Titel

Kompakte Einspritzvorrichtung

Stand der Technik

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Einspritzvorrichtung mit einer Kraftstoffpumpe, einem Druckregler, einem Injektor und einem Luftsteller in einer kompakten Bauweise.

Einspritzvorrichtungen sind aus dem Stand der Technik in unterschiedlichen Ausgestaltungen bekannt. Insbesondere aus Kosten- und Bauraumgründen erfordern Kleinbrennkraftmaschinen, welche nur einen oder nur zwei Zylinder und einen kleinen Hubraum aufweisen, eigenständige

Lösungen. Einsatzgebiete derartiger Kleinbrennkraftmaschinen sind beispielsweise Zweiräder oder Dreiräder oder Rasenmäher usw. Bekannte Einspritzvorrichtungen umfassen üblicherweise in einem Tank eine Kraftstoffpumpe mit einem Druckregler, wobei die Kraftstoffpumpe Kraftstoff mit einem vorbestimmten Druck in eine Leitung, z.B. ein Rail o.a., fördert. Am Ende der Leitung ist ein Injektor angeordnet, welcher gesteuert durch eine Steuereinrichtung Kraftstoff in ein Saugrohr oder direkt in einen Brennraum einspritzt. Derartige Einspritzeinrichtungen sind jedoch sehr aufwendig und insbesondere teuer, so dass sie Kleinbrennkraftmaschinen ebenfalls sehr teuer machen.

Aus der EP 1 340 906 Bl ist eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung mit elektronischer Steuerung bekannt, bei der ein Injektor nahe einem Pumpenkolben angeordnet ist. Ferner ist hierbei ein Vordruckventil zum Ausüben eines Vordrucks auf den Kraftstoff in einer Anfangsphase eines Druckhubes des Kolbens in der Rückleitung des Kraftstoffs zum Tank vorgesehen. Das Vordruckventil evakuiert dabei einen Teil des in einer Druckkammer befindlichen Kraftstoffs in die Rückleitung. Hierdurch kann insbesondere die Bildung von Dampfblasen im Injektor reduziert werden. Allerdings ist der Aufbau relativ kompliziert und die Vorrichtung nimmt einen großen Bauraum ein.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Einspritzvorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 weist demgegenüber den Vorteil auf, dass sie einen sehr kompakten Aufbau aufweist. Ferner kann die erfindungsgemäße Einspritzvorrichtung besonders einfach und kostengünstig hergestellt werden. Dadurch kann die erfindungsgemäße Einspritzvorrichtung insbesondere bei Kleinbrennkraftmaschinen, z.B. bei Zweirädern oder Rasenmähern o.a., verwendet werden. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, dass die Einspritzvorrichtung eine Kraftstoffpumpe, einen Druckregler zur Regelung eines Einspritzdrucks, einen Injektor und einen Luftsteller umfasst, welche integrale Bestandteile eines Einspritzmoduls sind. Das Einspritzmodul ist ein kompaktes, kleinbauendes Bauteil, in welchem die Kraftstoffpumpe, der Druckregler, der Injektor und der Luftsteller angeordnet sind. Das Einspritzmodul kann dabei komplett vormontiert werden, so dass es lediglich an die notwendigen Anschlüsse angeschlossen werden muss und in ein Fahrzeug direkt eingebaut werden kann. Die vier Bauteile des Einspritzmoduls sind dabei vorzugsweise in einem gemeinsamen Gehäuse des Einspritzmoduls angeordnet. Neben der Kompaktheit des Einspritzmoduls ist ein weiterer großer Vorteil, dass auch andere Bauteile für das Einspritzmodul minimiert werden können.

Die Unteransprüche zeigen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung.

Vorzugsweise umfasst die Einspritzvorrichtung genau einen Aktuator, welcher gleichzeitig die Kraftstoffpumpe und den Luftsteller betätigt. Dadurch kann insbesondere ein separater Aktuator für den Luftsteller bzw. die Kraftstoffpumpe entfallen, so dass die Bauteileanzahl signifikant reduziert wird. Hierdurch ergibt sich selbstverständlich auch eine Kostenreduktion. Somit übernimmt der einzige Aktuator der Einspritzvorrichtung erstens die Funktion des Pumpenantriebs und zweitens die Funktion des Stellantriebs für den Luftsteller.

Der einzige Aktuator der Einspritzvorrichtung ist vorzugsweise ein Magnetaktuator mit genau einer Spule und genau einem Anker. Hierdurch kann ein besonders einfacher und kostengünstiger Aufbau realisiert werden.

Besonders bevorzugt ist der Anker als Plungerkolben ausgebildet, wobei der Plungerkolben einen ersten Endbereich und einen zweiten Endbereich aufweist. Der erste Endbereich ist dabei der Kraftstoffpumpe zugeordnet und der zweite Endbereich ist dem Luftsteller zugeordnet. Hierdurch wird weiter auch eine einfache gleichzeitige Betätigung der Kraftstoffpumpe und des Luftstellers bei einfachem Aufbau des Kolbens der Kraftstoffpumpe erreicht.

