Kraftstoffeinspritzeinrichtung für eine Brennkraftmaschine

Abstract

 Die Kraftstoffeinspritzeinrichtung weist eine Kraftstoffhochdruckpumpe (10) und ein mit dieser verbundenes Kraftstoffeinspritzventil (12) für jeden Zylinder der Brennkraftmaschine auf. Die Kraftstoffhochdruckpumpe (10) weist einen durch die Brennkraftmaschine in einer Hubbewegung angetriebenen Pumpenkolben (18) auf, der einen Pumpenarbeitsraum (22) begrenzt, der mit einem Druckraum (40) des Kraftstoffeinspritzventils (12) verbunden ist. Das Kraftstoffeinspritzventil (12) weist ein erstes Einspritzventilglied (28) auf, durch das wenigstens eine erste Einspritzöffnung (32) gesteuert wird und das von dem im Druckraum (40) herrschenden Druck beaufschlagt gegen eine Schließkraft in einer Öffnungsrichtung (29) bewegbar ist. Innerhalb des hohl ausgebildeten ersten Einspritzventilglieds (28) ist ein zweites Einspritzventilglied (128) verschiebbar geführt, durch das wenigstens eine zweite Einspritzöffnung (132) gesteuert wird und das von dem im Druckraum (40) herrschenden Druck beaufschlagt gegen eine Schließkraft in einer Öffnungsrichtung (29) bewegbar ist. Dem ersten Einspritzventilglied (28) und dem zweiten Einspritzventilglied (128) ist jeweils eine Fläche (55;155) zugeordnet, die von dem in einem kraftstoffgefüllten Steuerdruckraum (58) herrschenden Druck beaufschlagt ist.

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 0 957 261 A1 bekannt. Diese Kraftstoffeinspritzeinrichtung weist für jeden Zylinder der Brennkraftmaschine eine Kraftstoffhochdruckpumpe und ein mit dieser verbundenes Kraftstoffeinspritzventil auf. Die Kraftstoffhochdruckpumpe weist einen durch die Brennkraftmaschine in einer Hubbewegung angetriebenen Pumpenkolben auf, der einen Pumpenarbeitsraum begrenzt, der mit einem Druckraum des Kraftstoffeinspritzventils verbunden ist. Das Kraftstoffeinspritzventil weist ein Einspritzventilglied auf, durch das wenigstens eine Einspritzöffnung gesteuert wird und das von dem im Druckraum herrschenden Druck beaufschlagt gegen eine Schließkraft in einer Öffnungsrichtung bewegbar ist. Durch ein erstes elektrisch gesteuertes Steuerventil wird zur Steuerung der Kraftstoffeinspritzung eine Verbindung des Pumpenarbeitsraums mit einem Entlastungsraum gesteuert. Dem Einspritzventilglied ist eine von dem in einem kraftstoffgefüllten Steuerdruckraum herrschenden Druck beaufschlagte Fläche zugeordnet, über die durch den im Steuerdruckraum herrschenden Druck eine Kraft in Schließrichtung auf das Einspritzventilglied erzeugt wird. Der Steuerdruckraum weist eine Verbindung mit dem Pumpenarbeitsraum auf und eine durch ein zweites elektrisch betätigtes Steuerventil gesteuerte Verbindung mit einem Entlastungsraum. Wenn die durch den Druck im Pumpenarbeitsraum und damit im Druckraum des Kraftstoffeinspritzventils in Öffnungsrichtung auf das Einspritzventilglied erzeugte Kraft größer ist als die durch den im Steuerdruckraum herrschenden Druck erzeugte Kraft und die Schließkraft auf das Einspritzventilglied, so bewegt sich das Einspritzventilglied in Öffnungsrichtung und gibt die wenigstens eine Einspritzöffnung frei. Der Einspritzquerschnitt, der durch das Einspritzventilglied dabei gesteuert wird ist immer gleich groß. Dies ermöglicht nicht unter allen Betriebsbedingungen der Brennkraftmaschine eine optimale Kraftstoffeinspritzung.

Vorteile der Erfindung

[0003] Die erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritzeinrichtung mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1 hat demgegenüber den Vorteil, daß durch das zweite Einspritzventilglied mit der wenigstens einen zweiten Einspritzöffnung zusätzlicher Einspritzquerschnitt freigegeben oder verschlossen werden kann, so daß der Einspritzquerschnitt an die Betriebsbedingungen der Brennkraftmaschine optimal angepasst werden kann. Die Steuerung des Einspritzquerschnitts erfolgt dabei in einfacher Weise durch den mittels des zweiten elektrisch betätigten Steuerventils gesteuerten Druck im Steuerdruckraum.

