DE10062896A1

DE10062896A1 - Kraftstoffeinspritzeinrichtung für eine Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE10062896A1
Application number: DE10062896A
Authority: DE
Inventors: Friedrich Boecking
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2000-12-16
Filing date: 2000-12-16
Publication date: 2002-06-20
Anticipated expiration: 2020-12-17
Also published as: WO2002048540A1; US20040011887A1; EP1346150A1; DE10062896B4; JP2004515708A

Abstract

Die Kraftstoffeinspritzeinrichtung weist einen von einem Pumpenkolben (14) begrenzten Pumpenarbeitsraum (18) auf, der über eine durch eine Steuerventileinrichtung (30; 130) gesteuerte Verbindung mit Kraftstoff befüllbar ist und mit einem Entlastungsraum (31) verbindbar ist, wobei während einer jeweiligen Kraftstoffeinspritzung der Pumpenarbeitsraum (18) durch die Steuerventileinrichtung (30; 130) vom Entlastungsraum (31) getrennt ist und zur Beendigung der Kraftstoffeinspritzung durch die Steuerventileinrichtung (30; 130) mit dem Entlastungsraum (31) verbunden ist. Ein Kraftstoffeinspritzventil (20) der Kraftstoffeinspritzeinrichtung weist ein Einspritzventilglied (22) auf, das wenigstens eine Einspritzöffnung (23) steuert und das vom im Pumpenarbeitsraum (18) herrschenden Druck in Öffnungsrichtung (28) entgegen einer Schließkraft beaufschlagt ist. Durch die Steuerventileinrichtung (30; 130) wird zu einer Unterbrechung der Kraftstoffeinspritzung außerdem eine Verbindung des Pumpenarbeitsraums (18) mit einem Druckraum (32) gesteuert, wobei das Einspritzventilglied (22) zumindest mittelbar durch den im Druckraum (32) herrschenden Druck in Schließrichtung beaufschlagt ist.

Description

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 DE 198 35 494 A1 bekannt. Diese Kraftstoffeinspritzeinrichtung weist einen von einem Pumpenkolben begrenzten Pumpenarbeitsraum auf, der über eine durch eine Steuerventileinrichtung gesteuerte Verbindung mit Kraftstoff befüllbar ist und mit einem Entlastungsraum verbindbar ist. Während einer jeweiligen Kraftstoffeinspritzung ist der Pumpenarbeitsraum durch die Steuerventileinrichtung vom Entlastungsraum getrennt und zur Beendigung der Kraftstoffeinspritzung ist der Pumpenarbeitsraum durch die Steuerventileinrichtung mit dem Entlastungsraum verbunden. Die Kraftstoffeinspritzeinrichtung weist außerdem ein Kraftstoffeinspritzventil mit einem Einspritzventilglied auf, das wenigstens eine Einspritzöffnung steuert und das vom im Pumpenarbeitsraum herrschenden Druck in Öffnungsrichtung und durch eine Schließkraft in Schließrichtung beaufschlagt ist. Das Schließen des Kraftstoffeinspritzventils erfolgt bei der Entlastung des Pumpenarbeitsraums über die Steuerventileinrichtung in den Entlastungsraum durch die auf das Einspritzventilglied wirkende Schließkraft. Ein kurzzeitiges Schließen und Wiederöffnen des Kraftstoffeinspritzventils ist hierbei nur schwer möglich, da sich der Druck im Pumpenarbeitsraum nur verzögert abbaut und wieder aufbaut. Ein kurzzeitiges Schließen und Wiederöffnen des Kraftstoffeinspritzventils ist für eine Voreinspritzung und/oder eine Nacheinspritzung einer geringen Menge von Kraftstoff vor bzw. nach der Haupteinspritzung einer großen Kraftstoffmenge vorteilhaft im Hinblick auf die Schadstoffemission und die Geräuschentwicklung der Brennkraftmaschine.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritzeinrichtung mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1 hat demgegenüber den Vorteil, daß durch die Steuerventileinrichtung das Kraftstoffeinspritzventil mittels des im Pumpenarbeitsraum herrschenden Druckes zu einer Unterbrechung der Kraftstoffeinspritzung kurzzeitig geschlossen werden kann. Das Einspritzventilglied wird dabei zusätzlich zu der Schließkraft durch den im Pumpenarbeitsraum herrschenden Druck in Schließrichtung beaufschlagt, so daß das Kraftstoffeinspritzventil schnell schließt. Die erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritzeinrichtung ermöglicht somit eine Voreinspritzung und/oder eine Nacheinspritzung einer geringen Kraftstoffmenge.

In den abhängigen Ansprüchen sind vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzeinrichtung angegeben. Die Ausbildung gemäß Anspruch 4, ermöglicht eine schnellschaltende und einfach aufgebaute Steuerventileinrichtung.

