Kraftstoffeinspritzeinrichtung für eine Brennkraftmaschine

Abstract

 Die Kraftstoffeinspritzeinrichtung weist eine Hochdruckquelle (10) und ein mit dieser verbundenes Kraftstoffeinspritzventil (12) auf, das einen mit der Hochdruckquelle (10) verbundenen Druckraum (40) und ein Einspritzventilglied (28) aufweist, durch das wenigstens eine Einspritzöffnung (32) gesteuert wird und das von dem im Druckraum (40) herrschenden Druck beaufschlagt gegen eine Schließkraft in einer Öffnungsrichtung (29) zur Freigabe der wenigstens einen Einspritzöffnung (32) bewegbar ist. In einer Schließrichtung wirkt auf das Einspritzventilglied (28) ein Steuerkolben (50), der zusammen mit dem Einspritzventilglied (28) bewegbar ist und der einen Steuerdruckraum (52) begrenzt, welcher mit der Hochdruckquelle (10) verbunden ist und welcher eine durch ein elektrisch betätigtes Steuerventil (70) gesteuerte Verbindung (64) mit einem Entlastungsraum (24) aufweist. Das Steuerventil (70) wird zur Kraftstoffeinspritzung geöffnet, so daß der Steuerdruckraum (52) mit dem Entlastungsraum (24) verbunden ist. Das Einspritzventilglied (28) und der Steuerkolben (50) sind bei geöffnetem Steuerventil (70) in Öffnungsrichtung (29) bewegbar und eine Begrenzung der Öffnungsbewegung des Einspritzventilglieds (28) und des Steuerkolbens (50) erfolgt nur infolge einer Druckerhöhung im Steuerdruckraum (52) durch Schließen des Steuerventils (70).

Beschreibung

Stand der Technik

[0001] Die Erfindung geht aus von einer Kraftstoffeinspritzeinrichtung für eine Brennkraftmaschine nach der Gattung des Anspruchs 1.

[0002] Eine solche Kraftstoffeinspritzeinrichtung ist durch die EP 0 987 431 A2 bekannt. Diese Kraftstoffeinspritzeinrichtung weist eine Hochdruckquelle in Form einer Hochdruckpumpe auf und ein Kraftstoffeinspritzventil, das einen mit der Hochdruckquelle verbundenen Druckraum aufweist. Das Kraftstoffeinspritzventil weist ein Einspritzventilglied auf, durch das wenigstens eine Einspritzöffnung gesteuert wird und das durch den im Druckraum herrschenden Druck gegen eine Schließkraft in Öffnungsrichtung zur Freigabe der wenigstens einen Einspritzöffnung bewegbar ist. Es ist ein in einer Schließrichtung auf das Einspritzventilglied wirkender Steuerkolben vorgesehen, der zusammen mit dem Einspritzventilglied bewegbar ist und der einen Steuerdruckraum begrenzt, welcher mit der Hochdruckquelle verbunden ist. Der Steuerdruckraum weist eine durch ein elektrisch betätigtes Steuerventil gesteuerte Verbindung mit einem Entlastungsraum auf. Das Steuerventil wird zum Öffnen des Kraftstoffeinspritzventils zur Kraftstoffeinspritzung in eine geöffnete Schaltstellung gebracht, so daß der Steuerdruckraum mit dem Entlastungsraum verbunden ist. Eine Bewegung des Einspritzventilglieds in Öffnungsrichtung ist durch einen Hubanschlag begrenzt, an dem das Einspritzventilglied in einer Endhubstellung zur Anlage kommt. Die Anlage des Einspritzventilglieds an diesem Hubanschlag verursacht störende Geräusche und führt außerdem zu Druckschwingungen, die wiederum Schwankungen der eingespritzten Kraftstoffmenge verursachen.

Vorteile der Erfindung

[0003] Die erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritzeinrichtung mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1 hat demgegenüber den Vorteil, daß diese geringere Geräusche verursacht und Schwankungen der Kraftstoffeinspritzmenge vermindert sind.

[0004] In den abhängigen Ansprüchen sind vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzeinrichtung angegeben.

