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Title:
FUEL-SUPPLY SYSTEM FOR AN INTERNAL COMBUSTION ENGINE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2006/103034
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a fuel-supply system for a spark-ignition engine (1), comprising one injection valve (3) per cylinder (2), said valve being designed to inject a mixture of a liquid fuel and a combustion gas into a combustion chamber (5) of the internal combustion engine (1) by means of an injection nozzle (4). The injection valve (3) comprises a pressure connection (6) for the combustion gas, the latter being supplied to the injection valve (4) via the pressure connection (6) by means of pressure from an external pressure source (7). The injection valve (3) comprises a piston/cylinder unit for transporting the fuel, one piston of the piston/cylinder unit being configured as a plunger (8) for at least indirectly actuating a nozzle needle (9) of the injection nozzle (4).

Inventors:
BIEMELT ANDREAS (DE)
DITTRICH PETER (DE)
HUBER GERD (DE)
KOREN ALEXANDER (DE)
KRAEMER STEPHAN (DE)
NEUMEIR PAUL (DE)
Application Number:
PCT/EP2006/002749
Publication Date:
October 05, 2006
Filing Date:
March 25, 2006
Export Citation:
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Assignee:
DAIMLER CHRYSLER AG (DE)
BIEMELT ANDREAS (DE)
DITTRICH PETER (DE)
HUBER GERD (DE)
KOREN ALEXANDER (DE)
KRAEMER STEPHAN (DE)
NEUMEIR PAUL (DE)
International Classes:
F02M67/02; F02B23/10; F02M69/08
Foreign References:
EP1491742A22004-12-29
EP1491753A12004-12-29
EP0395876A11990-11-07
Attorney, Agent or Firm:
Schrauf, Mathias (Intellectual Property Management IPM-C106, Stuttgart, DE)
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Claims:
DaimlerChrysler AGPatentansprüche
1. Brennstoffzuführsystem für eine fremdgezündete Brennkraftmaschine (1), mit pro Zylinder (2) einem Einblasventil (3) , welches zum Einblasen eines Gemisches von einem flüssigem Kraftstoff und einem Verbrennungsgas mittels einer Einblasdüse (4) in einen Brennraum (5) der Brennkraftmaschine (1) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Einblasventil (3) einen Druckanschluß (6) für das Verbrennungsgas aufweist, wobei eine Zufuhr des Verbrennungsgases über den Druckanschluß (6) zu der Einblasdüse (4) mit dem Druck einer externen Druckquelle (7) vorgesehen ist, und daß das Einblasventil (3) eine Kolben/Zylindereinheit zur Förderung des Kraftstoffes aufweist, wobei ein als Plunger (8) ausgebildeter Kolben der Kolben/Zylindereinheit für eine zumindest mittelbare Betätigung einer Düsennadel (9) der Einblasdüse (4) vorgesehen ist.
2. Brennstoffzuführsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der Kolben/Zylindereinheit eine Schlitzsteuerung (10, 11) zur Steuerung der Kraftstofförderung gebildet ist.
3. Brennstoffzuführsystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Plunger (8) und der Düsennadel (9) koaxial dazu ein Ventilkolben (12) angeordnet ist, wobei zwischen dem Plunger (8) und dem Ventilkolben (12) eine Kraftstoffkammer (13) zur Bemessung und Förderung einer einzublasenden Kraftstoffmenge gebildet ist.
4. Brennstoffzuführsystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Plunger (8) die Schlitzsteuerung (10) für einen Kraftstoffzulauf (14) in die Kraftstoffkammer (13) bildet, daß der Ventilkolben (12) die Schlitzsteuerung (11) für eine Kraftstoffleitung (15) von der Kraftstoffkammer (13) zur Einblasdüse (4) bildet, und daß die beiden Schlitzsteuerungen (10, 11) derart aufeinander abgestimmt sind, daß zum Ende einer Bemessung und Förderung der einzublasenden KraftStoffmenge der Plunger (8) an den Ventilkolben (12) anschlägt .
5. Brennstoffzuführsystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Schlitzsteuerungen (10, 11) einen größeren Abstand (a) zueinander aufweisen als ein Abstand (b) zweier Kolbenabschnitte (38, 39) des Plungers (8) bzw. des Ventilkolbens (12) während eines Vorhubes. β.
6. Brennstoffzuführsystem nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass in der Kraftstoffleitung (15) ein Rückschlagventil (42) angeordnet ist.
7. Brennstoffzuführsystem nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine Betätigung der Düsennadel (9) mittels des vom Plunger (8) betätigten Ventilkolbens (12) vorgesehen ist.
8. Brennstoffzuführsystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilkolben (12) im Ruhezustand einen axialen Abstand zur Düsennadel (9) aufweist.
9. Brennstoffzuführsystem nach einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine Betätigung des Ventilkolbens (12) und der Düsennadel (9) jeweils gegen die Vorspannkraft einer Druckfeder (16, 17) vorgesehen ist.
10. Brennstoffzuführsystem nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Druckfedern (16, 17) gegen einen gemeinsamen, an der Düsennadel (9) befestigten Druckteller (18) abgestützt sind, wobei die Vorspannkraft der ventilkolbenseitigen Druckfeder (16) im zusammengedrückten Zustand geringer als eine Grundvorspannkraft der düsennadelseitigen Druckfeder (17) ist.
11. Brennstoffzuführsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass eine Betätigung des Plungers (8) gegen die Vorspannkraft einer Druckfeder (44) vorgesehen ist.
12. Brennstoffzuführsystem nach einem der Ansprüche 1 bis11 dadurch gekennzeichnet, dass zur Betätigung des Plungers (8) ein insbesondere gegen die Vorspannkraft einer Druckfeder (43) verschiebbarer Stößel (41) vorgesehen ist.
13. Brennstoffzuführsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Einblasventil (3) in einer Brennkraftmaschine (1) vorgesehen ist mit wenigstens einer weiteren Brennstoffzumeßeinrichtung (19) , die in einem in den Brennraum (5) mündenden Ansaugkanal (20) angeordnet ist.
Description:
Brennstoffzuführsystem für eine Brennkraftmaschine