[0004] In den abhängigen Ansprüchen sind vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzeinrichtung angegeben. Die Ausbildung gemäß Anspruch 2 ermöglicht eine zeitlich versetzte Öffnung des zweiten Einspritzventilglied zum ersten Einspritzventilglied. Die Ausbildung gemäß Anspruch 3 ermöglicht eine optimale Voreinspritzung einer geringen Kraftstoffmenge. Die Ausbildung gemäß Anspruch 4 ermöglicht es, daß das erste Einspritzventilglied ausgehend von seiner mit maximalem Öffnungshub geöffneten Stellung durch den im Steuerdruckraum herrschenden Druck nicht mehr geschlossen werden kann und somit unabhängig die Öffnung des zweiten Einspritzventilglieds durch den im Steuerdruckraum herrschenden Druck gesteuert werden kann. Die Ausbildung gemäß Anspruch 5 ermöglicht eine optimale Haupteinspritzung, wenn bei dieser nur eine relativ geringe Kraftstoffmenge eingespritzt werden soll. Die Ausbildung gemäß Anspruch 6 ermöglicht eine optimale Haupteinspritzung, wenn bei dieser eine relativ große Kraftstoffmenge eingespritzt werden soll.

Zeichnung

[0005] Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Figur 1 eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung für eine Brennkraftmaschine in schematischer Darstellung in einem Längsschnitt, Figur 2 in vergrößerter Darstellung einen in Figur 1 mit II bezeichneten Ausschnitt der Kraftstoffeinspritzeinrichtung, Figur 3 in vergrößerter Darstellung einen in Figur 1 mit III bezeichneten Ausschnitt der Kraftstoffeinspritzeinrichtung bei geschlossenen Einspritzventilgliedern, Figur 4 den Ausschnitt III bei geöffneten Einspritzventilgliedern und Figur 5 Hubverläufe von Einspritzventilgliedern der Kraftstoffeinspritzeinrichtung über der Zeit während einem Einspritzzyklus.

[0006] Beschreibung des Ausführungsbeispiels

[0007] In den Figuren 1 bis 4 ist eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung für eine Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs dargestellt. Die Brennkraftmaschine ist vorzugsweise eine selbstzündende Brennkraftmaschine. Die Kraftstoffeinspritzeinrichtung ist als sogenanntes Pumpe-Düse-System oder als Pumpe-Leitung-Düse-System ausgebildet und weist für jeden Zylinder der Brennkraftmaschine jeweils eine Kraftstoffhochdruckpumpe 10 und ein mit dieser verbundenes Kraftstoffeinspritzventil 12 auf. Bei einer Ausbildung als Pumpe-Leitung-Düse-System ist die Kraftstoffhochdruckpumpe 10 entfernt vom Kraftstoffeinspritzventil 12 angeordnet und mit diesem über eine Leitung verbunden. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Kraftstoffeinspritzeinrichtung als Pumpe-Düse-System ausgebildet, wobei die Kraftstoffhochdruckpumpe 10 und das Kraftstoffeinspritzventil 12 direkt miteinander verbunden sind und eine Baueinheit bilden. Die Kraftstoffhochdruckpumpe 10 weist einen in einer Zylinderbohrung 16 in einem Pumpenkörper 14 dicht geführten Pumpenkolben 18 auf, der durch einen Nocken 20 einer Nockenwelle der Brennkraftmaschine entgegen der Kraft einer Rückstellfeder 19 in einer Hubbewegung angetrieben wird. Der Pumpenkolben 18 begrenzt im Zylinder 16 einen Pumpenarbeitsraum 22, in dem beim Förderhub des Pumpenkolbens 18 Kraftstoff unter Hochdruck verdichtet wird. Dem Pumpenarbeitsraum 22 wird beim Saughub des Pumpenkolbens 18 in nicht näher dargestellter Weise Kraftstoff aus einem Kraftstoffvorratsbehälter 24 des Kraftfahrzeugs zugeführt.

[0008] Das Kraftstoffeinspritzventil 12 weist einen Ventilkörper 26 auf, der mehrteilig ausgebildet sein kann, in dem ein erstes Einspritzventilglied 28 in einer Bohrung 30 längsverschiebbar geführt ist. Wie in Figur 2 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 eine Druckschulter 42 auf. Am dem Brennraum abgewandten Ende des ersten Einspritzventilglieds 28 greift mittelbar 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 sich an die Bohrung 30 anschließenden Federraum 46 angeordnet, der im Ventilkörper 26 oder im Pumpenkörper 14 oder in einem zwischen dem Ventilkörper 26 und dem Pumpenkörper 14 angeordneten Zwischenkörper 45 gebildet ist.

