Eine solche Kraftstoffeinspritzeinrichtung ist durch die DE 42 11 651 AI bekannt. Diese Kraftstoffeinspritzeinrichtung weist ein Kraftstoffeinspritzventil mit einem Einspritzventilglied auf, durch das wenigstens eine Einspritzöffnung gesteuert wird. Das Einspritzventilglied ist von dem in einem Druckraum des Kraftstoffeinspritzventils herrschenden Druck beaufschlagt und durch diesen gegen die Kraft einer Schließfeder in einer Öffnungsrichtung zur Freigabe der wenigstens einen Einspritzöffnung bewegbar. Dem Druckraum wird zur Kraftstoffeinspritzung von einer Druckquelle Kraftstoff unter hohem Druck zugeführt. Der Öffnungsdruck des Kraftstoffeinspritzventils, das ist der Druck im Druckraum, bei dem die auf das Einspritzventilglied wirkende Druckkraft größer ist als die auf das Einspritzventilglied wirkende Kraft der Schließfeder und sich das Einspritzventilglied in Öffnungsrichtung zur Freigabe der wenigstens einen Einspritzöffnung bewegt, ist dabei nur abhängig von der Vorspannung der Schließfeder und somit fest vorgegeben. Um die Kraftstoffeinspritzung optimal an verschiedene Betriebszustände der Brennkraftmaschine anzupassen sowie den

Verlauf der Kraftstoffeinspritzung zur Erzielung geringstmöglicher Abgas-und Geräuschemissionen anzupassen sollte der Öffnungsdruck des Kraftstoffeinspritzventils jedoch variabel sein.

Vorteile der Erfindung Die erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritzeinrichtung mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1 hat demgegenüber den Vorteil, daß durch den veränderbaren Druck im Steuerraum der Öffnungsdruck des Kraftstoffeinspritzventils variiert werden kann, so daß eine Anpassung an verschiedene Betriebszustände der Brennkraftmaschine und/oder an einen vorgegebenen Verlauf der Kraftstoffeinspritzung ermöglicht ist.

In den abhängigen Ansprüchen sind vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzeinrichtung angegeben. Die Ausbildung gemäß Anspruch 2 ermöglicht eine Kraftstoffeinspritzung während einer Voreinspritzung mit geringem Druck, wodurch eine geringe Kraftstoffmenge bei geringem Verbrennungsgeräusch erreicht wird, und eine Kraftstoffeinspritzung während einer Haupteinspritzung mit hohem Druck, wodurch eine gute Zerstäubung des Kraftstoffs erreicht wird. Durch die Ausbildung gemäß Anspruch 7 wird auf einfache Weise der Druck im Steuerraum und damit der Öffnungsdruck des Kraftstoffeinspritzventils gesteuert. Als Druckquelle für den Steuerraum kann wie im Anspruch 9 angegeben vorteilhaft der Pumpenarbeitsraum dienen, so daß hierzu kein zusätzlicher Aufwand erforderlich ist. Die Ausbildung gemäß Anspruch 11 ermöglicht eine Entlastung des Steuerraums. Die Ausbildung gemäß Anspruch 12 ermöglicht eine einfache Veränderung des Drucks im Steuerraum, indem dieser bei geschlossenem Druckventil entlastet ist oder bei geöffnetem Druckventil der durch die Druckquelle gelieferte Druck in diesem herrscht.

Zeichnung Mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Figur 1 eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung für eine Brennkraftmaschine in vereinfachter Darstellung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel, Figur 2 einen Ausschnitt der Kraftstoffeinspritzeinrichtung in einem in Figur 1 mit II bezeichneten Bereich, Figur 3 den Verlauf des Drucks in einem Kraftstoffeinspritzventil der Kraftstoffeinspritzeinrichtung sowie einer Bewegung von dessen Einspritzventilglied, Figur 4 die Kraftstoffeinspritzeinrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel, Figur 5 die Kraftstoffeinspritzeinrichtung gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel, Figur 6 die Kraftstoffeinspritzeinrichtung gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel, Figur 7 die Kraftstoffeinspritzeinrichtung gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel und Figur 8 die Kraftstoffeinspritzeinrichtung gemäß einem sechsten Ausführungsbeispiel.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele In den Figuren 1, 2 und 4 bis 8 ist eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung für eine Brennkraftmaschine beispielsweise eines Kraftfahrzeugs dargestellt. Die Brennkraftmaschine ist eine selbstzündende Brennkraftmaschine und weist einen oder mehrere Zylinder auf. Bei dem in Figur 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Kraftstoffeinspritzeinrichtung als Pumpe-Düse- Einheit ausgebildet und weist für jeden Zylinder der Brennkraftmaschine eine Kraftstoffhochdruckpumpe 10 und ein