Zeichnung

[0005] Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Figur 1 eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung für eine Brennkraftmaschine in schematischer Darstellung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel, Figur 2 einen in Figur 1 mit II bezeichneten Ausschnitt der Kraftstoffeinspritzeinrichtung gemäß einer modifizierten Ausführung in vergrößerter Darstellung, Figur 3 einen Verlauf eines Druckes an Einspritzöffnungen eines Kraftstoffeinspritzventils der Kraftstoffeinspritzeinrichtung und Figur 4 eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung in schematischer Darstellung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

[0006] In Figur 1 ist eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung für eine Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel dargestellt. Die Brennkraftmaschine ist vorzugsweise eine selbstzündende Brennkraftmaschine. Die Kraftstoffeinspritzeinrichtung ist vorzugsweise als sogenannte Pumpe-Düse-Einheit ausgebildet und weist für jeden Zylinder der Brennkraftmaschine jeweils eine Kraftstoffhochdruckpumpe 10 und ein mit dieser verbundenes Kraftstoffeinspritzventil 12 auf, die eine gemeinsame Baueinheit bilden. Alternativ kann die Kraftstoffeinspritzeinrichtung auch als sogenanntes Pumpe-Leitung-Düse-System ausgebildet sein, bei dem die Kraftstoffhochdruckpumpe und das Kraftstoffeinspritzventil jedes Zylinders getrennt voneinander angeordnet und über eine Leitung miteinander verbunden sind. Die Kraftstoffhochdruckpumpe 10 weist einen Pumpenkörper 14 mit einer Zylinderbohrung 16 auf, in der ein Pumpenkolben 18 dicht geführt ist, der zumindest mittelbar 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, in dem beim Förderhub des Pumpenkolbens 18 Kraftstoff unter Hochdruck verdichtet wird. Dem Pumpenarbeitsraum 22 wird Kraftstoff aus einem Kraftstoffvorratsbehälter 24 des Kraftfahrzeugs zugeführt.

[0007] Das Kraftstoffeinspritzventil 12 weist einen mit dem Pumpenkörper 14 verbundenen Ventilkörper 26 auf, der mehrteilig ausgebildet sein kann, und 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. Das 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 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 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 vorgespannte Schließfeder 44 an, durch die das Einspritzventilglied 28 zum Ventilsitz 36 hin gedrückt wird. Die Schließfeder 44 ist in einem Federraum 46 des Ventilkörpers 26 angeordnet, der sich an die Bohrung 30 anschließt.

[0008] An den Federraum 46 schließt sich an dessen der Bohrung 30 abgewandtem Ende im Ventilkörper 26 eine weitere Bohrung 48 an, in der ein Steuerkolben 50 dicht geführt ist, der mit dem Einspritzventilglied 28 verbunden ist. Die Bohrung 48 ist im Durchmesser gestuft ausgebildet und weist einen zum Federraum 46 hin angeordneten Abschnitt 148 mit großem Durchmesser auf und einen dem Federraum 46 abgewandt angeordneten Abschnitt 248 mit kleinem Durchmesser auf. Der Steuerkolben 50 ist entsprechend im Durchmesser ebenfalls gestuft ausgebildet und weist einen im Bohrungsabschnitt 148 dicht geführten Bereich 150 mit großem Durchmesser auf und einen im Bohrungsabschnitt 248 dicht geführten Bereich 250 mit kleinem Durchmesser auf. Im Bohrungsabschnitt 248 wird durch die Stirnfläche des Bereichs 250 des Steuerkolbens 50 als bewegliche Wand ein Steuerdruckraum 52 begrenzt. Am Übergang zwischen den Bereichen 150,250 ist am Bereich 150 des Steuerkolbens 50 eine ringförmige Druckfläche 53 gebildet, mit der der Bereich 150 des Steuerkolbens 50 im Bohrungsabschnitt 148 einen weiteren Druckraum 54 begrenzt. Der Steuerkolben 50 ist über eine gegenüber diesem im Durchmesser kleinere Kolbenstange 51 mit dem Einspritzventilglied 28 verbunden. Der Steuerkolben 50 kann einstückig mit dem Einspritzventilglied 28 ausgebildet, ist jedoch aus Gründen der Montage vorzugsweise als separates Teil mit dem Einspritzventilglied 28 verbunden.