Zeichnung

Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Fig. 1 eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung für eine Brennkraftmaschine in schematischer Darstellung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel, Fig. 2 die Kraftstoffeinspritzeinrichtung mit einer Steuerventileinrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel in einer ersten Schaltstellung, Fig. 3 die Steuerventileinrichtung von Fig. 2 in einer zweiten Schaltstellung und Fig. 4 die Steuerventileinrichtung von Fig. 2 in einer dritten Schaltstellung.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

In den Fig. 1 und 2 ist eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung für eine Brennkraftmaschine 10, insbesondere eine selbstzündende Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs dargestellt. Die Kraftstoffeinspritzeinrichtung ist als sogenannte Pumpe- Düse-Einheit ausgebildet, wobei für jeden Zylinder der Brennkraftmaschine 10 eine separate Pumpe-Düse-Einheit vorgesehen ist. Die Brennkraftmaschine 10 weist eine Nockenwelle mit Nocken 12 auf, über die ein Pumpenkolben 14 der Kraftstoffeinspritzeinrichtung in einer Hubbewegung angetrieben wird. Der Pumpenkolben 14 ist in einer Bohrung 16 dichtend geführt und begrenzt in der Bohrung 16 einen Pumpenarbeitsraum 18 begrenzt. Der Pumpenkolben 14 wird durch eine vorgespannte Druckfeder 15 in Anlage am Nocken 12 gehalten.

Die Kraftstoffeinspritzeinrichtung weist außerdem ein Kraftstoffeinspritzventil 20 auf, das ein in einem Ventilkörper 21 axial verschiebbar geführtes Einspritzventilglied 22 aufweist. Der Ventilkörper 21 weist an seinem dem Brennraum des Zylinders der Brennkraftmaschine 10 zugewandten Endbereich wenigstens eine, vorzugsweise mehrere Einspritzöffnungen 23 auf. Das Einspritzventilglied 22 weist an seinem dem Brennraum zugewandten Endbereich eine beispielsweise etwa kegelförmige Dichtfläche 24 auf, die mit einem im Ventilkörper 21 ausgebildeten Ventilsitz 25 zusammenwirkt, von dem aus die Einspritzöffnungen 23 abführen. Im Ventilkörper 21 ist ein das Einspritzventilglied 22 umgebender Ringraum 26 ausgebildet, der mit dem Pumpenarbeitsraum 18 verbunden ist. Das Einspritzventilglied 22 weist eine im Ringraum 26 angeordnete Druckschulter 27 auf, über die der im Ringraum 26 herrschende Druck eine in Öffnungsrichtung 28 des Einspritzventilglieds 22 wirkende Kraft auf dieses ausübt. Das Einspritzventilglied 22 ist durch eine von einer vorgespannten Druckfeder 29 erzeugte Kraft in Schließrichtung, das heißt entgegen der Öffnungsrichtung 28, beaufschlagt. Durch den vom Pumpenkolben 14 im Pumpenarbeitsraum 18 beim Förderhub erzeugten Druck, der auch im Ringraum 26 herrscht, ist das Einspritzventilglied 22 gegen die Kraft der Schließfeder 29 in Öffnungsrichtung 28 bewegbar und gibt dabei die Einspritzöffnungen 23 frei, durch die Kraftstoff in den Brennraum der Brennkraftmaschine 10 eingespritzt wird. Zur Beendigung der Kraftstoffeinspritzung wird das Einspritzventilglied 22 in Schließrichtung mit seiner Dichtfläche 24 in den Ventilsitz 25 am Ventilkörper 21 gepresst, so daß die Einspritzöffnungen 23 verschlossen werden.

Nachfolgend wird die Kraftstoffeinspritzeinrichtung anhand Fig. 1 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel näher erläutert. Die Kraftstoffeinspritzeinrichtung weist eine Steuerventileinrichtung 30 auf, durch die eine Verbindung des Pumpenarbeitsraums 18 mit einem Entlastungsraum 31 gesteuert wird, wobei der Entlastungsraum ein Bereich ist, in dem Niederdruck und nicht der durch den Pumpenkolben 14 erzeugte Hochdruck herrscht. Der Entlastungsraum 31 ist beispielsweise ein Bereich, der mit einem Kraftstoffvorratstank verbunden ist. Aus dem Entlastungsraum erfolgt beim Saughub des Pumpenkolbens 14 auch eine Ansaugung von Kraftstoff in den Pumpenarbeitsraum 18. Durch die Steuerventileinrichtung 30 wird außerdem eine Verbindung des Pumpenarbeitsraums 18 mit einem Druckraum 32 gesteuert. Der im Druckraum 32 herrschende Druck beaufschlagt einen längsverschiebbar geführten Kolben 33. An der dem Druckraum 32 abgewandten Seite des Kolbens 33 stützt sich die auf das Einspritzventilglied 22 wirkende Schließfeder 29 ab.

