KRAFTSTOFFEINSPRITZVORRICHTUNG FÜR BRENNKRAFTMASCHINEN

Beschreibung

Stand der Technik

[0001] Die Erfindung geht aus von einer Kraftstoffeinspritzvorrichtung mit mehreren jeweils in einer Einspritzleitung des Kraftstoffs vorgesehenen Einspritzventilen.

[0002] Aus der WO 01/52916A ist ebenfalls eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung für Brennkraftmaschinen mit mehreren jeweils in einer Einspritzleitung des Kraftstoffs vorgesehenen Einspritzventilen bekannt. Jedes Einspritzventil umfasst einen Düsenraum, einen Steuerraum, ein die Einspritzöffnungen des Düsenraums steuerndes Ventilglied, welches über eine im Düsenraum befindliche, in Ventilöffnungsrichtung wirkende erste Steuerfläche und über eine im Steuerraum befindliche, in Ventilschließrichtung wirkende zweite Steuerfläche gegen die Wirkung einer Schließfeder betätigbar ist, einen in Kompressionsrichtung verschiebbaren Kolben, welcher stirnseitig einen mit der Einspritzleitung verbundenen ersten Kompressionsraum zur Erzeugung des Einspritzdruckes begrenzt, ein erstes Ventil zum (indirekten) Steuern des Druckaufbaus im ersten Kompressionsraum und ein zweites Ventil zum Steuern des Druckaufbaus im Steuerraum sowie einen zweiten Kompressionsraum (Differenzraum), der durch eine Ringschulter des Kolbens begrenzt ist. Die Betätigung des Kolbens erfolgt durch Entlastung des zweiten Kompressionsraums (Differenzraum) mittels des ersten Ventils.

Vorteile der Erfindung

[0003] Die erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritzvorrichtung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1 hat demgegenüber den Vorteil, daß mittels des gestuften Kolbens der Hochdruck für die Einspritzung und der Steuerdruck für den Steuerraum getrennt voneinander erzeugt werden. Dadurch sind exakt steuerbare Vor- und/oder Nacheinspritzungen möglich.

[0004] Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des Gegenstands der Erfindung sind der Beschreibung, der Zeichnung und den Ansprüchen entnehmbar.

Zeichnung

[0005] Zwei Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzvorrichtung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1

die wesentlichen Komponenten einer ersten erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzvorrichtung mit einem gestuften Pumpkolben und einem auf das Ventilglied wirkenden Schließkolben; und

Fig. 2

die wesentlichen Komponenten einer zweiten erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzvorrichtung mit einem gestuften Pumpkolben und einem auf das Ventilglied wirkenden Ausweichkolben.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

[0006] Die in Fig. 1 gezeigte Kraftstoffeinspritzvorrichtung für Brennkraftmaschinen umfaßt eine Pumpe-Düse-Einheit (PDE) 1, bei welcher der Kraftstoff mittels eines Pumpkolbens 2 auf einen höheren Einspritzdruck verdichtet und über eine Einspritzleitung 3 zu einem in den Brennraum der zu versorgenden Brennkraftmaschine ragenden Einspritzventil (Injektor) 4 abgeführt wird. Pro Zylinder der Brennkraftmaschine ist jeweils eine Pumpe-Düse-Einheit 1 in einen Zylinderkopf eingebaut. Der Pumpkolben 2 wird von einer Nokke 5 der Motornockenwelle gegen die Wirkung einer Rückstellfeder 6 angetrieben.

