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Die
Erfindung geht aus von einer Kraftstoffeinspritzeinrichtung für eine Brennkraftmaschine
nach der Gattung des Anspruchs 1.
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Eine
solche Kraftstoffeinspritzeinrichtung ist durch die
DE 39 00 763 A1 bekannt.
Diese Kraftstoffeinspritzeinrichtung weist eine Kraftstoffhochdruckpumpe
und ein Kraftstoffeinspritzventil für jeden Zylinder der Brennkraftmaschine
auf. Die Kraftstoffhochdruckpumpe weist einen in einer Hubbewegung angetriebenen
Pumpenkolben auf, der einen Pumpenarbeitsraum begrenzt. Das Kraftstoffeinspritzventil
weist ein Einspritzventilglied auf, durch das wenigstens eine Einspritzöffnung gesteuert
wird. Das Einspritzventilglied ist von dem in einem mit dem Pumpenarbeitsraum
verbundenen Druckraum des Kraftstoffeinspritzventils beaufschlagt
gegen die Kraft einer Schließfeder
in einer Öffnungsrichtung
zur Freigabe der wenigstens einen Einspritzöffnung bewegbar. Die Schließfeder ist
in einem mit einem Niederdruckbereich verbundenen Federraum angeordnet
und stützt
sich über
ein Stützelement
am Einspritzventilglied ab. Das Stützelement erzeugt durch den
im Federraum herrschenden Druck eine Kraft in Schließrichtung
auf das Einspritzventilglied. Durch den im Federraum herrschenden
Druck wird dabei die Öffnungshubbewegung
des Einspritzventilglieds gedämpft
und die Schließbewegung
des Einspritzventilglieds unterstützt. Nachteilig bei der bekannten Kraftstoffeinspritzeinrichtung
ist, dass das Volumen des Federraums nicht konstant gehalten werden kann,
sondern abhängig
von im Federraum zur Einstellung der Vorspannung der Schließfeder eingelegten
Scheiben unterschiedlicher Dicke unterschiedlich ist, wodurch sich
unterschiedliche Dämpfungseigenschaften
und in deren Folge unterschiedliche Einspritzmengen ergeben.
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Vorteile der
Erfindung
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Die
erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritzeinrichtung
mit den Merkmalen gemäß Anspruch
1 hat demgegenüber
den Vorteil, dass das Volumen des Dämpfungsraums uabhängig vom
Volumen des Federraums konstant gehalten werden kann. Hierdurch werden
gleichbleibende Dämpfungseigenschaften und
exakt vorgegebene Einspritzmengen erreicht werden.
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In
den abhängigen
Ansprüchen
sind vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzeinrichtung
angegeben. Durch die Ausbildung gemäß Anspruch 4 wird ein Druckanstieg
im Federraum bei Beendigung der Einspritzung und damit ein schnelles
Schließen des
Einspritzventilglieds erreicht. Die Weiterbildung gemäß Anspruch
6 ermöglicht
einen variablen Einspritzquerschnitt am Kraftstoffeinspritzventil
und eine Dämpfung
der Öffnungsbewegung
sowie eine Unterstützung
der Schließbewegung
des zweiten Einspritzventilglieds.
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Zeichnung
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Mehrere
Ausführungsbeispiele
der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden
Beschreibung näher
erläutert.
Es zeigen 1 eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung
für eine Brennkraftmaschine
in vereinfachter Darstellung in einem Längsschnitt gemäß einem
ersten Ausführungsbeispiel, 2 die Kraftstoffeinspritzeinrichtung
gemäß einem
zweiten Ausführungsbeispiel, 3 in vergrößerter Darstellung
einen in 2 mit III bezeichneten
Ausschnitt der Kraftstoffeinspritzeinrichtung, 4 in vergrößerter Darstellung einen in 2 mit IV bezeichneten Ausschnitt
der Kraftstoffeinspritzeinrichtung gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel,
und 5 einen Hubverlauf
von Einspritzventilgliedern über
der Zeit.
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Beschreibung der Ausführungsbeispiele
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In
den 1 bis 4 ist eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung
für eine
Brennkraftmaschine beispielsweise eines Kraftfahrzeugs dargestellt.
Die Brennkraftmaschine ist vorzugsweise eine selbstzündende Brennkraftmaschine.