[0009] Das erste Einspritzventilglied 28 des Kraftstoffeinspritzventils 12 ist wie in den Figuren 1 und 2 dargestellt hohl ausgebildet und in diesem ist in einer koaxial im Einspritzventilglied 28 ausgebildeten Bohrung ein zweites Einspritzventilglied 128 verschiebbar geführt. Durch das zweite Einspritzventilglied 128 wird wenigstens eine zweite Einspritzöffnung 132 im Ventilkörper 26 gesteuert. Die wenigstens eine zweite Einspritzöfnung 132 ist in Richtung der Längsachse der Einspritzventilglieder 28,128 zu der wenigstens einen ersten Einspritzöffnung 32 zum Brennraum hin versetzt angeordnet. Das zweite Einspritzventilglied 128 weist an seinem dem Brennraum zugewandten Endbereich eine beispielsweise etwa kegelförmige Dichtfläche 134 auf, die mit einem im Ventilkörper 26 in dessen dem Brennraum zugewandtem Endbereich ausgebildeten Ventilsitz 136 zusammenwirkt, von dem oder nach dem die zweiten Einspritzöffnungen 132 abführen. Nahe dem brennraumseitigen Ende des zweiten Einspritzventilglieds 128 ist an diesem eine Druckfläche 142 gebildet, auf die bei geöffnetem erstem Einspritzventilglied 28 der im Druckraum 40 herrschende Druck wirkt.

[0010] An das erste Einspritzventilglied 28 schließt sich wie in Figur 1 dargestellt eine in den Federraum 46 ragende Abstützhülse 48 an, an der sich auf deren dem Einspritzventilglied 28 abweisender Seite eine topfförmige Hülse 50 abstützt, an deren der Abstützhülse 48 abgewandter Seite sich wiederum die erste Schließfeder 44 abstützt. Die erste Schließfeder 44 stützt sich andererseits an einem in den Federraum 46 eingelegten Federteller 52 ab. An der der Abstützhülse 48 abgewandten Seite der Hülse 50 stützt sich außerdem ein erster Steuerkolben 54 ab, der im Durchmesser gestuft ausgebildet ist. Der erste Steuerkolben 54 ist mit einem im Durchmesser kleinen Abschnitt 54a im Federraum 46 angeordnet und ragt mit einem im Durchmesser großen Abschnitt 54b in eine sich an den Federraum 46 anschließende Bohrung 56 hinein. Der erste Steuerkolben 54 tritt mit seinem Abschnitt 54a durch den Federteller 52 hindurch. Der erste Steuerkolben 54 ist hohl ausgebildet und dessen Abschnitt 54b ist in der Bohrung 56 dicht geführt und begrenzt in dieser mit seiner ringförmigen Stirnfläche 55 teilweise einen Steuerdruckraum 58.

[0011] An der dem Brennraum abgewandten Seite des zweiten Einspritzventilglieds 128 stützt sich ein zweiter Steuerkolben 154 ab, der durch die Abstützhülse 48, die Hülse 50 und den ersten Steuerkolben 54 bis in die Bohrung 56 ragt und dort ebenfalls mit seiner Stirnfläche 155 den Steuerdruckraum 58 teilweise begrenzt. Der zweite Steuerkolben 154 ist in seinem Endbereich im Abschnitt 54b des ersten Steuerkolbens 54 dicht geführt. Der zweite Steuerkolben 154 weist in seinem in der Hülse 50 angeordneten Bereich einen im Durchmesser vergrößerten Kragen 152 auf, zwischen dem und dem der Abstützhülse 48 abgewandten Boden der Hülse 50 eine zweite Schließfeder 144 eingespannt ist. Durch die zweite Schließfeder 144 wird das zweite Einspritzventilglied 128 über den zweiten Steuerkolben 154 in Schließrichtung beaufschlagt.

[0012] Vom Pumpenarbeitsraum 22 führt durch den Pumpenkörper 14, den Zwischenkörper 45 und den Ventilkörper 26 ein Kanal 60 in den Druckraum 40 des Kraftstoffeinspritzventils 12. Durch ein erstes elektrisch betätigtes Steuerventil 62 wird eine Verbindung 64 des Pumpenarbeitsraums 22 mit einem Entlastungsraum gesteuert, als der beispielsweise zumindest mittelbar der Kraftstoffvorratsbehälter 24 oder die Druckseite einer Förderpumpe 23 dienen kann, durch die Kraftstoff aus dem Kraftstoffvorratsbehälter 24 in den Pumpenarbeitsraum 22 gefördert wird. Solange keine Kraftstoffeinspritzung erfolgen soll ist durch das Steuerventil 62 die Verbindung 64 des Pumpenarbeitsraums 22 mit dem Entlastungsraum geöffnet, so daß sich im Pumpenarbeitsraum 22 kein Hochdruck aufbauen kann. Wenn eine Kraftstoffeinspritzung erfolgen soll, so wird durch das Steuerventil 62 der Pumpenarbeitsraum 22 vom Entlastungsraum getrennt, so daß sich beim Förderhub des Pumpenkolbens 18 im Pumpenarbeitsraum 22 Hochdruck aufbauen kann. Das Steuerventil 62 kann einen elektromagnetischen Aktor oder einen Piezoaktor aufweisen. Das Steuerventil 62 ist beispielsweise als 2/2-Wegeventil ausgebildet und zwischen einer geöffneten und einer geschlossenen Schaltstellung umschaltbar und wird durch eine elektronische Steuereinrichtung 63 angesteuert.