Die Erfindung betrifft ein Brennstoffzuführsystem für eine fremdgezündete Brennkraftmaschine mit den Merkmalen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Fremdgezündete Brennkraftmaschinen haben insbesondere im Teillastbereich infolge hoher Ladungswechselverluste einen nicht zufriedenstellenden Wirkungsgrad. Eine Möglichkeit, diese Ladungswechselverluste zu reduzieren und damit den Wirkungsgrad zu verbessern, besteht in der Abgasrückführung . Durch Abgasrückführung kann der Motor im Teillastbetrieb entdrosselt werden, was die benötigte Ladungswechselarbeit des Motors verringert.

Eine Erhöhung des Anteils von rückgeführtem Abgas kann jedoch auch eine Verschlechterung der Zündwilligkeit und Verbrennung des Gemisches aus Kraftstoff, Luft und Abgas herbeiführen. Es kann sogar zu Zündaussetzern kommen.

Zur Nutzung der Vorteile einer hohen Abgasrückführungsrate und zur Erzielung der dazu erforderlichen Zündwilligkeit ist aus der DE 199 45 544 Al ein Brennstoffzuführsystem für eine fremdgezündete Brennkraftmaschine bekannt, bei der eine erste Brennstoffzumeßeinrichtung einen Saugrohrinjektor umfaßt, der in einem in den Brennraum mündenden Ansaugkanal angeordnet ist. Mittels des Saugrohrinjektors wird eine Kraftstoffmenge

zur Bildung eines Magergemisches mit einem vorgegebenen Abgasanteil eingespritzt. Für eine zuverlässige Zündung ist pro Zylinder ein Einblasventil vorgesehen, welches zur Zündung des Magergemisches ein Gemisch von einer geringen flüssigen Kraftstoffmenge und Luft als Verbrennungsgas in den Brennraum einbläst. Die eingeblasene Menge kann leicht und zuverlässig gezündet werden. Nach der Zündung entflammt diese Menge das übrige Gemisch.

Der Erfindung liegt die- Aufgabe zugrunde, ein Brennstoffzuführsystem der eingangs beschriebenen Gattung derart weiterzubilden, daß bei geringem Bauvolumen eine wirkungsvolle Einblasung erfolgt.

Diese Aufgabe wird durch ein Brennstoffzuführsystem mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Es wird ein Brennstoffzuführsystem vorgeschlagen, bei dem das Einblasventil einen Druckanschluß für das Verbrennungsgas aufweist, wobei eine Zufuhr des Verbrennungsgases über den Druckanschluß zu der Einblasdüse mit dem Druck einer externen Druckquelle vorgesehen ist. Das Einblasventil weist zudem eine Kolben/Zylindereinheit zur Förderung des Kraftstoffes auf, wobei ein als Plunger ausgebildeter Kolben der Kolben/Zylindereinheit für eine zumindest mittelbare Betätigung einer Düsennadel der Einblasdüse vorgesehen ist.

In der vorgeschlagenen Anordnung beschränkt sich die Funktion der Kolben/Zylindereinheit auf eine Doppelfunktion. Einerseits wird mittels der Kolben/Zylindereinheit eine Bemessung und Förderung der einzublasenden Kraftstoffmenge durchgeführt. Gleichzeitig übt der als Plunger ausgebildete Kolben der Kolben/Zylindereinheit zusätzlich auch eine Betätigungsfunktion für die Düsennadel der Einblasdüse aus.

Eine Verdichtung und Förderung des Verbrennungsgases insbesondere in Form von Luft ist durch die

Kolben/Zylindereinheit nicht vorgesehen. Vielmehr ist hierzu eine externe Druckquelle in Form eines Kompressors, ggf. mit einem zwischengeschalteten Druckspeicher vorgesehen. Die Beschränkung auf die vorgenannte Doppelfunktion der Kolben/Zylindereinheit führt zu einer sehr kompakten Bauweise des Einblasventils und zu dessen präziser Funktion.

