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KRAFTSTOFFEINSPRITZEINRICHTUNG FÜR EINE BRENNKRAFTMASCHINE - Dokument EP1456528
 
PatentDe  


Dokumentenidentifikation EP1456528 20.10.2005
EP-Veröffentlichungsnummer 0001456528
Titel KRAFTSTOFFEINSPRITZEINRICHTUNG FÜR EINE BRENNKRAFTMASCHINE
Anmelder Robert Bosch GmbH, 70469 Stuttgart, DE
Erfinder MATZ, Katja, 85630 Grasbrunn, DE;
SCHMIDT, Uwe, 71665 Vaihingen/Enz, DE;
GREIF, Hubert, 71706 Markgroeningen, DE
DE-Aktenzeichen 50204298
Vertragsstaaten DE, FR, GB, IT
Sprache des Dokument DE
EP-Anmeldetag 02.11.2002
EP-Aktenzeichen 027925882
WO-Anmeldetag 02.11.2002
PCT-Aktenzeichen PCT/DE02/04075
WO-Veröffentlichungsnummer 0003050408
WO-Veröffentlichungsdatum 19.06.2003
EP-Offenlegungsdatum 15.09.2004
EP date of grant 14.09.2005
Veröffentlichungstag im Patentblatt 20.10.2005
IPC-Hauptklasse F02M 57/02
IPC-Nebenklasse F02M 47/02   

Beschreibung[de]
Stand der Technik

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

Eine solche Kraftstoffeinspritzeinrichtung ist durch die EP 0.987 431 A2 bekannt. Diese Kraftstoffeinspritzeinrichtung weist eine Kraftstoffhochdruckpumpe und ein mit dieser verbundenes Kraftstoffeinspritzventil für jeden Zylinder der Brennkraftmaschine auf. Die Kraftstoffhochdruckpumpe weist einen durch die Brennkraftmaschine in einer Hubbewegung angetriebenen Pumpenkolben auf, der einen Pumpenarbeitsraum begrenzt. Das Kraftstoffeinspritzventil weist einen mit dem Pumpenarbeitsraum verbundenen Druckraum und 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 erstes elektrisch betätigtes Steuerventil vorgesehen, durch das eine Verbindung des Pumpenarbeitsraums mit einem Entlastungsraum gesteuert wird. Es ist außerdem ein zweites elektrisch betätigtes Steuerventil vorgesehen, durch das eine Verbindung eines Steuerdruckraums mit einem Entlastungsraum gesteuert wird. Der Steuerdruckraum ist über eine Drosselstelle mit dem Pumpenarbeitsraum verbunden. Der Steuerdruckraum ist durch einen Steuerkolben begrenzt, der sich am Einspritzventilglied abstützt und der durch den im Steuerdruckraum herrschenden Druck in einer Schließrichtung des Einspritzventilglieds beaufschlagt und. Zu einer Kraftstoffeinspritzung wird das erste Steuerventil geschlossen und das zweite Steuerventil geöffnet, so daß sich im Steuerdruckraum kein Hochdruck aufbauen kann und das Kraftstoffeinspritzventil öffnen kann.

Bei geöffnetem zweitem Steuerventil fließt aus dem Pumpenarbeitsraum über den Steuerdruckraum Kraftstoff ab, bis das Einspritzventilglied seine voll geöffnete Stellung erreicht hat, in der durch den Steuerkolben der Durchflussquerschnitt vom Steuerdruckraum zum Entlastungsraum vollständig verschlossen wird. Im Steuerdruckraum herrscht dann der Hochdruck wie im Pumpenarbeitsraum, jedoch wirkt dieser auf eine kleinere Stirnfläche des Steuerkolbens als bei in seiner Schließstellung angeordnetem Einspritzventilglied. Die druckbeaufschlagte Stirnfläche des Steuerkolbens kann jedoch nicht beliebig verkleinert werden, so dass es bei hohem Druck im Steuerdruckraum schwierig sein kann, das Kraftstoffeinspritzventil geöffnet zu halten.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritzeinrichtung mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1 hat demgegenüber den Vorteil, dass bei zur Kraftstoffeinspritzung geöffnetem zweitem Steuerventil und somit geöffnetem Kraftstoffeinspritzventil mit der Bypassverbindung ein verringerter Durchflussquerschnitt vom Steuerdruckraum zum Entlastungsraum freigegeben wird, so dass sowohl die aus dem Steuerdruckraum abfließende Kraftstoffmenge gering gehalten werden kann als auch der Druck im Steuerdruckraum nicht zu hoch ist, so dass das Kraftstoffeinspritzventil während der Kraftstoffeinspritzung sicher geöffnet bleiben kann.

