Zum besseren Verständnis der Beschreibung und der Patentansprüche werden nachfolgend einige Begriffe erläutert : Die Kraftstoffeinspritzeinrichtung gemäß der Erfindung kann sowohl hubgesteuert ais auch druckgesteuert ausgebildet sein. Im Rahmen der Erfindung wird unter einer hubqesteuerten Kraftstoffeinspritzeinrichtung verstanden, daß das Öffnen und Schließen der Einspritzöffnung mit Hilfe eines verschieblichen Ventilglieds aufgrund des hydraulischen Zusammenwirkens der Kraftstoffdrücke in einem Düsenraum und in einem

Steuerraum erfolgt. Eine Druckabsenkung innerhalb des Steuerraums bewirkt einen Hub des Ventiiglieds. Alternativ kann das Auslenken des Ventilglieds durch ein Stellglied (Aktor, Aktuator) erfolgen. Bei einer druckaesteuerten Kraftstoffeinsoritzeinrichtung gemäß, der Erfindung wird durch den im Düsenraum eines injektors herrschenden Kraftstoffdruck das Ventilglied gegen die Wirkung einer Schlieflkraft (Feder) bewegt, so daß die Einspritzöffnung für eine Einspritzung des Kraftstoffs aus dem Düsenraum in den Zylinder freigegeben wird.

Der Druck, mit dem Kraftstoff aus dem Düsenraum in einen Zylinder austritt, wird als EinsDritzdruck bezeichnet, während unter einem Svstemdruck der Druck verstanden wird, unter dem Kraftstoff innerhalb der Kraftstoffeinspritzeinrichtung zur Verfügung steht bzw. bevorratet ist. Kraftstoffzumessun bedeutet, dem Düsenraum Kraftstoff mittels eines Zumeßventils zuzuleiten. Bei einer kombinierten Kraftstoffzumessung wird ein gemeinsames Ventil genutzt, um verschiedene Einspritzdrücke zuzumessen. Bei der Pumpe-Düse-Einheit (PDE) bilden die Einspritzpumpe und der Injektor eine Einheit. Pro Zylinder wird eine derartige Einheit in den Zylinderkopf eingebaut und entweder direkt über einen Stöße ! oder indirekt über Kipphebel von der Motornockenwelle angetrieben. Das PumPe-Leituna-Düse- Svstem (PLD) arbeitet nach dem gieichen Verfahren. Eine Hochdruckleitung führt hier zum Düsenraum oder Düsenhatter.

Eine Pumpe-Düse-Einheit ist beispielsweise aus der DE 195 175 78 A1 bekannt. Bei dieser Kraftstoffeinspritzeinrichtung wird der Systemdruck über einen druckbeaufschlagbaren Kolben erzeugt, dessen Bewegung durch einen Nockenantrieb gesteuert wird. Eine variable Kraftstoffeinspritzung unterschiedlicher Mengen zur Vor-, Haupt-und Nacheinspritzung ist durch eine derartige Kraftstoffeinspritzeinrichtung nur begrenzt durchführbar.

Vorteile der Erfindung Zur Realisieruhg der Kraftstoffeinspritzung mit Hilfe einer Pumpe-Düse-Einheit oder einer Pumpe-Leitung-Düse-Einheit über einen weiten Drehzahlbereich mit großer Genauigkeit wird erfindungsgemäß) eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung gemäß Patentanspruch 1 vorgeschlagen. Erfindungsgemäße Weiterbildungen sind in den Patentansprüchen 2 bis 4 enthalten. Es wird eine Reduzierung des Schadstoffaustausches und eine flexiblere Voreinspritzung und ggf. eine Nacheinspritzung mittels einer Pumpe-Düse-Einheit oder eines Pumpe-Leitung-Düse-Systems ermöglicht. Bei Verwendung eines Ventils mit einer Querschnittssteuerung z. B. durch einen Piezoaktor zur Kraftstoffzumessung kann eine verbesserte Dosierung der eingespritzten Kraftstoffmenge erreicht werden. Es entsteht eine gute Kleinstmengenfähigkeit bei der Voreinspritzung. Auf die Ausbildung des

Einspritzverlaufs bei der Haupteinspritzung kann gezielt Einfluß genommen werden. Jede Pumpe-Düse-Einheit oder Pumpe-Leitung-Düse-Einheit kann einen Druckspeicherraum enthalten, der von der Einheit abkoppelbar ist und während des Förderhubs der Druckeinrichtung mit Kraftstoff befüllt wird. Mittels des Druckspeicherraums kann eine Steuerung des Einspritzdrucks relativ unabhängig von der Drehzahl des Motors durchgeführt werden. Die Zeit zwischen der Ansteuerung des Druckaufbaus und der Einspritzung kann in weiten Bereichen frei gewählt werden. Die Zeit des Beginns des Druckaufbaus bestimmt dabei das erreichte Druckniveau.

