  • the control chamber 50 is connected to the pump work chamber 22 via a connection 58 having a throttle point 56.
  • the pressure prevailing in the control chamber 50 follows the pressure build-up and pressure reduction in the pump work chamber 22 and thus in the channel 48 and in the pressure chamber 40 due to the throttle point 56.
  • the control valve 23 is closed so that the pressure in the pump work chamber 22 increases, the pressure in the control chamber 50 also decelerating increases.
  • the control valve 23 is opened, so that the pressure in the pump working chamber 22 drops rapidly, while the pressure in the control chamber 50 only drops with a delay.
  • Fuel reservoir 24 is pumped into the pump workspace 22.
  • the high-pressure fuel pump 10 generates cyclically high-pressure injection synchronously in the pump work space. During the delivery stroke of the pump piston 18, the start of fuel injection is determined in that the
  • Control valve 23 closes so that the pump work chamber 22 is separated from the relief chamber and high pressure builds up in the pump work chamber 22. If the pressure in the pump work chamber 22 and thus in the pressure chamber 40 of the fuel injection valve 12 is so high that the pressure force generated by the latter on the pressure shoulder 42 on the first injection valve member 28 is greater than the force of the first closing spring 44, the fuel injection valve 12 opens in that the first injection valve member 28 lifts with its sealing surface 34 from the valve seat 36 and the at least one first injection opening 32 opens.
  • the closing force exerted in the closing direction by the second closing spring 144 and the closing force exerted in the control chamber 50 on the second injection valve member 128 via the control piston 62 is greater than the force exerted in the opening direction 29 by the pressure prevailing in the pressure chamber 40 via the pressure surface 142 on the second injection valve member 128 so that the second injector member 128 remains in its closed position.
  • the fuel injection valve 12 thus only has a part of the total with the first injection openings 32 Injection cross section opened so that only a small amount of fuel is injected accordingly. This is preferably the case with a pre-injection of fuel.
  • FIG. 6 shows the course of the stroke h of the two injection valve members 28, 128 over the time t during an injection cycle.
  • the stroke of the first injection valve member 28 is shown with solid lines and the stroke of the second injection valve member 128 is shown with a dashed line.
  • the pilot injection is denoted by A and it can be seen that only the first injection valve member 28 opens and as a result only a small amount of fuel is injected.
  • the pilot injection is ended by the control valve 23 opening, so that the pressure in the pressure chamber 40 drops.
  • the control valve 23 is closed again, so that the pressure in the pump work chamber 22 rises again in accordance with the profile of the cam 20.
  • the first injection valve member 28 opens and opens the first injection openings 32.
  • the pressure prevailing in the pressure chamber 40 acts on the pressure surface 142 of the second injection valve member 128 and when the force generated by the pressure prevailing in the pressure chamber 40 via the surface 142 in the opening direction 29 on the second injection valve member 128 is greater than the force acting on it in the closing direction, the second injection valve member 128 also opens and gives the second
  • Injection ports 132 free.
  • the pressure in the control chamber 50 rises only with a delay compared to the pressure prevailing in the pressure chamber 40, so that due to the pressure prevailing in the control chamber 50, in addition to the second closing spring 144 via the control piston 62, only a small force acting on the second injection valve member 128 in the closing direction is produced.
  • the second injection valve member 128 is open, the entire injection cross section of the fuel injection valve 12 is then released.
  • the opening movement of the second injection valve member 128 and thus the release of the second injection openings 132 takes place after the opening stroke movement of the first injection valve member 28 and the release of the first injection openings 32, as shown in FIG. 6 for the main injection designated B.
  • the opening stroke movement of the second injection valve member 128 is damped by the pressure prevailing in the control chamber 50, so that the second injection openings 132 are only gradually opened and the amount of fuel injected increases gradually rather than suddenly.
  • the control valve 23 is opened so that the pressure in the pressure chamber 40 and in the control chamber 50 drops and the injection valve members 28, 128 close.
  • the pressure prevailing in the control chamber 50 only drops with a delay compared to the pressure in the pressure chamber, so that the closing movement of the second injection valve member 128 is supported by the pressure prevailing in the control chamber 50 and the second injection valve member 128 closes at a relatively high pressure in the pressure chamber 40.
  • the pressure prevailing in the control chamber 50 also keeps the second injection valve member 128 in its closed position, so that the second injection valve member 128 remains in its closed position even when the first injection valve member 28 subsequently closes at high speed. Up to the beginning of the next fuel injection cycle, the pressure prevailing in the control chamber 50 drops further, so that the second injection valve member 128 can open again when the predetermined opening pressure in the pressure chamber 40 is reached.
  • Injection ports 32 and the second injection ports 132 formed injection cross sections are at least approximately the same size, so that when opening only the first injection valve member 28 half of the total
  • Injection cross section is released.
  • the first injection openings 32 form a smaller or larger injection cross-section than the second injection openings 132.
  • the control piston 50 delimiting the control chamber 50 allows the opening pressure of the second injection valve member 128 to be increased at low engine speeds, as a result of which the pollutant emissions of the
  • the second injection valve member 128 opens at a lower opening pressure, which extends the opening duration of the second injection valve member 128.
  • the extended opening duration of the second injection valve member 128 enables the first injection openings 132 to be designed to inject a predetermined amount of fuel with a relatively small cross section. This enables good atomization of the injected fuel.
  • FIG. 4 shows a portion of the fuel injection device according to a third exemplary embodiment, in which the basic structure with the two injection valve members 28, 128 is the same as in the second exemplary embodiment, but the control chamber 150 is formed in the bore 146 forming the second spring chamber.
  • the control chamber 150 is connected to the pump work chamber 22 or the duct 48 via the connection 158 having the throttle point 156.
  • the control piston 162 assigned to the second injection valve member 128 protrudes into the control chamber 150, and the second closing spring 144 is supported on this via a spring plate 170.
  • the diameter of the control piston 162 is substantially smaller than the diameter of the spring plate 170.
  • the spring plate 170 there is at least one opening 172 through which the two subspaces, in which the control chamber 150 is divided by the spring plate 170 are connected to each other. With a large cross section of the at least one opening 172 in the spring plate 170, the spring plate 170 is acted upon on both sides by the same pressure. The opening pressure and the opening speed of the injection valve member 128 can be positively influenced via the cross section of the at least one opening 172.
  • the area on the side of the spring plate 170 facing the partition 47 that is acted upon by the pressure in the control chamber 150 is smaller than the area on the opposite side of the spring plate 170 by the control piston 162 there, so that a force arises from the pressure in the control chamber 150 on the control piston 162 in the closing direction of the second injection valve member 128.
  • the function of the fuel injection device according to the third embodiment is the same as described above in the second embodiment.
  • FIG. 5 shows a portion of the fuel injection device according to a fourth exemplary embodiment, in which the structure is essentially the same as in the third exemplary embodiment.
  • the control chamber 150 is formed in the bore 146 forming the second spring chamber.
  • the second closing spring 144 is supported on the control piston 162 via the spring plate 170, the spring plate 170 having at least one opening 172.
  • a damping piston ' 174 is arranged, which is supported on the spring plate 170 or is connected to it.
  • Damping piston 174 projects into a bore 176 adjoining the bore 146 and delimits a damping space 178 therein.
  • the damping space 178 is connected to a low-pressure region, preferably via a throttle point 180.
  • the diameter of the damping piston 174 is smaller than the diameter of the control piston 162 , so that a force in the closing direction of the second injection valve member 128 is generated by the pressure on the spring plate 170 in the control chamber 150.

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Abstract

Disclosed is a fuel injection device comprising a fuel injection valve (12) that is provided with at least one injection valve member (28, 128) by means of which at least one injection port (32; 132) is controlled. The fuel injection valve encompasses a pressure chamber (40) that is connected to a high pressure source (10, 22) which cyclically generates high pressure. A pressurized surface (42; 142) of the at least one injection valve member (28, 128) is impinged upon by the pressure prevailing in the pressure chamber (40), the at least one injection valve member (28, 128) being movable in an opening direction (29) counter to a closing force. A control piston (52; 162) which protrudes into a control chamber (50; 150) and by means of which a force acting in the closing direction is applied to the at least one injection valve member (28; 128) by the pressure prevailing in the control chamber (50; 150), is assigned to the at least one injection valve member (28; 128). The control chamber (50; 150) is joined to the high pressure source (10, 22) via a connection (58; 158) that is provided with a throttle point (56; 156).

Description

Kraftstoffeinspritzeinrichtunq für eine BrennkraftmaschineFuel injection device for an internal combustion engine
Stand der TechnikState of the art
Die Erfindung geht aus von einer Kraftstoffeinspritzeinrichtung für eine Brennkraftmaschine nach der Gattung des Anspruchs 1.The invention relates to a fuel injection device for an internal combustion engine according to the preamble of claim 1.