In vorteilhafter Weiterbildung ist mittels der Kolben/Zylindereinheit eine Schlitzsteuerung zur Steuerung der Kraftstofförderung gebildet. Zweckmäßig ist dazu zwischen dem Plunger und der Düsennadel koaxial dazu ein Ventilkolben angeordnet, wobei zwischen dem Plunger und dem Ventilkolben eine Kraftstoffkammer zur Bemessung und Förderung einer einzublasenden Kraftstoffmenge gebildet ist. Insbesondere bildet der Plunger die Schlitzsteuerung für einen Kraftstoffzulauf in die Kraftstoffkammer, während der Ventilkolben die Schlitzsteuerung für eine Kraftstoffleitung von der Kraftstoffkammer zur Einblasdüse bildet. Die beiden Schlitzsteuerungen sind vorteilhaft derart aufeinander abgestimmt, daß nach einer Bemessung und zum Ende einer Förderung der einzublasenden Kraftstoffmenge der Plunger an den Ventilkolben anschlägt. In der Kraftstoffleitung zur Einblasdüse ist zweckmäßig ein Rückschlagventil angeordnet.

In der vorgenannten Anordnung bewirkt die Schlitzsteuerung bei verringertem Bauvolumen eine zu präzisen Zeitpunkten definierte Abschaltung bzw. Freigabe des Kraftstoffweges . Der Anschlag des Plungers an dem Ventilkolben zum Ende der Bemessung und Förderung der einzublasenden Kraftstoffmenge definiert ein konstruktiv präzise vorgegebenes Volumen der Kraftstoffkammer zwischen Plunger und Ventilkolben, welches insbesondere in Verbindung mit der Schlitzsteuerung ebenso

präzise den Kraftstoff bemißt und dessen Fluß steuert. Gleichzeitig führt der Anschlag des Plungers an dem Ventilkolben zu einer wirksamen Kraftübertragung in Richtung der Düsennadel. Das Rückschlagventil in der Kraftstoffleitung erlaubt einen ungehinderten Kraftstoffzufluß in Richtung der Einblasdüse, während bei einem sich aufbauenden Gegendruck im Bereich der Einblasdüse ein unerwünschter Kraftstoffrückfluß verhindert ist.

Die beiden Schlitzsteuerungen weisen vorteilhaft einen größeren Abstand zueinander auf, als ein Abstand zweier Kolbenabschnitte des Plungers bzw. des Ventilkolbens während eines Vorhubes beträgt. Es ist sichergestellt, daß in der zeitlichen Abfolge zunächst der Plunger die ihm zugeordnete Schlitzsteuerung für die Kraftstoffzufuhr schließt, bevor anschließend nach einer gemeinsamen axialen Bewegung von Plunger und Ventilkolben eine Öffnung der zweiten, dem Ventilkolben zugeordneten Schlitzsteuerung erfolgt. Leckagen und damit einhergehende Ungenauigkeiten in der Kraftstoffbemessung sind vermieden.

In vorteilhafter Weiterbildung ist eine Betätigung der Düsennadel mittels des vom Plunger betätigten Ventilkolbens vorgesehen. In einer koaxialen Bauweise schlägt der Plunger zunächst in oben beschriebener Weise an dem Ventilkolben an. Anschließend wird die formschlüssig aneinanderliegende Einheit aus Plunger und Ventilkolben in Richtung der Düsennadel bewegt, bis diese geöffnet wird. Bei einfachem und platzsparendem konstruktivem Aufbau ist in erwünschter Weise eine sequentielle Abfolge von Kraftstoffzumessung und anschließender Einblasung infolge des Öffnens der Düsennadel sichergestellt .

Der Ventilkolben weist vorteilhaft im Ruhezustand einen axialen Abstand zur Düsennadel auf. Nach Abschluß der Bemessung und Förderung der Kraftstoffmenge muß die Einheit aus Plunger und Ventilkolben zunächst den vorgenannten Abstand als Totweg überwinden. Der Totweg stellt sicher, daß das Ventil erst nach vollständigem Abschluß der Kraftstoffbemessung und -förderung öffnet.

In einer bevorzugten Ausführung ist eine Betätigung des Ventilkolbens und der Düsennadel jeweils gegen die Vorspannkraft einer Druckfeder vorgesehen. Insbesondere sind die beiden Druckfedern gegen einen gemeinsamen, an der Düsennadel befestigten Druckteller abgestützt, wobei die Vorspannkraft der ventilkolbenseitigen Druckfeder im zusammengedrückten Zustand geringer als eine '

Grundvorspannkraft der düsennadelseitigen Druckfeder ist. Die Druckfedern halten bei geeigneter Bemessung den Ventilkolben und die Düsennadel auch beim Anliegen äußerer hydraulischer bzw. pneumatischer Druckkräfte zuverlässig geschlossen. Nach dem Öffnen beispielsweise unter Einwirkung einer Nockenwelle wird ein schnelles Schließen herbeigeführt. Die vorgenannte Abstimmung der Vorspannkräfte bewirkt eine sequentielle Betätigung des Ventilkolbens .und anschließend der Düsennadel. Zunächst wird der Ventilkolben gegen die Vorspannkraft der ihm zugeordneten Druckfeder verschoben. Die im zusammengedrückten Zustand entstehende Vorspannkraft reicht jedoch nicht aus, die höhere Grundvorspannung der düsennadelseitigen Druckfeder zu überwinden. Eine Öffnung der Düsennadel erfolgt erst durch einen Anschlag des Ventilkolbens an der Düsennadel, der in geometrisch präzise definierter Abfolge einen Hub der Düsennadel und damit ein Öffnen der Einblasdüse bewirkt.