[0009] Vom Pumpenarbeitsraum 22 führt durch den Pumpenkörper 14 und den Ventilkörper 26 ein Kanal 60 zum Druckraum 40 des Kraftstoffeinspritzventils 12. Vom Pumpenarbeitsraum 22 oder vom Kanal 60 führt ein Kanal 62 zum Steuerdruckraum 52. In den Steuerdruckraum 52 mündet außerdem ein Kanal 64, der eine Verbindung zu einem Entlastungsraum bildet, als der zumindest mittelbar der Kraftstoffvorratsbehälter 24 oder ein anderer Bereich dienen kann, in dem ein geringer Druck herrscht. Vom Pumpenarbeitsraum 22 oder vom Kanal 60 führt eine Verbindung 66 zu einem Entlastungsraum 24 ab, die durch ein erstes elektrisch betätigtes Steuerventil 68 gesteuert wird. Das Steuerventil 68 kann wie in Figur 1 dargestellt als 2/2-Wegeventil ausgebildet sein. Die Verbindung 64 des Steuerdruckraums 52 mit dem Entlastungsraum 24 wird durch ein zweites elektrisch betätigtes Steuerventil 70 gesteuert, das als 2/2-Wegeventil ausgebildet sein kann. In der Verbindung 62 des Steuerdruckraums 52 mit dem Pumpenarbeitsraum 22 ist eine Drosselstelle 63 vorgesehen und in der Verbindung des Steuerdruckraums 52 mit dem Entlastungsraum 24 ist eine Drosselstelle 65 vorgesehen. Durch geeignete Dimensionierung der Drosselstellen 63,65 kann der Zufluß von Kraftstoff aus dem Pumpenarbeitsraum 22 in den Steuerdruckraum 52 und der Abfluß von Kraftstoff aus dem Steuerdruckraum 52 in einem erforderlichen Umfang eingestellt werden. Ein ausreichender Zufluß von Kraftstoff in den Steuerdruckraum 52 ist für ein schnelles Schließen des Kraftstoffeinspritzventils 12 erforderlich und ein ausreichender Abfluß von Kraftstoff aus dem Steuerdruckraum 52 ist für ein schnelles Öffnen des Kraftstoffeinspritzventils 12 erforderlich. Die Steuerventile 68,70 können einen elektromagnetischen Aktor oder einen Piezoaktor aufweisen und werden durch eine elektronische Steuereinrichtung 72 angesteuert.

[0010] Der weitere Druckraum 54 weist eine Verbindung 56, beispielsweise in Form eines Kanals, mit dem Pumpenarbeitsraum 22 auf, die beispielsweise in den Kanal 60 münden kann. In der Verbindung 56 ist keine Drosselstelle vorhanden. Der weitere Druckraum 54 ist somit unter Umgehung der Drosselstelle 63 der Verbindung 62 des Steuerdruckraums 52 mit dem Pumpenarbeitsraum 22 direkt mit dem Pumepnarbeitsraum 22 verbunden und auf die Druckfläche 53 des Steuerkolbens 50 wirkt derselbe Druck wie im Pumpenarbeitsraum 22 und im Druckraum 40. Durch den im weiteren Druckraum 54 herrschenden Druck wird über die Druckfläche 53 und den Steuerkolben 50 eine die Schließfeder 44 unterstützende Kraft in Schließrichtung auf das Einspritzventilglied 28 erzeugt. Durch den im Steuerdruckraum 52 herrschenden Druck wird über die Stirnfläche des Steuerkolbens 50 ebenfalls eine die Schließfeder 44 unterstützende Kraft in Schließrichtung auf das Einspritzventilglied 28 erzeugt. Durch das zweite Steuerventil 70 wird der Druck im Steuerdruckraum 52 gesteuert, wobei sich bei geschlossenem Steuerventil 70 zumindest annähernd derselbe Druck im Steuerdruckraum 52 einstellt wie im Pumpenarbeitsraum 22 und wie im weiteren Druckraum 54 während sich bei geöffnetem Steuerventil 70 infolge der Verbindung mit dem Entlastungsraum 24 ein geringerer Druck im Steuerdruckraum 52 einstellt. Die auf das Einspritzventilglied 28 in der Summe wirkende Schließkraft ist somit abhängig von der Kraft der Schließfeder 44, von dem im Steuerdruckraum 52 herrschenden Druck, der durch das zweite Steuerventil 70 gesteuert wird, und von dem im weiteren Druckraum 54 herrschenden Druck, der gleich ist wie der im Pumpenarbeitsraum 22 herrschende Druck, der wiederum vom Förderhub des Pumpenkolbens 18 abhängig ist.

[0011] In Figur 2 ist ausschnittsweise eine modifizierte Ausführung der Kraftstoffeinspritzeinrichtung dargestellt, bei der der grundsätzliche Aufbau gleich wie bei der Ausführung gemäß Figur 1 ist, jedoch die Ausbildung des Steuerkolbens und die Anbindung des Steuerdruckraums 52 an den Pumpenarbeitsraum 22 modifiziert ist. Der Steuerkolben 50 weist dabei wiederum den im Bohrungsabschnitt 148 mit größerem Durchmesser dicht geführten Bereich 150 und den im Bohrungsabschnitt 248 mit kleinerem Durchmesser dicht geführten Bereich 250 auf. Durch die Stirnfläche des Steuerkolbenbereichs 250 wird der Steuerdruckraum 52 begrenzt und durch die ringförmige Druckfläche 53 des Steuerkolbenbereichs 150 wird der weitere Druckraum 54 begrenzt. Der weitere Druckraum 54 ist über die Verbindung 56 mit dem Kanal 60 und über diesen mit dem Pumpenarbeitsraum 22 verbunden. Im Steuerkolbenbereich 250 ist eine Verbindung 162, beispielsweise in Form einer Bohrung ausgebildet, durch die der Steuerdruckraum 52 mit dem weiteren Druckraum 54 verbunden ist. In der Verbindung 162 ist eine Drosselstelle 163 vorgesehen, die durch die Verbindung 162 selbst gebildet sein kann, wenn diese mit entsprechend kleinem Querschnitt ausgeführt ist. Vom Steuerdruckraum 52 führt die Verbindung 64 zum Entlastungsraum 24 ab, die durch das zweite Steuerventil 70 gesteuert wird und in der die Drosselstelle 65 vorgesehen ist. Abweichend zu der Ausführung gemäß Figur 1 weist der Bohrungsabschnitt 148 denselben Durchmesser auf wie der Federraum 46. Zur Trennung zwischen dem Bohrungsabschnitt 148 und dem Federraum 46 ist eine Zwischenscheibe 58 vorgesehen, an der sich die Schließfeder 44 im Federraum 46 abstützt. Zwischen der Kolbenstange 51 und dem Einspritzventilglied 28 kann eine Ausgleichsscheibe 59 angeordnet sein, mit der der Abstand zwischen dem Steuerkolben 50 und dem Einspritzventilglied 28 eingestellt werden kann.