Die Steuerventileinrichtung 30 weist ein in Längsrichtung verschiebbar geführtes Steuerventilglied 35 auf, das in einer ersten Längsrichtung eine erste Dichtfläche 36 aufweist, die beispielsweise etwa konisch ausgebildet ist. An die Dichtfläche 36 schließt sich in Längsrichtung ein Schaft 37 an, der in einer Bohrung 38 eines Steuerventilkörpers dichtend längsverschiebbar geführt ist. Am Übergang von der Dichtfläche 36 zum Schaft 37 ist ein Freistich 39 am Steuerventilglied 35 ausgebildet. In die Bohrung 38 mündet im Bereich des Freistichs 39 des Steuerventilglieds 35 eine Verbindung 40 zum Pumpenarbeitsraum 18. Auf der dem Schaft 37 gegenüberliegenden Seite schließt sich an die Dichtfläche 36 ein zylinderischer Abschnitt 41 des Steuerventilglieds 35 an, der einen größeren Durchmesser aufweist als der Schaft 37. Am Endbereich des Abschnitts 41 des Steuerventilglieds 35 ist in der der ersten Dichtfläche 36 entgegengesetzten Längsrichtung eine zweite Dichtfläche 42 angeordnet, die beispielsweise durch eine mit der Stirnseite des Abschnitts 41 verbundene Kugel 43 gebildet ist. Der Durchmesser der Kugel 43 ist kleiner als der Durchmesser des Abschnitts 41.

Der Abschnitt 41 und die Kugel 43 des Steuerventilglieds 35 sind in einem im Durchmesser gegenüber der Bohrung 38 vergrößerten Bohrungsabschnitt 44 des Steuerventilkörpers angeordnet. Der Übergang vom Bohrungsabschnitt 44 zur Bohrung 38 ist beispielsweise annähernd konisch ausgebildet und bildet einen ersten Ventilsitz 45, mit dem die erste Dichtfläche 36 des Steuerventilglieds 35 zusammenwirkt. An seinem der Bohrung 38 abgewandten Ende geht der Bohrungsabschnitt 44 wieder in eine Bohrung 46 mit kleinerem Durchmesser über, wobei der Übergang beispielsweise annähernd konisch ausgebildet ist und einen zweiten Ventilsitz 47 bildet, mit dem die zweite Dichtfläche 42 des Steuerventilglieds 35 zusammenwirkt. Am Ende des Bohrungsabschnitts 44 am zweiten Ventilsitz 47 ist außerdem eine Ringschulter 48 gebildet, zwischen der und der die Kugel 43 umgebenden Stirnseite des Abschnitts 41 des Steuerventilglieds 35 eine vorgespannte Druckfeder 49 eingespannt ist. Durch die Druckfeder 49 wird das Steuerventilglied 35 mit seiner ersten Dichtfläche 36 zum ersten Ventilsitz 45 hin beaufschlagt. In den Bohrungsabschnitt 44 mündet eine Verbindung 55 zum Druckraum 32.

Im dem Freistich 39 abgewandten Endbereich des Schafts 37 weist das Steuerventilglied 35 einen Flansch 50 auf. In Längsrichtung zum Flansch 50 versetzt ist auf einer Seite von diesem eine erste Spule 51 und auf der anderen Seite eine zweite Spule 52 angeordnet. Die Spulen 51, 52 sind elektrisch mit einer Steuereinrichtung 53 verbunden. Der Flansch 50 des Steuerventilglieds 35 stellt einen Magnetanker dar und bildet zusammen mit den Spulen 51, 52 jeweils einen Elektromagneten. Am Flansch 50 stützt sich auf der dem Schaft 37 abgewandten Seite eine vorgespannte Druckfeder 54 ab, die der Druckfeder 49 entgegenwirkt und durch die das Steuerventilglied 35 mit seiner zweiten Dichtfläche 42 zum zweiten Ventilsitz 47 hin beaufschlagt ist.