In einer vorteilhaften Weiterbildung ist zur Betätigung des Plungers ein Stößel vorgesehen. Zweckmäßig ist eine Betätigung des Stößels und/oder des Plungers gegen die Vorspannkraft jeweils einer Druckfeder vorgesehen. Die Anordnung erlaubt eine Auslegung mit geringen Einzelrαassen und schnellen federkraftbedingten Rückstellzeiten. Das Einblasventil ist mit geringen Reaktionszeiten bei hohen Drehzahlen der Brennkraftmaschine betreibbar.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist im folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigen:

Fig. 1 einen schematischen Längsschnitt einer

Brennkraftmaschine mit einem Einblasventil,

Fig. 2 einen Längsschnitt des Einblasventils nach Fig. 1 im Ruhezustand,

Fig. 3 das Einblasventil nach Fig. 1 im Vorhub,

Fig. 4 das Einblasventil nach Fig. 1 zum Förderbeginn,

Fig. 5 das Einblasventil nach Fig. 1 zum Förderende,

Fig. 6 das Einblasventil nach Fig. 1 beim Einblasen mit geöffneter Düsennadel.

Bei der in Fig. 1 dargestellten Brennkraftmaschine 1 ist in jedem Zylinder 2 in bekannter Weise ein Hubkolben 24 angeordnet, welcher einen Brennraum 5 begrenzt und von einem Zylinderkopf 25 abgeschlossen ist. Im Brennraum 5 wird zum Antrieb des Kolbens 24 ein Gemisch aus Brennstoff und Verbrennungsgas durch den Zündfunken einer am Zylinderkopf 25 angeordneten Zündkerze gezündet und verbrannt. Das

Verbrennungsgas wird dem Brennraum durch mindestens einen Einlaß- bzw. Ansaugkanal 20 zugeführt. Für die Abgasabführung sind die Zylinder 2 mit entsprechenden Auslaßkanälen ausgestattet. Der Ladungswechsel der Zylinder wird von hier nicht dargestellten Gaswechselventilen gesteuert, welche in den Einlaßkanälen und Auslaßkanälen angeordnet sind.

Das Brennstoffzuführsystem der Brennkraftmaschine 1 umfaßt eine Brennstoffzumeßeinrichtung 19 mit mindestens einem Saugrohrinjektor 21, welcher nach Art der äußeren Gemischbildung Brennstoff in den Ansaugkanal 20 abgibt. Dabei kann allen Zylindern 2 der Brennkraftmaschine 1 ein gemeinsamer Saugrohrinjektor 21 zugeordnet und in einer gemeinsamen Saugleitung angeordnet sein (Singlepoint- Einspritzung) oder jedem Zylinder 2 ein jeweiliger Saugrohrinjektor 21 zugeordnet sein (Multipoint- Einspritzung) . Der Saugrohrinjektor 21 ist Teil eines Brennstoffzuführsystems, welches außerdem pro Zylinder 2 mindestens ein weiteres im Zylinder 2 in zentraler Lage eingebautes Einblasventil 3 umfaßt, welches als weitere Brennstoffzumeßeinrichtung 19 Brennstoff mit Sauerstoffreichem Verbrennungsgas direkt in den Brennraum 5 abgibt .

Zu diesem Zweck ist an das Einblasventil 3 eine Brennstoffzufuhr 28 und eine Frischluftzufuhr 22 angeschlossen. Die Brennstoffzufuhr leitet einen flüssigen Brennstoff wie Benzin über einen KraftstoffZulauf 14 in das Einblasventil 3. Die Frischluftzufuhr 22 umfaßt eine schematisch dargestellte externe Druckquelle I 1 die mittels eines Druckanschlusses 6 an das Einblasventil 3 angeschlossen ist. Die externe Druckquelle ist beispielsweise ein separater Kompressor oder dgl., der gemeinsam alle Einblasventile 3 aller Zylinder 2 mit Druckluft oder einem anderen

sauerstoffreichen Verbrennungsgas versorgt. Teil der Druckquelle 7 kann auch ein Ausgleichs- oder Vorratsbehälter sein, der zwischen dem Kompressor und dem Druckanschluß 6 angeordnet ist, und der zur Vergleichmäßigung des Druckniveaus beiträgt.