Die Kraftstoffeinspritzeinrichtung kann beispielsweise als sogenanntes
Pumpe-Düse-System
oder als Pumpe-Leitung-Düse-System
ausgebildet sein 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 den dargestellten Ausführungsbeispielen 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
in der Zylinderbohrung 16 einen Pumpenarbeitsraum 22.
Durch den Pumpenkolben 18 wird bei dessen durch den Nocken 20 bewirkter
Hubbewegung zyklisch bei dessen in die Zylinderbohrung 16 gerichtetem
Förderhub
im Pumpenarbeitsraum 22 Hochdruck erzeugt. Beim Saughub
des Pumpenkolbens 18 wird in den Pumpenarbeitsraum 22 durch
eine Förderpumpe 21 Kraftstoff
aus einem Kraftstoffvorratsbehälter 24 des Kraftfahrzeugs
gefördert.
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Das
Kraftstoffeinspritzventil 12 weist einen Ventilkörper 26 auf,
der mehrteilig ausgebildet sein kann, 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,
die über
den Umfang des Ventilkörpers 26 verteilt
angeordnet sind. 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 etwa kegelförmigen 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 durch eine Bohrung 46 gebildeten Federraum des
Ventilkörpers 26 angeordnet,
der sich an die Bohrung 30 anschließt.
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Vom
Pumpenarbeitsraum 22 führt
durch den Pumpenkörper 14 und
den Ventilkörper 26 ein
Kanal 48 in den Druckraum 40 des Kraftstoffeinspritzventils 12.
Durch ein elektrisch betätigtes
Steuerventil 23, das durch eine elektronische Steuereinrichtung 49 angesteuert
wird, wird eine Verbindung des Pumpenarbeitsraums 22 mit
einem Entlastungsbereich gesteuert, als der beispielsweise ein Rücklauf zum Kraftstoffvorratsbehälter 24 oder
ein anderer Bereich dienen kann, in dem gegenüber dem Kraftstoffvorratsbehälter 24 ein
etwas erhöhter
Druck herrscht und der beispielsweise die Druckseite der Förderpumpe 21 sein
kann. Beim Saughub des Pumpenkolbens 18 ist das Steuerventil 23 geöffnet, so
dass in den Pumpenarbeitsraum 22 durch die Förderpumpe 21 Kraftstoff
gefördert
wird. Solange beim Förderhub des
Pumpenkolbens 18 keine Kraftstoffeinspritzung erfolgen
soll ist durch das Steuerventil 23 die Verbindung des Pumpenarbeitsraums 22 mit
dem Entlastungsbereich geöffnet,
so dass sich im Pumpenarbeitsraum 22 kein Hochdruck aufbauen
kann. Wenn eine Kraftstoffeinspritzung erfolgen soll, so wird das Steuerventil 23 zu
einem bestimmten Zeitpunkt des Förderhubs
des Pumpenkolbens 18 geschlossen, so dass der Pumpenarbeitsraum 22 vom
Entlastungsraum getrennt ist und sich im Pumpenarbeitsraum 22 Hochdruck
aufbauen kann. Das Steuerventil 23 kann als Magnetventil
oder als Piezoventil ausgebildet sein.
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Das
Einspritzventilglied 28 ragt mit seinem Ende in den Federraum 46 hinein
und die Schließfeder 44 stützt sich über ein
Stützelement 50 am
Einspritzventilglied 28 ab. Das Stützelement 50 ist wie
in 1 dargestellt t-förmig ausgebildet,
wobei dieses mit seinem Boden 51 am Einspritzventilglied 28 anliegt
und mit einem im Durchmesser gegenüber dem Boden 51 kleineren
Fortsatz 52 in die Schließfeder 44 ragt. Im
Fortsatz 52 ist von dessen dem Boden 51 abgewandtem
Ende her eine Sackbohrung 53 eingebracht, so dass dieser
hohl ist. Im Federraum 46 ist ein Bauteil 54 angeordnet,
das einen von der Schließfeder 44 umgebenen,
dem Stützelement 50 zugewandten
zylinderförmigen
Zapfen 55 mit einem Durchmesser aufweist, der nur wenig
kleiner ist als der Durchmesser der Sackbohrung 53 des
Stützelements 50.