Eine besonders kompakte Bauweise kann erreicht werden, wenn die Kraftstoffpumpe vorzugsweise eine Membran zur Druckerzeugung umfasst. Alternativ umfasst die Kraftstoffpumpe einen Faltenbalg. Vorzugsweise ist bei der Kraftstoffpumpe, welche eine Membran umfasst, die Membran mit dem ersten Endbereich des Plungerkolbens verbunden. Hierdurch kann insbesondere in Axialrichtung ein sehr kurzer Aufbau der Einspritzvorrichtung realisiert werden.

Vorzugsweise umfasst die Kraftstoffpumpe eine Pumpkammer, in welcher der Kraftstoff angesaugt wird, und eine separate Druckkammer, in welche der unter Druck stehende Kraftstoff zugeführt wird. Zwischen der Pumpkammer und der Druckkammer ist zur Verbindung eine Blende und/oder ein Rückschlagventil angeordnet. Hierdurch kann eine Druckregelung des Druckes zwischen der Pumpkammer und der Druckkammer erfolgen.

Die Pumpkammer weist vorzugsweise ein Volumen auf, welches einem Volumen einer maximal einspritzbaren Kraftstoffmenge bei einem maximalen Einspritzdruck entspricht.

Besonders bevorzugt ist der Aktuator winkelsynchron entsprechend einer Stellung eines Kolbens bzw. einer Kurbelwelle der Brennkraftmaschine betreibbar. Hierdurch wird eine verbesserte Genauigkeit eines Einspritzzeitpunkts erreicht.

Weiter bevorzugt umfasst die erfindungsgemäße Einspritzvorrichtung ferner eine Steuereinheit, welche den Injektor und den Aktuator steuert, wobei die Steuereinheit derart ausgelegt ist, den Luftsteller während einer Einspritzphase in seiner Offenstellung zu halten. Hierdurch wird sichergestellt, dass über den Luftsteller eine ausreichende Sauerstoffmenge für die Verbrennung des eingespritzten Kraftstoffs bereitsteht. Vorzugsweise ist die Steuereinheit auch in das Einspritzmodul integriert.

Gemäß einer alternativen Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung umfasst die Einspritzvorrichtung eine Kraftstoffpumpe, welche eine gemeinsame Saug-Druck-Kammer mit einem Kraftstoffzulaufanschluss, einem Kraftstoffrücklaufanschluss und einem Injektoranschluss aufweist. Hierbei ist im Kraftstoffzulaufanschluss, im Kraftstoffrücklaufanschluss und im Injektoranschluss jeweils ein Ventil, insbesondere ein Rückschlagventil, angeordnet. Hierdurch kann die Einspritzvorrichtung einen besonders kompakten und kostengünstigen Aufbau aufweisen.

Gemäß einer weiteren alternativen bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung umfasst der Aktuator einen separaten Anker, welcher mit einem Kolben über ein zwischen dem Anker und dem Kolben angeordnetes Federelement verbunden ist. Das Federelement spannt dabei den Anker und den Kolben in einander entgegengesetzte Richtungen voneinander fort. Weiter betrifft die vorliegende Erfindung eine Brennkraftmaschine, welche genau einen Zylinder oder genau zwei Zylinder sowie eine erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritzvorrichtung umfasst. Besonders bevorzugt umfasst die Brennkraftmaschine einen Kraftstofftank, welcher oberhalb des Einspritzmoduls angeordnet ist. Dadurch kann insbesondere die Kraftstoffpumpe sehr klein ausgelegt werden.

Zeichnung

Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitende Zeichnung im Detail beschrieben. In der Zeichnung ist:

Figur 1 eine schematische Ansicht eines Kleinmotors mit einer Einspritzvorrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung,

Figur 2 eine schematische Ansicht eines Kleinmotors mit einer Einspritzvorrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung,

Figur 3 eine schematische Ansicht einer Einspritzvorrichtung ähnlich zu Figur 2, bei welcher eine Einspritzung erfolgt,

Figur 4 eine schematische Schnittansicht einer Einspritzvorrichtung gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung in einem Zustand, in welchem keine Einspritzung erfolgt,

Figur 5 eine schematische Schnittansicht einer Einspritzvorrichtung gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung,

Figur 6 eine schematische Schnittansicht einer Einspritzvorrichtung gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel der Erfindung,

Figur 7 bis 9 Schnittansichten einer Einspritzvorrichtung gemäß einem sechsten

Ausführungsbeispiel der Erfindung, und

Figuren 10 und 11 schematische Ansichten einer Einspritzvorrichtung gemäß einem siebten

Ausführungsbeispiel der Erfindung. Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung

Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf Figur 1 ein Kleinmotor 1 mit einer erfindungsgemäßen Einspritzvorrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel im Detail beschrieben.