[0013] Der Steuerdruckraum 58 weist über eine Bohrung 66 eine Verbindung mit dem Kanal 60 und somit mit dem Pumpenarbeitsraum 22 auf. In der Bohrung 66 ist eine Drosselstelle 67 angeordnet. Der Steuerdruckraum 58 weist außerdem über eine Bohrung 68 eine Verbindung mit einem Entlastungsraum auf, als der zumindest mittelbar der Kraftstoffvorratsbehälter 24 dient. In der Bohrung 68 ist eine Drosselstelle 69 angeordnet. Die Drosselstellen 67 und 69 sind in ihrer Dimensionierung aufeinander abgestimmt, um gezielt eine Befüllung des Steuerdruckraums 58 mit Kraftstoff aus dem Pumpenarbeitsraum 22 und eine Entlastung des Steuerdruckraums 58 zum Entlastungsraum 24 zu ermöglichen. Die Verbindung des Steuerdruckruams 58 mit dem Entlastungsraum 24 wird durch ein zweites elektrisch betätigtes Steuerventil 70 gesteuert, das wie das erste Steuerventil 62 ausgebildet sein kann und durch die Steuereinrichtung 63 angesteuert wird.

[0014] Die Bohrung 68, über die der Steuerdruckraum 58 die Verbindung zum Entlastungsraum 24 aufweist, ist im Durchmesser kleiner ausgeführt als die Bohrung 56, in der der Steuerdruckraum 58 gebildet ist, so daß am Übergang vom Steuerdruckraum 58 zur Bohrung 68 eine ringförmige Begrenzung 59 des Steuerdruckraums 58 gebildet ist. Der erste Steuerkolben 54 weist wie in den Figuren 3 und 4 dargestellt an seiner der Begrenzung 59 zugewandten Stirnfläche 55 eine ringförmige Erhebung 53 auf, die gegenüber der Stirnfläche 55 eine geringere Breite in radialer Richtung des Steuerkolbens 54 aufweist. Die Erhebung 53 kann beispielsweise dadurch gebildet sein, daß das Ende des ersten Steuerkolbens 54 wie in den Figuren 3 und 4 dargestellt gegenläufige Anschrägungen aufweist. Wenn das erste Einspritzventilglied 28 einen Hub in Öffnungsrichtung 29 ausführt, so wird über die Abstützhülse 48 und die Hülse 50 auch der erste Steuerkolben 54 in Pfeilrichtung 29 bewegt. Der maximale Öffnungshub des ersten Einspritzventilglieds 28 ist dadurch begrenzt, daß der erste Steuerkolben 54 mit seiner Erhebung 53 an der Begrenzung 59 des Steuerdruckraums 58 zur Anlage kommt. In Figur 3 sind die Steuerkolben 54,154 in ihrer Stellung bei in ihrer Schließstellung angeordneten Einspritzventilgliedern 28,128 dargestellt und in Figur 4 sind die Steuerkolben 54,154 in ihrer Stellung bei in ihrer mit maximalem Öffnungshub geöffneten Stellung angeordneten Einspritzventilgliedern 28,128 dargestellt. Wenn der erste Steuerkolben 54 wie in Figur 4 dargestellt mit seiner Erhebung 53 an der Begrenzung 59 des Steuerdruckraums 58 anliegt, so ist nur noch der innerhalb der Erhebung 53 liegende Teil der Stirnfläche 55 des ersten Steuerkolbens 54 vom im Steuerdruckraum 58 herrschenden Druck beaufschlagt, während der außerhalb der Erhebung liegende Teil der Stirnfläche 55 des ersten Steuerkolbens 54 vom Steuerdruckraum 58 getrennt ist.

[0015] Beide Steuerventile 62 und 70 werden von der elektronischen Steuereinrichtung 63 angesteuert. Der Steuereinrichtung 63 werden Signale über Betriebsparameter der Brennkraftmaschine, wie insbesondere Drehzahl, Last, Temperatur sowie weitere Parameter wie beispielsweise Lufttemperatur, Luftdruck und gegebenenfalls weitere Parameter zugeführt. Durch die Steuereinrichtung 63 werden die Steuerventile 62 und 70 abhängig von diesen Parametern zur Steuerung der Kraftstoffeinspritzung angesteuert.