Eine solche Kraftstoffeinspritzeinrichtung ist durch die DE 101 41 679 Al bekannt. Diese Kraftstoffeinspritzeinrichtung weist einSuch a fuel injection device is known from DE 101 41 679 A1. This fuel injection device has a
Kraftstoffeinspritzventil mit zwei Einspritzventilgliedern auf, wobei in einem hohl ausgebildeten ersten Einsritzventilglied ein zweites Einspritzventilglied verschiebbar geführt ist. Durch das erste Einspritzventilglied wird wenigstens eine erste Einspritzöffnung gesteuert und durch das zweite Einspritzventilglied wird wenigstens eine zweite Einspritzöffnung gesteuert. Die Einspritzventilglieder weisen jeweils eine Dichtfläche auf, mit denen diese mit einem Ventilsitz zur Steuerung der Einspritzöffnungen zusammenwirken. Das Kraftstoffeinspritzventil weist einen mit einer zyklisch Hochdruck erzeugenden Hochdruckpumpe verbundenen Druckraum auf, wobei das erste Einspritzventilglied von dem im Druckraum herrschenden Druck beaufschlagt gegen eine Schließkraft in einerFuel injection valve with two injection valve members, a second injection valve member being slidably guided in a hollow first injection valve member. The first injection valve member controls at least one first injection opening and the second injection valve member controls at least one second injection opening. The injection valve members each have a sealing surface with which they interact with a valve seat for controlling the injection openings. The fuel injection valve has a pressure chamber connected to a cyclically high pressure pump, the first injection valve member being acted upon by the pressure prevailing in the pressure chamber against a closing force in one
Öffnungsrichtung zur Freigabe der wenigstens einen ersten Einspritzöffnung bewegbar ist. Bei geöffnetem erstem Einspritzventilglied ist das zweite Einspritzventilglied ebenfalls von dem im Druckraum herrschenden Druck beaufschlagt gegen eine Schließkraft in einer Öffnungsrichtung zur Freigabe der wenigstens einen zweiten Einspritzöffnung bewegbar. Mit dem zweiten Einspritzventilglied ist ein Steuerkolben verbunden, der einen Steuerraum begrenzt, wobei durch den im Steuerraum herrschenden Druck über den Steuerkolben eine in Schließrichtung auf das zweite Einspritzventilglied wirkende Kraft erzeugt wird. Der im Steuerraum herrschende Druck wird variabel eingestellt, um einen variablen Öffnungsdruck des zweiten Einspritzventilglieds zu ermöglichen, was jedoch einen erheblichen Aufwand erfordert. Wenn der Druck im Druckraum den Öffnungsdruck des ersten Einspritzventilglieds erreicht, so bewegt sich das erste Einspritzventilglied in Öffnungsrichtung und gibt die wenigstens eine ersteOpening direction for releasing the at least one first injection opening is movable. When the first injection valve element is open, the second injection valve element is also acted upon by the pressure prevailing in the pressure chamber against a closing force in an opening direction to release the at least one second injection opening. A control piston, which delimits a control chamber, is connected to the second injection valve member, a force acting in the closing direction on the second injection valve member being generated by the pressure prevailing in the control chamber. The pressure prevailing in the control chamber is variably set in order to enable a variable opening pressure of the second injection valve element, which, however, requires considerable effort. When the pressure in the pressure chamber reaches the opening pressure of the first injection valve member, the first injection valve member moves in the opening direction and gives the at least one first
Einspritzöffnung frei. Dabei wird nur ein Teil des gesamten Einspritzquerschnitts des Kraftstoffeinspritzventils freigegeben. Wenn der Druck im Druckraum auch den Öffnungsdruck des zweiten Einspritzventilglieds erreicht, so bewegt sich auch das zweite Einspritzventilglied in Öffnungsrichtung und gibt die wenigstens eine zweite Einspritzöffnung frei, so dass dann der gesamte Einspritzquerschnitt freigegeben ist. Die beiden Einspritzventilglieder schließen wieder, wenn der Druck im Druckraum so stark gefallen ist, dass die durch diesen erzeugte Kraft geringer ist als die Schließkraft. Die beiden Einspritzventilglieder schließen hierbei erst bei einem geringen Druck im Druckraum, was zur Folge hat, dass bis zum Ende der Kraftstoffeinspritzung bei geringem Druck noch Kraftstoff eingespritzt wird, der jedoch nur unvollständig verbrennt und dadurch die Schadstoffemissionen der Brennkraftmaschine, insbesondere die Russemissionen, erhöht. Der Öffnungsdruck der Einspritzventilglieder sollte abhängig von der Drehzahl der Brennkraftmaschine variabel sein. Weiterhin ist bei der bekanntenInjection port free. Only part of the total injection cross section of the fuel injector is released. When the pressure in the pressure chamber also reaches the opening pressure of the second injection valve member, the second injection valve member also moves in the opening direction and releases the at least one second injection opening, so that the entire injection cross section is then released. The two injection valve members close again when the pressure in the pressure chamber has dropped so much that the force generated by it is less than the closing force. The two injection valve members only close at a low pressure in the pressure chamber, with the result that fuel is still injected at low pressure until the end of the fuel injection, which, however, burns only incompletely and thereby increases the pollutant emissions of the internal combustion engine, in particular the soot emissions. The opening pressure of the injection valve members should be variable depending on the speed of the internal combustion engine. Furthermore, the known
Kraftstoffeinspritzeinrichtung nachteilig, dass das zweite Einspritzventilglied bei Erreichen von dessen Öffnungsdruck sehr schnell öffnet und der Schließdruck deutlich geringer ist als der Öffnungsdruck, wodurch es zu einer sprungartigen Erhöhung der eingespritzten Kraftstoffmenge kommt. Das zweite Einspritzventilglied schließt bei einem höheren Druck im Druckraum als das erste Einspritzventilglied, wobei bei schneller Schließbewegung des ersten Einspritzventilglieds das schon geschlossene zweite Einspritzventilglied -nochmals geöffnet wird, was zu einer unerwünschtenFuel injection device disadvantageous that the second injection valve member opens very quickly when the opening pressure is reached and the closing pressure is significantly lower than the opening pressure, which leads to a sudden increase in the amount of fuel injected. The second injection valve member closes at a higher pressure in the pressure chamber than the first injection valve member, and when the first injection valve member closes rapidly, the already closed second injection valve member is opened again, which leads to an undesired one
Kraftstoffeinspritzung und erhöhten Schadtstoffemissionen führt.Fuel injection and increased pollutant emissions leads.
Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention
Die erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritzeinrichtung mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1 hat demgegenüber den Vorteil, dass durch den im Steuerraum herrschenden Druck eine Kraft in Schließrichtung auf das wenigstens eineThe fuel injection device according to the invention with the features according to claim 1 has the advantage that a force in the closing direction on the at least one by the pressure prevailing in the control chamber
Einspritzventilglied erzeugendt und dieses bei einem relativ hohen Druck im Druckraum geschlossen werden kann, ohne dass eine aufwendige Steuerung des im Steuerraum herrschenden Drucks erforderlich ist. Der Druck im Steuerraum baut sich wegen dessen Verbindung mit der Hochdruckpumpe mit derGenerating injection valve member and this can be closed at a relatively high pressure in the pressure chamber without the need to control the pressure prevailing in the control chamber. The pressure in the control room builds up because of its connection to the high pressure pump
Drosselstelle verzögert auf und verzögert ab. Zu Beginn der Hochdruckerzeugung durch die Hochdruckquelle erhöht sich der Druck im Steuerraum nur verzögert, so dass die Öffnungsbewegung des Einspritzventilglieds nicht behindert wird. Zum Ende der Hochdruckerzeugung durch dieThrottle point decelerates to and decelerates. At the start of high pressure generation by the high pressure source, the pressure in the control chamber increases only with a delay, so that the opening movement of the injection valve member is not impeded. At the end of high pressure generation by
Hochdruckquelle sinkt der Druck im Steuerraum verzögert gegenüber dem Druckabfall im Druckraum, so dass die Schließbewegung des Einspritzventilglieds durch den im Steuerraum herrschenden Druck unterstützt wird. Hierdurch wird ein sicheres und schnelles Schließen desHigh pressure source, the pressure in the control chamber drops with a delay compared to the pressure drop in the pressure chamber, so that the closing movement of the injection valve member is supported by the pressure prevailing in the control chamber. This ensures a safe and quick closing of the
Einspritzventilglieds erreicht und es werden erhöhte Schadstoffemissionen vermieden. Durch den sich im Steuerraum zu Beginn der Hochdruckerzeugung aufbauenden Druck wird außerdem die Öffnungsbewegung des Einspritzventilglieds gedämpft, so dass es zu keiner sprungartigen sondern zu einer allmählichen Erhöhung der eingespritztenInjector member reached and it will be increased Avoided pollutant emissions. The pressure that builds up in the control chamber at the start of high-pressure generation also dampens the opening movement of the injection valve member, so that there is no sudden but a gradual increase in the injected
Kraftstoffmenge kommt. Bedingt durch die Drosselstelle ergibt sich mit zunehmender Drehzahl der Brennkraftmaschine eine grossere Druckdifferenz zwischen dem im Steuerraum herrschenden Druck und dem im Druckraum herrschenden Druck. Bei geringer Drehzahl stellt sich somit ein höherer Druck im Steuerraum ein als bei hoher Drehzahl, so dass mit zunehmender Drehzahl der Öffnungsdruck des wenigstens einen Einspritzventilglieds abnimmt. Hierdurch werden die Schadstoffemissionen der Brennkraftmaschine weiter verringert.Amount of fuel is coming. As a result of the throttle point, there is a greater pressure difference between the pressure prevailing in the control chamber and the pressure prevailing in the pressure chamber with increasing engine speed. At a low engine speed, a higher pressure is established in the control chamber than at a high engine speed, so that the opening pressure of the at least one injection valve member decreases with increasing engine speed. This further reduces the pollutant emissions of the internal combustion engine.