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

Die Ausbildung gemäß Anspruch 2 ermöglicht eine einfache Bildung der Bypassverbindung. Die Ausbildung gemäß Anspruch 3 ermöglicht ebenfalls eine einfache Bildung der Bypassverbindung, die außerdem unempfindlich gegenüber möglicher Verschmutzung ist, da die Nut bei geschlossenem Kraftstoffeinspritzventil offen ist und sich somit keine Schmutzpartikel in dieser festsetzen können.

Zeichnung

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 einem Längsschnitt in vereinfachter Darstellung, Figur 2 einen in Figur 1 mit II bezeichneten Ausschnitt in vergrößerter Darstellung, Figur 3 einen weiter vergrößerten Ausschnitt III von Figur 2 bei geschlossenem Kraftstoffeinspritzventil, Figur 4 den Ausschnitt III bei geöffnetem Kraftstoffeinspritzventil, Figur 5 den Ausschnitt III einer Kraftstoffeinspritzeinrichtung gemäß einer modifizierten Ausführung bei geschlossenem Kraftstoffeinspritzventil und Figur 6 den Ausschnitt III bei geöffnetem Kraftstoffeinspritzventil.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

In den Figuren 1 bis 6 ist eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung für eine Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs 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.

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.

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 bildet einen Steuerdruckraum 52, der durch den Steuerkolben 50 als bewegliche Wand begrenzt wird. Der Steuerkolben 50 stützt sich über eine gegenüber diesem im Durchmesser kleinere Kolbenstange 51 am Einspritzventilglied 28 ab und kann mit dem Einspritzventilglied 28 verbunden sein. 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.

Vom Pumpenarbeitsraum 22 führt gemäß Figur 1 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. Die Steuerventile 68,70 können einen elektromagnetischen Aktor oder einen Piezoaktor aufweisen und werden durch eine elektronische Steuereinrichtung 72 angesteuert.

Zwischen dem Pumpenkörper 14 der Kraftstoffhochdruckpumpe 10 und dem Ventilkörper 26 des Kraftstoffeinspritzventils 12 ist eine Zwischenscheibe 54 angeordnet, die eine Begrenzung des Steuerdruckraums 52 auf dessen dem Einspritzventilglied 28 abgewandter Seite bildet. Die den Steuerdruckraum 52 begrenzende Fläche 53 der Zwischenscheibe 54 ist zumindest annähernd senkrecht zur Längsachse 49 des Steuerkolbens 50 angeordnet. In der Zwischenscheibe 54 ist der Kanal 62 vom Kanal 60 zum Steuerdruckraum 52 ausgebildet und die Drosselstelle 63 ist als eine Drosselbohrung in der Zwischenscheibe 54 ausgebildet. Die Drosselbohrung 63 mündet in einen Randbereich des Steuerdruckraums 52 versetzt zur Längsachse 49 des Steuerkolbens 50. In der Zwischenscheibe 54 ist eine Bohrung 55 angeordnet, die einen Teil der Verbindung 64 des Steuerdruckraums 52 zum Entlastungsraum 24 bildet.