Figur 1 zeigt schematisch den Aufbau des Kleinmotors 1 , welcher als Einzylindermotor ausgebildet ist. Der Kleinmotor 1 umfasst einen Zylinder 3, einen darin hin- und herbewegbaren Kolben 4, eine Steuereinheit 5 und einen Tank 6. Der Tank 6 ist über eine Kraftstoffzuleitung 6a mit einem Einspritzmodul 2 verbunden. Eine Kraftstoffrückleitung 6b geht von dem Einspritzmodul 2 zurück zum Tank 6. Wie aus Figur 1 schematisch ersichtlich ist, ist der Tank 6 über dem Einspritzmodul 2 angeordnet. Dadurch läuft der Kraftstoff durch die Kraftstoffzuleitung 6a aufgrund der Schwerkraft zum Einspritzmodul 2. Das Einspritzmodul 2 ist sehr schematisch dargestellt und umfasst eine Kraftstoffpumpe, einen Druckregler, einen Injektor und einen Luftsteller, so dass das Einspritzmodul 2 sehr kompakt aufgebaut ist.

Der Kleinmotor 1 umfasst ferner eine Drosselklappe 7, welche in einem Saugrohr 8 angeordnet ist. Am Zylinder 3 sind ferner eine Zündkerze 9, ein Einlassventil 10 und ein Auslassventil 11 angeordnet. Das Bezugszeichen 12 bezeichnet eine Bypassleitung für Luft, welche vom Saugrohr 8 von einem Bereich in Strömungsrichtung der Luft vor der Drosselklappe 7 abzweigt und direkt zum in das Einspritzmodul 2 integrierten Luftsteller führt. Ein Auslass der Bypassleitung 12 liegt dabei unmittelbar benachbart zum Injektor des Einspritzmoduls 2.

Der Kleinmotor 1 umfasst ferner eine Abgasleitung 13, welche durch das Auslassventil 11 freigegeben bzw. verschlossen wird. Ferner ist ein Sauerstoffsensor 14 an der Abgasleitung 13 vorgesehen, welcher mit der Steuereinheit 5 verbunden ist, und die Steuereinheit 5 ist ferner mit einem Kühlwassersensor 15, einem Öltemperatursensor 16 und einer Sensoreinheit 17 für die Erfassung einer Drosselposition, einer Temperatur im Saugrohr 8 und eines Drucks im Saugrohr 8 verbunden. Die Steuereinheit 5 steuert dabei anhand der erhaltenen Signale das Einspritzmodul 2.

Die erfindungsgemäße Einspritzvorrichtung ist somit als Einspritzmodul 2 mit einer Kraftstoffpumpe, einem Druckregler, einem Injektor und einem Luftsteller vorgesehen, welche in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet sind, und kann besonders kompakt und kleinbauend ausgelegt werden. Ferner kann die erfindungsgemäße Einspritzvorrichtung sehr kostengünstig hergestellt werden und insbesondere schon im voraus als komplettes Einspritzmodul vormontiert werden, so dass es lediglich in den Kleinmotor 1 als Kompaktbaugruppe eingebaut werden muss. Durch die Integration der vier Einzelteile Kraftstoffpumpe, Druckregler, Injektor und Luftsteller ist somit eine einfache und kostengünstige Herstellbarkeit gewährleistet. Die Kraftstoffpumpe und der Luftsteller werden dabei von einem gemeinsamen Aktuator betätigt. Dadurch kann die erfindungsgemäße Einspritzvorrichtung 2 beispielsweise in Kleinmotoren für Zweiräder oder Rasenmäher verwendet werden.

Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf die Figuren 2 und 3 eine Einspritzvorrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung im Detail beschrieben. Gleiche bzw. funktional gleiche Teile sind dabei mit den gleichen Bezugszeichen wie im ersten Ausführungsbeispiel bezeichnet.

Die Figuren 2 und 3 zeigen schematische Ansichten einer als Einspritzmodul 2 ausgebildeten Einspritzvorrichtung im Schnitt. Figur 2 zeigt dabei einen Zustand, in welchem keine Einspritzung von Kraftstoff in ein Saugrohr 8 erfolgt und Figur 3 zeigt einen Zustand, in welchem eine Einspritzung in das Saugrohr 8 ausgeführt wird.