In den abhängigen Ansprüchen sind vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzeinrichtung angegeben. Die Weiterbildung gemäß Anspruch 6 ermöglicht einen variablenAdvantageous refinements and developments of the fuel injection device according to the invention are specified in the dependent claims. The development according to claim 6 enables a variable
Einspritzquerschnitt am Kraftstoffeinspritzventil und ein Schließen des zweiten Einspritzventilglieds bei relativ hohem Druck. Nach dem Schließen wird das zweite Einspritzventilglied durch den im Steuerraum herrschenden Druck in seiner Schließstellung gehalten, so dass auch bei nachfolgender schneller Schließbewegung des ersten Einspritzventilglieds das zweite Einspritzventilglied in seiner Schließstellung bleibt. Die Weiterbildung gemäß Anspruch 7 ermöglicht einen kompakten Aufbau der Kraftstoffeinspritzeinrichtung.Injection cross section at the fuel injection valve and a closing of the second injection valve member at a relatively high pressure. After the closing, the second injection valve member is held in its closed position by the pressure prevailing in the control chamber, so that the second injection valve member remains in its closed position even with the subsequent rapid closing movement of the first injection valve member. The development according to claim 7 enables a compact structure of the fuel injection device.
Zeichnungdrawing
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 vereinfachter Darstellung in einem Längsschnitt gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel, Figur 2 die Kraftstoffeinspritzeinrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel, Figur 3 in vergrößerter Darstellung einen in Figur 2 mit III bezeichneten Ausschnitt der Kraftstoffeinspritzeinrichtung, Figur 4 in vergrößerter Darstellung einen in Figur 2 mit IV bezeichneten Ausschnitt der Kraftstoffeinspritzeinrichtung gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel, Figur 5 den mit IV bezeichnetenSeveral embodiments of the invention are shown in the drawing and explained in more detail in the following description. 1 shows a Fuel injection device for an internal combustion engine in a simplified representation in a longitudinal section according to a first embodiment, FIG. 2 shows the fuel injection device according to a second embodiment, FIG. 3 shows an enlarged section of the fuel injection device designated by III in FIG. 2, FIG. 4 shows an enlarged representation in FIG IV designated section of the fuel injection device according to a third embodiment, Figure 5 the designated IV
Ausschnitt der Kraftstoffeinspritzeinrichtung gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel und Figur 6 einen Hubverlauf von Einspritzventilgliedern über der Zeit.Section of the fuel injection device according to a fourth exemplary embodiment and FIG. 6 shows a stroke profile of injection valve members over time.
Beschreibung der AusführungsbeispieleDescription of the embodiments
In den Figuren 1 bis 5 ist eineIn Figures 1 to 5 is one
Kraftstoffeinspritzeinrichtung für eine Brennkraftmaschine beispielsweise eines Kraftfahrzeugs dargestellt. Die ' Brennkraftmaschine ist vorzugsweise eine selbstzündendeFuel injection device for an internal combustion engine, for example, a motor vehicle shown. The 'internal combustion engine is preferably a self-igniting
Brennkraftmaschine. Die Kraftstoffeinspritzeinrichtung kann beispielsweise als sogenanntes Pumpe-Düse-System oder als Pumpe-Leitung-Düse-System ausgebildet sein 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 dieInternal combustion engine. The fuel injection device can be designed, for example, as a so-called pump-nozzle system or as a pump-line-nozzle system and has a high-pressure fuel pump 10 and a fuel injection valve 12 connected to each cylinder of the internal combustion engine. In the case of an embodiment as a pump-line-nozzle system, the high-pressure fuel pump 10 is arranged away from the fuel injection valve 12 and connected to it via a line. In the illustrated embodiments, the
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 einerFuel injection device is designed as a pump-nozzle system, the high-pressure fuel pump 10 and the fuel injection valve 12 being connected directly to one another and forming a structural unit. The high-pressure fuel pump 10 has one in one
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 in der Zylinderbohrung 16 einen Pumpenarbeitsraum 22. Durch den Pumpenkolben 18 wird bei dessen durch den Nocken 20 bewirkter Hubbewegung zyklisch bei dessen in die Zylinderbohrung 16 gerichtetem Förderhub im Pumpenarbeitsraum 22 Hochdruck erzeugt. Beim Saughub des Pumpenkolbens 18 wird in den Pumpenarbeitsraum 22 durch eine Förderpumpe 21 Kraftstoff aus einemCylinder bore 16 in a pump body 14 tightly guided 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 delimits a pump working chamber 22 in the cylinder bore 16. The pump piston 18 generates high pressure cyclically during its stroke movement caused by the cam 20 during its delivery stroke in the pump working chamber 22 directed into the cylinder bore 16. During the suction stroke of the pump piston 18, fuel is pumped into the pump work chamber 22 by a feed pump 21
Kraftstoffvorratsbehälter 24 des Kraftfahrzeugs gefördert.Fuel tank 24 of the motor vehicle promoted.
Das Kraftstoffeinspritzventil 12 weist einen Ventilkörper 26 auf, der mehrteilig ausgebildet sein kann, in dem ein Einspritzventilglied 28 in einer Bohrung 30 längsverschiebbar geführt ist. Der Ventilkörper 26 weist an seinem dem Brennraum des Zylinders der Brennkraftmaschine zugewandten Endbereich wenigstens eine, vorzugsweise mehrere Einspritzöffnungen 32 auf, die über den Umfang des Ventilkörpers 26 verteilt angeordnet sind. DasThe fuel injection valve 12 has a valve body 26, which can be designed in several parts, in which an injection valve member 28 is guided so as to be longitudinally displaceable in a bore 30. The valve body 26 has at its end region facing the combustion chamber of the cylinder of the internal combustion engine at least one, preferably a plurality of injection openings 32, which are arranged distributed over the circumference of the valve body 26. The
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 Bfennraum zugewandtem Endbereich ausgebildeten etwa kegelförmigen Ventilsitz 36 zusammenwirkt, von dem oder nach dem die Einspritzöffnungen 32 abführen. Im Ventilkörper 26 ist zwischen dem Einspritzventilglied 28 und der Bohrung 30 zum Ventilsitz 36 hin ein Ringraum 38 vorhanden, der in seinem dem Ventilsitz 36 abgewandten Endbereich durch eine radiale Erweiterung der Bohrung 30 in einen dasInjection valve member 28 has at its end region facing the combustion chamber an, for example, approximately conical sealing surface 34 which interacts with an approximately conical valve seat 36 formed in valve body 26 in its end region facing the furnace chamber, from or after which the injection openings 32 lead away. In the valve body 26 there is an annular space 38 between the injection valve member 28 and the bore 30 towards the valve seat 36, which in its end region facing away from the valve seat 36 by a radial expansion of the bore 30 into a
Einspritzventilglied 28 umgebenden Druckraum 40 übergeht. Das Einspritzventilglied 28 weist auf Höhe des Druckraums 40 durch eine Querschnittsverringerung eine Druckschulter 42 auf. Am dem Brennraum abgewandten Ende des Einspritzventilglieds 28 greift eine vorgespannteInjection valve member 28 passes surrounding pressure chamber 40. The injection valve member 28 has a pressure shoulder 42 at the level of the pressure chamber 40 by reducing the cross section. At the end of the injection valve member 28 facing away from the combustion chamber, a prestressed one engages
Schließfeder 44 an, durch die das Einspritzventilglied 28 zum Ventilsitz 36 hin gedrückt wird. Die Schließfeder 44 ist in einem durch eine Bohrung 46 gebildeten Federraum des Ventilkörpers 26 angeordnet, der sich an die Bohrung 30 anschließt.Closing spring 44 through which the injection valve member 28 is pressed towards the valve seat 36. The closing spring 44 is arranged in a spring chamber of the valve body 26 which is formed by a bore 46 and which adjoins the bore 30.
