Eine solche Kraftstoffeinspritzeinrichtung ist durch die EP 0 987 431 A bekannt. Diese Kraftstoffeinspritzeinrichtung weist jeweils eine Kraftstoffhochdruckpumpe und ein mit dieser verbundenes Kraftstoffeinspritzventil für jeweils einen Zylinder der Brennkraftmaschine auf. Die Kraftstoffhochdruckpumpe weist einen in einer Zylinderbohrung dicht geführten Pumpenkolben auf, der in der Zylinderbohrung einen Pumpenarbeitsraum begrenzt, der mit dem Kraftstoffeinspritzventil verbunden ist. Der Pumpenkolben wird durch einen Nockentrieb der Brennkraftmaschine in einer Hubbewegung angetrieben. Durch den Nockentrieb werden dabei auch Querkräfte auf den Pumpenkolben verursacht, die infolge unzureichender Schmierung des Pumpenkolbens zu einem Fressen und daher starkem Verschleiß des Pumpenkolbens und der Zylinderbohrung führen können. Hierdurch wird die Funktion der Kraftstoffeinspritzeinrichtung beeinträchtigt, da der Pumpenarbeitsraum durch den Pumpenkolben nicht mehr zuverlässig abgedichtet werden kann und Kraftstoff aus dem Pumpenarbeitsraum austreten kann.

Vorteile der Erfindung Die erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritzeinrichtung mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1 hat demgegenüber den Vorteil,

dass die Schmierung des Pumpenkolbens durch die Mikrovertiefungen verbessert ist und somit eine erhöhte Verschleißbeständigkeit des Pumpenkolbens und der Zylinderbohrung erreicht ist.

In den abhängigen Ansprüchen sind vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzeinrichtung angegeben. Durch die Mikrovertiefungen des Pumpenkolbens wird auch die Leckage von Kraftstoff aus dem Pumpenarbeitsraum verringert, wodurch eine Verdünnung des Schmieröls der Brennkraftmaschine bei einem gemäß Anspruch 2 ölgeschmierten Nockentrieb verringert werden kann. Durch die Weiterbildung gemäß Anspruch 7 kann die Verschleißbeständigkeit des Pumpenkolbens weiter verbessert werden.

Zeichnung Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Figur 1 ausschnittsweise eine Brennkraftmaschine mit einer Kraftstoffeinspritzeinrichtung in schematischer Darstellung, Figur 2 ausschnittsweise die Oberfläche eines Pumpenkolbens der Kraftstoffeinspritzeinrichtung in vergrößerter Darstellung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel, Figur 3 die Pumpenkolbenoberfläche gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel, Figur 4 die Pumpenkolbenoberfläche gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel und Figur 5 die Pumpenkolbenoberfläche gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele In Figur 1 ist ausschnittsweise eine Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs dargestellt, wobei lediglich ein Teil

eines Zylinders der Brennkraftmaschine dargestellt ist. Die Brennkraftmaschine ist vorzugsweise eine selbstzündende Brennkraftmaschine und weist einen oder mehrere Zylinder auf. Für jeden Zylinder der Brennkraftmaschine ist eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung vorgesehen, die vorzugsweise als sogenannte Pumpe-Düse-Einheit ausgebildet ist und die für jeden Zylinder der Brennkraftmaschine jeweils eine Kraftstoffhochdruckpumpe 10 und ein mit dieser verbundenes Kraftstoffeinspritzventil 12 aufweist, 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 Pumpenkolben 18 wird zumindest mittelbar durch einen Nocken 20 einer Nockenwelle 21 der Brennkraftmaschine entgegen der Kraft einer Rückstellfeder 19 in einer Hubbewegung angetrieben wird. Zwischen dem Nocken 20 und dem Pumpenkolben 18 kann beispielsweise ein Kipphebel 23 angeordnet sein, der einerseits auf dem Nocken 20 abläuft und der andererseits zumindest mittelbar am Pumpenkolben 18 angreift. 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, beispielsweise mittels einer Förderpumpe 25.