An seinem anderen Ende weist das Bauteil 54 einen Boden 56 mit
größerem Durchmesser
auf. Am Boden 56 stützt
sich über
eine Scheibe 57 die Schließfeder 44 ab und fixiert
dabei auch das Bauteil 54 im Federraum 46.
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Der
Federraum 46 weist eine Verbindung 58 mit einem
Niederdruckbereich auf, als der ein Rücklauf zum Kraftstoffvorratsbehälter 24 oder
der Zulauf von der Förderpumpe 21 her
dienen kann. In der Verbindung 58 ist eine Drosselstelle 59 angeordnet.
Der Niederdruckbereich ist beispielsweise durch einen den Ventilkörper 26 im
Bereich des Federraums 46 umgebenden Ringraum 60 gebildet.
Durch den im Federraum 46 herrschenden Druck wird über den
Boden 51 des Stützelements 50 eine
Kraft in Schließrichtung
auf das Einspritzventilglied 28 erzeugt. Der Zapfen 55 des
Bauteils 54 ragt mit geringem radialem Spiel in die Sackbohrung 53 des
Stützelements 50 hinein
und begrenzt in dieser einen Dämpfungsraum 62.
Der Dämpfungsraum 62 ist über den
zwischen dem Zapfen 55 und der Sackbohrung 53 vorhandenen
Ringspalt, der eine Drosselstelle bildet, mit dem Federraum 46 verbunden.
Bei der Öffnungshubbewegung
des Einspritzventilglieds 28 bewegt sich dieses in den
Federraum 46 hinein, so dass das Volumen des Dämpfungsraums 62 verringert
wird und aus diesem Kraftstoff in den Federraum 46 verdrängt wird.
Hierdurch wird die Öffnungshubbewegung
des Einspritzventilglieds 28 gedämpft. Bei der Schließbewegung
des Einspritzventilglieds 28 wird das Volumen des Dämpfungsraums 62 vergrößert und
dieser wird aus dem Federraum 46 mit Kraftstoff befüllt. Abweichend
zu der vorstehend beschriebenen Ausführung kann die Anordnung der
Sackbohrung 53 und des Zapfens 55 auch umgekehrt
sein, wobei dann die Sackbohrung 53 am Bauteil 54 und
der Zapfen 55 am Stützelement 50 angeordnet
ist und der Dämpfungsraum 62 im
Bauteil 54 angeordnet ist.
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Nachfolgend
wird die Funktion der Kraftstoffeinspritzeinrichtung gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel
erläutert.
Beim Saughub des Pumpenkolbens 18 ist das Steuerventil 23 geöffnet, so
dass Kraftstoff durch die Förderpumpe 21 aus
dem Kraftstoffvorratsbehälter 24 in
den Pumpenarbeitsraum 22 gefördert wird. Durch die Kraftstoffhochdruckpumpe 10 wird
im Pumpenarbeitsraum einspritzsynchron zyklisch Hochdruck erzeugt.
Beim Förderhub
des Pumpenkolbens 18 wird der Beginn der Kraftstoffeinspritzung
dadurch festgelegt, dass das Steuerventil 23 schließt, so dass
der Pumpenarbeitsraum 22 vom Entlastungsraum getrennt ist
und sich im Pumpenarbeitsraum 22 Hochdruck aufbaut. 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 Einspritzventilglied 28 erzeugte
Druckkraft größer ist
als die Kraft der Schließfeder 44 und
die durch den im Federraum 46 herrschenden Druck erzeugte
Kraft, so öffnet
das Kraftstoffeinspritzventil 12 indem das Einspritzventilglied 28 mit
seiner Dichtfläche 34 vom Ventilsitz 36 abhebt
und die wenigstens eine Einspritzöffnung 32 freigibt.
Die Öffnungshubbewegung
des Einspritzventilglieds 28 wird dabei durch den im Dämpfungsraum 62 herrschenden
Druck und durch den nur gedrosselt aus dem Dämpfungsraum 62 abströmenden Kraftstoff
gedämpft.
Zur Beendigung der Kraftstoffeinspritzung wird das Steuerventil 23 geöffnet, so
dass die Verbindung zum Entlastungsbereich geöffnet ist.