Vom Pumpenarbeitsraum 22 führt durch den Pumpenkörper 14 und den Ventilkörper 26 ein Kanal 48 in den Druckraum 40 des Kraftstoffeinspritzventils 12. Durch ein elektrisch betätigtes Steuerventil 23, das durch eine elektronische Steuereinrichtung 54 angesteuert wird, wird eine Verbindung des Pumpenarbeitsraums 22 mit einem Entlastungsbereich gesteuert, als der beispielsweise ein Rücklauf zum Kraftstoffvorratsbehälter 24 oder ein anderer Bereich dienen kann, in dem gegenüber dem Kraftstoffvorratsbehälter 24 ein etwas erhöhter Druck herrscht und der beispielsweise die Druckseite der Förderpumpe 21 sein kann. Beim Saughub des Pumpenkolbens 18 ist das Steuerventil 23 geöffnet, so dass in den Pumpenarbeitsraum 22 durch die Förderpumpe 21 Kraftstoff gefördert wird. Solange beim Förderhub des Pumpenkolbens 18 keine Kraftstoffeinspritzung erfolgen soll ist durch das Steuerventil 23 die Verbindung des Pumpenarbeitsraums 22 mit dem Entlastungsbereich geöffnet, so dass sich im Pumpenarbeitsraum 22 kein Hochdruck aufbauen kann. Wenn eine Kraftstoffeinspritzung erfolgen soll, so wird das Steuerventil 23 zu einem bestimmten Zeitpunkt des Förderhubs des Pumpenkolbens 18 geschlossen, so dass der Pumpenarbeitsraum 22 vom Entlastungsraum getrennt ist und sich im Pumpenarbeitsraum 22 Hochdruck aufbauen kann. Das Steuerventil 23 kann als Magnetventil oder als Piezoventil ausgebildet sein.A channel 48 leads from the pump work chamber 22 through the pump body 14 and the valve body 26 into the pressure chamber 40 of the fuel injection valve 12. An electrically operated control valve 23, which is controlled by an electronic control device 54, controls a connection of the pump work chamber 22 to a relief area. than that, for example, a return to the fuel reservoir 24 or another area can serve, in which there is a somewhat increased pressure in relation to the fuel reservoir 24 and which can be, for example, the pressure side of the feed pump 21. During the suction stroke of the pump piston 18, the control valve 23 is opened, so that fuel is conveyed into the pump working chamber 22 by the feed pump 21. As long as no fuel injection is to take place during the delivery stroke of the pump piston 18, the connection of the pump work chamber 22 to the relief region is opened by the control valve 23, so that no high pressure can build up in the pump work chamber 22. If a fuel injection is to take place, the control valve 23 is closed at a specific point in time of the delivery stroke of the pump piston 18, so that the pump work chamber 22 is separated from the relief chamber and high pressure can build up in the pump work chamber 22. The control valve 23 can be designed as a solenoid valve or as a piezo valve.
Mit dem Einspritzventilglied 28 ist ein durch die Bohrung 46 hindurchtretender, in eine sich an die Bohrung 46 anschliessende Bohrung 49 ragender Steuerkolben 52 verbunden, durch den in der Bohrung 49 demA control piston 52, which passes through the bore 46 and projects into a bore 49 adjoining the bore 46, is connected to the injection valve member 28, through which the
Einspritzventilglied 28 abgewandt ein Steuerraum 50 begrenzt wird. Die Bohrung 49 weist gegeüber der den Federraum bildenden Bohrung 46 einen wesentlich geringeren Durchmesser auf. Der Steuerraum 50 ist durch den dicht in der Bohrung 49 geführten Steuerkolben 52 vom Federraum in der Bohrung 46 getrennt. Der Steuerraum 50 ist über eine eine Drosselstelle 56 aufweisende Verbindung 58 mit dem Pumpenarbeitsraum 22 oder alternativ wie in Figur 1 mit gestrichelten Linien dargestellt mit dem Kanal 48 verbunden. Der im Steuerraum 50 herrschende Druck folgt bedingt durch die Drosselstelle 56 dem Druckaufbau und Druckabbau im Pumpenarbeitsraum 22 und damit im Kanal 48 und im Druckraum 40 verzögert. Zu Beginn eines Kraftstoffeinspritzzyklus wird das Steuerventil 23 geschlossen, so dass der Druck im Pumpenarbeitsraum 22 steigt, wobei der Druck im Steuerraum 50 verzögert ebenfalls steigt. Zur Beendigung eines Kraftstoffeinspritzzyklus wird das Steuerventil 23 geöffnet, so dass der Druck im Pumpenarbeitsraum 22 schnell sinkt, während der Druck im Steuerraum 50 nur verzögert sinkt. Der Steuerraum 50 weist nur die Verbindung 58 mit dem Pumpenarbeitsraum 22 auf und keine weiteren Verbindungen, insbesondere keine Verbindung zu einem Niederdruckbereich. Aus dem Steuerraum 50 kann nur infolge einer nicht zu vermeidenden Leckage zwischen dem Steuerkolben 52 und der Bohrung 49 eine geringe Kraftstoffmenge in den Federraum in der Bohrung 46 abfliessen.Injection valve member 28 facing away from a control chamber 50 becomes. The bore 49 has a substantially smaller diameter than the bore 46 forming the spring chamber. The control chamber 50 is separated from the spring chamber in the bore 46 by the control piston 52 which is tightly guided in the bore 49. The control chamber 50 is connected to the pump work chamber 22 via a connection 58 having a throttle point 56 or, alternatively, as shown in FIG. 1 with dashed lines, to the duct 48. The pressure prevailing in the control chamber 50 follows the pressure build-up and pressure reduction in the pump work chamber 22 and thus in the channel 48 and in the pressure chamber 40 due to the throttle point 56. At the beginning of a fuel injection cycle, the control valve 23 is closed, so that the pressure in the pump work chamber 22 increases, the pressure in the control chamber 50 also increasing with a delay. At the end of a fuel injection cycle, the control valve 23 is opened, so that the pressure in the pump working chamber 22 drops rapidly, while the pressure in the control chamber 50 only drops with a delay. The control chamber 50 has only the connection 58 with the pump work chamber 22 and no further connections, in particular no connection to a low-pressure region. A small amount of fuel can flow out of the control chamber 50 into the spring chamber in the bore 46 only as a result of an unavoidable leakage between the control piston 52 and the bore 49.