Wie in Figur 2 dargestellt weist der Steuerkolben 50 an seiner der Zwischenscheibe 54 zugewandten Stirnseite einen hohlzylinderförmigen Ansatz 56 auf, der einen geringeren Durchmesser als der Steuerkolben 50 in dessen in der Bohrung 48 dichtend geführtem Bereich aufweist. An der der Zwischenscheibe 54 zugewandten Stirnfläche des Ansatzes 56 ist eine ringförmige Dichtfläche 57 ausgebildet. Innerhalb des Ansatzes 56 ist somit eine Vertiefung 58 und außerhalb des Ansatzes 56 ist eine ringförmige Absenkung 59 am Steuerkolben 50 um den Ansatz herum gebildet. Die Vertiefung 58 ist zumindest annähernd koaxial zu der Bohrung 55 inder Zwischenscheibe 54 angeordnet und weist zumindest annähernd denselben Durchmesser wie die Bohrung 55 auf. Die Dichtfläche 57 kann zumindest annähernd eben ausgebildet sein und senkrecht zur Längsachse 49 des Steuerkolbens 50 verlaufen. Vorzugsweise ist die Dichtfläche 57 jedoch derart angeschrägt ausgebildet, daß diese radial nach innen zur Vertiefung 58 hin abfällt wie dies in den Figuren 3 bis 6 dargestellt ist. Die Drosselbohrung 63 in der Zwischenscheibe 54 mündet in den Steuerdruckraum 52 außerhalb des Ansatzes 56 des Steuerkolbens 50 im Bereich der Absenkung 59. Die Bohrung 55 in der Zwischenscheibe 54 bildet einen innerhalb des Ansatzes 56 des Steuerkolbens 50 abführenden Ablauf zum zweiten Steuerventil 70 und über dieses zum Entlastungsraum 24.

Bei einer in den Figuren 2 bis 4 dargestellten Ausführung der Kraftstoffeinspritzeinrichtung ist im hohlzylinderförmigen Ansatz 56 des Steuerkolbens 50 eine Drosselbohrung 80 angeordnet, die die Absenkung 59 außerhalb des Ansatzes 56 mit der Vertiefung 58 innerhalb des Ansatzes 56 verbindet. Die Drosselbohrung 80 verläuft beispielsweise etwa radial zur Längsachse 49 des Steuerkolbens 50 durch den Ansatz 56. Wenn das Kraftstoffeinspritzventil 12 geschlossen ist, so befindet sich das Einspritzventilglied 28 in einer Schließstellung, in der dieses mit seiner Dichtfläche 34 am Ventilsitz 36 anliegt und die Einspritzöffnungen 32 verschließt. Entsprechend befindet sich der Steuerkolben 50 dann in einer Hubstellung, in der dieser mit seiner Dichtfläche 57 mit Abstand zu der die Begrenzung des Steuerdruckraums 52 bildenden Fläche 53 der Zwischenscheibe 54 angeordnet ist, wie dies in Figur 3 dargestellt ist. Zwischen der Dichtfläche 57 des Steuerkolbens 50 und der Fläche 53 der Zwischenscheibe 54 wird dabei ein großer Durchflußquerschnitt 84 freigegeben für die Verbindung 64 des Steuerdruckraums 52 zum zweiten Steuerventil 70. Der Zulauf von Kraftstoff in den Steuerdruckraum 52 vom Kanal 60 über den Kanal 62 und die Drosselbohrung 63 wird durch die Drosselbohrung 63 begrenzt. Der Ablauf von Kraftstoff aus dem Steuerdruckraum 52 zum zweiten Steuerventil 70 erfolgt jedoch über den zwischen der Dichtfläche 57 des Steuerkolbens 50 und der Zwischenscheibe 54 mit der Hauptverbindung 84 freigegebenen großen Durchflußquerschnitt ungedrosselt, wobei die Drosselbohrung 80 im Steuerkolben 50 unwirksam ist.