Die im jeweiligen Betriebspunkt der Brennkraftmaschine 1 zuzumessende Brennstoffmenge wird von einer Steuereinheit 23 bestimmt, der zur Ermittlung des Betriebspunktes der Brennkraftmaschine 1 und der entsprechenden Brennstoffmenge geeignete Betriebsparameter eingegeben werden, beispielsweise die Betriebslast L und/oder die Drehzahl n der Brennkraftmaschine 1.

Das Einblasventil 3 wird wenigstens in bestimmten Betriebsbereichen der Brennkraftmaschine 1 zur Durchführung einer Zündeinspritzung eingesetzt, welche während des Kompressionstaktes des jeweiligen Zylinders 2 erfolgt und ein ansonsten mageres Grundgemisch im Brennraum 5 auf ein zündfähiges Maß anreichert. Dabei veranlaßt die Steuereinheit 23 die Vorbereitung eines mageren Grundgemisches durch entsprechende Ansteuerung der von ihr steuerbaren Zumeßeinrichtungen, d. h. wenigstens den Saugrohrinjektor 21. Es ist jedoch auch möglich, zur Einbringung der Kraftstoffmenge, beispielsweise wenn diese in Abhängigkeit des Betriebspunktes einstellbar ist, der Steuereinheit 23 auch Direkteinspritzventile zuzuordnen. Dabei könnten das Einblasventil 3 ebenso wie der Saugrohrinjektor 21 über eine strichliert dargestellte Steuerleitung verbunden sein, wobei die Steuereinheit 23 die Freigabe der Injektoren 21, 3 aufeinander abstimmt und durch Kombination der inneren mit der äußeren Gemischbildung das Brennstoff/Luft-Gemisch konfiguriert .

Die Betätigung des Einblasventils 3 im Rahmen der Zündeinspritzung zur Anreicherung des Grundgemisches im Brennraum kann nach der vorliegenden Erfindung unabhängig von der betriebspunktabhängigen Brennstoffzumessung erfolgen. Es kann daher auch ein Brennstoffzuführsystem vorteilhaft sein, indem ein unabhängig angesteuertes, beispielsweise mit einer Nockenwelle betätigtes Einblasventil 3 zusätzlich zu den von der Steuereinheit 23 zur betriebspunktabhängigen Kraftstoffzumessung ansteuerbaren Einrichtungen zugeordnet ist.

Bei der Gemischbildung wird im Brennraum 5 mit dem von der Steuereinheit 23 zugemessenen Brennstoff ein mageres Grundgemisch mit einem hohen Abgasgehalt gebildet. Das Abgas kann dabei im Wege der Abgasrückführung aus der Auslaßleitung der Brennkraftmaschine 1 bereitgestellt werden. Besonders vorteilhaft wird das Abgas im Brennraum 5 nach der Verbrennung zurückgehalten, wobei durch geeignete Einstellung der Steuerzeiten der Gaswechselventile auf einfache Weise ein Unterdruck im Brennraum 5 erzeugbar ist, welcher das Abgas am Verlassen des Brennraumes 5 bei geöffnetem Auslaßventil hindert bzw. aus dem Auslaßkanal zurück in den Brennraum 5 saugt. Bei der Einblasung von flüssigem Brennstoff im Rahmen der Zündeinspritzung verdrängt das in den Brennraum eintretende Verbrennungsgas bei der Einblasung das Grundgemisch mit hohem Abgasgehalt. Das Einblasventil 3 ist in der Nähe der Zündkerze 27 angeordnet und bläst sauerstoffreiches Verbrennungsgas, insbesondere Luft, bei der Zündeinspritzung in den Bereich der Elektroden der Zündkerzen 27, wodurch zum Zündzeitpunkt an der Zündkerze zündwilliges Gemisch vorliegt. Nach der Zündung des Sauerstoffreichen Verbrennungsgases wird das abgasreiche Gemisch im übrigen Brennraum 5 entflammt, wobei die Zündeinspritzung die Möglichkeit schafft, im Brennraum 5 ein selbst schwer oder

nicht entflammbares Grundgemisch zu bilden und mit zu verbrennen. Durch die Einblasung des Brennstoffes für die Zündeinspritzung gemeinsam mit sauerstoffreicher Verbrennungsluft wird die Wirkung der Verdrängung des Grundgemisches aus dem Bereich der Zündkerze 27 verstärkt. Die Durchführung der Zündeinspritzung mit einem luftunterstützten Verfahren erlaubt eine enorme Anhebung des möglichen Abgasgehaltes im Grundgemisch gegenüber bisher denkbaren Abgasrückführungsraten und trägt so maßgeblich zu einer Senkung der Abgasemission der Brennkraftmaschine 1 bei.

Die Fig. 2 bis 6 zeigen in einer längsgeschnittenen Darstellung ein Ausführungsbeispiel des in Fig. 1 nur schematisch dargestellten Einblasventils 3. In den Fig. 2 bis 6 tragen gleiche Bauteile bzw. Merkmale das gleiche Bezugszeichen.