[0012] Nachfolgend wird die Funktion der Kraftstoffeinspritzeinrichtung erläutert. In Figur 3 ist der Verlauf des Druckes p an den Einspritzöffnungen 32 des Kraftstoffeinspritzventils 12 über der Zeit t während einem Einspritzzyklus dargestellt. Beim Saughub des Pumpenkolbens 18 wird diesem Kraftstoff aus dem Kraftstoffvorratsbehälter 24 zugeführt. Beim Förderhub des Pumpenkolbens 18 beginnt die Kraftstoffeinspritzung mit einer Voreinspritzung, wobei das erste Steuerventil 68 durch die Steuereinrichtung 72 geschlossen wird, so daß der Pumpenarbeitsraum 22 vom Entlastungsraum 24 getrennt ist. Durch die Steuereinrichtung 72 wird außerdem das zweite Steuerventil 70 geöffnet, so daß der Steuerdruckraum 52 mit dem Entlastungsraum 24 verbunden ist. In diesem Fall kann sich im Steuerdruckraum 52 kein Hochdruck aufbauen, da dieser zum Entlastungsraum 24 hin entlastet ist. Aus dem Pumpenarbeitsraum 22 kann jedoch eine geringe Kraftstoffmenge über die Drosselstellen 63 und 65 zum Entlastungsraum 24 abströmen, so daß sich im Pumpenarbeitsraum 22 nicht der volle Hochdruck aufbauen kann, wie er sich bei geschlossenem zweitem Steuerventil 70 aufbauen würde. Im weiteren Druckraum 54 herrscht derselbe Druck wie im Pumpenarbeitsraum 22 und im Druckraum 40. Wenn der Druck im Pumpenarbeitsraum 22 und damit im Druckraum 40 des Kraftstoffeinspritzventils 12 so groß ist, daß die durch diesen über die Druckschulter 42 auf das Einspritzventilglied 28 ausgeübte Druckkraft größer ist als die Summe der Kraft der Schließfeder 44, der auf den Steuerkolben 50 durch den im Steuerdruckraum 52 wirkenden Restdruck wirkenden Druckkraft und der durch den im weiteren Druckraum 54 herrschenden Druck über die Druckfläche 53 erzeugten Druckkraft, so bewegt sich das Einspritzventilglied 28 in Öffnungsrichtung 29 und gibt die wenigstens eine Einspritzöffnung 32 frei. Zur Beendigung der Voreinspritzung wird durch die Steuereinrichtung das zweite Steuerventil 70 geschlossen, so daß der Steuerdruckraum 52 vom Entlastungsraum 24 getrennt ist. Das erste Steuerventil 68 bleibt in seiner geschlossenen Stellung. Im Steuerdruckraum 52 baut sich dabei Hochdruck wie im Pumpenarbeitsraum 22 auf, so daß auf den Steuerkolben 50 eine große Druckkraft in Schließrichtung wirkt. Außerdem erhöht sich bei geschlossenem zweitem Steuerventil 70 der Druck im Pumpenarbeitsraum 22 und damit auch im weiteren Druckraum 54, so daß auch über die Druckfläche 53 eine erhöhte Kraft in Schließrichtung auf das Einspritzventilglied 28 erzeugt wird. Da nunmehr die auf das Einspritzventilglied 28 in Öffnungsrichtung 29 wirkende Kraft geringer ist als die Summe der Kraft der Schließfeder 44, der Druckkraft auf den Steuerkolben 50 und der Druckkraft auf die Druckfläche 53 schließt das Kraftstoffeinspritzventil 12. Die Voreinspritzung entspricht einer in Figur 3 mit I bezeichneten Einspritzphase.