Nachfolgend wird die Funktion der Kraftstoffeinspritzeinrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel erläutert. Beim Saughub des Pumpenkolbens 18 ist das Steuerventil 23 geöffnet, so dass Kraftstoff durch die Förderpumpe 21 aus dem Kraftstoffvorratsbehälter 24 in den Pumpenarbeitsraum 22 gefördert wird. Durch die Kraftstoffhochdruckpumpe 10 wird im Pumpenarbeitsraum einspritzsynchron zyklisch Hochdruck erzeugt. 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. 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' The function of the fuel injection device according to the first exemplary embodiment is explained below. During the suction stroke of the pump piston 18, the control valve 23 is opened, so that fuel is conveyed from the fuel reservoir 24 into the pump work chamber 22 by the feed pump 21. The high-pressure fuel pump 10 generates cyclically high-pressure injection synchronously in the pump work space. During the delivery stroke of the pump piston 18, the start of fuel injection is determined in that the Control valve 23 closes so that the pump work chamber 22 is separated from the relief chamber and high pressure builds up in the pump work chamber 22. When the pressure in the pump working chamber 22 and thus in the pressure chamber 40 of the fuel injection valve 12 is so high that the through this via the pressure shoulder 42 on the "
Einspritzventilglied 28 erzeugte Druckkraft größer ist als die Kraft der Schließfeder 44 und die durch den im Steuerraum 50 herrschenden Druck erzeugte Kraft, so öffnet das Kraftstoffeinspritzventil 12 indem dasInjection valve member 28 is greater than the force of the closing spring 44 and the force generated by the pressure prevailing in the control chamber 50, the fuel injection valve 12 opens by the
Einspritzventilglied 28 mit seiner Dichtfläche 34 vom . Ventilsitz 36 abhebt und die wenigstens eine Einspritzöffnung 32 freigibt. Die Öffnungshubbewegung des Einspritzventilglieds 28 wird dabei durch den im Steuerraum 50 herrschenden Druck gedämpft. Zur Beendigung derInjection valve member 28 with its sealing surface 34 from. Valve seat 36 lifts and the at least one injection opening 32 opens. The opening stroke movement of the injection valve member 28 is damped by the pressure prevailing in the control chamber 50. To end the
Kraftstoffeinspritzung wird das Steuerventil 23 geöffnet, so dass die Verbindung zum Entlastungsbereich geöffnet ist. Der Druck im Pumpenarbeitsraum 22 und im Druckraum 40 sinkt dabei schnell ab, während der Druck im Steuerraum 50 nur verzögert sinkt. Es ergibt sich daher eine hohe auf dasFuel injection, the control valve 23 is opened so that the connection to the relief area is opened. The pressure in the pump work chamber 22 and in the pressure chamber 40 drops rapidly, while the pressure in the control chamber 50 only drops with a delay. There is therefore a high on that
Einspritzventilglied 28 in Schließrichtung wirkende Kraft, so dass das Einspritzventilglied 28 bereits bei einem relativ hohen Druck im Druckraum 40 und mit hoher Geschwindigkeit schließt. Durch die Drosselstelle 56 bedingt ergibt sich zwischen dem Pumpenarbeitsraum 22 und demInjection valve member 28 force acting in the closing direction, so that the injection valve member 28 closes at a relatively high pressure in the pressure chamber 40 and at high speed. Due to the throttle point 56 results between the pump working space 22 and the
Druckraum 40 einerseits sowie dem Steuerraum 50 andererseits mit zunehmender Drehzahl der Brennkraftmaschine eine größere, Druckdifferenz, so dass das Einspritzventilglied 28 mit zunehmender Drehzahl bei niedrigeren Drücken im Druckraum 40 öffnet. Da zusätzlich zur Schließfeder 44 auch durch den im Steuerraum 50 herrschenden Druck eine Kraft in Schließrichtung auf das Einspritzventilglied 28 erzeugt wird, kann die Vorspannung der Schließfeder verringert werden, um einen vorgegebenen Öffnungsdruck zu erreichen. Dies ermöglicht eine entsprechend kleinere und leichtere Dimensionierung der Schließfeder 44. Außerdem ergibt sich dabei eine geringere Belastung und damit ein geringerer Verschleiß der Dichtfläche 34 und des Ventilsitzes 36.Pressure chamber 40, on the one hand, and control chamber 50, on the other hand, a larger pressure difference with increasing engine speed, so that injection valve member 28 opens with increasing speed at lower pressures in pressure chamber 40. Since, in addition to the closing spring 44, a force in the closing direction is also generated on the injection valve member 28 by the pressure prevailing in the control chamber 50, the pretensioning of the closing spring can be reduced in order to achieve a predetermined opening pressure. This enables a correspondingly smaller and lighter dimensioning of the closing spring 44 a lower load and thus less wear on the sealing surface 34 and the valve seat 36.
Bei einem in den Figuren 2 und 3 dargestellten zweiten Ausführungsbeispiel weist das Kraftstoffeinspritzventil 12 ein erstes Einspritzventilglied 28 auf, das in der Bohrung 30 längsverschiebbar geführt ist. Wie in Figur 3 dargestellt weist der Ventilkörper 26 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 eineIn a second exemplary embodiment shown in FIGS. 2 and 3, the fuel injection valve 12 has a first injection valve member 28 which is guided in the bore 30 so as to be longitudinally displaceable. As shown in FIG. 3, the valve body 26 has at least one first, preferably a plurality of first injection openings 32 at its end region facing the combustion chamber of the cylinder of the internal combustion engine, which are arranged distributed over the circumference of the valve body 26. The first injection valve member 28 has, for example, an approximately conical sealing surface 34 on its end region facing the combustion chamber, 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 lead away. In the valve body 26 there is an annular space 38 between the injection valve member 28 and the bore 30 towards the valve seat 36, which in its end region facing away from the valve seat 36 merges into a pressure space 40 surrounding the first injection valve member 28 by radial expansion of the bore 30. The first injection valve member 28 has a reduction in cross section at the level of the pressure chamber 40
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, durch eine1 Bohrung 46 gebildeten Federraum des Ventilkörpers 26 angeordnet, der sich an die Bohrung 30 anschließt.Pressure shoulder 42 on. At the end of the first injection valve member 28 facing away from the combustion chamber, a first prestressed closing spring 44 engages, by means of which the first injection valve member 28 is pressed toward the valve seat 36. The first closing spring 44 is arranged in a first spring chamber of the valve body 26 which is formed by a 1 bore 46 and which adjoins the bore 30.
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 Einspritzöffnung 132 ist. in Richtung der Längsachse derThe first injection valve member 28 of the fuel injection valve 12 is hollow and in it is coaxial in the injection valve member 28 trained bore a second injection valve member 128 slidably guided. The second injection valve member 128 controls at least one second injection opening 132 in the valve body 26. The at least one second injection port 132. in the direction of the longitudinal axis of the
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 ausserhalb des Ventilsitzes 136 liegende Druckfläche 142 gebildet, auf die bei geöffnetem erstem Einspritzventilglied 28 der im Druckraum 40 herrschende Druck wirkt.Injection valve members 28, 128 are arranged offset to the at least one first injection opening 32 towards the combustion chamber. The second injection valve member 128 has, for example, an approximately conical sealing surface 134 on its end region facing the combustion chamber, 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 lead away. The second injection valve member 128 can be formed in two parts and have a part which has the sealing surface 134 and faces the combustion chamber and a second part which adjoins the first part away from the combustion chamber. Near the end of the second injection valve member 128 on the combustion chamber side, a pressure surface 142 is formed thereon, outside of the valve seat 136, on which the pressure prevailing in the pressure chamber 40 acts when the first injection valve member 28 is open.
An die den ersten Federraum bildende Bohrung 46 vom Brennraum weg anschließend ist wie in Figur 2 dargestellt im Ventilkörper 26 eine einen zweiten Federraum bildende Bohrung 146 ausgebildet, in dem eine zweite, auf das zweite Einspritzventilglied 128 wirkende Schließfeder 144 angeordnet ist. Die den zweiten Federraum bildende Bohrung 146 ist im Durchmesser etwas kleiner ausgebildet als die den ersten Federraum bildende Bohrung 46. Das erste Einspritzventilglied 28 ragt mit seinem Ende in den ersten Federraum hinein und stützt sich in diesem an der ersten Schließfeder 44 ab. Die erste Schließfeder 44 stützt sich mit ihrem dem ersten Einspritzventilglied 28 abgewandten Ende an einer zwischen der den ersten Federraum bildenden Bohrung 46 und der den zweiten Federraum bildenden Bohrung 146 angeordneten Trennwand 47 ab. Das zweite Einspritzventilglied 128 ragt mit einer Druckstange 60, die einstückig mit dem Einspritzventilglied 128 oder als separates Teil ausgebildet sein kann, aus dem erstenFollowing the bore 46 forming the first spring chamber away from the combustion chamber, as shown in FIG. 2, a bore 146 forming a second spring chamber is formed in the valve body 26, in which a second closing spring 144 acting on the second injection valve member 128 is arranged. The diameter of the bore 146 forming the second spring chamber is somewhat smaller than that of the bore 46 forming the first spring chamber. The end of the first injection valve member 28 protrudes into the first spring chamber and is supported on the first closing spring 44. The first closing spring 44 is supported with its end facing away from the first injection valve member 28 at one between the one forming the first spring chamber Bore 46 and the bore 146 forming the second spring chamber arranged from partition wall 47. The second injection valve member 128 protrudes from the first with a push rod 60, which can be formed in one piece with the injection valve member 128 or as a separate part
Einspritzventilglied 28 heraus und verläuft durch den ersten Federraum und durch eine in der Trennwand 47 ausgebildete Bohrung 45 mit kleinerem Durchmesser hindurch bis in die Bohrung 146. Die den zweiten Federraum bildende Bohrung 146 ist im Durchmesser gegenüber der Bohrung 45 größer ausgebildet. In der Bohrung 146 schließt sich ein mit der Druckstange 60 des zweiten Einspritzventilglieds 128 verbundener oder mit dieser einstückig ausgebildeter Steuerkolben 62 an, der durch die Bohrung 146 verläuft und in eine an diese anschließende Bohrung 49 ragt und in dieser der Trennwand 47 abgewandt einen Steuerraum 50 begrenzt. Die Bohrung 49 weist gegenüber der den zweiten Federraum bildenden Bohrung 146 einen wesentlich kleineren Durchmesser auf. Der Steuerkolben 62 ist in der Bohrung 49 dicht geführt, so dass der Steuerraum 50 vom zweiten Federraum getrennt ist. Im zweiten Federraum ist die auf das zweite Einspritzventilglied 128 wirkende zweite Schließfeder 144 angeordnet. Die zweite Schließfeder 144 stützt sich einerseits am Boden des zweiten Federraums und andererseits über einen Federteller an der Druckstange 60 des zweiten Einspritzventilglieds 128 ab.Injection valve member 28 and runs through the first spring chamber and through a bore 45 formed in the partition 47 with a smaller diameter into the bore 146. The bore 146 forming the second spring chamber is larger in diameter compared to the bore 45. In the bore 146 there is a control piston 62 connected to the push rod 60 of the second injection valve member 128 or formed integrally therewith, which runs through the bore 146 and projects into a bore 49 adjoining it and in this a control chamber 50 facing away from the partition wall 47 limited. The bore 49 has a substantially smaller diameter than the bore 146 forming the second spring chamber. The control piston 62 is tightly guided in the bore 49, so that the control chamber 50 is separated from the second spring chamber. The second closing spring 144 acting on the second injection valve member 128 is arranged in the second spring chamber. The second closing spring 144 is supported on the one hand on the bottom of the second spring chamber and on the other hand via a spring plate on the push rod 60 of the second injection valve member 128.
