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 jedoch aus dem Pumpenarbeitsraum über den Steuerdruckraum Kraftstoff ab, so daß die für die Einspritzung zur Verfügung stehende Kraftstoffmenge der durch den Pumpenkolben geförderten Kraftstoffmenge verringert wird und außerdem der für die Einspritzung zur Verfügung stehende Druck verringert wird. Hieraus folgt, daß der Wirkungsgrad der Kraftstoffeinspritzeinrichtung nicht optimal ist.

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 nur ein geringer Durchflußquerschnitt vom Steuerdruckraum zum Entlastungsraum freigegeben wird und somit nur eine geringe Kraftstoffmenge abströmt, wodurch der für die Einspritzung zur Verfügung stehende Druck und der Wirkungsgrad der Kraftstoffeinspritzeinrichtung erhöht ist. Zum Beginn bzw. zur Beendigung der Kraftstoffeinspritzung wird außerdem ein schnelles Öffnen bzw. Schließen des Kraftstoffeinspritzventils erreicht, was durch einen infolge der gesteuerten Hauptverbindung mit großem Durchflußquerschnitt auftretenden schnellen Druckabbau bzw.

Druckaufbau im Steuerdruckraum beim Öffnen bzw. Schließen des zweiten Steuerventils ermöglicht wird.

In den abhängigen Ansprüchen sind vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzeinrichtung angegeben. Die Ausbildung gemäß Anspruch 3 ermöglicht auf einfache Weise die Steuerung der Hauptverbindung durch den Steuerkolben. Die Ausbildung gemäß Anspruch 4 ermöglicht eine einfache Bildung des Ventilsitzes.

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 bei geschlossenem Kraftstoffeinspritzventil, Figur 3 den Ausschnitt II bei geöffnetem Kraftstoffeinspritzventil und Figur 4 die Kraftstoffeinspritzeinrichtung in einem Querschnitt entlang Linie IV-IV in Figur 2.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels In den Figuren 1 bis 4 ist eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung für eine Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs dargestellt. Die Brennkraftmaschine ist vorzugsweise eine selbstzündende Brennkraftmaschine. Die Kraftstoffeinspritzeinrichtung ist 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. In der Bohrung 48 wird durch den Steuerkolben 50 als bewegliche Wand ein Steuerdruckraum 52 begrenzt. 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 ein Gehäuseteil in Form einer 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 quer, vorzugsweise 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 im Kanal 62 in der Zwischenscheibe 54 ausgebildet. Die Drosselbohrung 63 mündet wie in Figur 4 dargestellt in Richtung der Längsachse 49 des Steuerkolbens 50 gesehen in einen Randbereich des Steuerdruckraums 52 versetzt zur Längsachse 49 des Steuerkolbens 50. In der Zwischenscheibe 54 ist eine Bohrung 55 angeordnet, die einen Ablauf aus dem Steuerdruckraum 52 als 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 eine ringförmige Dichtfläche 57 auf, die einen schmalen Ringsteg bildet und gegenüber der Stirnfläche des Steuerkolbens 50 erhaben ausgebildet ist. Die ringförmige Dichtfläche 57 ist auf einem kleineren Durchmesser angeordnet als dem Außendurchmesser des Steuerkolbens 50. Der Steuerkolben 50 kann derart ausgebildet sein, daß sich dessen Durchmesser zur Stirnseite mit der Dichtfläche 57 hin verringert.

Innerhalb der Dichtfläche 57 kann in der Stirnseite des Steuerkolbens 50 eine Vertiefung 58 ausgebildet sein, die durch eine Sackbohrung gebildet sein kann. Die Dichtfläche 57 ist zumindest annähernd koaxial zu der Bohrung 55 in der Zwischenscheibe 54 angeordnet und ist auf einem größeren Durchmesser angeordnet als der Durchmesser der Bohrung 55 ist. Die Drosselbohrung 63 in der Zwischenscheibe 54 mündet in den Steuerdruckraum 52 außerhalb der Dichtfläche 57 des Steuerkolbens 50. Die Bohrung 55 in der Zwischenscheibe 54 bildet einen innerhalb der Dichtfläche 57 des Steuerkolbens 50 abführenden Ablauf aus dem Steuerdruckraum 52 zum zweiten Steuerventil 70 und über dieses zum Entlastungsraum 24. Die Bohrung 55 ist zumindest annähernd koaxial zum Steuerkolben 50 angeordnet.

In der Zwischenscheibe 54 ist neben der Bohrung 55, beispielsweise der Verbindung 62 mit der Drosselstelle 63 etwa diametral gegenüberliegend, eine vom Steuerdruckraum 52 abführende Bypassverbindung 80 ausgebildet, die in die Verbindung 64 zum Entlastungsraum 24 mündet. Die Mündung der Bypassverbindung 80 in den Steuerdruckraum 52 liegt wie in Figur 4 dargestellt in Richtung der Längsachse 49 des Steuerkolbens 50 betrachtet außerhalb der Dichtfläche 57 des Steuerkolbens 50. In der Bypassverbindung 80 ist eine Drosselstelle 82 angeordnet, die als eine Drosselbohrung ausgebildet ist. Der Durchflußquerschnitt der Bypassverbindung 80 mit der Drosselstelle 82 ist wesentlich geringer als der Durchflußquerschnitt der Bohrung 55.

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 2 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 Bypassverbindung 80 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 3 dargestellt ist. Die Fläche 53 der Zwischenscheibe 54 bildet somit einen Ventilsitz in Form eines Flachsitzes, mit dem die Dichtfläche 57 des Steuerkolbens 50 zusammenwirkt. Infolge der schmalen stegförmigen Ausbildung der Dichtfläche 57 liegt diese im wesentlichen nur mit ihrem 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 Fläche 53 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 nur noch die Bypassverbindung 80 in der Zwischenscheibe 54 geöffnet, deren Durchflußquerschnitt durch die Drosselbohrung 82 bestimmt ist, der wesentlich kleiner ist als der Durchflußquerschnitt der Hauptverbindung 84, wenn diese geöffnet ist.

Der Querschnitt der Drosselbohrung 63 der Verbindung 62 in der Zwischenscheibe 54 und der Drosselbohrung 82 in der Bypassverbindung 80 in der Zwischenscheibe 54 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 Figur 3 dargestellte Hubstellung ein, so daß nur die Bypassverbindung 80 über die Drosselbohrung 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 Bypassverbindung 80 mit der Drosselbohrung 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 84 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 80 über die Drosselbohrung 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 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.