Wie insbesondere aus Figur 2 ersichtlich ist, umfasst das Einspritzmodul 2 eine Kraftstoffpumpe 20a, welche einen Kolben 23, einen mit dem Kolben fest verbundenen Anker 22, eine Spule 21 sowie eine Membran 26 umfasst. Die Membran 26 ist an einem ersten Ende 23a des Kolbens 23 angeordnet. Der Anker 22 ist an einem zweiten Ende 23b des Kolbens 23 fest mit dem Kolben 23 verbunden. Eine Rückstellfeder 24 ist zwischen einem Gehäuseteil 25 und dem Anker 22 angeordnet und spannt den Anker 22 gegen einen Ventilsitz 12a in der Bypassleitung 12 vor. Hierzu ist der Anker 22 an seinem zur Bypassleitung 12 gerichteten Ende 22a konisch ausgebildet und bildet somit einen Luftsteller 2Od. Ferner umfasst das Einspritzmodul 2 eine Pumpenkammer 27 und eine Druckkammer 28. Die Membran 26 bildet dabei einen Wandbereich der Pumpenkammer 27. Ferner sind die Pumpenkammer 27 und die Druckkammer 28 voneinander getrennt, wobei ein erstes Rückschlagventil 29 am Trennbereich zwischen der Pumpenkammer 27 und der Druckkammer 28 angeordnet ist. Das erste Rückschlagventil 29 öffnet dabei in Richtung von der Pumpenkammer 27 zur Druckkammer 28. Ferner ist die Pumpenkammer 27 über ein zweites Rückschlagventil 30 mit der Kraftstoffzuleitung 6a verbunden, wobei eine Ansaugung von Kraftstoff über das zweite

Rückschlagventil 30 erfolgt. Weiter umfasst das Einspritzmodul 2 einen Druckregler 20b, welcher einen Einspritzdruck in der Druckkammer 28 regelt. In diesem Ausführungsbeispiel umfasst der Druckregler 20b ein drittes Rückschlagventil 31, welches bei einem zu hohen Druck in der Druckkammer 28 zur drucklosen Kraftstoffzuleitung 6a öffnet und einen eventuell zu hohen Druck in der Druckkammer 28 in die Kraftstoffzuleitung 6a abbaut. Die Druckkammer 28 ist mit einem Injektor 20c verbunden, welcher in diesem Ausführungsbeispiel ein nach außen öffnendes Ventil umfasst, welches oberhalb eines vorbestimmten Druckniveaus öffnet und eine Einspritzung in das Saugrohr 8 vornimmt. Eine Mündung 12b der Bypassleitung 12 ist dabei unmittelbar benachbart zur Ausspritzöffhung des Injektors 20c angeordnet. Erfindungsgemäß wird hierbei unter dem Begriff "unmittelbar benachbart" ein Abstand zwischen wenigen 10 ¹ mm bis zu 1 cm von der Ausspritzöffnung des Injektors 20c verstanden.

Die Funktion der erfindungsgemäßen Einspritzvorrichtung ist dabei wie folgt: Figur 2 zeigt den Ansaugzustand des Einspritzmoduls 2, wobei der Kolben 22 aufgrund der Rückstellkraft der Rückstellfeder 24 über den Anker 22 nach oben in Richtung zur Bypassleitung 12 gedrückt wird. Hierdurch ist die Bypassleitung 12 am Ventilsitz 12a durch das Ende 22a des Ankers 22 verschlossen. Gleichzeitig erfolgt eine Ansaugung von Kraftstoff über das zweite Rückschlagventil 30 aus der Kraftstoffzuleitung 6a, wie durch den Pfeil A angedeutet.

Wenn der Zeitpunkt für eine Einspritzung gekommen ist, steuert die Steuereinheit 5 den aus der Spule 28 und dem Anker 22 bestehenden gemeinsamen Aktuator für die Kraftstoffpumpe 20a und den Luftsteller 2Od derart an, so dass die Spule 21 bestromt wird und der Anker 22 gegen die Federkraft der Rückstellfeder 24 in Richtung des Pfeils B gezogen wird, wie in Figur 3 dargestellt. Dadurch wird die Bypassleitung 12 am Ventilsitz 12a geöffnet, so dass Luft über die Bypassleitung 12 strömen kann, was in Figur 3durch den Pfeil C angedeutet ist. Gleichzeitig mit der Bewegung des Ankers 22 wird auch der Kolben 23 nach unten bewegt, so dass die Membran 26 gegen den in der Pumpenkammer 27 angesaugten Kraftstoff drückt. Wenn ein vorbestimmter Öffnungsdruck erreicht ist, öffnet das erste Rückschlagventil 29, so dass Kraftstoff aus der Pumpenkammer 27 in die Druckkammer 28 strömen kann, wie durch den Pfeil D in Figur 3 angedeutet. Zur Einspritzung des Kraftstoffs in das Saugrohr 8, wie in Figur 3 gezeigt, betätigt die Steuereinheit 5 den Injektor 20c. Sollten Druckspitzen auftreten, kann Kraftstoff über das dritte Rückschlagventil 31 wieder in die Kraftstoffzuleitung 6a gelangen, wie durch den Pfeil E angedeutet.