Wenn das Kraftstoffeinspritzventil 12 geöffnet ist, so befindet sich das Einspritzventilglied 28 in einer Öffnungsstellung, in der dieses mit seiner Dichtfläche 34 mit Abstand vom Ventilsitz 36 angeordnet ist und gibt die Einspritzöffnungen 32 freigibt. Entsprechend befindet sich der Steuerkolben 50 dann in einer Hubstellung, in der dieser mit seiner Dichtfläche 57 an der Fläche 53 der Zwischenscheibe 54 anliegt, wie dies in Figur 4 dargestellt ist. Die Fläche 53 der Zwischenscheibe 54 bildet somit einen Ventilsitz, mit dem die Dichtfläche 57 des Steuerkolbens 50 zusammenwirkt. Infolge der Anschrägung der Dichtfläche 57 liegt diese im wesentlichen nur mit ihrem äußeren Rand an der Fläche 53 der Zwischenscheibe 54 an, wodurch eine Linienberührung mit hoher Flächenpressung und damit ein sicheres Abdichten erreicht wird. Zwischen der Dichtfläche 57 des Steuerkolbens 50 und der Zwischenscheibe 54 als Ventilsitz wird dabei die Hauptverbindung 84 vom Steuerraum 52 zur Bohrung 55 in der Zwischenscheibe 54 als Verbindung des Steuerdruckraums 52 mit dem zweiten Steuerventil 70 und dem Entlastungsraum 24 gesteuert. Diese Hauptverbindung 84 ist bei geschlossenem Kraftstoffeinspritzventil 12 geöffnet und bei geöffnetem Kraftstoffeinspritzventil 12 geschlossen. Wenn der Steuerkolben 50 mit seiner Dichtfläche 57 an der Fläche 53 der Zwischenscheibe 54 anliegt und die Hauptverbindung 84 verschließt, so ist über die Drosselbohrung 80 im Steuerkolben 50 eine Bypassverbindung vom Steuerdruckraum 52 zur Bohrung 55 geöffnet, deren Durchflußquerschnitt durch die Drosselbohrung 80 bestimmt ist, der wesentlich kleiner ist als der Durchflußquerschnitt der Hauptverbindung 84, wenn diese geöffnet ist.

Bei einer in den Figuren 5 und 6 dargestellten modifizierten Ausführung der Kraftstoffeinspritzeinrichtung ist anstelle der Drosselbohrung 80 im Steuerkolben 50 eine Nut 82 in der Dichtfläche 57 ausgebildet, die beispielsweise etwa radial zur Längsachse 49 des Steuerkolbens 50 verläuft und die zur Zwischenscheibe 54 hin offen ist. Der Querschnitt der Nut 82 kann beliebig ausgebildet sein und die Nut 82 verbindet die Absenkung 59 außerhalb des Ansatzes 56 mit der Vertiefung 58 innerhalb des Ansatzes 56 des Steuerkolbens 50. Wenn das Kraftstoffeinspritzventil 12 geschlossen ist und der Steuerkolben 50 mit seiner Dichtfläche 57 mit Abstand zur Fläche 53 der Zwischenscheibe 54 angeordnet ist, wie dies in Figur 5 dargestellt ist, so wird durch den Steuerkolben 50 die Hauptverbindung 84 zur Bohrung 55 mit großem Durchflußquerschnitt freigegeben und die Drosselnut 82 ist unwirksam. Wenn das Kraftstoffeinspritzventil 12 geöffnet ist und der Steuerkolben 50 mit seiner Dichtfläche 57 an der Fläche 53 der Zwischenscheibe 54 anliegt, wie dies in Figur 6 dargestellt ist, so wird durch den Steuerkolben 50 die Hauptverbindung 84 verschlossen und es ist nur die Bypassverbindung über die Drosselnut 82 mit geringem Durchflußquerschnitt freigegeben. Wenn der Steuerkolben 50 mit seiner Dichtfläche 57 mit Abstand von der Fläche 53 der Zwischenscheibe 54 angeordnet ist, so ist die Nut 82 offen, so daß sich eventuell vorhandene Schmutzpartikel nicht in der Nut festsetzen können und den vorgegebenen Durchflußquerschnitt verringern und zu einer Funktionsbeeinträchtigung der Kraftstoffeinspritzeinrichtung führen können.

Der Querschnitt der Drosselbohrung 63 in der Zwischenscheibe 54 und der Drosselbohrung 80 bzw. der Drosselnut 82 im Steuerkolben 50 sind für eine optimale Funktion der Kraftstoffeinspritzeinrichtung in geeigneter Weise aufeinander abgestimmt.