Das Kraftstoffeinspritzventil 12 weist einen mit dem Pumpenkörper 14 verbundenen Ventilkörper 26 auf, der mehrteilig ausgebildet sein kann, und in dem wenigstens 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. Es kann vorgesehen sein, daß das erste Einspritzventilglied 28 des Kraftstoffeinspritzventils 12 hohl ausgebildet ist und in diesem ein zweites Einspritzventilglied verschiebbar geführt ist, durch das wenigstens eine zweite Einspritzöffnung gesteuert wird.

An den Federraum 46 kann sich an dessen der Bohrung 30 abgewandtem Ende im Ventilkörper 26 eine weitere Bohrung 48 anschließen, in der ein Steuerkolben 50 dicht geführt ist, der mit dem Einspritzventilglied 28 verbunden ist. Die Bohrung 48 ist im Durchmesser kleiner ausgebildet als der Federraum 46. Der Steuerkolben 50 ist über eine gegenüber diesem im Durchmesser kleinere Kolbenstange 51 mit dem Einspritzventilglied 28 verbunden. Der Steuerkolben 50 kann

einstückig mit dem Einspritzventilglied 28 ausgebildet sein, ist jedoch aus Gründen der Montage vorzugsweise als separates Teil mit dem Einspritzventilglied 28 verbunden.

Vom Pumpenarbeitsraum 22 führt 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 Entlastungsbereich 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 Entlastungsbereich 24 ab, als der zumindest mittelbar der Kraftstoffvorratsbehälter 24 dienen kann, 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 Entlastungsbereich 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 und in der Verbindung des Steuerdruckraums 52 mit dem Entlastungsraum 24 ist eine Drosselstelle 65 vorgesehen. Durch geeignete Dimensionierung der Drosselstellen 63,65 kann der Zufluß von Kraftstoff aus dem Pumpenarbeitsraum 22 in den Steuerdruckraum 52 und der Abfluß von Kraftstoff aus dem Steuerdruckraum 52 in einem erforderlichen Umfang eingestellt werden. Ein ausreichender Zufluß von Kraftstoff in den Steuerdruckraum 52 ist für ein schnelles Schließen des Kraftstoffeinspritzventils 12 erforderlich und ein ausreichender Abfluß von Kraftstoff aus dem Steuerdruckraum 52 ist für ein schnelles Öffnen des Kraftstoffeinspritzventils 12 erforderlich. Die Steuerventile 68,70 können einen elektromagnetischen Aktor

oder einen Piezoaktor aufweisen und werden durch eine elektronische Steuereinrichtung 72 angesteuert.

Durch den im Steuerdruckraum 52 herrschenden Druck wird über die diesen begrenzende Stirnfläche des Steuerkolbens 50 eine die Schließfeder 44 unterstützende Kraft in Schließrichtung auf das Einspritzventilglied 28 erzeugt. Durch das zweite Steuerventil 70 wird der Druck im Steuerdruckraum 52 gesteuert, wobei sich bei geschlossenem Steuerventil 70 zumindest annähernd derselbe Druck im Steuerdruckraum 52 einstellt wie im Pumpenarbeitsraum 22 während sich bei geöffnetem Steuerventil 70 infolge der Verbindung mit dem Entlastungsbereich 24 ein geringerer Druck im Steuerdruckraum 52 einstellt als im Pumpenarbeitsraum 22.

Die auf das Einspritzventilglied 28 in der Summe wirkende Schließkraft ist somit abhängig von der Kraft der Schließfeder 44 und von dem im Steuerdruckraum 52 herrschenden Druck, der durch das zweite Steuerventil 70 gesteuert wird. Der Steuerdruckraum 52 und das zweite Steuerventil 70 können auch entfallen, so dass der Öffnungsdruck des Kraftstoffeinspritzventils 12 nur durch die Schließfeder 44 bestimmt wird.