[0007] In einer axialen Führungsbohrung 7 des Einspritzventils 4 ist ein kolbenförmiges Ventilglied (Düsennadel) 8 mit einer konischen Ventildichtfläche 9 verschiebbar gelagert, welche durch eine Schließfeder 10 gegen eine konische Ventilsitzfläche 11 des Ventilgehäuses gedrückt wird und die dort vorgesehenen Einspritzöffnungen 12 verschließt. Die Einspritzleitung 3 mündet im Einspritzventil 4 in einen ringförmigen Düsenraum 13, von dem ein zwischen Führungsbohrung 7 und Ventilglied 8 verlaufender Ringspalt bis zur Ventilsitzfläche 11 führt. Das Ventilglied 8 hat im Bereich des Düsenraumes 13 eine als Druckschulter ausgebildete erste Steuerfläche 14, an welcher der über die Einspritzleitung 3 zugeführte Kraftstoff im Öffnungssinn (d.h. nach innen) am Ventilglied 8 angreift. An der der Ventildichtfläche 9 abgewandten Stirnseite des Ventilglieds 8 greift ein Schließkolben 15 an, dessen der Ventildichtfläche 9 abgewandte Stirnseite eine zweite Steuerfläche 16 bildet. Die zweite Steuerfläche 16 begrenzt einen Steuerraum 17 und wirkt in Ventilschließrichtung.

[0008] Der Pumpkolben 2 begrenzt mit seiner der Nocke 5 abgewandten Stirnseite einen mit der Einspritzleitung 3 verbundenen ersten Kompressionsraum 18 und mit einer Ringschulter 19 einen zweiten Kompressionsraum 20, der über eine Drossel 21 mit dem Steuerraum 17 verbunden ist. Die beiden Kompressionsräume 18, 20 sind jeweils über ein Rückschlagventil 22, 23 mit einer Zufuhrleitung 24 des Kraftstoffs verbunden. Der erste Kompressionsraum 18, von dem die Einspritzleitung 3 abgeht, ist über ein erstes Ventil 25 und der Steuerraum 17 über ein zweites Ventil 26 mit einer Entlastungsleitung (Lecköl) 27 verbindbar. Die beiden Ventile 25, 26 sind als 2/2-Wege-Ventile mit piezoelektrischen Stellantrieben 28, 29 ausgebildet. Im ersten Kompressionsraum 18 wird der Hochdruck für die Einspritzung und im zweiten Kompressionsraum 20 der Hochdruck für die Steuerfunktion des Steuerraums 17 erzeugt. Die zweite Steuerfläche 16 ist größer als die erste Steuerfläche 14, so daß bei geschlossenen Ventilen 25, 26 und bei gleichem Hochdruck im Düsenraum 13 und im Steuerraum 17 das Ventilglied 8 die Einspritzöffnungen 12 verschließt.

[0009] Während des Förderhubs des Pumpkolbens 2 werden die beiden Kompressionsräume 18, 20 über die Zufuhrleitung 24 mit Kraftstoff befüllt. Durch den Kompressionshub des Pumpkolbens 2 wird, wenn beide Ventile 25, 26 geschlossen sind, der in den Kompressionsräumen 18, 20 befindliche Kraftstoff auf einen höheren Druck verdichtet, wobei die Rückschlagventile 22, 23 den Rückfluß von komprimiertem Kraftstoff zurück in die Zufuhrleitung 24 verhindern.

[0010] Der Beginn des Einspritzvorgangs wird während des Kompressionshubs des Pumpkolbens 2 und bei druckentlastetem Steuerraum 17 (d.h. bei geöffnetem zweiten Ventil 26) durch Schließen des ersten Ventils 25 eingeleitet. Im ersten Kompressionsraum 18 und damit auch im Düsenraum 13 baut sich der höhere Einspritzdruck auf. Sobald der im Düsenraum 13 herrschende Kraftstoffdruck ausreicht, das Ventilglied 8 druckgesteuert gegen die Wirkung der Schließfeder 10 zu öffnen, wird der Kraftstoff in den Brennraum eingespritzt. Wird nun auch das zweite Ventil 26 geschlossen, baut sich im zweiten Kompressionsraum 20 und damit auch im Steuerraum 17 ein höherer Kraftstoffdruck auf. Der Steuerraum 17 ist nicht mehr druckentlastet, so daß das Ventilglied 8 die Einspritzöffnungen 12 verschließt. Durch Öffnen des zweiten Ventils 26 wird der Steuerraum 17 wieder druckentlastet, und das Ventilglied 8 öffnet hubgesteuert, so daß eine Nacheinspritzung mit dem im Düsenraum 13 herrschenden Kraftstoffdruck durchgeführt wird. Wenn der im Düsenraum 13 herrschende Kraftstoffdruck nicht mehr ausreicht, das Ventilglied 8 aufzusteuern, schließt die Schließfeder 10 das Ventilglied 8, und der Einspritzvorgang ist beendet.