Wenn beide Spulen 51, 52 nicht bestromt sind, so befindet sich das Steuerventilglied 35 in einer in Fig. 1 dargestellten Mittelstellung, in der sowohl die erste Dichtfläche 36 vom ersten Ventilsitz 45 abgehoben ist als auch die zweite Dichtfläche 42 vom zweiten Ventilsitz 47 abgehoben ist. Der Pumpenarbeitsraum 18 ist durch die Steuerventileinrichtung 30 sowohl mit dem Entlastungsraum 31 als auch mit dem Druckraum 32 verbunden. Im Pumpenarbeitsraum 18 kann sich somit kein Hochdruck aufbauen. Beim Saughub des Pumpenkolbens 14 saugt dieser aus dem Entlastungsraum 31 Kraftstoff in den Pumpenarbeitsraum 18 an. Wenn beim Förderhub des Pumpenkolbens 14 die Kraftstoffeinspritzung beginnen soll, so wird die erste Spule 51 bestromt, so daß der Flansch 50 gegen die Kraft der Druckfeder 54 von der Spule 51 angezogen wird. Hierdurch wird das Steuerventilglied 35 mit seiner ersten Dichtfläche 36 in Anlage am ersten Ventilsitz 45 gebracht und somit der Pumpenarbeitsraum 18 vom Entlastungsraum 31 und vom Druckraum 32 getrennt. Im Pumpenarbeitsraum 18 baut sich hierdurch Hochdruck auf, der auch im Ringraum 26 des Kraftstoffeinspritzventils 20 wirkt und dieses öffnet. Zu einer Unterbrechung der Kraftstoffeinspritzung wird die erste Spule 51 nicht mehr bestromt und stattdessen die zweite Spule 52 bestromt, so daß der Flansch 50 des Steuerventilglieds 35 von der zweiten Spule 52 angezogen wird. Hierdurch wird das Steuerventilglied 35 unterstützt durch die Kraft der Druckfeder 50 und gegen die Druckfeder 49 mit seiner zweiten ersten Dichtfläche 42 in Anlage am zweiten Ventilsitz 47 gebracht, so daß der Pumpenarbeitsraum 18 mit dem Druckraum 32 verbunden und vom Entlastungsraum 31 getrennt ist. Somit herrscht im Druckraum 32 der Hochdruck des Pumpenarbeitsraum 18, der auf den Kolben 33 wirkt, wodurch wiederum die Kraft der Schließfeder 29 erhöht und dadurch das Kraftstoffeinspritzventil 20 geschlossen wird. Zu einer weiteren Kraftstoffeinspritzung wird die zweite Spule 52 nicht mehr bestromt und stattdessen wieder die erste Spule 51 bestromt, so daß das Steuerventilglied 35 mit seiner ersten Dichtfläche 36 wieder am ersten Ventilsitz 45 anliegt und den Druckraum 32 vom Pumpenarbeitsraum 18 trennt. Zur Beendigung der Kraftstoffeinspritzung werden beide Spulen 51, 52 nicht bestromt, so daß sich das Steuerventilglied 35 in seiner Mittelstellung befindet und der Pumpenarbeitsraum 18 mit dem Entlastungsraum 31 verbunden ist, so daß sich im Pumpenarbeitsraum 18 kein Hochdruck mehr aufbauen kann und das Kraftstoffeinspritzventil durch die auf das Einspritzventilglied 22 wirkende Kraft der Schließfeder 29 geschlossen wird. Eine wie vorstehend erläutert durch die Steuerventileinrichtung 30 bewirkte Unterbrechung der Kraftstoffeinspritzung kann zur Erzielung einer Voreinspritzung einer geringen Kraftstoffmenge vor der Einspritzung einer größeren Haupteinspritzmenge und/oder zur Erzielung einer Nacheinspritzung einer geringen Kraftstoffmenge nach der Einspritzung einer größeren Haupteinspritzmenge vorgesehen werden.

In den Fig. 2 bis 4 ist die Kraftstoffeinspritzeinrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel dargestellt, wobei gegenüber dem ersten Ausführungsbeispiel im wesentlichen nur die Steuerventileinrichtung 130 modifiziert ist. Durch die Steuerventileinrichtung 130 wird eine Verbindung des Pumpenarbeitsraums 18 mit dem Entlastungsraum 31 und eine Verbindung des Pumpenarbeitsraums 18 mit dem Druckraum 32 gesteuert. Die Steuerventileinrichtung 130 weist zwei getrennte Steuerventilglieder 160,180 auf, die in Längsrichtung zueinander versetzt koaxial zueinander angeordnet sind und die in Längsrichtung verschiebbar geführt sind. Durch ein erstes Steuerventilglied 160 wird die Verbindung des Pumpenarbeitsraums 18 mit dem Entlastungsraum 31 gesteuert. Das erste Steuerventilglied 160 weist einen Schaft 161 auf, mit dem es in einer Bohrung 162 eines Steuerventilkörpers in Längsrichtung dichtend verschiebbar geführt ist. An den Schaft 161 schließt sich eine beispielsweise annähernd konisch ausgebildete erste Dichtfläche 163 an, die am Übergang des Steuerventilglieds 160 vom Schaft 161 zu einem im Durchmesser größeren Abschnitt 164 angeordnet ist. Zwischen dem Schaft 161 und der Dichtfläche 163 ist am Steuerventilglied 160 ein Freistich 167 ausgebildet. Der Abschnitt 164 des Steuerventilglieds 160 ist in einem Bohrungsabschnitt 165 des Steuerventilkörpers mit gegenüber der Bohrung 162 vergrößertem Durchmesser angeordnet. Am Übergang vom Bohrungsabschnitt 165 zur Bohrung 162 ist ein annähernd konischer erster Ventilsitz 166 ausgebildet, mit dem die erste Dichtfläche 163 des ersten Steuerventilglieds 160 zusammenwirkt. In die Bohrung 162 mündet eine Verbindung 168 zum Pumpenarbeitsraum 18 und im Bohrungsabschnitt 165 mündet eine Verbindung mit dem Entlastungsraum 31. Zwischen dem Grund des Bohrungsabschnitts 165 und der diesem zugewandten Stirnseite des Steuerventilglieds 160 ist eine vorgespannte Druckfeder 169 angeordnet, durch die das Steuerventilglied 160 mit seiner Dichtfläche 163 zum Ventilsitz 166 hin beaufschlagt ist.