[0013] Für eine nachfolgende Haupteinspritzung, die einer in Figur 3 mit II bezeichneten Einspritzphase entspricht, wird das zweite Steuerventil 70 durch die Steuereinrichtung 72 geöffnet, so daß der Druck im Steuerdruckraum 52 sinkt. Das Kraftstoffeinspritzventil 12 öffnet dann infolge der reduzierten Druckkraft auf den Steuerkolben 50 und das Einspritzventilglied 28 bewegt sich über seinen maximalen Öffnungshub. Zur Begrenzung der Öffnungshubbewegung des Einspritzventilglieds 28 und des Steuerkolbens 50 ist kein Hubanschlag vorgesehen. Die Öffnungshubbewegung des Einspritzventilglieds 28 und des Steuerkolbens 50 endet, wenn das Einspritzventilglied 28 und der Steuerkolben 50 kraftausgeglichen sind, das heißt, wenn die auf das Einspritzventilglied 28 durch den im Druckraum 40 herrschenden Druck in Öffnungsrichtung 29 erzeugte Kraft gleich groß ist wie die in Schließrichtung wirkende Kraft, die die Summe der durch die Schließfeder 44 erzeugten Kraft, der durch den im weiteren Druckraum 54 herrschenden Druck über die Druckfläche 53 erzeugten Kraft und der durch den im Steuerdruckraum 52 herrschenden Restdruck über die Stirnfläche des Steuerkolbens 50 erzeugten Kraft ist. Näherungsweise befinden sich das Einspritzventilglied 28 und der Steuerkolben 50 in einer Öffnungshubbewegung solange die in Öffnungsrichtung 29 wirkende Kraft größer ist als die in Schließrichtung wirkende Kraft. Wenn nach dem Schließen des zweiten Steuerventils 70 die in Schließrichtung wirkenden Kräfte größer werden als die in Öffnungsrichtung 29 wirkende Kraft, so wird die Bewegung des Einspritzventilglieds 28 und des Steuerkolbens 50 in Öffnungsrichtung 29 verzögert, bis schließlich die Bewegungsrichtung umgekehrt wird und sich der Steuerkolben 50 und das Einspritzventilglied 28 wieder zum Ventilsitz 36 hin in Schließrichtung bewegen. Die Zeitdauer, für die sich das Einspritzventilglied 28 und der Steuerkolben 50 in Öffnungsrichtung 29 bewegen und damit der Öffnungshub ist abhängig von der Drehzahl der Brennkraftmaschine und nimmt mit zunehmender Drehzahl, wegen der Verringerung der dann für den Öffnungshub zur Verfügung stehenden Zeitdauer ab. Die Bewegung des Steuerkolbens 50 und damit auch des Einspritzventilglieds 28 in Öffnungsrichtung 29 kann durch dessen Anlage an der Begrenzung des weiteren Druckraums 54 oder an der Begrenzung des Steuerdruckraums 52 eingeschränkt sein, jedoch gelangt der Steuerkolben 50 im ordnungsgemäßen Betrieb der Kraftstoffeinspritzeinrichtung und der Brennkraftmaschine nicht dort zur Anlage.

[0014] Bei geöffnetem zweitem Steuerventil 70 fließt eine geringe Kraftstoffmenge über die Drosselstellen 63,65 zum Entlastungsraum 24 ab, jedoch können die Drosselstellen 63,65 mit kleinem Durchflußquerschnitt ausgebildet werden, so daß die abströmende Kraftstoffmenge und die Verringerung des Drucks im Pumpenarbeitsraum 22 gering ist.

[0015] Zur Beendigung der Haupteinspritzung wird das zweite Steuerventil 70 durch die Steuereinrichtung 72 in seine geschlossene Schaltstellung gebracht, so daß der Steuerdruckraum 52 vom Entlastungsraum 24 getrennt ist und auf den Steuerkolben 50 eine hohe Kraft in Schließrichtung wirkt, so daß das Kraftstoffeinspritzventil 12 schließt. Es kann anschließend noch eine Nacheinspritzung folgen, zu der das zweite Steuerventil 70 durch die Steuereinrichtung 72 nochmals geöffnet wird, so daß das Kraftstoffeinspritzventil 12 infolge der reduzierten Kraft in Schließrichtung auf den Steuerkolben 50 nochmals öffnet. Zur Beendigung der Nacheinspritzung wir durch die Steuereinrichtung 72 das erste Steuerventil 68 geöffnet, so daß der Pumpenarbeitsraum 22 mit dem Entlastungsraum 24 verbunden ist und auf das Einspritzventilglied 28 in Öffnungsrichtung 29 nur noch eine geringe Druckkraft wirkt und das Kraftstoffeinspritzventil 12 bedingt durch die Kraft der Schließfeder 44, die durch den im Steuerdruckraum 52 herrschenden Restdruck auf den Steuerkolben 50 erzeugten Kraft und die durch den im weiteren Druckraum 54 auf die Druckfläche 53 erzeugte Kraft schließt. Das zweite Steuerventil 70 kann sich zur Beendigung der Nacheinspritzung in seiner geöffneten oder geschlossenen Stellung befinden. Die Nacheinspritzung entspricht einer in Figur 3 mit III bezeichneten Einspritzphase.