Nach Fig. 2 umfaßt das Einblasventil 3 ein Gehäuse, welches sich im wesentlichen aus einem Außengehäuse 29, einem Innengehäuse 30 und einem Kopfstück 31 zusammensetzt. Entlang der Längsachse des Innengehäuses 30 ist ein schlanker Hohlzylinder 40 eingeformt, in dem ein Plunger 8 und ein Ventilkolben 12 als separate, nicht miteinander verbundene Bauteile längsverschieblich geführt sind. Der Plunger 8 und der Ventilkolben 12 weisen jeweils einen Abschnitt mit einem im Vergleich zum Zylinder 40 verringerten Durchmesser auf, an den sich bezogen auf die zeichnerische Darstellung nach oben jeweils ein Kolbenabschnitt 38, 39 anschließt. Die Kolbenabschnitte 38, 39 gleiten hydraulisch dicht im Zylinder 40, wodurch eine Kolben/Zylindereinheit gebildet ist.

Der KraftstoffZulauf 14 mündet in eine Kraftstoffkammer 13, die in Umfangsrichtung durch den Zylinder 40 und in axialer Richtung durch die beiden Kolbenabschnitte 38, 39 begrenzt

ist. Vom Zylinder 40 zweigt im Bereich der Kraftstoffkammer 13 eine Kraftstoffleitung 15 ab, die ein Rückschlagventil 42 enthält und die in einen um eine Düsennadel 9 herum verlaufenden Ringraum 32 mündet. Getrennt von der zuvor beschriebenen Kolben/Zylindereinheit ist seitlich im Außengehäuse 29 der Druckanschluß β vorgesehen, der in einen stirnseitig unterhalb des Innengehäuses 30 liegenden und radial nach außen durch das Außengehäuse 29 begrenzte Luftkammer 37 mündet. Die Luftkammer 37 ist ebenso wie die Kraftstoffleitung 15 fluidisch mit dem Ringraum 32 verbunden, der in axialer Richtung nach unten durch die hier im verschlossenen Zustand gezeigte Einblasdüse 4 begrenzt ist. Die Einblasdüse 4 ist dabei mittels eines kegelförmigen Ventilkopfes 35 der Düsennadel 9 an einem Dichtsitz anliegend geschlossen. Zwischen dem Druckanschluß 6 und der Einblasdüse 4 sind keine Ventile, Steuermittel oder dgl . angeordnet, so daß der Luft- bzw. Gasdruck der Druckquelle 7 (Fig. 1) im Ruhezustand auch im Ringraum 32 bzw. an der Einblasdüse 4 anliegt.

Mit einem oberen, der Luftkammer 37 zugewandten Ende der Düsennadel 9 ist ein Druckteller 18 verschraubt, zwischen dem und einem unteren Absatz des Kopfstückes 31 eine Druckfeder 17 unter Vorspannung angeordnet ist. Die Druckfeder ist in Stärke und Vorspannung derart bemessen, daß sie die Düsennadel 9 gegen den anliegenden Gasdruck in der Luftkammer 37 und gegen die Vorspannkraft einer oberen, auf die gegenüberliegende Seite des Drucktellers 18 drückende Druckfeder 16 in geschlossener Position hält. Die nach unten bzw. außen öffnende Düsennadel 9 liegt dabei infolge der Federvorspannung mit ihrem konisch ausgebildeten Ventilkopf 35 an dem Dichtsitz der Einblasdüse 4 dichtend an.

Mit einem unteren, in die Luftkammer 37 ragenden Ende des Ventilkolbens 12 ist eine Druckplatte 36 verschraubt, gegen die sich das obere Ende der Druckfeder 16 abstützt. In der gezeigten Ruheposition bewirkt die Vorspannkraft der Druckfeder 16, daß die Druckplatte 36 am unteren Ende des Innengehäuses 30 anliegt und dabei den Ventilkolben 12 in einer oberen Position hält. In der oberen Ruheposition des Ventilkolbens 12 verschließt der Kolbenabschnitt 39 die Kraftstoffleitung 15 im Bereich der Kraftstoffkammer 13. Bei einer weiter unten beschriebenen axialen Bewegung des Ventilkolbens 12 gegen die Vorspannkraft der Druckfeder 16 gibt der Kolbenabschnitt 39 die Kraftstoffleitung 15 in Richtung der Kraftstoffkammer 13 frei, wodurch eine Schlitzsteuerung 11 der Kraftstoffleitung 15 gebildet ist. In der gezeigten Ruheposition liegt der Ventilkolben 12 in einem axialen Abstand zur koaxial angeordneten Düsennadel 9.

Der koaxial zum Ventilkolben 12 und zur Düsennadel 9 angeordnete, oberhalb davon im Zylinder 40 gleitend angeordnete Plunger 8 weist in der gezeigten Ruheposition einen axialen Abstand zum Ventilkolben 12 auf, wobei sein Kolbenabschnitt 38 oberhalb des in die Kraftstoffkammer 13 mündenden KraftstoffZulaufes 14 liegt. Der KraftstoffZulauf 14 ist in Richtung der Kraftstoffkammer 13 freigegeben und steht mit dieser in fluidischer Verbindung. In der gezeigten Ruheposition ist das Volumen der Kraftstoffkammer 13 infolge des am Kraftstoffzulauf 14 anliegenden Kraftstoffdruckes mit flüssigem Kraftstoff insbesondere in Form von Benzin gefüllt.