Das zweite Steuerventilglied 180 weist einen in die Bohrung 162 ragenden Schaft 181 auf, an den sich vom ersten Steuerventilglied 160 weg ein Abschnitt 182 mit größerem Durchmesser anschließt, der in einem im Durchmesser gegenüber der Bohrung 162 vergrößerten Bohrungsabschnitt 183 angeordnet ist. An den Abschnitt 182 schließt sich ein am zweiten Steuerventilglied 180 ein weiterer Schaft 184 mit keinerem Durchmesser an, der in einer Bohrung 185 des Steuerventilkörpers dichtend verschiebbar geführt ist. Am Übergang vom Abschnitt 182 zum Schaft 184 ist eine annähernd konische zweite Dichtfläche 186 ausgebildet und zwischen dieser und dem Schaft 184 ist ein Freistich 187 ausgebildet. Am Übergang vom Bohrungsabschnitt 183 zur Bohrung 185 ist ein annähernd konischer zweiter Ventilsitz 189 ausgebildet. Zwischen einer am Übergang der Bohrung 162 zum Bohrungsabschnitt 183 gebildeten Ringschulter und der dieser zugewandten Stirnseite des Abschnitts 182 des Steuerventilglieds 180 ist eine vorgespannte Druckfeder 190 angeordnet, durch die das Steuerventilglied 180 mit seiner Dichtfläche 186 zum Ventilsitz 189 hin beaufschlagt ist. In die Bohrung 185 mündet im Bereich des Freistichs 187 des Steuerventilglieds 180 eine Verbindung 191 zum Pumpenarbeitsraum 18. In den Bohrungsabschnitt 183 mündet eine Verbindung 192 mit dem Druckraum 32.

An dem der Dichtfläche 186 abgewandten Ende des Schafts 184 des zweiten Steuerventilglieds 180 ist ein im Durchmesser vergrößerter Schaftabschnitt 194 ausgebildet. Der Schaftabschnitt 194 ist in einem Zylinder 195 dicht verschiebbar geführt. Zwischen dem Ende des Zylinders 195 und der diesem zugewandten Stirnseite des Schaftabschnitts 194 ist eine vorgespannte Druckfeder 196 angeordnet, die der Kraft der Druckfeder 190 entgegenwirkt. Am Übergang vom Schaft 184 zum Schaftabschnitt 194 ist am Steuerventilglied 180 eine der Druckfeder 196 abgewandte Ringfläche 197 gebildet. Der Endbereich des zweiten Steuerventilglieds 180 mit der Ringfläche 197 ist in einem Steuerdruckraum 198 angeordnet. Die Ringfläche 197 des Steuerventilglieds 180 ist vom im Steuerdruckraum 198 herrschenden Steuerdruck beaufschlagt, der eine der Druckfeder 196 entgegenwirkende Kraft auf das Steuerventilglied 180 ausübt. Der Steuerdruck im Steuerdruckraum 198 wird durch einen Aktor 199 bestimmt, der beispielsweise ein Piezoaktor ist. Der Piezoaktor 199 ist mit einer elektrischen Steuereinrichtung 200 verbunden, durch die die Höhe einer an den Piezoaktor 199 angelegten elektrischen Spannung bestimmt wird. Abhängig von der Höhe der an diesen angelegten elektrischen Spannung ändert sich die Länge des Piezoaktors 199 und damit der Steuerdruck im Steuerdruckraum 198. Der Piezoaktor 199 kann über eine hydraulische Übersetzung den Steuerdruck im Steuerdruckraum 198 bestimmen, wodurch ermöglicht wird, daß bereits bei geringen Änderungen der Länge des Piezoaktors 199 relativ starke Änderungen des Steuerdrucks bewirkt werden können. Wenn durch die Steuereinrichtung 200 keine elektrische Spannung an den Piezoaktor 199 angelegt wird, so ist der Steuerdruck im Steuerdruckraum 198 so gering, daß das zweite Steuerventilglied 180 durch die Kraft der Druckfeder 196 gegen die Kraft der Druckfeder 190 mit seiner Dichtfläche 186 vom Ventilsitz 189 abgehoben ist.