[0011] Die in Fig. 2 gezeigte Kraftstoffeinspritzvorrichtung verwendet statt eines Schließkolbens einen Ausweichkolben 115, dessen der Ventildichtfläche 9 abgewandte Stirnseite die zweite Steuerfläche 116 bildet und den Steuerraum 117 begrenzt. An dem der zweiten Steuerfläche 116 abgewandten Ende des Ausweichkolbens 115 und an einem Kopf 128 des Ventilglieds 108 ist die Schließfeder 110 abgestützt. Der Ausweichkolben 115 und der Kopf 128 sind in einer gemeinsamen axialen Führungsbohrung 129 des Einspritzventils 4 verschiebbar gelagert.

[0012] Bei geöffnetem zweiten Ventil 26 ist der Steuerraum 117 über die Entlastungsleitung 27 druckentlastet und der Ausweichkolben 115 in seine in Ventilöffnungsrichtung äußerste Stellung verschoben, so daß der im Düsenraum 13 herrschende Kraftstoffdruck ausreicht, das Ventilglied 108 gegen die Schließfeder 110 aufzusteuern. Bei geschlossenem zweiten Ventil 26 wird durch den im Steuerraum 117 herrschenden Kraftstoffdruck der Ausweichkolben 115 in Ventilschließrichtung verschoben und dadurch die Schließfeder 110 so weit zusammengedrückt, daß der im Düsenraum 13 herrschende Kraftstoffdruck nicht mehr ausreicht, das Ventilglied 108 aufzusteuern.

Ansprüche

1. Kraftstoffeinspritzvorrichtung für Brennkraftmaschinen, mit mehreren jeweils in einer Einspritzleitung (3) des Kraftstoffs vorgesehenen Einspritzventilen (4; 104), die jeweils einen Düsenraum (13), einen Steuerraum (17; 117), ein die Einspritzöffnungen (12) des Düsenraums (13) steuerndes Ventilglied (8; 108), welches über eine im Düsenraum (13) befindliche, in Ventilöffnungsrichtung wirkende erste Steuerfläche (14) und über eine im Steuerraum (17; 117) befindliche, in Ventilschließrichtung wirkende zweite Steuerfläche (16; 116) gegen die Wirkung einer Schließfeder (10; 110) betätigbar ist, einen in Kompressionsrichtung verschiebbaren Kolben (2), welcher stirnseitig einen mit der Einspritzleitung (3) verbundenen ersten Kompressionsraum (18) zur Erzeugung des Einspritzdruckes begrenzt, ein erstes Ventil (25) zum Verbinden des ersten Kompressionsraums (18) mit einer Entlastungsleitung (27) und ein zweites Ventil (26) zum Verbinden des Steuerraums (17; 117) mit der Entlastungsleitung (27) sowie einen mit dem Steuerraum (17; 117) verbundenen zweiten Kompressionsraum (20), der durch eine Ringschulter (19) des Kolbens (2) begrenzt ist, aufweisen.

2. Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Steuerfläche (16) durch das stirnseitige Ende eines Schließkoltiens (15) gebildet ist, der anderenends am Ventilglied (8) anliegt.

3. Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Steuerfläche (116) durch das stirnseitige Ende eines Ausweichkolbens (115) gebildet ist, an dem anderenends die Schließfeder (110) des Ventilglieds (118) abgestützt ist.

4. Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Kompressionsräume (18, 20) jeweils über ein Rückschlagventil (22, 23) mit einer Zufuhrleitung (24) des Kraftstoffs verbunden sind.

5. Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine den Kolben (2) gegen die Wirkung einer Rückstellfeder (6) antreibende Nocke (5).

Claims

1. Fuel injection device for internal combustion engines, having a plurality of injection valves (4; 104) which are each provided in an injection line (3) of the fuel and which each have a nozzle space (13), a control space (17; 117), a valve element (8; 108) which controls the injection openings (12) of the nozzle space (13) and which can be activated counter to the effect of a closing spring (10; 110) by means of a first control face (14) which is located in the nozzle space (13) and acts in the valve opening direction and by means of a second control face (16; 116) which is located in the control space (17; 117) and acts in the valve closing direction, a piston (2) which can be displaced in the compression direction and which bounds at the end a first compression space (18) which is connected to the injection line (3) and has the purpose of generating the injection pressure, a first valve (25) for connecting the first compression space (18) to a relief line (27) and a second valve (26) for connecting the control space (17; 117) to the relief line (27) as well as a second compression space (20) which is connected to the control space (17; 117) and is bounded by an annular shoulder (19) of the piston (2).

2. Fuel injection device according to Claim 1, characterized in that the second control face (16) is formed by the end of a closing piston (15) which bears against the valve element (8) at the other end.

3. Fuel injection device according to Claim 1, characterized in that the second control face (116) is formed by the end of a bypass piston (115), on the other end of which the closing spring (110) of the valve element (118) is supported.

4. Fuel injection device according to one of the preceding claims, characterized in that the two compression spaces (18, 20) are each connected to a feed line (24) for the fuel via a non-return valve (22, 23).

5. Fuel injection device according to one of the preceding claims, characterized by a cam (5) which drives the piston (2) counter to the effect of a restoring spring (6).

Revendications

1. Dispositif d'injection de carburant pour moteurs à combustion interne, comprenant plusieurs injecteurs (4 ; 104) prévus respectivement dans une conduite d'injection (3) du carburant, qui présentent chacun une chambre de buse (13), une chambre de commande (17, 117), un organe de soupape (8 ; 108) qui commande les ouvertures d'injection (12) de la chambre de buse (13) et qui peut être actionné contre l'effet d'un ressort de fermeture (10 ; 110) par une première surface de commande (14) située dans la chambre de buse (13) et agissant dans le sens de l'ouverture de la soupape et par une deuxième surface de commande (16; 116) située dans la chambre de commande (17, 117) et agissant dans le sens de la fermeture de la soupape, un piston (2) déplaçable dans le sens de la compression, qui délimite côté frontal une première chambre de compression (18) reliée à la conduite d'injection (3) pour générer la pression d'injection, une première soupape (25) pour relier la première chambre de compression (18) à une conduite de décharge (27), et une deuxième soupape (26) pour relier la chambre de commande (17; 117) à la conduite de décharge (27), ainsi qu'une deuxième chambre de compression (20) reliée à la chambre de commande (17; 117) et délimitée par un épaulement annulaire (19) du piston (2).

2. Dispositif d'injection de carburant selon la revendication 1,
caractérisé en ce que
la deuxième surface de commande (16) est formée par l'extrémité côté frontal d'un piston de fermeture (15) dont l'autre extrémité est appliquée contre l'organe de soupape (8).

3. Dispositif d'injection de carburant selon la revendication 1,
caractérisé en ce que
la deuxième surface de commande (116) est formée par l'extrémité côté frontal d'un piston d'évitement (115) à l'autre extrémité duquel s'appuie le ressort de fermeture (110) de l'organe de soupape (118).

4. Dispositif d'injection de carburant selon l'une quelconque des revendications précédentes,
caractérisé en ce que
les deux chambres de compression (18, 20) sont reliées chacune par un clapet anti-retour (22, 23) à une conduite d'amenée (24) du carburant.

5. Dispositif d'injection de carburant selon l'une quelconque des revendications précédentes,
caractérisé par
une came (5) entraînant le piston (2) contre l'effet d'un ressort de rappel (6).

Zeichnung