Kraftstoffeinspritzventil 12 auf, die eine gemeinsame Baueinheit bilden. Es kann abweichend hiervon auch vorgesehen sein, daß die Kraftstoffhochdruckpumpe 10 und das Kraftstoffeinspritzventil 12 getrennt voneinander angeordnet sind und über eine Leitung miteinander verbunden sind.

Außerdem kann auch vorgesehen sein, daß für alle Zylinder der Brennkraftmaschine eine gemeinsame Kraftstoffhochdruckpumpe und für jeden Zylinder ein Kraftstoffeinspritzventil 12 vorgesehen ist.

Die Kraftstoffhochdruckpumpe 10 weist einen Pumpenkörper 14 auf, in dem in einer Zylinderbohrung 16 ein Pumpenkolben 18 dichtend verschiebbar geführt ist, der in der Zylinderbohrung 16 einen Pumpenarbeitsraum 20 begrenzt. Der Pumpenkolben 18 wird durch einen Nocken 22 einer Nockenwelle der Brennkraftmaschine gegen die Kraft einer Rückstellfeder 24 in einer Hubbewegung angetrieben.

Das Kraftstoffeinspritzventil 12 weist einen Ventilkörper 30 auf, der mehrteilig ausgebildet sein kann, und der mit dem Pumpenkörper 14 verbunden ist. Im Ventilkörper 30 ist eine Bohrung 32 ausgebildet, in der ein Einspritzventilglied 34 längsverschiebbar geführt ist. Der Ventilkörper 30 weist an seinem dem Brennraum des Zylinders der Brennkraftmaschine zugewandten Endbereich wenigstens eine, vorzugsweise mehrere Einspritzöffnungen 36 auf. Das Einspritzventilglied 34 weist an seinem dem Brennraum zugewandten Endbereich eine beispielsweise etwa kegelförmige Dichtfläche 38 auf, die mit einem im Ventilkörper 30 in dessen dem Brennraum zugewandtem Endbereich ausgebildeten Ventilsitz 40 zusammenwirkt, von dem oder nach dem die Einspritzöffnungen 36 abführen. Im Ventilkörper 30 ist zwischen dem Einspritzventilglied 34 und der Bohrung 32 zum Ventilsitz 40 hin ein Ringraum 42 vorhanden, der in seinem dem Ventilsitz 40 abgewandten Endbereich durch eine radiale Erweiterung der Bohrung 32 in einen das Einspritzventilglied 34 umgebenden Druckraum 44

übergeht. Das Einspritzventilglied 34 weist auf Höhe des Druckraums 44 durch eine Querschnittsverringerung eine Druckschulter 46 auf. Am dem Brennraum abgewandten Ende des Einspritzventilglieds 34 greift zumindest mittelbar eine vorgespannte Schließfeder 48 an, durch die das Einspritzventilglied 34 zum Ventilsitz 40 hin gedrückt wird.

Die Schließfeder 48 ist in einem Federraum 50 des Ventilkörpers 30 angeordnet, der sich an die Bohrung 32 anschließt. Im Pumpenkörper 14 und im Ventilkörper 30 ist ein Kanal 52 ausgebildet, durch den der Druckraum 44 mit dem Pumpenarbeitsraum 20 verbunden ist.

Der Pumpenarbeitsraum 20 weist eine Verbindung mit einem Niederdruckbereich, beispielsweise zumindest mittelbar mit einem Kraftstoffvorratsbehälter 21 auf, die durch ein elektrisch gesteuertes Ventil 54 gesteuert wird. Das Ventil 54 kann als Magnetventil ausgebildet sein oder einen piezoelektrischen Aktor aufweisen und wird durch eine elektronische Steuereinrichtung 56 angesteuert. Bei einem Saughub des Pumpenkolbens 18 ist das Ventil 54 geöffnet, so daß Kraftstoff aus dem Kraftstoffvorratsbehälter 21 in den Pumpenarbeitsraum 20 gelangen kann. Beim Förderhub des Pumpenkolbens 18 wird das Ventil 54 durch die Steuereinrichtung 56 geschlossen zu einem Zeitpunkt, zu dem eine Kraftstoffeinspritzung beginnen soll. Die Zeitdauer, für die das Ventil 54 geschlossen bleibt, bestimmt die Kraftstoffmenge, die eingespritzt wird.