[0016] Bei den vorstehend erläuterten Ausführungen der Kraftstoffeinspritzeinrichtung kann zusätzlich vorgesehen werden, daß der Durchflußquerschnitt aus dem Steuerdruckraum 52 zum Entlastungsraum 24 durch den Steuerkolben 50 abhängig von dessen Hub variabel gesteuert wird. Durch den Steuerkolben 50 wird dabei in einer Hubstellung entsprechend der geschlossenen Stellung des Einspritzventilglieds 28 ein großer Durchflußquerschnitt freigegeben und in einer Hubstellung entsprechend der geöffneten Stellung des Einspritzventilglieds 28 ein geringer Durchflußquerschnitt freigegeben.

[0017] In Figur 4 ist die Kraftstoffeinspritzeinrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel dargestellt. Die Kraftstoffeinspritzeinrichtung weist dabei eine Hochdruckpumpe 80 auf, durch die Kraftstoff in einen Speicher 83 gefördert wird. Der Hochdruckpumpe 80 wird mittels einer Förderpumpe 81 Kraftstoff aus einem Kraftstoffvorratsbehälter 24 zugeführt. Im Speicher 83 herrscht ständig Hochdruck, der abhängig von Betriebsparametern der Brennkraftmaschine variabel sein kann. Mit dem Speicher sind mehrere Kraftstoffeinspritzventile 84 verbunden, wobei für jeden Zylinder der Brennkraftmaschine ein Kraftstoffeinspritzventil 84 vorgesehen ist. Der Speicher 83 ist für mehrere, beispielsweise für alle Kraftstoffeinspritzventile 84 der Brennkraftmaschine vorgesehen. Das Kraftstoffeinspritzventil 84 ist im wesentlichen gleich aufgebaut wie beim ersten Ausführungsbeispiel, so daß dieses nicht nochmals im Grundaufbau beschrieben wird und dieselben Bezugszahlen verwendet werden wie beim ersten Ausführungsbeispiel. Das Kraftstoffeinspritzventil 84 weist den Druckraum 40 auf, der über eine Leitung 85 mit dem Speicher 83 als Hochdruckquelle verbunden ist. Im Druckraum 40 herrscht somit ständig Hochdruck wie im Speicher 83. Die Leitung 85 ist an einem Anschluß am Ventilkörper 26 des Kraftstoffeinspritzventils 84 angeschlossen und führt als Kanal 60 im Ventilkörper 26 zum Druckraum 40. Am Kraftstoffeinspritzventil 84 ist der zusammen mit dem Einspritzventilglied 28 bewegbare Steuerkolben 50 vorgesehen, der den Steuerdruckraum 52 begrenzt. Am Einspritzventilglied 28 greift außerdem die Schließfeder 44 an. Der Steuerdruckraum 52 weist die Verbindung 62 mit dem Kanal 60 und damit dem Speicher 83 als Hochdruckquelle auf, in der die Drosselstelle 63 vorgesehen ist. Der Steuerdruckraum 52 weist außerdem die Verbindung 64 mit dem Entlastungsraum 24 auf, in der die Drosselstelle 65 vorgesehen ist und die durch das Steuerventil 70 gesteuert wird.

[0018] Wenn das Steuerventil 70 geschlossen ist, so ist der Steuerdruckraum 52 vom Entlastungsraum 24 getrennt, so daß in diesem Hochdruck wie im Speicher 83 herrscht und durch die auf den Steuerkolben 50 wirkende Kraft das Kraftstoffeinspritzventil 84 geschlossen gehalten wird, so daß keine Kraftstoffeinspritzung erfolgt. Zu einer Voreinspritzung einer geringen Kraftstoffmenge wird das Steuerventil 70 durch die Steuereinrichtung 72 für eine kurze Zeitdauer geöffnet, so daß der Steuerdruckraum 52 entlastet ist und sich das Einspritzventilglied 28 infolge der geringeren auf dieses wirkenden Schließkraft in Öffnungsrichtung 29 bewegt und die Einspritzöffnungen 32 freigibt. Zur Beendigung der Voreinspritzung wird das Steuerventil 70 durch die Steuereinrichtung 72 wieder geschlossen, so daß das Kraftstoffeinspritzventil 84 infolge der erhöhten Kraft in Schließrichtung wieder schließt.