Nachfolgend wird die Funktion der Kraftstoffeinspritzeinrichtung erläutert. 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. 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 und der auf den Steuerkolben 50 durch den im Steuerdruckraum 52 wirkenden Restdruck wirkenden Druckkraft, so bewegt sich das Einspritzventilglied 28 in Öffnungsrichtung 29 und gibt die wenigstens eine Einspritzöffnung 32 frei. Der Steuerkolben 50 nimmt dabei seine in den Figuren 4 und 6 dargestellte Hubstellung ein, so daß nur die Bypassverbindung über die Drosselbohrung 80 bzw. die Drosselnut 82 mit geringem Durchflußquerschnitt freigegeben ist. Von dem durch den Pumpenkolben 18 geförderten Kraftstoff kann somit nur eine geringe Teilmenge über die Drosselbohrung 63 sowie die Drosselbohrung 80 bzw. die Drosselnut 82 und das geöffnete zweite Steuerventil 70 in den Entlastungsraum 24 abströmen. Es kann auch vorgesehen sein, daß das Kraftstoffeinspritzventil 12 zur Voreinspritzung nur mit einem Teilhub des Einspritzventilglieds 28 öffnet, so daß der Steuerkolben 50 mit seiner Dichtfläche 57 nicht an der Zwischenscheibe 54 zur Anlage kommt und die Hauptverbindung nicht ganz verschließt, wobei jedoch der Durchflußquerschnitt der Hauptverbindung verringert wird.

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 und das Einspritzventilglied 28 in seine Schließstellung bewegt wird.

Für eine nachfolgende Haupteinspritzung wird das zweite Steuerventil 70 durch die Steuereinrichtung 72 geöffnet. Das Kraftstoffeinspritzventil 12 öffnet dann infolge der reduzierten Druckkraft auf den Steuerkolben 50 und das Einspritzventilglied 28 bewegt sich über seinen maximalen Öffnungshub in seine Öffnungsstellung. Bei der Öffnungsbewegung des Einspritzventilglieds 28 ist zunächst der große Durchflußquerschnitt über die Hauptverbindung 84 durch den Steuerkolben 50 freigegeben, bis das Einspritzventilglied 28 mit seinem maximalen Öffnungshub geöffnet ist und der Steuerkolben 50 mit seiner Dichtfläche 57 an der Fläche 53-der Zwischenscheibe 54 anliegt und die Hauptverbindung 84 schließt und nur noch die Bypassverbindung über die Drosselbohrung 80 bzw. die Drosselnut 82 freigegeben ist. Hierdurch wird ein schnelles Öffnen des Kraftstoffeinspritzventils 12 ermöglicht. Wenn das Kraftstoffeinspritzventil 12 ganz geöffnet ist, so kann über die Drosselbohrung 63 sowie die Drosselbohrung 80 bzw. die Drosselnut 82 nur noch eine geringe Kraftstoffmenge zum Entlastungsraum 24 abströmen, so daß nur ein geringer Teil des vom Pumpenkolben 18 geförderten Kraftstoffs nicht für die Einspritzung zur Verfügung steht.

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 sich in diesem Hochdruck aufbaut und über die auf den Steuerkolben 50 wirkende Kraft das Kraftstoffeinspritzventil 12 geschlossen wird. Bei der Schließbewegung des Einspritzventilglieds 28 wird durch den Steuerkolben 50 die Hauptverbindung 84 mit großem Durchflußquerschnitt freigegeben, so daß der Druck im Steuerdruckraum 52 schnell ansteigt und auf den Steuerkolben 50 eine hohe Druckkraft wirkt, so daß das Kraftstoffeinspriztventil 12 schnell schließt. Für eine Nacheinspritzung von Kraftstoff wird das zweite Steuerventil 70 durch die-Steuereinrichtung 72 nochmals geöffnet, so daß infolge des verringerten Drucks im Steuerdruckraum 52 das Kraftstoffeinspritzventil 12 öffnet. Zur Beendigung der Nacheinspritzung wird das zweite Steuerventil 70 geschlossen und/oder das erste Steuerventil 68 geöffnet.