Nachfolgend wird die Funktion der Kraftstoffeinspritzeinrichtung mit der Steuerventileinrichtung 130 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel erläutert. Beim Saughub des Pumpenkolbens 14 ist durch die Steuereinrichtung 200 keine Spannung an den Piezoaktor 199 angelegt und die Steuerventileinrichtung 130 befindet sich in einer in Fig. 2 dargestellten ersten Schaltstellung. Das zweite Steuerventilglied 180 wird dabei durch die Kraft der Druckfeder 196 gegen die Kraft der Druckfeder 190 mit seiner zweiten Dichtfläche 186 vom zweiten Ventilsitz 189 mit einem Hub h2 abgehoben. Das zweite Steuerventilglied 180 liegt mit dem Stirnende seines Schafts 181 am Stirnende des Schafts 161 des ersten Steuerventilglieds 160 an und bewegt dieses gegen die Kraft der Druckfeder 169, so daß das erste Steuerventilglied 160 mit seiner ersten Dichtfläche 163 vom ersten Ventilsitz 166 mit einem Hub h1 abgehoben ist. Die durch die Druckfeder 196 auf das zweite Steuerventilglied 180 und über dieses auch auf das erste Steuerventilglied 160 ausgeübte Kraft ist somit größer als die Summe der durch die Druckfeder 169 auf das erste Steuerventilglied 160 ausgeübten Kraft und der durch die Druckfeder 190 aus das zweite Steuerventilglied 180 ausgeübten Kraft. Durch den Pumpenkolben 14 kann bei dessen Saughub vom Entlastungsraum 31 durch den Bohrungsabschnitt 165 um das erste Steuerventilglied 160 herum und durch die Verbindung 168 Kraftstoff in den Pumpenarbeitsraum 18 ansaugen.

Der Zeitpunkt des Beginns der Kraftstoffeinspritzung beim Förderhub des Pumpenkolbens 14 wird durch die Steuereinrichtung 200 bestimmt, indem durch diese eine Spannung an den Piezoaktor 199 angelegt wird und sich die Steuerventileinrichtung 130 in einer in Fig. 3 dargestellten zweiten Schaltstellung befindet. Hierbei wird der Steuerdruck im Steuerdruckraum 198 erhöht, so daß auf das zweite Steuerventilglied 180 zusätzlich zu der Kraft der Druckfeder 190 eine Druckkraft entgegen der Kraft der Druckfeder 196 wirkt. Das zweite Steuerventilglied 180 bewegt sich somit in Längsrichtung, bis es mit seiner zweiten Dichtfläche 186 am zweiten Ventilsitz 189 zur Anlage kommt, so daß der Pumpenarbeitsraum 18 vom Druckraum 32 getrennt ist. Das erste Steuerventilglied 160 bewegt sich bewirkt durch die auf dieses wirkende Druckfeder 169 ebenfalls in Längsrichtung, bis es mit seiner ersten Dichtfläche 163 am ersten Ventilsitz 166 zur Anlage kommt, so daß der Pumpenarbeitsraum 18 auch vom Entlastungsraum 31 getrennt ist. Beim Förderhub des Pumpenkolbens 14 baut sich im Pumpenarbeitsraum 18 Hochdruck auf, durch den das Kraftstoffeinspritzventil 20 geöffnet wird und Kraftstoff in den Brennraum der Brennkraftmaschine eingespritzt wird.

Wenn das erste Einspritzventilglied 160 mit seiner ersten Dichtfläche 163 am ersten Ventilsitz 166 anliegt und das zweite Einspritzventilglied 180 mit seiner zweiten Dichtfläche 186 am zweiten Ventilsitz 189 anliegt, so liegt der Schaft 181 des zweiten Steuerventilglieds 180 mit seiner Stirnseite nicht an der Stirnseite des Schafts 161 des ersten Steuerventilglieds 160 an, sondern zwischen diesen ist ein Abstand a vorhanden.

Wenn die Kraftstoffeinspritzung unterbrochen werden soll, beispielsweise nach eine Voreinspritzung, so wird durch die Steuereinrichtung 200 die an den Piezoaktor 199 angelegte elektrische Spannung verringert, jedoch nicht auf Null reduziert und die Steuerventileinrichtung 130 befindet sich in einer in Fig. 4 dargestellten dritten Schaltstellung. Der Steuerdruck im Steuerdruckraum 198 wird hierbei verringert, so daß die durch die Druckfeder 196 auf das zweite Steuerventilglied 180 ausgeübte Kraft größer ist als die durch die Druckfeder 190 und den Steuerdruck ausgeübte Kraft. Das zweite Steuerventilglied 180 bewegt sich dann in Längsrichtung und hebt mit seiner zweiten Dichtfläche 186 vom zweiten Ventilsitz 189 ab und durchfährt einen Hub h3 entsprechend etwa dem Abstand a vom ersten Steuerventilglied 160. Die durch die Druckfeder 196 ausgeübte Kraft reicht jedoch nicht aus, um auch das erste Steuerventilglied 160 gegen die Kraft der Druckfeder 169 in Öffnungsrichtung zu bewegen, so daß dieses mit seiner ersten Dichtfläche 163 in Anlage am ersten Ventilsitz 166 bleibt und keine Verbindung zum Entlastungsraum 31 freigibt. Der Pumpenarbeitsraum 18 ist somit über das geöffnete zweite Steuerventilglied 180 mit dem Druckraum 32 verbunden, so daß dort Hochdruck herrscht. Von dem im Druckraum 32 herrschenden Druck ist ein auf das Einspritzventilglied 22 wirkender Schließkolben 133 beaufschlagt, durch den bei im Druckraum 32 herrschendem Hochdruck das Kraftstoffeinspritzventil 20 geschlossen wird.