Somit betätigt der gemeinsame Aktuator, umfassend den Kolben 23 und den Anker 22, gleichzeitig sowohl die Kraftstoffpumpe 20a als auch den Luftsteller 2Od, welcher durch das Ende 22a des Ankers 22 und den Ventilsitz 12a in der Bypassleitung 12 gebildet wird. Somit muss insbesondere nur ein elektrischer Anschluss für den Aktuator vorgesehen werden, welcher erfindungsgemäß immer gleichzeitig den Luftsteller 2Od und die Kraftstoffpumpe 20a betätigt. Dadurch wird immer gleichzeitig mit der Kraftstoffeinspritzung auch eine zusätzliche Luftzufuhr über die Bypassleitung 12 erreicht, so dass bei der Gemischaufbereitung im Saugrohr 8 eine Drallverstärkung und somit auch eine bessere Vermischung des Kraftstoffs in der zugeführten Luft erreicht wird. Der Injektor 20c kann einerseits als elektromagnetisch angetriebenes Einspritzventil ausgeführt sein. In diesem Fall ist das Rückschlagventil als Druckregler 20b ausgeführt, das den Einspritzdruck auf einen gewünschten Wert regelt. Andererseits kann der Injektor 20c auch als nach außen öffnendes Ventil, das von einer Feder vorgespannt wird und bei einem bestimmten Druck öffnet, ausgeführt sein. In diesem Fall hat das Rückschlagventil nur eine Sicherheitsfunktion als

Druckbegrenzungsventil. Der Öffhungsdruck dieses Druckbegrenzungsventils muss in jedem Fall höher liegen als der Öffhungsdruck des Injektors 20c.

Ein Gehäuse des Einspritzmoduls 2 ist vorzugsweise aus möglichst wenigen Teilen, vorzugsweise zweiteilig, hergestellt, und weiter bevorzugt aus einem metallischen Material hergestellt. Wie aus den Figuren 2 und 3 deutlich wird, ist das Einspritzmodul 2, welches integral den Injektor 20c, die Kraftstoffpumpe 20a, den Druckregler 20b und den Luftsteller 2Od umfasst, sehr kompakt aufgebaut. Insbesondere kann im Vergleich mit den bekannten Einspritzvorrichtungen die Bauteilezahl gering gehalten werden, so dass das erfindungsgemäße Einspritzmodul 2 sehr kostengünstig bereitgestellt werden kann.

Das Volumen der Pumpkammer 27 ist dabei derart bemessen, dass es die pro Arbeitstakt maximal ins Saugrohr 8 einspritzbare Menge bei einem vorgegebenen Druck bevorratet. Weiterhin erfolgt eine Ansteuerung des Luftstellers 2Od winkelsynchron. D.h., zu einem bestimmten Winkel zu Beginn des Einlasstaktes der Brennkraftmaschine wird die Spule 21 bestromt. Hierbei kann während dieser

Phase der Bestromung der Spule 21 zu einem geeigneten Einspritzzeitpunkt der Injektor 20c betätigt werden und die Einspritzung erfolgen. Besonders bevorzugt ist dabei der Durchfluss durch den Bypasskanal 12 derart bemessen, dass der Luftsteller 2Od in jedem Fall auch noch nach einer Kraftstoffeinspritzung mittels des Injektors 20c offen ist. Damit und aufgrund des ausreichend bemessenen Volumens der Pumpenkammer 27 ist sichergestellt, dass der geforderte Soll- Kraftstoffdruck in der Druckkammer trotz der Einspritzung aufrecht erhalten wird.

Während des Leerlaufs und auch während des Warmlaufs der Brennkraftmaschine wird der Luftsteller 2Od geschlossen, sobald eine gewünschte Luftmenge den Bypasskanal 12 passiert hat. In den übrigen Betriebspunkten der Brennkraftmaschine wird der Schließzeitpunkt des Luftstellers 2Od in erster Linie durch das Einspritzende bestimmt. Zum Schließen des Luftstellers 2Od wird lediglich die Bestromung der Spule 21 unterbrochen, so dass der Anker 22 durch die Rückstellkraft der Rückstellfeder 24 in die Schließstellung gebracht wird. Da gleichzeitig die Membran 26 nach oben zurückgestellt wird, erfolgt ein neuer Ansaugtakt der Pumpenkammer 27. Hierbei verhindert das erste Rückschlagventil 29 zwischen der Pumpenkammer 27 und der Druckkammer 28 einen

Druckabbau in der Druckkammer. Liegt der dabei gehaltene Druck in der Druckkammer 28 über einem Dampfdruck des Kraftstoffs, wird dadurch eine Ausgasung des Kraftstoffs bei höheren Temperaturen vermieden.

Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf Figur 4 eine Einspritzvorrichtung gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung im Detail beschrieben. Gleiche bzw. funktional gleiche Teile sind mit den gleichen Bezugszeichen wie in den vorhergehenden Ausführungsbeispielen bezeichnet.