Anspruch[de]
  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 und dem Kraftstoff aus einem Kraftstoffvorratsbehälter (24) zugeführt wird, wobei das Kraftstoffeinspritzventil (12) einen mit dem Pumpenarbeitsraum (22) verbundenen Druckraum (40) und ein Einspritzventilglied (28) aufweist, durch das wenigstens eine Einspritzöffnung (32) gesteuert wird, das auf einer an diesem ausgebildeten Druckfläche (42) von dem im Druckraum (40) herrschenden Druck in einer Öffnungsrichtung (29) beaufschlagt ist und das gegen eine Schließkraft in Öffnungsrichtung (29) zur Freigabe der wenigstens einen Einspritzöffnung (32) bewegbar ist, mit einem ersten Steuerventil (68), durch das eine Verbindung (66) des Pumpenarbeitsraums (22) mit einem Entlastungsraum (24) gesteuert wird, und mit einem zweiten Steuerventil (70), durch das eine Verbindung (64) eines Steuerdruckraums (52) des Kraftstoffeinspritzventils (12) mit einem Entlastungsraum (24) gesteuert wird, wobei der Steuerdruckraum (52) zumindest mittelbar eine Verbindung (62) mit dem Pumpenarbeitsraum (22) aufweist, in der eine Drosselstelle (63) vorgesehen ist, wobei der Steuerdruckraum (52) durch einen Steuerkolben (50) begrenzt ist, der auf das Einspritzventilglied (28) in einer Schließrichtung wirkt, wobei durch den Steuerkolben (50) ein Durchflussquerschnitt der Verbindung (64) des Steuerdruckraums (52) zum Entlastungsraum (24) abhängig vom Hub des Steuerkolbens (50) derart gesteuert wird, dass bei in einer Schließstellung angeordnetem Einspritzventilglied (28) ein größerer Durchflussquerschnitt freigegeben ist als bei in einer Öffnungsstellung angeordnetem Einspritzventilglied (28), dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerkolben (50) bei in seiner Schließstellung angeordnetem Einspritzventilglied (28) eine Hauptverbindung (84) mit großem Durchflussquerschnitt freigibt und dass der Steuerkolben (50) bei in seiner Öffnungsstellung angeordnetem Einspritzventilglied (28) die Hauptverbindung (84) schließt und nur noch eine Bypassverbindung (80;82) mit geringem Durchflussquerschnitt freigegeben ist.
  2. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bypassverbindung durch eine Drosselbohrung (80) im Steuerkolben (50) gebildet ist.
  3. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bypassverbindung durch eine Drosselnut (82) gebildet ist, die in einer dem Einspritzventilglied (28) abgewandten Stirnfläche (57) des Steuerkolbens (50) angeordnet ist, wobei der Steuerkolben (50) mit dieser Stirnfläche (57) bei in seiner Öffnungstellung angeordnetem Einspritzventilglied (28) an einer Begrenzung (54) des Steuerdruckraums (52) zur Anlage kommt.
  4. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3,dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerkolben (50) an seiner dem Einspritzventilglied (28) abgewandten Stirnseite eine Dichtfläche (57) aufweist, mit der dieser mit einem an einer Begrenzung (54) des Steuerdruckraums (52) ausgebildeten Ventilsitz (53) zur Steuerung der Hauptverbindung (84) zusammenwirkt.
  5. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilsitz durch eine zumindest annähernd senkrecht zur Längsachse (49) des Steuerkolbens (50) angeordnete Fläche (53) der Begrenzung (54) des Steuerdruckraums (52) gebildet ist.
  6. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach Anspruch 4 oder 5,dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerkolben (50) zu der Begrenzung (54) hin einen hohlzylinderförmigen Ansatz (56) aufweist, der einen kleineren Querschnitt als der übrige Steuerkolben (50) aufweist, daß an der Stirnseite des Ansatzes (56) die Dichtfläche (57) angeordnet ist, daß die Bypassverbindung (80;82) den Ansatz (56) des Steuerkolbens (50) durchdringt und daß durch die Begrenzung (54) als Teil der Verbindung (64) des Steuerdruckraums (52) mit dem Entlastungsraum (24) ein innerhalb des Ansatzes (56) des Steuerkolbens (50) abführender Ablauf (55) angeordnet ist.
  7. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Kraftstoffhochdruckpumpe (10) und das Kraftstoffeinspritzventil (12) eine gemeinsame Baueinheit bilden und daß die Begrenzung (54) des Steuerdruckraums (52) durch eine zwischen einem Pumpenkörper (14) der Kraftstoffhochdruckpumpe (10) und einem Ventilkörper (26) des Kraftstoffeinspritzventils (12) angeordnete Zwischenscheibe gebildet ist.
Anspruch[en]
  1. Fuel injection device for an internal combustion engine, having a high-pressure fuel pump (10) and a fuel injection valve (12) which is connected to the latter for each cylinder of the internal combustion engine, the high-pressure fuel pump (10) having a pump piston (18) which is operated in a reciprocating movement by the internal combustion engine, delimits a pump working chamber (22) and is fed fuel from a fuel reservoir container (24), the fuel injection valve (12) having a pressure chamber (40), which is connected to the pump working chamber (22), and an injection-valve element (28) by which at least one injection opening (32) is controlled, which injection-valve element (28) is acted on in an opening direction (29) by the pressure prevailing in the pressure chamber (40) on a pressure surface (42) configured on the said injection-valve element (28), and which injection-valve element (28) can be moved in the opening direction (29) counter to a closing force in order to open the at least one injection opening (32), having a first control valve (68) by which a connection (66) of the pump working chamber (22) to a relief chamber (24) is controlled, and having a second control valve (70) by which a connection (64) of a control pressure chamber (52) of the fuel injection valve (12) to a relief space (24) is controlled, the control pressure chamber (52) having a connection (62) to the pump working chamber (22) at least indirectly, in which connection (62) a throttle point (63) is provided, the control pressure chamber (52) being delimited by a control piston (50) which acts in a closing direction on the injection-valve element (28), a throughflow cross section of the connection (64) of the control pressure chamber (52) to the relief chamber (24) being controlled by the control piston (50) as a function of the stroke of the control piston (50), in such a way that, when the injection-valve element (28) is arranged in a closed position, a greater throughflow cross section is opened than when the injection-valve element (28) is arranged in an open position, characterized in that the control piston (50) opens a main connection (84) with a large throughflow cross section when the injection-valve element (28) is arranged in its closed position, and in that the control piston (50) closes the main connection (84) when the injection-valve element (28) is arranged in its open position, and only a bypass connection (80; 82) with a small throughflow cross section is still open.