Koaxial zum Plunger 8 ist oberhalb desselben auf dessen dem Kolbenabschnitt 38 zugewandten Seite ein Stößel 41 angeordnet, der an der Stirnseite des Kolbenabschnittes 38 anliegt. Die Anlage wird durch eine Druckfeder 44 hervorgerufen, die auf den Plunger 8 wirkt und diesen nach

oben gegen den Stößel 41 drückt. Die axiale Verschieblichkeit des Plungers 8 ist in Richtung des Stößels 41 durch diesen begrenzt. Der in der Kraftstoffkammer 13 herrschende Kraftstoffdruck und die Vorspannkraft der Druckfeder 44 können den Plunger 8 infolge der Stützwirkung des Stößels 41 nicht nach oben bewegen. Geometrie und Vorspannkraft der Druckfeder 16 sind derart bemessen, daß sie den Ventilkolben 12 in der gezeigten Ruheposition gegen den in der Kraftstoffkammer 13 herrschenden Kraftstoffdruck in seiner gezeigten oberen Position hält. Das Volumen der Kraftstoffkammer 13 ist dementsprechend konstruktiv festgelegt .

Der gegen eine Druckfeder 43 axial verschiebliche Stößel 41 ist zur Betätigung beispielsweise mittels einer nicht dargestellten Nockenwelle vorgesehen. Es kann auch eine elektromagnetische oder vergleichbare andere Betätigung vorgesehen sein. Bei einer weiter unten näher beschriebenen Betätigung des Stößels 41 bzw. axialen Verschiebung in Richtung der Einblasdüse 4 drückt dieser den Plunger 8 axial nach unten, wobei Kraftstoff aus der Kraftstoffkammer 13 infolge seiner im wesentlichen inkompressiblen Eigenschaften zurück in den KraftstoffZulauf 14 gepreßt wird. Die axiale Verschiebung des Stößels 41 zusammen mit dem Plunger 8 erfolgt zunächst so weit, bis der Plunger 8 seine in Fig. 3 gezeigte axiale Position einnimmt, bei der sein Kolbenabschnitt 38 den Kraftstoffzulauf 14 verschließt. Der Kolbenabschnitt 38 des Plungers 8 bildet dabei zusammen mit dem Kraftstoffzulauf 14 eine Schlitzsteuerung 10.

Die Fig. 2 bis 6 stellen das Einblasventil 3 als aufeinanderfolgende Phasenbilder dar, wobei die Fig. 2 den Ruhezustand, die Fig. 6 den Zustand der geöffneten Einblasdüse 4 und die Fig. 3 bis 5 Zwischenzustände bzw.

Zwischenphasen zeigen. Ausgehend vom Ruhezustand nach Fig. 2 erfolgt eine Öffnung des Einblasventils 3 über die Zwischenphasen nach den Fig. 3 bis 5 bis zur geöffneten Position nach Fig. 6, von der aus in umgekehrter Reihenfolge ein Schließen des Einblasventils 3 erfolgt.

Bei dem in Fig. 3 gezeigten Vorhub des Stößels 41 zusammen mit dem Ventilkolben 12 ist die Schlitzsteuerung 10 des Kraftstoffzulaufes 14 durch den axial verschobenen Kolbenabschnitt 38 des Plungers 8 verschlossen. Auch die Schlitzsteuerung 11 der Kraftstoffleitung 15 ist in der gezeigten Ruheposition des Ventilkolbens 12 verschlossen, wodurch ein hermetisch abgeschlossenes Volumen der Kraftstoffkammer 13 gebildet ist. Das mit im wesentlichen inkompressiblem, flüssigem Kraftstoff gefüllte Volumen der Kraftstoffkammer 13 bewirkt trotz einem verbliebenen axialen Abstand zwischen dem Plunder 8 und dem Ventilkolben 12 eine in axialer Verschiebrichtung im wesentlichen druckstarre Verbindung bzw. Kraftübertragung vom Plunger 8 auf den Ventilkolben 12.

Während des in Fig. 3 gezeigten Vorhubes liegt eine untere Kante des Kolbenabschnittes 38 vom Plunger 8 in einem Abstand b zu einer oberen Kante des Kolbenabschnittes 39 vom Ventilkolben 12. Der Abstand b ist geringer als ein Abstand a zwischen den beiden Schlitzsteuerungen 10, 11. Es ist dadurch sichergestellt, daß während des in Fig. 3 gezeigten Vorhubes beide Schlitzsteuerungen 10, 11 gleichzeitig geschlossen sind, wodurch die hydraulische Kraftübertragung zwischen dem Plunger 8 und dem Ventilkolben 12 ermöglicht ist, und wodurch ein fest definiertes Volumen von Kraftstoff in der Kraftstoffkammer 13 vorgehalten wird.