Das Einspritzmodul 2 des dritten Ausführungsbeispiels entspricht im Wesentlichen dem des zweiten Ausführungsbeispiels, wobei im Unterschied dazu die Pumpkammer und die Druckkammer durch einen gemeinsamen Pumpenraum 37 ersetzt sind. Im Pumpenraum 37 ist ein Rückstellelement 38 angeordnet, welches gegen eine Membran 26 drückt. Die Membran 26 ist wie im zweiten Ausführungsbeispiel mit dem Kolben 23 fest verbunden. Der Pumpenraum 37 ist einerseits durch die Membran 26 sowie drei Rückschlagventile 34, 35, 36 begrenzt. Das Rückschlagventil 34 ist dabei in einer Kraftstoffzuleitung 6a angeordnet und das Rückschlagventil 36 ist in einer

Kraftstoffrückleitung 6b angeordnet. Das Rückschlagventil 35 sperrt bzw. gibt in einem Injektoranschluss 6c den Weg zum Injektor 20c frei. Das Bezugszeichen 2Oe bezeichnet einen Steckeranschluss des Injektors 20c. Während der Ansaugphase sind die beiden Rückschlagventile 35 und 36 geschlossen und das Rückschlagventil 34 geöffnet, so dass Kraftstoff aus der Leitung 6a in den Pumpenraum 37 strömen kann. Der Luftsteller 2Od ist dabei wie im zweiten Ausführungsbeispiel geschlossen. Während der Druckphase wird die Membran 26 durch die Bestromung der Spule 21 und der Bewegung des Ankers unten gedrückt, um Druck im Druckraum 37 aufzubauen. Gleichzeitig wird der Luftsteller 2Od geöffnet. Dabei ist das Ventil 36 als Überdruckventil ausgelegt, welches bei einem zu hohen Druck den Weg zur Kraftstoffrückleitung 6b öffnet. In Figur 4 ist dabei der unbestromte Zustand der Spule 21 dargestellt, wobei die Rückstellfeder 38 die Membran 26 in ihre Grundstellung gebracht hat, so dass der Ansaughub der Kraftstoffpumpe gerade beendet ist. In Figur 4 ist ferner ein Steckeranschluss 21a der Spule 21 eingezeichnet. Ansonsten entspricht dieses Ausführungsbeispiel dem zweiten Ausführungsbeispiel, so dass auf die dort gegebene Beschreibung verwiesen werden kann.

Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf Figur 5 eine Einspritzvorrichtung gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung im Detail beschrieben. Gleiche bzw. funktional gleiche Teile sind wieder mit den gleichen Bezugszeichen wie in den vorhergehenden Ausführungsbeispielen bezeichnet. Das vierte Ausführungsbeispiel entspricht im Wesentlichen dem dritten Ausführungsbeispiel, wobei im Unterschied zum dritten Ausführungsbeispiel beim vierten Ausführungsbeispiel zusätzlich noch ein Zwischenstück 39 zwischen der Membran 26 und einem Gehäuseteil 25 angeordnet ist. Das zusätzliche Zwischenstück 39 verbessert dabei insbesondere eine Abdichtung zwischen der Membran 26 und dem Gehäuse der Einspritzvorrichtung. Insbesondere kann durch das Zwischenstück 39 eine größere Anlagefläche der Membran 26 an einem Gehäusebauteil erreicht werden (siehe Figur 5 im Bereich oberhalb der Rückschlagventile 34 und 36). Ansonsten entspricht dieses Ausführungsbeispiel dem dritten Ausführungsbeispiel, so dass auf die dort gegebene Beschreibung verwiesen werden kann.

Figur 6 zeigt eine Einspritzvorrichtung gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, wobei wiederum gleiche bzw. funktional gleiche Teile mit den gleichen Bezugszeichen wie in den vorhergehenden Ausführungsbeispielen bezeichnet sind. Im Unterschied zu den vorhergehenden Ausführungsbeispielen umfasst das Einspritzmodul 2 gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel einen Faltenbalg 40, welcher fest am Kolben 23 der Kraftstoffpumpe fixiert ist. Der Faltenbalg 40 ist innen hohl und zu einem einzigen Pumpenraum 37 hin geöffnet. Der Faltenbalg 40 weist dabei eine selbstständige Rückstellfunktion aufgrund seiner Eigenelastizität auf. Figur 6 zeigt wiederum den Ansaugzustand der Kraftstoffpumpe 20a. Wenn die Spule 21 bestromt wird, bewegt sich der Anker 22 mitsamt dem daran fixierten Kolben 23 nach unten, so dass der Faltenbalg 40 zusammengedrückt wird. Dadurch wird das Volumen im Pumpraum 37 verkleinert, so dass der sich darin befindliche Kraftstoff auf ein höheres Druckniveau gebracht wird. Bei einem vorgegebenen Öffhungsdruck öffnet das Rückschlagventil 35, so dass der Kraftstoff zum Injektor 20c strömen kann und von dort eingespritzt werden kann. Nach einer erfolgten Einspritzung und gegebenenfalls einer etwas längeren Offenstellung des Luftstellers 2Od wird die Bestromung der Spule 21 wieder beendet, so dass der Faltenbalg 40 wieder aufgrund seiner Eigenelastizität seine ursprüngliche Form einnimmt und den Kolben 23 mitsamt dem Anker 22 wieder in die in Figur 6 gezeigte Ausgangsposition zurückstellt. Dadurch erfolgt gleichzeitig auch eine Ansaugphase über das Rückschlagventil 34 aus der Kraftstoffzuleitung 6a. Bei diesem Einspritzmodul kann insbesondere auf ein separates Rückstellelement für den Kolben oder den Faltenbalg 40 verzichtet werden, da die Rückstellung durch den Faltenbalg 40 selbst übernommen wird. Ansonsten entspricht dieses

Ausführungsbeispiel dem vierten Ausführungsbeispiel, so dass auf die dort gegebene Beschreibung verwiesen werden kann.

Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf die Figuren 7 bis 9 eine Einspritzvorrichtung gemäß einem sechsten Ausführungsbeispiel der Erfindung im Detail beschrieben. Gleiche bzw. funktional gleiche Teile sind wieder mit den gleichen Bezugszeichen wie in den vorhergehenden Ausführungsbeispielen bezeichnet.

Im Unterschied zu den vorhergehenden Ausführungsbeispielen umfasst das Einspritzmodul 2 gemäß dem sechsten Ausführungsbeispiel eine alternative Verbindung zwischen dem Anker 22 und einer Membran 26. Genauer ist hierzu ein Verbindungsmechanismus 50 mit einem Bügelelement 51 und einem Hakenelement 52 vorgesehen. Das Bügelelement 51 ist mit der Membran 26 verbunden und ist in diesem Ausführungsbeispiel ein Zylinderelement mit einer Durchgangsöffhung am Boden. In dieser Durchgangsöffhung ist das Hakenelement 52 hindurchgeführt, welches aus einem mit dem Anker 22 verbundenen Stiel 52a und einer am Stiel befestigten Platte 52b gebildet ist, wobei die Platte 52b im Inneren des Bügelelements 51 angeordnet ist. Dadurch ermöglicht der Verbindungsmechanismus 50, dass die Ankerkraft des Ankers 22 nur in eine Richtung, nämlich in die nach oben gerichtete Richtung übertragen werden kann. Ferner ist zwischen einem Gehäusebauteil 25 und der Membran 26 ein vorgespanntes Federelement 53 vorgesehen. Dieses vorgespannte Federelement 53 stellt in einer Bestromungsphase der Spule 21 allein eine Kraft zur Positionsänderung der Membran 26 und somit zur Druckerzeugung im einzigen Pumpenraum 37 bereit. Die Federkraft des Federelements 53 bestimmt somit die Druckerhöhung im Pumpenraum 37. Neben der Druckerzeugung übernimmt das Federelement 53 gleichzeitig auch noch die Funktion einer Druckeinstellung.

Figur 7 zeigt dabei den Ansaugzustand der Kraftstoffpumpe. Die Spule 21 ist nicht bestromt und der Anker 22 ist aufgrund der Rückstellkraft der Rückstellfeder 24 gegen den Ventilsitz 12a in der Bypassleitung 12 gedrückt. Da das Hakenelement 52 fest mit dem Anker 22 verbunden ist, zieht die Platte 52b des Hakenelements 52 das Bügelelement 51 ebenfalls nach oben, wodurch die Membran 26, welche fest mit dem Bügelelement 51 verbunden ist, in die in Figur 7 gezeigte obere Stellung gezogen wird. Dadurch wird Kraftstoff durch die Leitung 6a über das geöffnete Rückschlagventil 34 angesaugt. Dies ist in Figur 7 durch den Pfeil A angedeutet. Ferner wird dadurch das Federelement 53 vorgespannt.

Wenn nun die Bestromung der Spule 21 erfolgt, öffnet der Anker 22 den Luftsteller 2Od, wie in Figur 8 dargestellt. Der Anker 22 wird dabei gegen die Rückstellkraft der Rückstellfeder 24 bewegt. Gleichzeitig wird auch das Hakenelement 52 nach unten gefahren, ohne dass dadurch das Bügelelement 51 mitgeführt würde. Durch diese Bewegung des Hakenelements 52 wird jedoch die Kraftwirkung des Ankers 22 auf das Bügelelement 51 aufgehoben. Dadurch kann sich das Federelement 53 entspannen, so dass, wie in Figur 9 gezeigt, das Federelement 53 die Membran 26 in den Pumpenraum 37 bewegt wird, wodurch der Druck im Pumpenraum 37 erhöht wird (vgl. Figur 9). Nun liegt am Injektor 20 ein ausreichender Druck an, so dass eine Einspritzung begonnen werden kann, wobei gleichzeitig schon der Luftkanal 12 geöffnet ist. Gleichzeitig erfolgt auch wieder eine Annäherung des Hakenelements 52 an das Bügelelement 50 (vgl. Figur 9). In der Praxis werden die in den Figuren 8 und 9 als separate Schritte angedeuteten Bewegungen des Ankers 22 und des Hakenelements 52 einerseits und der Membran 26, des Bügelelements 51 und des Federelements 53 im Wesentlichen gleichzeitig erfolgen, da gleichzeitig mit einer Bewegung des Hakenelements 52 die Federkraft des Federelements 53 freigegeben werden kann. Insgesamt ist jedoch zur Rückstellung der Kraftstoffpumpe die Kraft der Rückstellfeder 24 größer als die des Federelements 53.