Der Pumpenkolben 18 der Hochdruckpumpe 10 ist in den Figuren 2 bis 5 jeweils ausschnittsweise vergrößert dargestellt. Der Pumpenkolben 18 ist zumindest in einem Teilbereich seiner in der Zylinderbohrung 16 dicht geführten Oberfläche mit einer Vielzahl von Mikrovertiefungen 80 versehen. Die Breite der Mikrovertiefungen 80 beträgt beispielsweise zwischen etwa 10 um und etwa 30 um, deren Tiefe beträgt beispielsweise zwischen etwa 2 um und etwa 30 um und deren Abstand voneinander beträgt beispielsweise zwischen etwa 30 um und etwa 150 um. Die Mikrovertiefungen 80 sind vorzugsweise gleichmäßig über die Oberfläche des Pumpenkolbens 18 verteilt. Beim Betrieb der Kraftstoffeinspritzeinrichtung wird in den Mikrovertiefungen 80 des Pumpenkolbens 18 der

als Schmierstoff wirkende Kraftstoff eingelagert und ermöglicht eine gute Schmierung und damit eine geringe Reibung zwischen dem Pumpenkolben 18 und der Zylinderbohrung 16. Die Mikrovertiefungen 80 wirken ausserdem als eine Labyrinthdichtung, so dass kein oder nur sehr wenig Kraftstoff aus dem Pumpenarbeitsraum 22 zwischen dem Pumpenkolben 18 und der Zylinderbohrung 16 austreten und zum Nockentrieb 20,21, 23 der Brennkraftmaschine gelangen kann.

Hierdurch wird eine Verdünnung des Schmieröls der Brennkraftmaschine vermieden.

Bei einem in Figur 2 dargestellten ersten Ausführungsbeispiel sind die Mikrovertiefungen 80 als Näpfchen ausgebildet. Bei einem in Figur 3 dargestellten zweiten Ausführungsbeispiel sind die Mikrovertiefungen 80 als Nuten ausgebildet, die in Längsrichtung oder in Querrrichtung oder beliebig geneigt über den Umfang des Pumpenkolbens 18 verlaufen können. Bei einem in Figur 4 dargestellten dritten Ausführungsbeispiel sind die Mikrovertiefungen 80 als sich überkreuzende Nuten ausgebildet. Bei einem in Figur 5 dargestellten vierten Ausführungsbeispiel sind die Mikrovertiefungen 80 als spiralförmig über den Umfang des Pumpenkolbens 18 verlaufende Nuten ausgebildet.

Die Mikrovertiefungen 80 können in die Oberfläche des Pumpenkolbens 18 beispielsweise mittels Laserbearbeitung, Hartdrehen, Funkenerosion oder mittels eines lithopraphischen Verfahrens eingebracht werden. Um ein möglichst geringes Spiel zwischen dem Pumpenkolben 18 und der Zylinderbohrung 16 zu erreichen können der Pumpenkolben 18 und die Zylinderbohrung 16 durch Paarungsschleifen bearbeitet werden.

Der Pumpenkolben 18 kann zusätzlich zu den Mikrovertiefungen 80 zumindest in einem Teilbereich seiner in der

Zylinderbohrung 16 dicht geführten Oberfläche mit einer Beschichtung 82 aus verschleißbeständigem Material versehen sein. Die Beschichtung 82 kann insbesondere aus Kohlenstoff oder Kohlenstoffverbindungen bestehen, die eine hohe Härte besitzen.