Das Einspritzventilglied 34 begrenzt mit seiner dem Brennraum abgewandten Stirnfläche 35 in der Bohrung 32 zum Federraum 50 hin einen Steuerraum 58. Es kann auch vorgesehen sein, daß der Steuerraum 58 von einem separaten Kolben begrenzt wird, der sich am Einspritzventilglied 34 abstützt. Zwischen dem Steuerraum 58 und dem Federraum 50 ist eine Trennwand 60 vorgesehen, in der eine Bohrung 61 ausgebildet ist, durch die ein Bolzen 62 hindurchtritt, der

einen geringeren Durchmesser als das Einspritzventilglied 34 aufweist. Der Bolzen 62 liegt einerseits an der Stirnfläche 35 des Einspritzventilglieds 34 und andererseits im Federraum 50 an einem Federteller 49 an, der wiederum an der Schließfeder 48 anliegt. Der Bolzen 62 tritt mit geringem radialem Spiel durch die Bohrung 61 hindurch, so daß der Steuerraum 58 vom Federraum 50 getrennt ist. Im Steuerraum 58 wird ein veränderlicher Druck eingestellt, wobei nachfolgend mehrere Ausführungsbeispiele hierzu erläutert werden.

Bei einem in Figur 1 dargestellten ersten Ausführungsbeispiel ist im Ventilkörper 30 und/oder im Pumpenkörper 14 ein Kanal 64 ausgebildet, der in den Steuerraum 58 mündet. Über den Kanal 64 ist der Steuerraum 58 mit einer externen Druckquelle 66 verbunden, die beispielsweise ein Druckspeicher oder ein Druckerzeuger in Form einer Pumpe sein kann. Die Verbindung des Steuerraums 58 mit der Druckquelle 66 wird durch ein Stellglied 67 gesteuert, das beispielsweise ein elektrisch gesteuertes Ventil ist, das als Magnetventil ausgebildet sein kann und das von der Steuereinrichtung 56 angesteuert wird. Beim dargestellten ersten Ausführungsbeispiel ist das Ventil 67 als 2/2-Wegeventil ausgebildet, durch das in einer ersten Schaltstellung der Steuerraum 58 mit der Druckquelle 66 verbunden ist und durch das in einer zweiten Schaltstellung der Steuerraum 58 von der Druckquelle 66 getrennt ist. In der Verbindung des Steuerraums 58 mit der Druckquelle 66 kann wenigstens eine Drosselstelle 68 vorgesehen sein. Wenn der Steuerraum 58 mit der Druckquelle 66 verbunden ist, so herrscht in diesem ein erhöhter Druck, der auf die Stirnfläche 35 des Einspritzventilglieds 34 wirkt und eine zusätzliche, die Kraft der Schließfeder 48 unterstützende Kraft auf das Einspritzventilglied 34 in dessen Schließrichtung zum Ventilsitz 40 hin erzeugt. Wenn der Steuerraum 58 von der Druckquelle 66 getrennt ist, so baut

sich der erhöhte Druck im Steuerraum 58 über das zwischen dem Bolzen 62 und der Bohrung 61 vorhandene Spiel in den Federraum 50 ab, der mit einem Niederdruckbereich verbunden ist. Alternativ kann der Steuerraum 58 auch wie in Figur 2 dargestellt über eine Drosselbohrung in der Trennwand 60 mit dem Federraum 50 und über diesen mit dem Niederdruckbereich verbunden sein. Die Drosselstelle 68 in der Verbindung des Steuerraums 58 mit der Druckquelle 66 kann ebenfalls als Drosselbohrung im Ventilkörper 30 ausgebildet sein.