[0016] Nachfolgend wird die Funktion der Kraftstoffeinspritzeinrichtung erläutert. Beim Saughub des Pumpenkolbens 18 ist das erste Steuerventil 62 geöffnet, so daß Kraftstoff aus dem Kraftstoffvorratsbehälter 24 in den Pumpenarbeitsraum 22 gelangt. Zu einem bestimmten Zeitpunkt des Förderhubs des Pumpenkolbens 18 wird das erste Steuerventil 62 durch die Steuereinrichtung 63 geschlossen, so daß der Pumpenarbeitsraum 22 vom Entlastungsraum getrennt ist und sich im Pumpenarbeitsraum 22 Hochdruck aufbaut. Das zweite Steuerventil 70 wird durch die Steuereinrichtung 63 zunächst geschlossen gehalten, so daß sich im Steuerdruckraum 58 zumindest näherungsweise Hochdruck wie im Pumpenarbeitsraum 22 aufbaut. Beide Einspritzventilglieder 28,128 werden durch die auf diese wirkenden Schließfedern 44,144 und die über die Steuerkolben 54,154 durch den im Steuerdruckraum 58 herrschenden Druck in Schließrichtung auf diese erzeugten Kräfte in ihrer Schließstellung gehalten, so daß keine Kraftstoffeinspritzung erfolgt.

[0017] Zu einer Voreinspritzung einer geringen Kraftstoffmenge wird das zweite Steuerventil 70 durch die Steuereinrichtung 63 geöffnet, so daß der Steuerdruckraum 58 mit dem Entlastungsraum 24 verbunden ist und der Druck im Steuerdruckraum 58 sinkt. 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 Summer der Kraft der ersten Schließfeder 44 und der durch den im Steuerdruckraum 58 herrschenden Restdruck über den ersten Steuerkolben 54 auf das erste Einspritzventilglied 28 erzeugten Kraft, 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 durch den im Druckraum 40 herrschenden Druck über die Druckschulter 142 auf das zweite Einspritzventilglied 128 erzeugte Druckkraft ist geringer als die Summe der durch die zweite Schließfeder 144 und der über den zweiten Steuerkolben 154 durch den im Steuerdruckraum 58 herrschenden Restdruck auf das zweite Einspritzventilglied 128 in Schließrichtung erzeugten Kraft, so daß das zweite Einspritzventilglied 128 in seiner Schließstellung 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. Zur Beendigung der Voreinspritzung wird das zweite Steuerventil 70 durch die Steuereinrichtung 63 geschlossen, so daß der Druck im Steuerdruckraum 58 wieder steigt und das erste Einspritzventilglied 28 infolge der durch den ersten Steuerkolben 54 auf dieses erzeugten höheren Kraft in Schließrichtung wieder in seine Schließstellung bewegt wird. Die Zeitdauer, für die das zweite Steuerventil 70 zur Voreinspritzung geöffnet wird, ist sehr kurz, so daß das erste Einspritzventilglied 28 nur mit einem Teilhub öffnet und der erste Steuerkolben 54 nicht mit seiner Erhebung 53 an der Begrenzung 59 des Steuerdruckraums 58 zur Anlage kommt. Dabei ist die gesamte Stirnfläche 55 des ersten Steuerkolbens 54 vom im Steuerdruckraum 58 herrschenden Druck beaufschlagt und bei geschlossenem zweitem Steuerventil 70 erzeugt der im Steuerdruckraum 58 herrschende steigende Druck eine Kraft auf den ersten Steuerkolben 54, die ausreicht, um das erste Einspritzventilglied 28 gegen den im Druckraum 40 herrschenden Druck in seine Schließstellung zu bewegen. Wenn das erste Einspritzventilglied 28 nur mit einem Teilhub geöffnet ist, so ergibt sich außerdem zwischen dessen Dichtfläche 34 und dem Ventilsitz 36 nur ein enger Spalt, in dem eine Drosselung des durchströmenden Kraftstoffs erfolgt, so daß die auf das Einspritzventilglied 28 in Öffnungsrichtung 29 wirkende Kraft geringer ist als bei mit maximalem Öffnungshub geöffnetem Einspritzventilglied 28.