Der Steuerraum 50 ist über eine eine Drosselstelle 56 aufweisende Verbindung 58 mit dem Pumpenarbeitsraum 22 verbunden. Der im Steuerraum 50 herrschende Druck folgt bedingt durch die Drosselstelle 56 dem Druckaufbau und Druckabbau im Pumpenarbeitsraum 22 und damit im Kanal 48 und im Druckraum 40 verzögert. Zu Beginn eines Kraftstoffeinspritzzyklus wird das Steuerventil 23 geschlossen, so dass der Druck im Pumpenarbeitsraum 22 steigt, wobei der Druck im Steuerraum 50 verzögert ebenfalls steigt. Zur Beendigung eines Kraftstoffeinspritzzyklus wird das Steuerventil 23 geöffnet, so dass der Druck im Pumpenarbeitsraum 22 schnell sinkt, während der Druck im Steuerraum 50 nur verzögert sinkt.The control chamber 50 is connected to the pump work chamber 22 via a connection 58 having a throttle point 56. The pressure prevailing in the control chamber 50 follows the pressure build-up and pressure reduction in the pump work chamber 22 and thus in the channel 48 and in the pressure chamber 40 due to the throttle point 56. At the beginning of a fuel injection cycle, the control valve 23 is closed so that the pressure in the pump work chamber 22 increases, the pressure in the control chamber 50 also decelerating increases. At the end of a fuel injection cycle, the control valve 23 is opened, so that the pressure in the pump working chamber 22 drops rapidly, while the pressure in the control chamber 50 only drops with a delay.
Nachfolgend wird die Funktion der Kraftstoffeinspritzeinrichtung gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel erläutert. Beim Saughub des Pumpenkolbens 18 ist das Steuerventil 23 geöffnet, so daß Kraftstoff durch die Förderpumpe 21 aus demThe function of the fuel injection device according to the second exemplary embodiment is explained below. During the suction stroke of the pump piston 18, the control valve 23 is opened so that fuel from the feed pump 21
Kraftstoffvorratsbehälter 24 in den Pumpenarbeitsraum 22 gefördert wird. Durch die Kraftstoffhochdruckpumpe 10 wird im Pumpenarbeitsraum einspritzsynchron zyklisch Hochdruck erzeugt. Beim Förderhub des Pumpenkolbens 18 wird der Beginn der Kraftstoffeinspritzung dadurch festgelegt, daß dasFuel reservoir 24 is pumped into the pump workspace 22. The high-pressure fuel pump 10 generates cyclically high-pressure injection synchronously in the pump work space. During the delivery stroke of the pump piston 18, the start of fuel injection is determined in that the
Steuerventil 23 schließt, so daß der Pumpenarbeitsraum 22 vom Entlastungsraum getrennt ist und sich im Pumpenarbeitsraum 22 Hochdruck aufbaut. 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. Die in Schließrichtung durch die zweite Schließfeder 144 und den im Steuerraum 50 herrschenden über den Steuerkolben 62 auf das zweite Einspritzventilglied 128 ausgeübte Schließkraft ist größer als die durch den im Druckraum 40 herrschenden Druck über die Druckfläche 142 auf das zweite Einspritzventilglied 128 ausgeübte Kraft in Öffnungsrichtung 29, so dass das zweite Einspritzventilglied 128 in seiner geschlossenen Stellung verbleibt. 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. Dies ist vorzugsweise bei einer Voreinspritzung von Kraftstoff der Fall. In Figur 6 ist der Verlauf des Hubs h der beiden Einspritzventilglieder 28,128 über der Zeit t während eines Einspritzzyklus dargestellt. Der Hub des ersten Einspritzventilglieds 28 ist mit durchgezogenen Linien dargestellt und der Hub des zweiten Einspritzventilglieds 128 ist mit gestrichelter Linie dargestellt. Die Voreinspritzung ist mit A bezeichnet und es ist ersichtlich, dass hierbei nur das erste Einspritzventilglied 28 öffnet und infolge dessen nur eine geringe Kraftstoffmenge eingespritzt wird. Die Voreinspritzung wird beendet, indem das Steuerventil 23 öffnet, so dass der Druck im Druckraum 40 sinkt.Control valve 23 closes so that the pump work chamber 22 is separated from the relief chamber and high pressure builds up in the pump work chamber 22. If the pressure in the pump work chamber 22 and thus in the pressure chamber 40 of the fuel injection valve 12 is so high that the pressure force generated by the latter on the pressure shoulder 42 on the first injection valve member 28 is greater than the force of the first closing spring 44, the fuel injection valve 12 opens in that the first injection valve member 28 lifts with its sealing surface 34 from the valve seat 36 and the at least one first injection opening 32 opens. The closing force exerted in the closing direction by the second closing spring 144 and the closing force exerted in the control chamber 50 on the second injection valve member 128 via the control piston 62 is greater than the force exerted in the opening direction 29 by the pressure prevailing in the pressure chamber 40 via the pressure surface 142 on the second injection valve member 128 so that the second injector member 128 remains in its closed position. The fuel injection valve 12 thus only has a part of the total with the first injection openings 32 Injection cross section opened so that only a small amount of fuel is injected accordingly. This is preferably the case with a pre-injection of fuel. FIG. 6 shows the course of the stroke h of the two injection valve members 28, 128 over the time t during an injection cycle. The stroke of the first injection valve member 28 is shown with solid lines and the stroke of the second injection valve member 128 is shown with a dashed line. The pilot injection is denoted by A and it can be seen that only the first injection valve member 28 opens and as a result only a small amount of fuel is injected. The pilot injection is ended by the control valve 23 opening, so that the pressure in the pressure chamber 40 drops.