Infolge eines weiteren Hubes vom Stößel 41 wird die hydraulisch miteinander verbundene Einheit aus Plunger 8 und Ventilkolben 12 weiter axial nach unten verschoben, bis die in Fig. 4 gezeigte Position des Förderbeginns erreicht ist. Bei dieser und weiterer axialer Verschiebung des Plungers 8 bleibt die Schlitzsteuerung 10 verschlossen, während die Schlitzsteuerung 11 geöffnet ist. Die geöffnete Schlitzsteuerung 11 bewirkt die Unterbrechung der hydraulischen Verbindung zwischen Plunger 8 und Ventilkolben 12. Ein weiterer axialer Hub des Plungers 8 führt dazu, daß Kraftstoff aus der Kraftstoffkammer 13 durch die Kraftstoffleitung 15 mit deren Rückschlagventil 42 in den Ringraum 32 und damit zur Einblasdüse 4 gefördert wird. Diese Kraftstofförderung erfolgt solange, bis der Plunger 8 mit seinem stirnseitigen Ende an das ihm zugewandte stirnseitige Ende des Ventilkolbens 12 anschlägt, wie es in Fig. 5 gezeigt ist. Die durch die Kraftstoffleitung 15 zur Einblasdüse 4 geförderte Kraftstoffmenge entspricht exakt dem Volumen, welches durch den axialen Abstand vom Plunger 8 zum Ventilkolben 12 in der Kraftstoffkammer 13 nach den Fig. 3 und 4 vorgegeben ist.

Mit dem der Plunger 8 an den Ventilkolben 12 anstößt, ist das Förderende des Kraftstoffes erreicht. Eine weitere axiale Bewegung des Stößels 41 führt zu einem formschlüssigen Niederdrücken des Ventilkolbens 12 mittels des anliegenden Plungers 8 in die in Fig. 5 gezeigte Zwischenposition. Der Ventilkolben 12 ist dabei zusammen mit seiner Druckplatte 36 gegen die Vorspannkraft der von unten angreifenden Druckfeder 16 verschoben, bis das untere, freie Ende des Ventilkolbens 12 an das obere, ihm zugewandte Ende der Düsennadel 9 entsprechend der Darstellung nach Fig. 5 anschlägt. Die auf die Druckplatte 36 des Ventilkolbens 12 wirkende Druckfeder 16 ist maximal zusammengedrückt. Ihre Geometrie und

Vorspannkraft ist derart auf die gegenüberliegend an den Druckteller 18 der Düsennadel 9 angreifende Druckfeder 17 abgestimmt, daß ihre auf den Druckteller 18 wirkende Druckkraft zusammen mit dem auf den Ventilkopf 35 wirkenden inneren Druck von Luft und Kraftstoff nicht ausreicht, die Düsennadel 9 zu öffnen.

Ein Öffnen der Düsennadel 9, wie in Fig. 6 dargestellt, erfolgt erst durch ein weiteres Niederdrücken des Stößels 41, bei dem der Stößel 41, der Plunger 8, der Ventilkolben 12 und die Düsennadel 9 in Reihe geschaltet jeweils stirnseitig flächig in Druckrichtung aneinander anliegen. Der vom Stößel 41 im Plunger 8 erzeugte Axialdruck überträgt sich mittelbar über den Ventilkolben 12 auf die Düsennadel 9. Es erfolgt eine gemeinsame Axialverschiebung von Stößel 41, Plunger 8, Ventilkolben 12 und Düsennadel 9, bis der Ventilkopf 35 entsprechend der Darstellung nach Fig. 6 vom Dichtsitz der Einblasdüse 4 abgehoben ist.

Bei geöffneter Einblasdüse 4 bewirkt der in der Druckquelle 7 (Fig. 1) herrschende und mittels des Druckanschlusses 6 und der Luftkammer 37 auf den Ringraum 32 wirkende Gasdruck ein Einblasen des Verbrennungsgases zusammen mit der im Ringraum 32 vorgehaltenen Kraftstoffmenge in den Brennraum 5 (Fig. 1) . Zur Lenkung des Einblasevorganges sind eine oder mehrere Einblasöffnungen 34 vorgesehen, die in einem über die Einblasdüse 4 kappenartig aufgeschraubten Düsenkopf 33 angeordnet sind.

Das Einblasende wird durch den Antrieb des Stößels 41 vorgegeben. Sobald ein Nockenantrieb oder dgl . den Stößel 41 nach oben freigibt, drücken die Druckfedern IS, 17, 43 und 44 die Anordnung aus Düsennadel 9, Ventilkolben 12, Plunger 8 und Stößel 41 über die Zwischenphasen nach den Fig. 5 bis 3

nach oben, bis die in Fig. 2 gezeigte Ruheposition erreicht ist, in der eine weitere Kraftstoffmenge durch den Kraftstoffzulauf 14 in die Kraftstoffkammer 13 geleitet wird.