[0018] Nach Beendigung der Voreinspritzung wird das erste Steuerventil 62 vorzugsweise geschlossen gehalten, so daß im Pumpenarbeitsraum 22 ein weiterer Druckaufbau erfolgt. Zu einer Haupteinspritzung einer größeren Kraftstoffmenge als bei der Voreinspritzung wird das zweite steuerventil 70 durch die Steuereinrichtung 63 zu einem bestimmten Zeitpunkt geöffnet, so daß der Steuerdruckraum 58 mit dem Entlastungsraum 24 verbunden ist und der Druck im Steuerdruckraum 58 sinkt. Das erste Einspritzventilgied 28 öffnet dann und gibt die wenigstens eine erste Einspritzöffnung 32 frei. Das erste Einspritzventilglied 28 öffnet dabei mit seinem maximalen Öffnungshub, so daß der erste Steuerkolben 54 mit seiner Erhebung 53 an der Begrenzung 59 des Steuerdruckraums 58 zur Anlage kommt. Wenn nur eine relativ geringe Kraftstoffmenge eingespritzt werden soll, so wird anschließend das zweite Steuerventil 70 durch die Steuereinrichtung 63 wieder geschlossen, so daß der Druck im Steuerdruckraum 58 wieder ansteigt, bevor sich das zweite Einspritzventilglied 128 durch den im Druckraum 40 herrschenden Druck in Öffnungsrichtung 29 bewegt wird. Das zweite Einspritzventilglied 128 wird dann durch den auf den zweiten Steuerkolben 154 wirkenden hohen Druck in seiner Schließstellung gehalten. Das erste Einspritzventilglied 28 bleibt in seiner mit maximalem Öffnungshub geöffneten Stellung, da nur der innerhalb der Erhebung 53 liegende Teil der Stirnfläche 55 des ersten Steuerkolbens 54 von dem im Steuerdruckraum 58 herrschenden Druck beaufschlagt ist und sich somit nur eine Kraft in Schließrichtung auf den ersten Steuerkolben 54 und damit das erste Einspritzventilglied 28 ergibt, die geringer ist als die durch den im Druckraum 40 herrschenden Druck in Öffnungsrichtung 29 erzeugte Kraft. Zur Beendigung der Haupteinspritzung wird durch die Steuereinrichtung 63 dann das erste Steuerventil 62 geöffnet, so daß der Druck im Druckraum 40 sinkt und das erste Einspritzventilglied 28 durch die Kraft der ersten Schließfeder 44 und durch die auf den ersten Steuerkolben 54 durch den im Steuerdruckraum 58 herrschenden Druck erzeugte Kraft schließt.

[0019] Wenn bei der Haupteinspritzung eine relativ große Kraftstoffmenge eingespritzt werden soll, so wird durch die Steuereinrichtung 63 das zweite Steuerventil 70 länger offen gehalten, so daß auch das zweite Einspritzventilglied 128 durch den im Druckraum 40 herrschenden Druck gegen die Kraft der zweiten Schließfeder 144 und die durch den im Steuerdruckraum 58 herrschenden Restdruck über den zweiten Steuerkolben 154 erzeugte Kraft öffnet und die wenigstens eine zweite Einspritzöffnung 132 freigibt. Das zweite Einspritzventilglied 128 öffnet dabei mit zeitlicher Verzögerung nach dem ersten Einspritzventilglied 28, so daß zu Beginn der Haupteinspritzung nur das erste Einspritzventilglied 28 geöffnet ist. Wenn auch das zweite Einspritzventilglied 128 geöffnet ist, so ist am Kraftstoffeinspritzventil 12 der gesamte Einspritzquerschnitt freigegeben und es wird eine größere Kraftstoffmenge eingespritzt. Zur Beendigung der Haupteinspritzung wird das erste Steuerventil 62 durch die Steuereinrichtung 63 geöffnet, so daß der Druck im Druckraum 40 sinkt und das erste und das zweite Einspritzventilglied 28,128 durch die auf diese wirkenden Schließkräfte der Schließfedern 44,144 und der Steuerkolben 54,154 schließen. Das zweite Steuerventil 70 wird dabei durch die Steuereinrichtung 63 geschlossen.

[0020] Es kann vorgesehen sein, daß die durch die ersten Einspritzöffnungen 32 und die zweiten Einspritzöffnungen 132 gebildeten Einspritzquerschnitte zumindest annähernd gleich groß sind, so daß bei der Öffnung nur des ersten Einspritzventilglieds 28 der halbe gesamte Einspritzquerschnitt freigegeben wird. Alternativ kann auch vorgesehen sein, daß die ersten Einspritzöffnungen 32 einen größeren oder kleineren Einspritzquerschnitt bilden als die zweiten Einspritzöffnungen 132.

[0021] In Figur 5 ist der Verlauf des Öffnungshubs h für das erste Einspritzventilglied 28 mit durchgezogener Linie und für das zweite Einspritzventilglied 128 mit gestrichelter Linie während eines Einspritzzykluses über der Zeit t dargestellt. Mit I ist dabei die Voreinspritzung und mit II die Haupteinspritzung bezeichnet. Bei der Voreinspritzung I öffnet wie vorstehend erläutert nur das erste Einspritzventilglied 28. Bei der Haupteinspritzung II öffnet entweder nur das erste einspritzventilglied 28 oder mit zeitlicher Verzögerung auch das zweite Einspritzventilglied 128. Die zeitlicher Verzögerung beim Öffnen des zweiten Einspritzventilglieds 128 kann durch das zweite Steuerventil 70 beeinflußt werden, indem dieses nach dem Öffnen des ersten Einspritzventilglieds 28 mit maximalem Öffnungshub wieder geschlossen wird, so daß das zweite Einspritzventilglied 128 wegen des hohen Drucks im Steuerdruckraum 58 zunächst geschlossen bleibt, und mit zeitlicher Verzögerung wieder geöffnet wird, so daß das zweite Einspritzventilglied 128 öffnen kann.