Zu einer Haupteinspritzung wird das Steuerventil 23 wieder geschlossen, so dass der Druck im Pumpenarbeitsraum 22 entsprechend dem Profil des Nockens 20 wieder ansteigt. Bei Erreichen des Öffnungsdrucks öffnet das erste Einspritzventilglied 28 und gibt die ersten Einspritzöffnungen 32 frei. Wenn das erste Einspritzventilglied 28 geöffnet ist, so wirkt der im Druckraum 40 herrschende Druck auf die Druckfläche 142 des zweiten Einspritzventilglieds 128 und wenn die durch den im Druckraum 40 herrschenden Druck über die Fläche 142 in Öffnungsrichtung 29 auf das zweite Einspritzventilglied 128 erzeugte Kraft größer ist als die auf dieses in Schließrichtung wirkende Kraft, so öffnet auch das zweite Einspritzventilglied 128 und gibt die zweitenFor a main injection, the control valve 23 is closed again, so that the pressure in the pump work chamber 22 rises again in accordance with the profile of the cam 20. When the opening pressure is reached, the first injection valve member 28 opens and opens the first injection openings 32. When the first injection valve member 28 is opened, the pressure prevailing in the pressure chamber 40 acts on the pressure surface 142 of the second injection valve member 128 and when the force generated by the pressure prevailing in the pressure chamber 40 via the surface 142 in the opening direction 29 on the second injection valve member 128 is greater than the force acting on it in the closing direction, the second injection valve member 128 also opens and gives the second
Einspritzöffnungen 132 frei. Der Druck im Steuerraum 50 steigt dabei gegenüber dem im Druckraum 40 herrschenden Druck nur verzögert an, so dass durch den im Steuerraum 50 herrschenden Druck zusätzlich zur zweiten Schließfeder 144 über den Steuerkolben 62 nur eine geringe in Schließrichtung auf das zweite Einspritzventilglied 128 wirkende Kraft erzeugt wird. Bei geöffnetem zweitem Einspritzventilglied 128 ist dann der gesamte Einspritzquerschnitt des Kraftstoffeinspritzventils 12 freigegeben. Die Öffnungsbewegung des zweiten Einspritzventilglieds 128 und damit die Freigabe der zweiten Einspritzöffnungen 132 erfolgt verzögert nach der Öffnungshubbewegung des ersten Einspritzventilglieds 28 und der Freigabe der ersten Einspritzöffnungen 32 wie dies in Figur 6 bei der mit B bezeichneten Haupteinspritzung dargestellt ist. Die Öffnungshubbewegung des zweiten Einspritzventilglieds 128 wird durch den im Steuerraum 50 herrschenden Druck gedämpft, so dass die zweiten Einspritzöffnungen 132 nur allmählich freigegeben werden und die eingespritzte Kraftstoffmenge nicht sprungartig sondern allmählich zunimmt. Zur Beendigung der Haupteinspritzung wird das Steuerventil 23 geöffnet, so dass der Druck im Druckraum 40 und im Steuerraum 50 sinkt und die Einspritzventilglieder 28,128 schließen. Der im Steuerraum 50 herrschende Druck sinkt dabei gegenüber dem Druck im Druckraum nur verzögert, so dass die Schließbewegung des zweiten Einspritzventilglieds 128 durch den im Steuerraum 50 herrschenden Druck unterstützt wird und das zweite Einspritzventilglied 128 bereits bei einem relativ hohen Druck im Druckraum 40 schließt. Durch den im Steuerraum 50 herrschenden Druck wird das zweite Einspritzventilglied 128 auch in seiner Schließstellung gehalten, so dass auch bei nachfolgend mit hoher Geschwindigkeit schließendem erstem Einspritzventilglied 28 das zweite Einspritzventilglied 128 in seiner Schließstellung verbleibt. Bis zum Beginn des nächsten Kraftstoffeinspritzzyklus sinkt der im Steuerraum 50 herrschende Druck weiter ab, so dass das zweite Einspritzventilglied 128 bei Erreichen des vorgegebenen Öffnungsdrucks im Druckraum 40 wieder öffnen kann.Injection ports 132 free. The pressure in the control chamber 50 rises only with a delay compared to the pressure prevailing in the pressure chamber 40, so that due to the pressure prevailing in the control chamber 50, in addition to the second closing spring 144 via the control piston 62, only a small force acting on the second injection valve member 128 in the closing direction is produced. When the second injection valve member 128 is open, the entire injection cross section of the fuel injection valve 12 is then released. The opening movement of the second injection valve member 128 and thus the release of the second injection openings 132 takes place after the opening stroke movement of the first injection valve member 28 and the release of the first injection openings 32, as shown in FIG. 6 for the main injection designated B. The opening stroke movement of the second injection valve member 128 is damped by the pressure prevailing in the control chamber 50, so that the second injection openings 132 are only gradually opened and the amount of fuel injected increases gradually rather than suddenly. At the end of the main injection, the control valve 23 is opened so that the pressure in the pressure chamber 40 and in the control chamber 50 drops and the injection valve members 28, 128 close. The pressure prevailing in the control chamber 50 only drops with a delay compared to the pressure in the pressure chamber, so that the closing movement of the second injection valve member 128 is supported by the pressure prevailing in the control chamber 50 and the second injection valve member 128 closes at a relatively high pressure in the pressure chamber 40. The pressure prevailing in the control chamber 50 also keeps the second injection valve member 128 in its closed position, so that the second injection valve member 128 remains in its closed position even when the first injection valve member 28 subsequently closes at high speed. Up to the beginning of the next fuel injection cycle, the pressure prevailing in the control chamber 50 drops further, so that the second injection valve member 128 can open again when the predetermined opening pressure in the pressure chamber 40 is reached.
Es kann vorgesehen sein, daß die durch die erstenIt can be provided that the first
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 gesamteInjection ports 32 and the second injection ports 132 formed injection cross sections are at least approximately the same size, so that when opening only the first injection valve member 28 half of the total
Einspritzquerschnitt freigegeben wird. Alternativ kann auch vorgesehen sein, daß die ersten Einspritzöffnungen 32 einen kleineren oder größeren Einspritzquerschnitt bilden als die zweiten Einspritzöffnungen 132. Durch den den Steuerraum 50 begrenzenden Steuerkolben 62 kann der Öffnungsdruck des zweiten Einspritzventilglieds 128 bei niedrigen Drehzahlen erhöht werden, wodurch die Schadstoffemissionen derInjection cross section is released. Alternatively, it can also be provided that the first injection openings 32 form a smaller or larger injection cross-section than the second injection openings 132. The control piston 50 delimiting the control chamber 50 allows the opening pressure of the second injection valve member 128 to be increased at low engine speeds, as a result of which the pollutant emissions of the
Brennkraftmaschine reduziert werden. Bei hoher Drehzahl öffnet das zweite Einspritzventilglied 128 bereits bei einem geringeren Öffnungsdruck, wodurch die Öffnungsdauer des zweiten Einspritzventilglieds 128 verlängert wird. Die verlängerte Öffnungsdauer des zweiten Einspritzventilglieds 128 ermöglicht es, dass die ersten Einspritzöffnungen 132 zur Einspritzung einer vorgegeben Kraftstoffmenge mit relativ kleinem Querschnitt ausgebildet werden können. Dies ermöglicht eine gute Zerstäubung des eingespritzten Kraftstoffs.Internal combustion engine can be reduced. At high speed, the second injection valve member 128 opens at a lower opening pressure, which extends the opening duration of the second injection valve member 128. The extended opening duration of the second injection valve member 128 enables the first injection openings 132 to be designed to inject a predetermined amount of fuel with a relatively small cross section. This enables good atomization of the injected fuel.
In Figur 4 ist die Kraftstoffeinspritzeinrichtung ausschnittsweise gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel dargestellt, bei dem der grundsätzliche Aufbau mit den beiden Einspritzventilgliedern 28,128 gleich ist wie beim zweiten Ausführungsbeispiel, jedoch der Steuerraum 150 in der den zweiten Federraum bildenden Bohrung 146 gebildet ist. Der Steuerraum 150 ist über die die Drosselstelle 156 aufweisende Verbindung 158 mit dem Pumpenarbeitsraum 22 oder dem Kanal 48 verbunden. Der dem zweiten Einspritzventilglied 128 zugeordnete Steuerkolben 162 ragt in den Steuerraum 150 hinein und an diesem stützt sich über einen Federteller 170 die zweite Schließfeder 144 ab. Der Durchmesser des Steuerkolbens 162 ist wesentlich kleiner als der Durchmesser des Federtellers 170. Im Federteller 170 ist wenigstens eine Öffnung 172 vorhanden, durch die die beiden Teilräume, in die der Steuerraum 150 durch den Federteller 170 unterteilt wird, miteinander verbunden sind. Bei großem Querschnitt der wenigstens einen Öffnung 172 im Federteller 170 ist der Federteller 170 auf seinen beiden Seiten vom selben Druck beaufschlagt. Über den Querschnitt der wenigstens einen Öffnung 172 kann der Öffnungsdruck und die Öffnungsgeschwindigkeit des Einspritzventilglieds 128 positiv beeinflußt werden. Die vom im Steuerraum 150 herrschenden Druck beaufschlagte Fläche auf der der Trennwand 47 zugewandten Seite des Federtellers 170 ist jedoch durch den dort anliegenden Steuerkolben 162 kleiner als die Fläche der gegenüberliegenden Seite des Federtellers 170, so dass sich durch den im Steuerraum 150 herrschenden Druck eine Kraft auf den Steuerkolben 162 in Schließrichtung des zweiten Einspritzventilglieds 128 ergibt. Die Funktion der Kraftstoffeinspritzeinrichtung gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel ist gleich wie vorstehend beim zweiten Ausführungsbeispiel beschrieben.4 shows a portion of the fuel injection device according to a third exemplary embodiment, in which the basic structure with the two injection valve members 28, 128 is the same as in the second exemplary embodiment, but the control chamber 150 is formed in the bore 146 forming the second spring chamber. The control chamber 150 is connected to the pump work chamber 22 or the duct 48 via the connection 158 having the throttle point 156. The control piston 162 assigned to the second injection valve member 128 protrudes into the control chamber 150, and the second closing spring 144 is supported on this via a spring plate 170. The diameter of the control piston 162 is substantially smaller than the diameter of the spring plate 170. In the spring plate 170 there is at least one opening 172 through which the two subspaces, in which the control chamber 150 is divided by the spring plate 170 are connected to each other. With a large cross section of the at least one opening 172 in the spring plate 170, the spring plate 170 is acted upon on both sides by the same pressure. The opening pressure and the opening speed of the injection valve member 128 can be positively influenced via the cross section of the at least one opening 172. However, the area on the side of the spring plate 170 facing the partition 47 that is acted upon by the pressure in the control chamber 150 is smaller than the area on the opposite side of the spring plate 170 by the control piston 162 there, so that a force arises from the pressure in the control chamber 150 on the control piston 162 in the closing direction of the second injection valve member 128. The function of the fuel injection device according to the third embodiment is the same as described above in the second embodiment.