Zeichnunq Zwei Ausführungsbeispiete der erfindungsgemäß. en Kraftstoffeinspritzeinrichtung sind in der schematischen Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung eriäutert. Es zeigen : Fig. 1 eine hubgesteuerte Kraftstoffeinspritzeinrichtung ; Fig. 2 eine druckgesteuerte Kraftstoffeinspritzeinrichtung.

Beschreibung der Ausführunqsbeisoiele Bei dem in der Fig. 1 dargestellten ersten Ausführungsbeispiel einer hubgesteuerten Kraftstoffeinspritzeinrichtung 1 fördert eine Vorförderpumpe 2 Kraftstoff 3 aus einem Vorratstank 4 über eine Förder ! eitung 5 zu mehreren, der Anzahl einzelner Zylinder entsprechenden, in den Brennraum der zu versorgenden Brennkraftmaschine ragenden Pumpe-Düse-Einheiten 6 (Einspritzvorrichtung). In der Figur ist lediglich eine der Pumpe- Düse-Einheiten 6 eingezeichnet.

Jede Pumpe-Düse-Einheit 6 setzt sich aus einer Kraftstoffverdichtungseinrichtung 7 und Mitteln zum Einspritzen zusammen. Pro Motorzylinder wird eine Pumpe-Düse-Einheit 6 in einen Zylinderkopf eingebaut. Die Druckeinrichtung 7 wird entweder direkt über einen Stöl3el oder indirekt über Kipphebel von einer Motornockenwelle angetrieben. Elektronische Regeleinrichtungen gestatten es, die Menge eingespritzten Kraftstoffs (Einspritzverlauf) gezielt zu beeinflussen.

Die Kraftstoffverdichtungseinrichtung 7 kann Kraftstoff in einem Kompressionsraum 8 verdichten. Rückschlagventile 9 und 10 und ein 2/2-Wege-Ventil 11 verhindern den Rückfiuß. von Kraftstoff in Richtung der Förderpurnpe 2 in den Niederdruckbereich. Die Kraftstoffverdichtungseinrichtung 7 kann Teil einer an sich bekannten Pumpe-Düse-Einheit (PDE) oder einer Pumpe-Leitung-Düse-Einheit (PLD) sein. Die Kraftstoffverdichtungseinrichtung 7 dient der Erzeugung eines Einspritzdrucks. Der Druckaufbau wird mit Hilfe des 2/2-Wege-Ventils 11 reaiisiert.

Während des Förderhubs der Kraftstoffverdichtungseinrichtung 7 kann der Druckspeicherraum 12 mit Kraftstoff befüllt werden und über die Rückschlagventile 9 und 10 vom Bereich der Druckerzeugung abgekoppeit werden.

Die Einspritzung erfolgt über eine Kraftstoff-Zumessung mit Hilfe eines in einer Führungsbohrung axial verschiebbaren kolbenförmigen Ventilglieds 13 mit einer konischen Ventildichtfläche 14 an seinem einen Ende, mit der es mit einer Ventilsitzfläche am injektorgehäuse der Injektoreinheit 6 zusammenwirkt. An der Ventilsitzfläche des Injektorgehäuses sind Einspritzöffnungen vorgesehen. Es sind ein Düsenraum 15 und ein Steuerraum 16 ausgebildet. innerhalb des Düsenraums 15 ist eine in Öffnungsrichtung des Ventilglieds 13 weisende Druckfläche dem dort herrschenden Druck ausgesetzt, der über eine Druckleitung 17 dem Düsenraum 15 zugeführt wird. Koaxial zu einer Druckfeder 18 greift ferner an dem Ventilglied 13 ein Stößel 19 an, der mit seiner der Ventildichtfläche 14 abgewandten Stirnseite 20 den Steuerraum 16 begrenzt. Der Steuerraum 16 hat vom Kraftstoffdruckanschluß her einen Zulauf mit einer Drossel 21 und einen Ablauf zu einer Druckentlastungsleitung 22, der durch eine Ventileinheit 24 gesteuert wird.

Der Düsenraum 15 setzt sich über einen Ringspalt zwischen dem Ventilglied 13 und der Führungsbohrung bis an die Ventilsitzfläche des Injektorgehäuses fort. Über den Druck im Steuerraum 16 wird der Stößel 19 in Schließrichtung druckbeaufschlagt. Durch Drosselung des Ventilquerschnitts innerhalb der Ventileinheit 24 kann ein während der Einspritzung variabler Einspritzdruck und somit eine Formung des Einspritzverlaufs durch eine Querschnittssteuerung erreicht werden, wobei der Druck im Steuerraum 16 beeinflußt wird, und somit eine Drosselung des Einspritzdrucks an der Ventildichtfläche 14 über das Ventifglied 13 erreicht wird. Zur Realisierung einer kontinuierlichen Querschnittssteuerung sind sowohl Piezoaktoren als auch schnelle Magnetaktoren denkbar. Durch Ausführung mehrstufiger Ventile können statt einer kontinuierlichen Formung des Einspritzdrucks mehrere unterschiedliche Einspritzdruckniveaus während der Einspritzung durch

verschiedene Drosselstellungen erzeugt werden. Analog wäre auch eine Drosselung am Ventilquerschnitt des Ventils 11 zur Formung des Einspritzverlaufs denkbar.