[0019] Zu einer nachfolgenden Haupteinspritzung wird das Steuerventil 70 durch die Steuereinrichtung 72 wieder geöffnet, so daß das Kraftstoffeinspritzventil 84 infolge der geringeren Kraft in Schließrichtung öffnet. Zur Begrenzung der Öffnungshubbewegung des Einspritzventilglieds 28 und des Steuerkolbens 50 ist kein Hubanschlag vorgesehen. Die Öffnungshubbewegung des Einspritzventilglieds 28 und des Steuerkolbens 50 endet, wenn das Einspritzventilglied 28 und der Steuerkolben 50 kraftausgeglichen sind, das heißt, wenn die auf das Einspritzventilglied 28 durch den im Druckraum 40 herrschenden Druck in Öffnungsrichtung 29 erzeugte Kraft gleich groß ist wie die in Schließrichtung wirkende Kraft, die die Summe der durch die Schließfeder 44 erzeugten Kraft und der durch den im Steuerdruckraum 52 herrschenden Restdruck über die Stirnfläche des Steuerkolbens 50 erzeugten Kraft ist. Näherungsweise befinden sich das Einspritzventilglied 28 und der Steuerkolben 50 in einer Öffnungshubbewegung solange die in Öffnungsrichtung 29 wirkende Kraft größer ist als die in Schließrichtung wirkende Kraft. Wenn nach dem Schließen des Steuerventils 70 die in Schließrichtung wirkenden Kräfte größer werden als die in Öffnungsrichtung 29 wirkende Kraft, so wird die Bewegung des Einspritzventilglieds 28 und des Steuerkolbens 50 in Öffnungsrichtung 29 verzögert, bis schließlich die Bewegungsrichtung umgekehrt wird und sich der Steuerkolben 50 und das Einspritzventilglied 28 wieder zum Ventilsitz 36 hin in Schließrichtung bewegen. Die Zeitdauer, für die sich das Einspritzventilglied 28 und der Steuerkolben 50 in Öffnungsrichtung 29 bewegen und damit der Öffnungshub ist abhängig von der Drehzahl der Brennkraftmaschine und nimmt mit zunehmender Drehzahl, wegen der Verringerung der dann für den Öffnungshub zur Verfügung stehenden Zeitdauer ab. Die Bewegung des Steuerkolbens 50 und damit auch des Einspritzventilglieds 28 in Öffnungsrichtung 29 kann durch dessen Anlage an der Begrenzung des Steuerdruckraums 52 eingeschränkt sein, jedoch gelangt der Steuerkolben 50 im ordnungsgemäßen Betrieb der Kraftstoffeinspritzeinrichtung und der Brennkraftmaschine nicht dort zur Anlage.

[0020] Dadurch, daß für das Einspritzventilglied 28 kein fester Hubanschlag vorgesehen ist, ergeben sich geringere Druckpulsationen im Niederdruckkreislauf der Kraftstoffeinspritzeinrichtung, der durch den Rücklauf vom Kraftstoffeinspritzventil 84 und den Bereich zwischen dem Kraftstoffvorratsbehälter 24 und der Hochdruckpumpe 80 gebildet ist. Außerdem ergeben sich nierigere Temperaturen im Niederdruckkreislauf, so daß kein Kraftstoffkühler erforderlich ist. Weiterhin ergibt sich ein höherer Gesamtwirkungsgrad des Hochdrucksystems, das ist die Hochdruckpumpe 80 und der Bereich zwischen der Hochdruckpumpe 80 und dem Kraftstoffeinspritzventil 84. Es kann daher eine kleinere und kostengünstigere Hochdruckpumpe 80 verwendet werden. Das Kraftstoffeinspritzventil 84 kann durch den Entfall des festen Hubanschlags sowie den Entfall aufwendiger Einstellarbeiten an diesem kostengünstiger gefertigt werden. Wenn für das Einspritzventilglied 28 ein fester Hubanschlag vorhanden wäre, so müsste nach Anlage des Einspritzventilglieds 28 am Hubanschlag die Dauer, für die das Steuerventil 70 zur Kraftstoffeinspritzung geöffnet werden muß verlängert werden, so daß eine entsprechend größere Kraftstoffmenge über das geöffnete Steuerventil 70 abfließt und entsprechend der Wirkungsgrad der Kraftstoffeinspritzeinrichtung verschlechtert wird. Hierdurch ergibt sich außerdem ein Knick in der Mengenkennlinie des Kraftstoffeinspritzventils 84, das ist die Kraftstoffeinspritzmenge aufgetragen über der Öffnungsdauer des Steuerventils 70. Durch den Entfall des festen Hubanschlags kann dieser Knick in der Mengenkennlinie des Kraftstoffeinspritzventils 84 vermieden werden, da sich das Einspritzventilglied 28 sich über seinen gesamten Hub ballistisch bewegt.