In Figur 5 ist die Kraftstoffeinspritzeinrichtung ausschnittsweise gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel dargestellt, bei dem der Aufbau im wesentlichen gleich ist wie beim dritten Ausführungsbeispiel. Der Steuerraum 150 ist in der den zweiten Federraum bildenden Bohrung 146 gebildet. Die zweite Schließfeder 144 stützt sich über den Federteller 170 am Steuerkolben 162 ab, wobei der Federteller 170 wenigstens eine Öffnung 172 aufweist. Auf der dem Steuerkolben 162 abgewandten Seite des Federteller 170 ist ein Dämpfungskolben' 174 angeordnet, der sich am Federteller 170 abstützt oder mit diesem verbunden ist. DerFIG. 5 shows a portion of the fuel injection device according to a fourth exemplary embodiment, in which the structure is essentially the same as in the third exemplary embodiment. The control chamber 150 is formed in the bore 146 forming the second spring chamber. The second closing spring 144 is supported on the control piston 162 via the spring plate 170, the spring plate 170 having at least one opening 172. On the side of the spring plate 170 facing away from the control piston 162, a damping piston ' 174 is arranged, which is supported on the spring plate 170 or is connected to it. The
Dämpfungskolben 174 ragt in eine sich an die Bohrung 146 anschließende Bohrung 176 hinein und begrenzt in dieser einen Dämpfungsraum 178. Der Dämpfungsraum 178 ist mit einem Niederdruckbereich verbunden, vorzugsweise über eine Drosselstelle 180. Der Durchmesser des Dämpfungskolbens 174 ist kleiner als der Durchmesser des Steuerkolbens 162, so dass durch den im Steuerraum 150 herrschenden Druck auf den Federteller 170 eine Kraft in Schließrichtung des zweiten Einspritzventilglieds 128 erzeugt wird. Damping piston 174 projects into a bore 176 adjoining the bore 146 and delimits a damping space 178 therein. The damping space 178 is connected to a low-pressure region, preferably via a throttle point 180. The diameter of the damping piston 174 is smaller than the diameter of the control piston 162 , so that a force in the closing direction of the second injection valve member 128 is generated by the pressure on the spring plate 170 in the control chamber 150.

Claims

- ^l 9 -Ansprüche - ^ l 9 claims
1. Kraftstoffeinspritzeinrichtung für eine1. Fuel injector for one
Brennkraftmaschine mit einem Kraftstoffeinspritzventil (12), das wenigstens ein Einspritzventilglied (28,128) aufweist, durch das wenigstens eine Einspritzöffnung (32; 132) gesteuert wird, wobei das Kraftstoffeinspritzventil einen mit einer zyklisch Hochdruck erzeugenden Hochdruckquelle (10,22) verbundenen Druckraum (40) aufweist und das wenigstens eine Einspritzventilglied (28,128) von dem im Druckraum (40) herrschenden Druck an einer Druckfläche (42; 142) beaufschlagt ist und gegen eine Schließkraft in einer Öffnungsrichtung (29) bewegbar ist, wobei dem wenigstens einen Einspritzventilglied (28; 128) ein in einen Steuerraum (50; 150) ragender Steuerkolben (52; 62; 162) zugeordnet ist, durch den durch den im Steuerraum (50; 150) herrschenden Druck eine Kraft in Schließrichtung auf das wenigstens eine Einspritzventilglied (28; 128) erzeugt wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerraum (50; 150) über eine eine Drosselstelle (56; 156) aufweisende Verbindung (58; 158) mit der Hochdruckquelle (10,22) verbunden ist.Internal combustion engine with a fuel injection valve (12), which has at least one injection valve member (28, 128) through which at least one injection opening (32; 132) is controlled, the fuel injection valve having a pressure chamber (40) connected to a cyclically high pressure source (10, 22). The at least one injection valve member (28, 128) is acted upon by the pressure prevailing in the pressure chamber (40) on a pressure surface (42; 142) and can be moved in an opening direction (29) against a closing force, the at least one injection valve member (28; 128 ) a control piston (52; 62; 162) projecting into a control chamber (50; 150) is assigned, by means of which the pressure prevailing in the control chamber (50; 150) generates a force in the closing direction on the at least one injection valve member (28; 128) is characterized in that the control chamber (50; 150) via a connection (58; 156) having a throttle point (58; 158) to the ho pressure source (10,22) is connected.
2. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im Steuerraum (150) eine das wenigstens eine Einspritzventilglied (128) in Schließrichtung beaufschlagende Schließfeder (144) angeordnet ist.2. Fuel injection device according to claim 1, characterized in that in the control chamber (150) one of the at least one injection valve member (128) acting in the closing direction closing spring (144) is arranged.
3. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Schließfeder (144) über einen im Steuerraum (150) angeordneten Federteller (170) am Steuerkolben (162) abstützt, dass der Federteller (170) einen grosseren Durchmesser aufweist als der Steuerkolben (162) und dass der Federteller (170) wenigstens eine Öffnung (172) aufweist, durch die die beiden durch den Federteller3. Fuel injection device according to claim 2, characterized in that the closing spring (144) over a in the control chamber (150) arranged spring plate (170) on the control piston (162) supports that the spring plate (170) has a larger diameter than the control piston (162) and that the spring plate (170) has at least one opening (172) through which the two through the spring plate
(170) getrennten Teilräume des Steuerraums (150) miteinander verbunden sind.(170) separate subspaces of the control room (150) are connected to one another.
4. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass dem wenigstens einen4. Fuel injection device according to claim 3, characterized in that the at least one
Einspritzventilglied (128) ausserdem ein Dämpfungskolben (174) zugeordnet ist, durch den ein mit einem Niederdruckbereich verbundener, vom Steuerraum (150) getrennter Dämpfungsraum (178) begrenzt wird, in den der Dämpfungskolben (174) mit zunehmendem Öffnungshub des Einspritzventilglieds (128) eintaucht.Injection valve member (128) is also assigned a damping piston (174), through which a damping chamber (178), which is connected to a low-pressure area and is separated from the control chamber (150), is delimited, into which the damping piston (174) plunges with increasing opening stroke of the injection valve member (128) ,
5. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Dämpfungsraum (178) über eine Drosselstelle (180) mit dem Niederdruckbereich verbunden ist .5. Fuel injection device according to claim 4, characterized in that the damping chamber (178) is connected to the low-pressure region via a throttle point (180).
6. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kraftstoffeinspritzventil (12) ein erstes, hohl ausgebildetes Einspritzventilglied (28) aufweist, durch das wenigstens eine erste Einspritzöffnung (32) gesteuert wird, dass das Kraftstpffeinspritzventil (12) ein im ersten Einspritzventilglied (28) verschiebbar geführtes zweites Einspritzventilglied (128) aufweist, durch das wenigstens eine zweite Einspritzöffnung (132) gesteuert wird und dass dem zweiten Einspritzventilglied (128) der Steuerkolben (162) zugeordnet ist.6. Fuel injection device according to one of the preceding claims, characterized in that the fuel injection valve (12) has a first, hollow injection valve member (28) through which at least one first injection opening (32) is controlled that the fuel injection valve (12) in a first Injection valve member (28) has displaceably guided second injection valve member (128) through which at least one second injection opening (132) is controlled and that the control piston (162) is assigned to the second injection valve member (128).
7. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kraftstoffeinspritzventil (12) eine Baueinheit mit einer als Hochdruckquelle dienenden Kraftstoffhochdruckpumpe (10) bildet, die einen durch die Brennkraftmaschine in einer Hubbewegung angetriebenen Pumpenkolben (18) aufweist, der einen Pumpenarbeitsraum (22) begrenzt, mit dem der Druckraum (40) und der Steuerraum (50; 150) des Kraftstoffeinspritzventils (12) verbunden sind. 7. Fuel injection device according to one of the preceding claims, characterized in that the Fuel injection valve (12) forms a structural unit with a high-pressure fuel pump (10), which has a pump piston (18) driven by the internal combustion engine in a stroke movement, which delimits a pump work chamber (22) with which the pressure chamber (40) and the control chamber (50; 150) of the fuel injection valve (12) are connected.
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