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Bei
einem in den 2 bis 4 dargestellten zweiten Ausführungsbeispiel
weist das Kraftstoffeinspritzventil 12 ein erstes Einspritzventilglied 28 auf, das
in der Bohrung 30 längsverschiebbar
geführt
ist. Wie in 3 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
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 ersten, durch eine Bohrung 46 gebildeten Federraum
des Ventilkörpers 26 angeordnet,
der sich an die Bohrung 30 anschließt.
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Das
erste Einspritzventilglied 28 des Kraftstoffeinspritzventils 12 ist
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 Einspritzöffnung 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. Das
zweite Einspritzventilglied 128 kann zweiteilig ausgebildet
sein und einen die Dichtfläche 134 aufweisenden,
dem Brennraum zugewandten Teil und einen vom Brennraum weg an den
ersten Teil anschließenden
zweiten Teil aufweisen. Nahe dem brennraumseitigen Ende des zweiten
Einspritzventilglieds 128 ist an diesem eine ausserhalb
des Ventilsitzes 136 liegende Druckfläche 142 gebildet,
auf die bei geöffnetem
erstem Einspritzventilglied 28 der im Druckraum 40 herrschende
Druck wirkt.
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An
die den ersten Federraum bildende Bohrung 46 vom Brennraum
weg anschließend
ist wie in 2 und 4 dargestellt im Ventilkörper 26 eine
einen zweiten Federraum bildende Bohrung 146 ausgebildet,
in dem eine zweite, auf das zweite Einspritzventilglied 128 wirkende
Schließfeder 144 angeordnet ist.
Die den zweiten Federraum bildende Bohrung 146 ist im Durchmesser
etwas kleiner ausgebildet als die den ersten Federraum bildende
Bohrung 46. Das erste Einspritzventilglied 28 ragt
mit seinem Ende in den ersten Federraum hinein und stützt sich
in diesem an der ersten Schließfeder 44 ab.
Die erste Schließfeder 44 stützt sich
mit ihrem dem ersten Einspritzventilglied 28 abgewandten
Ende an einer zwischen der den ersten Federraum bildenden Bohrung 46 und
der den zweiten Federraum bildenden Bohrung 146 angeordneten
Trennwand 47 ab. Das zweite Einspritzventilglied 128 ragt
mit einer Druckstange 64, die einstückig mit dem Einspritzventilglied 128 oder
als separates Teil ausgebildet sein kann, aus dem ersten Einspritzventilglied 28 heraus
und verläuft
durch den ersten Federraum 46 und durch eine in der Trennwand 47 ausgebildete
Bohrung 45 mit kleinerem Durchmesser hindurch bis in den
zweiten Federraum 146. Die den zweiten Federraum bildende
Bohrung 146 ist im Durchmesser gegenüber der Bohrung 45 größer ausgebildet.
Im zweiten Federraum ist die auf das zweite Einspritzventilglied 128 wirkende
zweite Schließfeder 144 angeordnet.
Die zweite Schließfeder 144 stützt sich
einerseits am Boden des zweiten Federraums und andererseits über einen
Federteller an der Druckstange 64 des zweiten Einspritzventilglieds 128 ab.
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Die
zweite Schließfeder 144 stützt sich über ein
Stützelement 150 am
zweiten Einspritzventilglied 128 ab. Das Stützelement 150 ist
wie in 2 und 4 dargestellt t-förmig ausgebildet, wobei dieses
mit seinem Boden 151 am Einspritzventilglied 128 anliegt und
mit einem im Durchmesser gegenüber
dem Boden 151 kleineren Fortsatz 152 in die Schließfeder 144 ragt.
Im Fortsatz 152 ist von dessen dem Boden 151 abgewandtem
Ende her eine Sackbohrung 153 eingebracht. Im Federraum 146 ist
ein Bauteil 154 angeordnet, das einen von der Schließfeder 144 umgebenen,
dem Stützelement 150 zugewandten
Zapfen 155 mit einem Durchmesser aufweist, der nur wenig
kleiner ist als der Durchmesser der Sackbohrung 153 des
Stützelements 150.
An seinem anderen Ende weist das Bauteil 154 einen Boden 156 mit
größerem Durchmesser
auf. Am Boden 156 stützt
sich über
eine Scheibe 157 die Schließfeder 144 ab.