Ansprüche

1. Kraftstoffeinspritzeinrichtung für eine Brennkraftmaschine mit eine Hochdruckquelle (10;83) und einem mit dieser verbundenen Kraftstoffeinspritzventil (12;84), das einen mit der Hochdruckquelle (10;83) verbundenen Druckraum (40) und ein Einspritzventilglied (28) aufweist, durch das wenigstens eine Einspritzöffnung (32) gesteuert wird und das von dem im Druckraum (40) herrschenden Druck beaufschlagt gegen eine Schließkraft in einer Öffnungsrichtung (29) zur Freigabe der wenigstens einen Einspritzöffnung (32) bewegbar ist, mit einem in einer Schließrichtung auf das Einspritzventilglied (28) wirkenden Steuerkolben (50), der zusammen mit dem Einspritzventilglied (28) bewegbar ist und der einen Steuerdruckraum (52) begrenzt, welcher zumindest mittelbar mit der Hochdruckquelle (10;83) verbunden ist und welcher eine durch ein elektrisch betätigtes Steuerventil (70) gesteuerte Verbindung (64) mit einem Entlastungsraum (24) aufweist, wobei das Steuerventil (70) zur Kraftstoffeinspritzung geöffnet wird, so daß der Steuerdruckraum (52) mit dem Entlastungsraum (24) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Einspritzventilglied (28) und der Steuerkolben (50) bei geöffnetem Steuerventil (70) in Öffnungsrichtung (29) bewegbar sind und daß eine Begrenzung der Öffnungsbewegung des Einspritzventilglieds (28) und des Steuerkolbens (50) nur erfolgt infolge einer Druckerhöhung im Steuerdruckraum (52) durch Schließen des Steuerventils (70).

2. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß weder das Einspritzventilglied (28) noch der Steuerkolben (50) in Öffnungsrichtung (28) an einem festen Anschlag zur Anlage kommen.

3. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in der Verbindung (62) des Steuerdruckraums (52) mit der Hochdruckquelle (10;83) und in der Verbindung (64) des Steuerdruckraums (52) mit dem Entlastungsraum (24) jeweils eine Drosselstelle (63;65) angeordnet ist.

4. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Hochdruckquelle ein Speicher (83) dient, in den Kraftstoff durch eine Hochdruckpumpe (80) gefördert wird, wobei für mehrere Zylinder der Brennkraftmaschine ein gemeinsamer Speicher (83) vorgesehen ist.

5. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Hochdruckquelle eine Hochdruckpumpe (10) dient, die einen durch die Brennkraftmaschine in einer Hubbewegung angetriebenen Pumpenkolben (18) aufweist, der einen Pumpenarbeitsraum (22) begrenzt, mit dem der Druckraum (40) des Kraftstoffeinspritzventils (12) verbunden ist, wobei für jeden Zylinder der Brennkraftmaschine eine separate Hochdruckpumpe (10) vorgesehen ist.

6. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein weiterer Druckraum (54) vorgesehen ist, der mit dem Pumpenarbeitsraum (22) verbunden ist und der durch eine Druckfläche (53) begrenzt wird, über die eine weitere Kraft in Schließrichtung auf das Einspritzventilglied (28) erzeugt wird.

7. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckfläche (53) am Steuerkolben (50) ausgebildet ist, der im Querschnitt gestuft ausgebildet ist, daß der Steuerkolben (50) mit der Stirnfläche eines Bereichs (250) mit kleinem Querschnitt den Steuerdruckraum (52) begrenzt und daß die Druckfläche (53) an einem im Querschnitt großen Bereich (150) des Steuerkolbens (50) am Übergang zum Bereich (250) mit kleinem Querschnitt als ringförmige Fläche ausgebildet ist.

8. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß der weitere Druckraum (54) mit dem Pumpenarbeitsraum (22) direkt unter Umgehung der Verbindung (62) des Steuerdruckraums (52) mit dem Pumpenarbeitsraum (22) verbunden ist.

9. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerdruckraum (52) über den weiteren Druckraum (54) mit dem Pumpenarbeitsraum (22) verbunden ist und daß die Drosselstelle (163) in der Verbindung (162) zwischen dem Steuerdruckraum (52) und dem weiteren Druckraum (54) angeordnet ist.

10. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung (162) des Steuerdruckraums (52) mit dem weiteren Druckraum (54) über wenigstens einen Kanal im Steuerkolben (50) erfolgt.

11. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Hochdruckpumpe (10) und das Kraftstoffeinspritzventil (12) eine gemeinsame Baueinheit bilden.

Zeichnung