Für eine Fortsetzung der Kraftstoffeinspritzung, beispielsweise zu einer Haupteinspritzung, wird durch die Steuereinrichtung 200 die an den Piezoaktor 199 angelegte elektrische Spannung wieder erhöht, so daß sich das zweite Steuerventilglied 180 durch die Kraft der Druckfeder 190 und die vom Steuerdruck verursachte Kraft in Längsrichtung bewegt und mit seiner zweiten Dichtfläche 186 am zweiten Ventilsitz 189 zur Anlage kommt und sich die Steuerventileinrichtung 130 wieder in ihrer zweiten Schaltstellung gemäß Fig. 3 befindet. Der Druckraum 32 wird dann vorzugsweise mit dem Entlastungsraum 31 verbunden, um diesen zu entlasten und das Öffnen des Kraftstoffeinspritzventils 20 zu ermöglichen. Die Verbindung des Druckraums 32 mit dem Entlastungsraum 31 kann vorzugsweise durch das zweite Steuerventilglied 180 gesteuert werden.

Zu einer weiteren Unterbrechung der Kraftstoffeinspritzung nach der Haupteinspritzung kann wiederum das Kraftstoffeinspritzventil 20 geschlossen werden, indem die Steuerventileinrichtung 130 in ihre in Fig. 4 dargestellte dritte Schaltstellung gebracht wird, in der der Druckraum 32 durch das zweite Steuerventilglied 180 mit dem Pumpenarbeitsraum 18 verbunden wird. Anschließend kann das Kraftstoffeinspritzventil 20 für eine nochmalige Kraftstoffeinspritzung, beispielsweise einer Nacheinspritzung, nochmals geöffnet werden, indem die Steuerventileinrichtung 130 in ihre in Fig. 3 dargestellte Schaltstellung gebracht wird und der Druckraum 32 wieder durch das zweite Steuerventilglied 180 vom Pumpenarbeitsraum 18 getrennt und mit dem Entlastungsraum 31 verbunden wird.

Zur Beendigung der Kraftstoffeinspritzung wird durch die Steuereinrichtung 200 keine elektrische Spannung mehr an den Piezoaktor 199 angelegt, so daß durch die Druckfeder 196 sowohl das zweite Steuerventilglied 180 mit seiner zweiten Dichtfläche 186 vom zweiten Ventilsitz 189 abgehoben wird als auch durch dieses das erste Steuerventilglied 160 mit seiner ersten Dichtfläche 163 vom ersten Ventilsitz 166 abgehoben wird. Der Hub, den das erste Steuerventilglied 160 von seiner geschlossenen Stellung in der zweiten Schaltstellung der Steuerventileinrichtung 130 gemäß Fig. 3 in seine offene Stellung in der dritten Schaltstellung der Steuerventileinrichtung 130 gemäß Fig. 4 in Längsrichtung ausführt, ist um den Abstand a geringer als der Hub, den das zweite Steuerventilglied 180 von seiner geschlossenen Stellung in der zweiten und dritten Schaltstellung der Steuerventileinrichtung 130 gemäß Fig. 3 und Fig. 4 in seine offene Stellung in der Schaltstellung der Steuerventileinrichtung 130 gemäß Fig. 2 in Längsrichtung ausführt.

Der Zylinder 16 mit dem Pumpenkolben 14 und dem Pumpenarbeitsraum 18, das Kraftstoffeinspritzventil 20 sowie die Steuerventileinrichtung 30 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel bzw. die Steuerventileinrichtung 130 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel bilden vorzugsweise eine gemeinsame Baueinheit als Pumpe-Düse-Einheit.

Claims

1. Kraftstoffeinspritzeinrichtung für eine Brennkraftmaschine mit einem von einem Pumpenkolben (14) begrenzten Pumpenarbeitsraum (18), der über eine durch eine Steuerventileinrichtung (30; 130) gesteuerte Verbindung mit Kraftstoff befüllbar ist und mit einem Entlastungsraum (31) verbindbar ist, wobei während einer jeweiligen Kraftstoffeinspritzung der Pumpenarbeitsraum (18) durch die Steuerventileinrichtung (30; 130) vom Entlastungsraum (31) getrennt ist und zur Beendigung der Kraftstoffeinspritzung durch die Steuerventileinrichtung (30; 130) mit dem Entlastungsraum (31) verbunden ist, mit einem Kraftstoffeinspritzventil (20) mit einem Einspritzventilglied (22), das wenigstens eine Einspritzöffnung (23) steuert, das vom im Pumpenarbeitsraum (18) herrschenden Druck in Öffnungsrichtung (28) entgegen einer Schließkraft beaufschlagt ist, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Steuerventileinrichtung (30; 130) zu einer Unterbrechung der Kraftstoffeinspritzung außerdem eine Verbindung des Pumpenarbeitsraums (18) mit einem Druckraum (32) gesteuert wird, wobei das Einspritzventilglied (22) zumindest mittelbar durch den im Druckraum (32) herrschenden Druck in Schließrichtung beaufschlagt ist.

2. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Kraftstoffeinspritzung der Pumpenarbeitsraum (18) durch die Steuerventileinrichtung (30; 130) vom Entlastungsraum (31) und vom Druckraum (32) getrennt ist.

3. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Beendigung der Kraftstoffeinspritzung der Pumpenarbeitsraum (18) durch die Steuerventileinrichtung (30; 130) mit dem Entlastungsraum (31) und dem Druckraum (32) verbunden ist.

4. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerventileinrichtung (30) ein Steuerventilglied (35) aufweist, das durch wenigstens einen Aktor (51, 52) entlang einer Längsrichtung bewegbar ist, daß das Steuerventilglied (35) in einer ersten Längsrichtung mit einer ersten Dichtfläche (36) mit einem ersten Ventilsitz (45) zur Steuerung der Verbindung des Pumpenarbeitsraums (18) mit dem Entlastungsraum (31) zusammenwirkt und daß das Steuerventilglied (35) in der entgegengesetzten Längsrichtung mit einer zweiten Dichtfläche (42) mit einem zweiten Ventilsitz (47) zur Steuerung der Verbindung des Pumpenarbeitsraums (18) mit dem Druckraum (32) zusammenwirkt.

5. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß für die Bewegung des Steuerventilglieds (35) in die beiden Längsrichtungen getrennte Aktoren (51, 52) vorgesehen sind.

6. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß der wenigstens eine Aktor (51, 52) ein Elektromagnet ist.

7. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerventileinrichtung (130) zwei getrennte Steuerventilglieder (160, 180) aufweist, die entlang einer Längsrichtung bewegbar und zueinander versetzt sind, daß ein erstes Steuerventilglied (160) in einer Längsrichtung mit einer ersten Dichtfläche (163) mit einem ersten Ventilsitz (166) zur Steuerung der Verbindung des Pumpenarbeitsraums (18) mit dem Entlastungsraum (31) zusammenwirkt und daß ein zweites Steuerventilglied (180) in derselben Längsrichtung mit einer zweiten Dichtfläche (186) mit einem zweiten Ventilsitz (189) zur Steuerung der Verbindung des Pumpenarbeitsraums (18) mit dem Druckraum (32) zusammenwirkt, und daß beide Steuerventilglieder (160, 180) vorzugsweise durch einen einzigen Aktor (199) bewegbar sind.

8. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß durch den Aktor (199) das zweite Steuerventilglied (180) mit einem ersten Hub (h3) in Längsrichtung bewegbar ist, so daß dieses mit seiner zweiten Dichtfläche (186) vom zweiten Ventilsitz (189) abhebt und die Verbindung des Pumpenarbeitsraums (18) mit dem Druckraum (32) freigibt, während das erste Steuerventilglied (160) mit seiner ersten Dichtfläche (163) in Anlage am ersten Ventilsitz (166) bleibt, so daß der Pumpenarbeitsraum (18) vom Entladungsraum (31) getrennt ist.

9. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß durch den Aktor (199) das zweite Steuerventilglied (180) mit einem zweiten, größeren Hub (h2) in Längsrichtung bewegbar ist, so daß dieses am ersten Steuerventilglied (160) zur Anlage kommt und dieses mit seiner ersten Dichtfläche (163) vom ersten Ventilsitz (166) mit einem geringeren Hub (h1) als dem zweiten Hub (h2) des zweiten Steuerventilglieds (180) abhebt.

10. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Steuerventilglieder (160, 180) jeweils durch eine Schließfeder (169, 190) mit ihrer Dichtfläche (163, 186) zum jeweiligen Ventilsitz (166, 189) hin beaufschlagt sind.

11. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Steuerventilglied (180) durch eine Feder (196) in Öffnungsrichtung beaufschlagt ist und von dem in einem Steuerdruckraum (198) herrschenden Steuerdruck in Schließrichtung beaufschlagt ist und daß der Steuerdruck durch den Aktor (199) gesteuert wird.

12. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Aktor (199) ein Piezoaktor ist, der abhängig von einer an diesen angelegten elektrischen Spannung seine Länge ändert.

13. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß von dem im Druckraum (32) herrschenden Druck ein längsverschiebbar geführter Kolben (33; 133) beaufschlagt ist, der zumindest mittelbar in Schließrichtung auf das Einspritzventilglied (22) wirkt.