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Der
zweite Federraum 146 weist eine Verbindung 158 mit
einem Niederdruckbereich 160 auf, als der ein Rücklauf zum
Kraftstoffvorratsbehälter 24 oder
der Zulauf von der Förderpumpe 21 her
dienen kann. In der Verbindung 158 ist eine Drosselstelle 159 angeordnet.
Durch den im Federraum 146 herrschenden Druck wird über den
Boden 151 des Stützelements 150 eine
Kraft in Schließrichtung
auf das zweite Einspritzventilglied 128 erzeugt. Der Zapfen 155 des Bauteils 154 ragt
mit geringem radialem Spiel in die Sackbohrung 153 des
Stützelements 150 hinein
und begrenzt in dieser einen Dämpfungsraum 162.
Der Dämpfungsraum 162 ist über den
zwischen dem Zapfen 155 und der Sackbohrung 153 vorhandenen
Ringspalt, der eine Drosselstelle bildet, mit dem Federraum 146 verbunden.
Bei der Öffnungshubbewegung
des Einspritzventilglieds 128 bewegt sich dieses in den
Federraum 146 hinein, so dass das Volumen des Dämpfungsraums 162 verringert wird
und aus diesem Kraftstoff in den Federraum 146 verdrängt wird.
Hierdurch wird die Öffnungshubbewegung
des zweiten Einspritzventilglieds 128 gedämpft. Bei
der Schließbewegung
des zweiten Einspritzventilglieds 128 wird das Volumen
des Dämpfungsraums 162 vergrößert und
dieser wird aus dem Federraum 146 mit Kraftstoff befüllt. Auch
beim zweiten Ausführungsbeispiel
kann die Anordnung der Sackbohrung 153 und des Zapfens 155 umgekehrt sein,
so dass die Sackbohrung 153 am Bauteil 154 und
der Zapfen 155 am Stützelement 150 angeordnet
ist.
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Nachfolgend
wird die Funktion der Kraftstoffeinspritzeinrichtung gemäß dem zweiten
Ausführungsbeispiel
erläutert.
Beim Saughub des Pumpenkolbens 18 ist das Steuerventil 23 geöffnet, so
daß Kraftstoff
durch die Förderpumpe 21 aus
dem Kraftstoffvorratsbehälter 24 in
den Pumpenarbeitsraum 22 gefördert wird. Durch die Kraftstoffhochdruckpumpe 10 wird
im Pumpenarbeitsraum einspritzsynchron zyklisch Hochdruck erzeugt.
Beim Förderhub
des Pumpenkolbens 18 wird der Beginn der Kraftstoffeinspritzung
dadurch festgelegt, daß das
Steuerventil 23 schließt,
so daß der
Pumpenarbeitsraum 22 vom Entlastungsraum getrennt ist und
sich im Pumpenarbeitsraum 22 Hochdruck aufbaut. 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 Kraft der ersten Schließfeder 44,
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 in Schließrichtung
durch die zweite Schließfeder 144 und
den im zweiten Federraum 146 herrschenden über das
Stützelement 150 auf
das zweite Einspritzventilglied 128 ausgeübte Schließkraft ist
größer als
die durch den im Druckraum 40 herrschenden Druck über die
Druckfläche 142 auf
das zweite Einspritzventilglied 128 ausgeübte Kraft
in Öffnungsrichtung 29,
so dass das zweite Einspritzventilglied 128 in seiner geschlossenen
Stellung 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. Dies ist vorzugsweise
bei einer Voreinspritzung von Kraftstoff der Fall. In 5 ist der Verlauf des Hubs
h der beiden Einspritzventilglieder 28,128 über der
Zeit t während
eines Einspritzzyklus dargestellt. Der Hub des ersten Einspritzventilglieds 28 ist
mit durchgezogenen Linien dargestellt und der Hub des zweiten Einspritzventilglieds 128 ist
mit gestrichelter Linie dargestellt. Die Voreinspritzung ist mit
A bezeichnet und es ist ersichtlich, dass hierbei nur das erste
Einspritzventilglied 28 öffnet und infolge dessen nur
eine geringe Kraftstoffmenge eingespritzt wird. Die Voreinspritzung
wird beendet, indem das Steuerventil 23 öffnet, so
dass der Druck im Druckraum 40 sinkt.