[0022] Es kann vorgesehen sein, daß bei bestimmten Betriebsparametern der Brennkraftmaschine, insbesondere bei geringer Last und/oder Drehzahl, wenn nur eine geringe Kraftstoffmenge eingespritzt wird, über den gesamten Förderhub des Pumpenkolbens 18 während der Vor- und Haupteinspritzung nur das erste Einspritzventilglied 28 öffnet und das zweite Einspritzventilglied 128 geschlossen bleibt. Bei hoher Last und/oder Drehzahl der Brennkraftmaschine, wenn eine größere Kraftstoffmenge eingespritzt wird, kann vorgesehen sein, daß während der Voreinspritzung nur das erste Einspritzventilglied 28 öffnet, und während der Haupteinspritzung zusätzlich auch das zweite Einspritzventilglied 128 öffnet.

[0023] In der Verbindung zwischen dem Pumpenarbeitsraum 22 und dem Druckraum 40 kann im Kanal 60 ein Absperrventil 80 angeordnet sein. Das Absperrventil 80 ist dabei zwischen der Verbindung 64 des Pumpenarbeitsraums 22 mit dem Entlastungsraum 24 und der Verbindung 66 des Steuerdruckraums 58 mit dem Kanal 60 angeordnet. Das Absperrventil 80 kann als zum Druckraum 40 hin öffnendes Rückschlagventil oder als elektrisch betätigtes Ventil ausgebildet sein, das durch die Steuereinrichtung 63 angesteuert wird. Durch das Absperrventil 80 können der Druckraum 40 und der Steuerdruckraum 58 vom Pumpenarbeitsraum 22 getrennt werden. Bei geschlossenem Absperrventil 80 kann der Pumpenarbeitsraum 22 bei geöffnetem erstem Steuerventil 62 mit dem Entlastungsraum 24 verbunden und somit entlastet sein, während bei geschlossenem zweitem Steuerventil 70 Kraftstoff unter Druck im Druckraum 40 und im Steuerdruckraum 58 gespeichert werden kann. Durch Öffnen des zweiten Steuerventils 70 kann eine Voreinspritzung oder eine Nacheinspritzung von Kraftstoff nach der Haupteinspritzung erfolgen, ohne daß zum Zeitpunkt der Kraftstoffeinspritzung Kraftstoff durch den Pumpenkolben 18 gefördert zu werden braucht.

Ansprüche

1. Kraftstoffeinspritzeinrichtung für eine Brennkraftmaschine mit einer Kraftstoffhochdruckpumpe (10) und einem mit dieser verbundenen Kraftstoffeinspritzventil (12) für jeden Zylinder der Brennkraftmaschine, wobei die Kraftstoffhochdruckpumpe (10) einen durch die Brennkraftmaschine in einer Hubbewegung angetriebenen Pumpenkolben (18) aufweist, der einen Pumpenarbeitsraum (22) begrenzt, der mit einem Druckraum (40) des Kraftstoffeinspritzventils (12) verbunden ist, wobei das Kraftstoffeinspritzventil (12) wenigstens ein erstes Einspritzventilglied (28) aufweist, durch das wenigstens eine erste Einspritzöffnung (32) gesteuert wird und das von dem im Druckraum (40) herrschenden Druck beaufschlagt gegen eine Schließkraft in einer Öffnungsrichtung (29) bewegbar ist, mit einem ersten elektrisch betätigten Steuerventil (23), durch das eine Verbindung des Pumpenarbeitsraums (22) mit einem Entlastungsraum (24) gesteuert wird, wobei dem wenigstens einen ersten Einspritzventilglied (28) eine Fläche (55) zugeordnet ist, die von dem in einem kraftstoffgefüllten Steuerdruckraum (58) herrschenden Druck beaufschlagt ist, über die durch den im Steuerdruckraum (58) herrschenden Druck eine Kraft in Schließrichtung auf das erste Einspritzventilglied (28) erzeugt wird, wobei der Steuerdruckraum (58) eine Verbindung (66) zumindest mittelbar mit dem Pumpenarbeitsraum (22) und eine durch ein zweites elektrisch betätigtes Steuerventil (70) gesteuerte Verbindung (68) mit einem Entlastungsraum (24) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß das Kraftstoffeinspritzventil (12) ein zweites, innerhalb des hohl ausgebildeten ersten Einspritzventilglieds (28) verschiebbar geführtes Einspritzventilglied (128) aufweist, durch das wenigstens eine zweite Einspritzöffnung (132) gesteuert wird und das von dem im Druckraum (40) herrschenden Druck beaufschlagt gegen eine Schließkraft in einer Öffnungsrichtung (29) bewegbar ist und daß dem zweiten Einspritzventilglied (128) eine vom im Steuerdruckraum (58) herrschenden Druck beaufschlagte Fläche (155) zugeordnet ist, über die durch den im Steuerdruckraum (58) herrschenden Druck eine Kraft in Schließrichtung auf das zweite Einspritzventilglied (128) erzeugt wird.

2. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei durch das zweite elektrisch betätigte Steuerventil (58) geöffneter Verbindung (68) des Steuerdruckraums (52) mit dem Entlastungsraum (24) das erste Einspritzventilglied (28) bei einem geringeren Druck im Druckraum (40) öffnet als das zweite Einspritzventilglied (128).

3. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zu einer Voreinspritzung von Kraftstoff bei geschlossenem erstem Steuerventil (62) das zweite Steuerventil (70) geöffnet wird, so daß das erste Einspritzventilglied (28) durch den im Druckraum (40) herrschenden Druck mit einem Teilhub öffnet, während das zweite Einspritzventilglied (128) in seiner Schließstellung bleibt, und daß anschließend zur Beendigung der Voreinspritzung das zweite Steuerventil (70) wieder geschlossen wird, so daß das erste Einspritzventilglied (28) durch den im Steuerdruckraum (58) herrschenden Druck schließt.

4. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der maximale Öffnungshub des ersten Einspritzventilglieds (28) begrenzt ist und daß bei mit maximalem Öffnungshub geöffnetem erstem Einspritzventilglied (28) die diesem zugeordnete, vom im Steuerdruckraum (58) herrschenden Druck beaufschlagte Fläche (55) kleiner ist als bei in seiner Schließstellung befindlichem oder nur mit einem Teilhub geöffnetem erstem Einspritzventilglied (28).

5. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß zu einer Haupteinspritzung von Kraftstoff bei geschlossenem erstem Steuerventil (62) das zweite Steuerventil (70) geöffnet wird, so daß das erste Einspritzventilglied (28) durch den im Druckraum (40) herrschenden Druck mit maximalem Öffnungshub öffnet und daß anschließend das zweite Steuerventil (70) geschlossen wird, so daß das zweite Einspritzventilglied (128) in seiner Schließstellung verbleibt während das die durch den im Steuerdruckraum (58) herrschenden Druck auf das erste Einspritzventilglied (28) erzeugte Kraft in Schließrichtung infolge der verkleinerten Fläche (55) so gering ist, daß das erste Einspritzventilglied (28) in seiner mit maximalem Öffnungshub geöffneten Stellung verbleibt.

6. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zu einer Haupteinspritzung von Kraftstoff bei geschlossenem erstem Steuerventil (62) das zweite Steuerventil (70) geöffnet wird, so daß das erste Einspritzventilglied (28) durch den im Druckraum (40) herrschenden Druck mit maximalem Öffnungshub öffnet und daß das zweite Einspritzventilglied (128) bei steigendem Druck im Druckraum (40) zeitlich nach dem ersten Einspritzventilglied (28) ebenfalls öffnet.

7. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß zur Beendigung der Haupteinspritzung das erste Steuerventil (62) geöffnet und das zweite Steuerventil (70) geschlossen wird.

8. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die dem ersten Einspritzventilglied (28) zugeordnete Fläche (55) und/oder die dem zweiten Einspritzventilglied (128) zugeordnete Fläche (155) an einem den Steuerdruckraum (58) begrenzenden Steuerkolben (54;154) angeordnet ist, der sich zumindest mittelbar am ersten Einspritzventilglied (28) bzw. am zweiten Einspritzventilglied (128) abstützt.

9. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in der Verbindung (66) des Steuerdruckraums (58) zumindest mittelbar mit dem Pumpenarbeitsraum (22) eine Drosselstelle (67) und/oder in der Verbindung (68) des Steuerdruckraums (58) mit dem Entlastungsraum (24) eine Drosselstelle (69) angeordnet ist.

10. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in der Verbindung (60) des Druckraums (40) mit dem Pumpenarbeitsraum (22) zwischen der durch das erste Steuerventil (62) gesteuerten Verbindung (64) zum Entlastungsraum (24) und der Verbindung (66) des Steuerdruckraums (58) mit dem Pumpenarbeitsraum (22) ein Absperrventil (80) angeordnet ist, durch das der Druckraum (40) und der Steuerdruckraum (58) vom Pumpenarbeitsraum (22) trennbar sind.

Zeichnung