Die Figuren 10 und 11 zeigen eine Einspritzvorrichtung gemäß einem siebten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, wobei wiederum gleiche bzw. funktional gleiche Teile mit den gleichen Bezugszeichen wie in den vorhergehenden Ausführungsbeispielen bezeichnet sind.

Wie aus Figur 10 ersichtlich ist, umfasst die Einspritzvorrichtung 2 einen Anker 22 und einen davon separaten Kolben 60. Der Kolben 60 ist mit seinem einen Ende an einer Membran 66 befestigt und weist an seinem anderen Ende eine Platte 62 auf. Die Platte 62 dient als Auflage für ein Federelement 61, welches zwischen dem Kolben 60 und dem Anker 22 angeordnet ist. Ferner dient die Platte 62 auch noch als Auflage für ein Rückstellelement 24, welches sich mit seinem anderen Ende an einem Gehäusebauteil 25 abstützt. Figur 10 zeigt dabei die Ansaugphase der Kraftstoffpumpe 20a der Einspritzvorrichtung 2. Hierbei ist das Rückschlagventil 30 geöffnet und saugt Kraftstoff aus der Leitung 6a in die Pumpenkammer 27 ein. In diesem Ausführungsbeispiel umfasst die Kraftstoffpumpe wiederum eine Pumpenkammer 27 und eine Druckkammer 28, wie im zweiten Ausführungsbeispiel gezeigt. Während der Ansaugphase ist dabei die Spule 21 nicht bestromt, so dass der Anker 22 durch die Kraft des Federelements 61 gegen den Ventilsitz 12a in der Bypassleitung 12 gedrückt wird. Wenn nun die Spule 21 bestromt wird, bewegt sich der Anker 22, wie in Figur 11 durch den Pfeil F angedeutet, nach unten gegen die Federkraft des Federelements 61. Da die Federkraft des Federelements 61 kleiner ist als die Federkraft der Rückstellfeder 24, verbleibt der Kolben 60 in seiner Position, wodurch auch die Membran 26 nicht bewegt wird. Sobald aufgrund der Bewegung des Ankers 22 ein Kräftegleichgewicht zwischen der Federkraft des Federelements 61 und der Anzugskraft des Ankers 22 auf der einen Seite sowie der Rückstellfeder 24 auf der anderen Seite erreicht wird, und die Ankerkraft mitsamt der Federkraft des Federelements 61 größer als die Federkraft der Rückstellfeder 24 wird, bewegt sich der Kolben 60 gemeinsam mit dem Anker 22. Dadurch beginnt der Druckaufbau in der Pumpenkammer 27 in der im zweiten Ausführungsbeispiel beschriebenen Weise, bis das Rückschlagventil 29 öffnet und der Kraftstoff in die Druckkammer 28 strömt. Die Ausgestaltung des Einspritzmoduls 2 des siebten Ausführungsbeispiels hat dabei den Vorteil, dass eine verzögerte Bewegung des Kolbens 60 erreicht wird. Dadurch wird sichergestellt, dass die Bypassleitung 12 über den Luftsteller 2Od geöffnet wird, bevor eine Einspritzung von Kraftstoff über den Injektor 20c erfolgen kann. Ansonsten entspricht dieses Ausführungsbeispiel den vorhergehenden Ausführungsbeispielen, so dass auf die dort gegebene Beschreibung verwiesen werden kann.

Insgesamt sei zu allen beschriebenen Ausführungsbeispielen angemerkt, dass die Einspritzvorrichtung sehr kompakt und kostengünstig aufgebaut ist und das Einspritzmodul 2 jeweils als integrale Bestandteile eine Kraftstoffpumpe 20a, einen Druckregler 20b, einen Injektor 20c und einen Luftsteller 2Od umfassen. Hierbei ist insbesondere ein gemeinsamer Aktuator für den Luftsteller 2Od und die Kraftstoffpumpe 20a vorgesehen. In den Ausführungsbeispielen wurde als Aktuator dabei jeweils ein magnetischer Aktuator durch Bestromung einer Spule beschrieben. Es sei jedoch angemerkt, dass grundsätzlich auch andere mögliche Aktuatoren verwendet werden können, z.B. ein Piezoaktuator. Ferner sei angemerkt, dass das in den Ausführungsbeispielen beschriebene

Schließelement des Luftstellers 2Od, welches als konischer Endbereich 22a des Ankers 22 ausgeführt ist, auch in einer beliebig anderen Weise, beispielsweise als Kugel oder Teilkugel, oder auf andere Weise als sich verjüngende Fläche ausgebildet sein kann.