  2. Fuel injection device according to Claim 1,characterized in that the bypass connection is formed by a restrictor bore (80) in the control piston (50).
  3. Fuel injection device according to Claim 1,characterized in that the bypass connection is formed by a restrictor groove (82) which is arranged in an end face (57) of the control piston (50), which end face (57) faces away from the injection-valve element (28), the control piston (50) coming into contact with this end face (57) at a boundary (54) of the control pressure chamber (52) when the injection-valve element (28) is arranged in its open position.
  4. Fuel injection device according to one of Claims 1 to 3, characterized in that the control piston (50) has, on its side which faces away from the injection-valve element (28), a sealing face (57), with which it interacts with a valve seat (53) which is formed on a boundary (54) of the control pressure chamber (52), in order to control the main connection (84).
  5. Fuel injection device according to Claim 4,characterized in that the valve seat is formed by a face (53) of the boundary (54) of the control pressure chamber (52), which face (53) is arranged at least approximately perpendicularly with respect to the longitudinal axis (49) of the control piston (50).
  6. Fuel injection device according to Claim 4 or 5,characterized in that, towards the boundary (54), the control piston (50) has a hollow-cylindrical projection (56) which has a smaller cross section than the remaining control piston (50), in that the sealing face (57) is arranged on the end side of the projection (56), in that the bypass connection (80; 82) penetrates the projection (56) of the control piston (50), and in that an outlet (55) which leads away within the projection (56) of the control piston (50) is arranged through the boundary (54) as part of the connection (64) of the control pressure chamber (52) to the relief space (24).
  7. Fuel injection device according to one of Claims 1 to 6, characterized in that the high-pressure fuel pump (10) and the fuel injection valve (12) form a common structural unit, and in that the boundary (54) of the control pressure chamber (52) is formed by an intermediate disc which is arranged between a pump body (14) of the high-pressure fuel pump (10) and a valve body (26) of the fuel injection valve (12).
Anspruch[fr]
  1. Installation d'injection de carburant pour un moteur à combustion interne comportant pour chaque cylindre du moteur à combustion interne une pompe haute pression de carburant (10) et un injecteur de carburant (12) qui lui est lié,
    • la pompe haute pression de carburant (10) présentant un piston de pompe (18), entraîné par le moteur à combustion interne dans un mouvement de course, qui délimite une chambre de travail de pompe (22) et auquel est acheminé du carburant à partir d'un réservoir de stockage de carburant (24),
    • l'injecteur de carburant (12) présentant une chambre de pression (40) reliée à la chambre de travail de pompe (22) et un organe d'injecteur (28), celui-ci permet de commander au moins une ouverture d'injection (32), est manoeuvré, sur une surface de pression (42) qui y est façonnée, dans une direction d'ouverture (29) par la pression qui règne dans la chambre de pression (40) et peut se déplacer contre une force de fermeture en direction d'ouverture (29) pour libérer l'au moins une ouverture d'injection (32),
    et comportant une première soupape de distribution (68) qui permet de commander une liaison (66) de la chambre de travail de pompe (22) avec la chambre de décharge (24) et une deuxième soupape de distribution (70) qui permet de commander une liaison (64) d'une chambre de pression de commande (52) de l'injecteur de carburant (12) avec une chambre de décharge (24),
    • la chambre de pression de commande (52) ayant au moins indirectement avec la chambre de travail de pompe (22) une liaison (62) dans laquelle on prévoit un point d'étranglement (63), la chambre de pression de commande (52) étant délimitée par un piston de commande (50) qui agit dans une direction de fermeture sur l'organe d'injecteur (28),
    • une section transversale d'écoulement de la liaison (64) de la chambre de pression de commande (52) vers la chambre de décharge (24) est commandée par le piston de commande (50) en fonction de la course du piston de commande (50) de telle manière que, lorsque l'organe d'injecteur (28) est dans une position de fermeture, une section transversale d'écoulement plus importante est libérée que lorsque l'organe d'injecteur (28) est dans une position d'ouverture,
    caractérisée en ce que
    • lorsque l'organe d'injecteur (28) est dans sa position de fermeture, le piston de commande (50) libère une liaison principale (84) dont la section transversale d'écoulement est importante et
    • lorsque l'organe d'injecteur (28) est dans sa position d'ouverture, le piston de commande (50) ferme la liaison principale (84) et seule est libérée une liaison de dérivation (80 ; 82) dont la section transversale d'écoulement est faible.
  2. Installation d'injection de carburant selon la revendication 1,