Nachfolgend wird die Funktion der Kraftstoffeinspritzeinrichtung erläutert. Beim Saughub des Pumpenkolbens 18 wird diesem bei geöffnetem erstem Steuerventil 68 Kraftstoff aus dem Kraftstoffvorratsbehälter 24 mittels der Förderpumpe 25 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 Entlastungsbereich 24 getrennt ist und sich im Pumpenarbeitsraum 22 mit dem Förderhub des Pumpenkolbens 18 zunehmend Hochdruck aufbaut. Durch die Steuereinrichtung 72 wird außerdem das zweite Steuerventil 70 geschlossen, so daß der Steuerdruckraum 52 vom Entlastungsbereich 24 getrennt ist. In diesem Fall baut sich im Steuerdruckraum 52 Hochdruck zumindest annähernd wie im Pumpenarbeitsraum 22 auf. Ein Kraftstoffeinspritzzyklus beginnt mit einer Voreinspritzung einer geringen Kraftstoffmenge. Zu einem von der Steuereinrichtung 72 abhängig von Betriebsparametern der Brennkraftmaschine, wie beispielsweise Drehzahl, Last, Temperatur und anderen, bestimmten Zeitpunkt und für eine bestimmte Zeitdauer wird zur Voreinspritzung das zweite Steuerventil 70 durch die Steuereinrichtung 72 geöffnet, so daß der Steuerdruckraum 52 mit dem Entlastungsbereich 24 verbunden ist. Aus dem Steuerdruckraum 52 kann dann Kraftstoff über die Drosselstelle 65 zum Entlastungsbereich 24 abströmen, so dass der Druck im Steuerdruckraum 52 sinkt. 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. Zur Beendigung der Voreinspritzung wird durch die Steuereinrichtung 72 das zweite Steuerventil 70 geschlossen, so dass der Steuerdruckraum 52 vom Entlastungsbereich 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. Da nunmehr die auf das Einspritzventilglied 28 in Öffnungsrichtung 29 wirkende Kraft geringer ist als die Summe der Kraft der Schließfeder 44 und der Druckkraft auf den Steuerkolben 50 schließt das Kraftstoffeinspritzventil 12. Es können auch mehrere aufeinander folgende Voreinspritzungen von Kraftstoff vorgesehen sein.

Für eine nachfolgende Haupteinspritzung wird das zweite Steuerventil 70 durch die Steuereinrichtung 72 wiederum zu einem von dieser bestimmten Zeitpunkt und für eine bestimmte Zeitdauer geöffnet, so daß der Druck im Steuerdruckraum 52 sinkt. Das Kraftstoffeinspritzventil 12 öffnet dann infolge der reduzierten Druckkraft auf den Steuerkolben 50 und das Einspritzventilglied 28 bewegt sich in Öffnungsrichtung 29.

Bei geöffnetem zweitem Steuerventil 70 fließt eine geringe Kraftstoffmenge über die Drosselstellen 63,65 zum Entlastungsraum 24 ab, jedoch können die Drosselstellen 63,65 mit kleinem Durchflußquerschnitt ausgebildet werden, so daß die abströmende Kraftstoffmenge und die Verringerung des Drucks im Pumpenarbeitsraum 22 gering ist.

Zur Beendigung der Haupteinspritzung wird das zweite Steuerventil 70 durch die Steuereinrichtung 72 in seine

geschlossene Schaltstellung gebracht, so daß der Steuerdruckraum 52 vom Entlastungsbereich 24 getrennt ist und sich im Steuerdruckraum 52 Hochdruck aufbaut. Auf das Einspritzventilglied 28 wirkt dann bedingt durch den Hochdruck im Steuerdruckraum 52 und die Schließfeder 44 in Schließrichtung eine größere Kraft als in Öffnungsrichtung 29 und das Kraftstoffeinspritzventil 12 schließt. Das erste Steuerventil 68 kann sich zur Beendigung der Haupteinspritzung in seiner geöffneten oder geschlossenen Stellung befinden. Anschließend an die Haupteinspritzung kann noch eine Nacheinspritzung beim Kraftstoffeinspritzzyklus erfolgen. Zur Nacheinspritzung wird das zweite Steuerventil 70 durch die Steuereinrichtung 72 zu einem durch diese bestimmten Zeitpunkt nochmals geöffnet, so daß das Kraftstoffeinspritzventil 12 infolge des sinkenden Drucks im Steuerdruckraum 52 öffnet. Zur Beendigung der Nacheinspritzung wird durch die Steuereinrichtung 72 das erste Steuerventil 68 geöffnet und/oder das zweite Steuerventil 70 geschlossen, so dass das Kraftstoffeinspritzventil 12 schließt.