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Zu
einer Haupteinspritzung wird das Steuerventil 23 wieder
geschlossen, so dass der Druck im Pumpenarbeitsraum 22 entsprechend
dem Profil des Nockens 20 wieder ansteigt. Bei Erreichen
des Öffnungsdrucks öffnet das
erste Einspritzventilglied 28 und gibt die ersten Einspritzöffnungen 32 frei.
Wenn das erste Einspritzventilglied 28 geöffnet ist,
so wirkt der im Druckraum 40 herrschende Druck auf die Druckfläche 142 des
zweiten Einspritzventilglieds 128 und wenn die durch den
im Druckraum 40 herrschenden Druck über die Fläche 142 in Öffnungsrichtung 29 auf
das zweite Einspritzventilglied 128 erzeugte Kraft größer ist
als die auf dieses in Schließrichtung
wirkende Kraft, so öffnet
auch das zweite Einspritzventilglied 128 und gibt die zweiten
Einspritzöffnungen 132 frei.
Bei geöffnetem
zweitem Einspritzventilglied 128 ist dann der gesamte Einspritzquerschnitt
des Kraftstoffeinspritzventils 12 freigegeben. Die Öffnungsbewegung
des zweiten Einspritzventilglieds 128 und damit die Freigabe
der zweiten Einspritzöffnungen 132 erfolgt
verzögert
nach der Öffnungshubbewegung
des ersten Einspritzventilglieds 28 und der Freigabe der
ersten Einspritzöffnungen 32 wie
dies in 5 bei der mit
B bezeichneten Haupteinspritzung dargestellt ist. Die Öffnungshubbewegung
des zweiten Einspritzventilglieds 128 wird gedämpft, da
aus dem Dämpfungsraum 162 Kraftstoff
nur gedrosselt abströmen
kann, so dass die zweiten Einspritzöffnungen 132 nur allmählich freigegeben
werden und die eingespritzte Kraftstoffmenge nicht sprungartig sondern
allmählich
zunimmt. Zur Beendigung der Haupteinspritzung wird das Steuerventil 23 geöffnet, so
dass der Druck im Druckraum 40 sinkt und die Einspritzventilglieder 28,128 durch die
Kraft der Schließfedern 44,144 schließen. Beim Öffnen des
Steuerventil 23 zur Beendigung der Kraftstoffeinspritzung
strömt
unter Hochdruck stehender Kraftstoff in den Niederdruckbereich,
was zu einem Druckanstieg im zweiten Federraum 146 führt. Durch diesen
Druckanstieg wird über
das Stützelement 150 die
Schließbewegung
des zweiten Einspritzventilglieds 128 unterstützt. Durch
den im zweiten Federraum 146 herrschenden Druck wird das
zweite Einspritzventilglied 128 in seiner Schließstellung
gehalten, so dass auch bei nachfolgend mit hoher Geschwindigkeit
schließendem
erstem Einspritzventilglied 28 das zweite Einspritzventilglied 128 in
seiner Schließstellung
verbleibt. Bis zum Beginn des nächsten
Kraftstoffeinspritzzyklus sinkt der im zweiten Federraum 146 herrschende
Druck wieder ab, so dass das zweite Einspritzventilglied 128 bei
Erreichen des vorgegebenen Öffnungsdrucks
im Druckraum 40 wieder öffnen
kann.
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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
kleineren oder größeren Einspritzquerschnitt
bilden als die zweiten Einspritzöffnungen 132.
Durch den den Steuerraum 50 begrenzenden Steuerkolben 62 kann
der Öffnungsdruck
des zweiten Einspritzventilglieds 128 bei niedrigen Drehzahlen
erhöht
werden, wodurch die Schadstoffemissionen der Brennkraftmaschine
reduziert werden. Bei hoher Drehzahl öffnet das zweite Einspritzventilglied 128 bereits
bei einem geringeren Öffnungsdruck,
wodurch die Öffnungsdauer
des zweiten Einspritzventilglieds 128 verlängert wird.
Die verlängerte Öffnungsdauer
des zweiten Einspritzventilglieds 128 ermöglicht es,
dass die zweiten Einspritzöffnungen 132 zur
Einspritzung einer vorgegeben Kraftstoffmenge mit relativ kleinem
Querschnitt ausgebildet werden können.
Dies ermöglicht
eine gute Zerstäubung
des eingespritzten Kraftstoffs.