    caractérisée en ce que

    la liaison de dérivation est formée par un perçage d'étranglement (80) dans le piston de commande (50).
  3. Installation d'injection de carburant selon la revendication 1,

    caractérisée en ce que

    la liaison de dérivation est formée par une rainure d'étranglement (82) placée dans une surface frontale (57) - du piston de commande (50) - détournée de l'organe d'injecteur (28), par sa surface frontale (57) le piston de commande (50) étant en contact avec une délimitation (54) de la chambre de pression de commande (52) lorsque l'organe d'injecteur (28) est dans sa position d'ouverture.
  4. Installation d'injection de carburant selon l'une des revendications 1 à 3,

    caractérisée en ce que

    sur sa surface frontale détournée de l'organe d'injecteur (28), le piston de commande (50) présente une surface d'étanchéité (57) qui lui permet d'interagir avec un siège de soupape (53) formé sur une délimitation (54) de la chambre de pression de commande (52) pour commander la liaison principale (84).
  5. Installation d'injection de carburant selon la revendication 4,

    caractérisée en ce que

    le siège de soupape est formé par une surface (53) - de la délimitation (54) de la chambre de pression de commande (52) - placée au moins à peu près perpendiculairement à l'axe longitudinal (49) du piston de commande (50).
  6. Installation d'injection de carburant selon l'une des revendications 4 ou 5,

    caractérisée en ce que
    • vers la délimitation (54) le piston de commande (50) présente une saillie (56) cylindrique creuse dont la section transversale est plus petite que le reste du piston de commande (50),
    • la surface d'étanchéité (57) est placée sur la surface frontale de la saillie (56),
    • la liaison de dérivation (80 ; 82) traverse la saillie (56) du piston de commande (50), et
    • un orifice de sortie (55) évacuateur à l'intérieur de la saillie (56) du piston de commande (50) passe à travers la délimitation (54) qui est une partie de la liaison (64) de la chambre de pression de commande (52) avec la chambre de décharge (24).
  7. Installation d'injection de carburant selon l'une des revendications 1 à 6,

    caractérisée en ce que
    • la pompe haute pression de carburant (10) et l'injecteur de carburant (12) forment une unité commune et
    • la délimitation (54) de la chambre de pression de commande (52) est formée par une plaque intermédiaire placée entre un corps de pompe (14) de la pompe haute pression de carburant (10) et un corps de soupape (26) de l'injecteur de carburant (12).






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