Die Ventileinheit 24 wird von einem Elektromagneten oder Piezoaktor zum Öffnen oder Schließen bzw. Umschalten betätigt. Der Aktor wird von einem Steuergerät angesteuert, das verschiedene Betriebsparameter (Motordrehzahl,....) der zu versorgenden Brennkraftmaschine überwachen und verarbeiten kann.

Unter einem Systemdruck stehender Kraftstoff füllt ständig den Düsenraum 15 und den Steuerraum 16. Bei Betätigung der Ventileinheit 24 kann der Druck im Steuerraum 16 abgebaut werden, so daß in der Folge der in Öffnungsrichtung auf das Ventilglied 13 wirkende Druck im Düsenraum 15 den in Schließrichtung auf das Ventilglied 13 wirkenden Druck übersteigt. Die Ventildichtfiäche 14 hebt von der Ventilsitzfläche ab und Kraftstoff wird eingespritzt. Dabei läl3t sich der Druckentlastungsvorgang des Steuerraums 16 und somit die Hubsteuerung des Ventilglieds 13 über die Dimensionierung der ersten Drossel 21 und der zweiten Drossel 22 und zusätzliche Drosselung im Ventilsitz beeinflussen.

Das Ende der Einspritzung wird durch erneutes Betätigen (Schließen) der Ventileinheit 24 eingeleitet, das den Steuerraum 16 wieder einer Leckageleitung 25 abkoppelt, so dafl sich im Steuerraum 16 wieder ein Druck aufbaut, der das Ventilglied 13 in Schließrichtung bewegen kann.

Der Druckabfall während der Haupteinspritzung wird dadurch kompensiert, daß die Kraftstoffverdichtungseinrichtung 7 den Druckspeicherraum 12 weiter befüllt. Die Größe des Druckspeicherraums 12 ist vorzugsweise so gewähit, daß die Vor-und Nacheinspritzung durch eine aus dem Druckspeicherraum 12 erfolgende Förderung von Kraftstoff ausgeführt werden kann. Der Kompressionsraum 8 der Kraftstoffverdichtungseinrichtung 7 kann unabhängig vom Bereich der Kraftstoffeinspritzung wieder befullt werden. Der Druckaufbau im Bereich der Kraftstoffzumessung wird durch Betätigung des 2/2-Wege-Ventils 11 bestimmt. Zur Begrenzung des Maximaldrucks innerhalb der Kraftstoffeinspritzeinrichtung ist ein Druckbegrenzungsventil (im Ausführungsbeispiel nicht gezeigt) im Bereich des Druckspeicherraums einsetzbar.

Das erste Ausführungsbeispiel einer Kraftstoffeinspritzeinrichtung 1 und das zweite Ausfuhrungsbeispiel einer Kraftstoffeinspritzeinrichtung 31 gemäß Fig. 2 haben gemeinsam, daß eine vorteilhafte Pumpe-Düse-Einheit 6 bzw. 36 mit einem lokalen Druckspeicherraum und einer Querschnittssteuerung der Kraftstoff zumessenden Ventileinheit verbunden wird.

Der lokale Druckspeicherraum 12 bzw. 32 wird dazu genutzt, den Druck zu speichern, um damit einen flexiblen Einspritzzeitpunkt für eine Vor-oder Nacheinspritzung außerhalb des Nockenhubs der Pumpe-Düse-Einheit 6 bzw. 36 zu ermöglichen. Der Druckspeicherraum 12 bzw. 32 ermöglicht die Steuerung des Einspritzdrucks unabhängig von der Drehzahl des Verbrennungsmotors. Dies erfolgt durch die Regelung der Zeit zwischen der Ansteuerung des Druckaufbaus und der Ansteuerung der Einspritzung. Die Zeit zur Befüllung des Druckspeicherraums 12 bzw. 32 bestimmt das erreichte Druckniveau. Bei beiden Ausführungsbeispielen werden separate Ventileinheiten für den Aufbau des Einspritzdrucks und für die Steuerung der Einspritzung verwendet. Im Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 wird die Einspritzung druckgesteuert mittels einer Ventileinheit 34 durchgeführt. Durch Drosselung des Ventilquerschnitts innerhalb der Ventileinheit 34 kann ein während der Einspritzung variabler Einspritzdruck und somit eine Formung des Einspritzverlaufs durch eine Querschnittssteuerung erreicht werden, wobei der Druck im Düsenraum 37 beeinflußt wird. Zur Realisierung einer kontinuierlichen Querschnittssteuerung sind sowohl Piezoaktoren pis auch schnelle Magnetaktoren denkbar. Durch Ausführung mehrstufiger Ventile können statt einer kontinuierlichen Formung des Einspritzdrucks mehrere unterschiedliche Einspritzdruckniveaus während der Einspritzung durch verschiedene Drosselstellungen erzeugt werden.