In Figur 3 ist der Verlauf des vom Pumpenkolben 18 durch dessen Hubbewegung beim Förderhub im Pumpenarbeitsraum 20 sowie im Druckraum 44 erzeugten Drucks p, des im Steuerraum 58 eingestellten Drucks ps und der Hubbewegung h des Einspritzventilglieds 34 des Kraftstoffeinspritzventils 12 über der Zeit während einem Einspritzzyklus. Wenn die Kraftstoffeinspritzung beginnen soll, so wird durch die Steuereinrichtung 56 das Ventil 54 geschlossen und das Ventil 67 wird ebenfalls geschlossen. Im Steuerraum 58 herrscht somit ein geringer Druck und auf das Einspritzventilglied 34 wirkt im wesentlichen nur die Kraft der Schließfeder 48. Wenn der im Druckraum 44 herrschende Druck über die Druckschulter 46 auf das Einspritzventilglied 34 eine Kraft in dessen Öffnungsrichtung vom Ventilsitz 40 weg erzeugt, die größer ist als die Kraft der Schließfeder 48, so öffnet das Kraftstoffeinspritzventil 12. Das Einspritzventilglied 34 hebt dabei mit seiner Dichtfläche 38 vom Ventilsitz 40 und gibt die Einspritzöffnungen 36 frei, durch die Kraftstoff eingespritzt wird. Die Kraftstoffeinspritzung erfolgt dabei bei relativ geringem Druck und in geringer Menge als eine Kraftstoffvoreinspritzung. Der Druck im Druckraum 44, bei dem das Kraftstoffeinspritzventil 12 öffnet wird als Öffnungsdruck bezeichnet. Zur Beendigung der Kraftstoffvoreinspritzung wird das Ventil 67 durch die Steuereinrichtung 56 geöffnet, so daß der Steuerraum 58 mit

der Druckquelle 66 verbunden ist und sich in diesem ein erhöhter Druck entsprechend dem durch die Druckquelle 66 gelieferten Druck einstellt. Die auf das Einspritzventilglied 34 wirkende Schließkraft wird dadurch erhöht, so daß das Kraftstoffeinspritzventil 12 wieder schließt, indem das Einspritzventilglied 34 mit seiner Dichtfläche 38 am Ventilsitz 40 zur Anlage kommt.

Nachfolgend steigt der Druck im Druckraum 44 entsprechend dem Profil des den Pumpenkolben 18 antreibenden Nockens 22 an, so daß auf das Einspritzventilglied 34 eine steigende Druckkraft in Öffnungsrichtung wirkt. Wenn die durch den im Druckraum 44 herrschenden Druck auf das Einspritzventilglied 34 erzeugte Öffnungskraft die Schließkraft als Summe der Kraft der Schließfeder 48 und der durch den Druck im Steuerraum 58 erzeugten Druckkraft übersteigt, so öffnet das Kraftstoffeinspritzventil 12 wieder. Die dann erfolgende Haupteinspritzung erfolgt bei einem höheren Druck als die Voreinspritzung und für eine längere Zeitdauer. Der Öffnungsdruck p2 des Kraftstoffeinspritzventils 12 bei der Haupteinspritzung ist somit höher als der Öffnungsdruck pl bei der Voreinspritzung. Bei Beendigung der Haupteinspritzung wird das Ventil 54 geöffnet, so daß der Druckraum 44 entlastet ist. Außerdem wird auch das Ventil 67 geöffnet, so daß der Steuerraum 58 ebenfalls entlastet wird.

Bei einem nachfolgenden Einspritzzyklus herrscht dann im Steuerraum 58 wieder ein geringer Druck, so daß für die Voreinspritzung der geringe Öffnungsdruck pl am Kraftstoffeinspritzventil vorhanden ist.

In Figur 4 ist die Kraftstoffeinspritzeinrichtung vereinfacht gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel dargestellt, bei dem gegenüber dem ersten Ausführungsbeispiel die Ausbildung des Stellglieds 67 modifiziert ist. Das Stellglied 67 ist als 3/2-Wegeventil ausgebildet, das drei Anschlüsse und zwei Schaltstellungen aufweist und durch die Steuereinrichtung 56 angesteuert

wird. In einer ersten Schaltstellung des Ventils 67 ist durch dieses der Steuerraum 58 mit der Druckquelle 66 verbunden und von einem Niederdruckbereich 69 getrennt und in einer zweiten Schaltstellung ist der Steuerraum 58 von der Druckquelle 66 getrennt und mit dem Niederdruckbereich 69 verbunden. Eine Entlastung des Steuerraums 58 wird somit ebenfalls durch das Ventil 67 gesteuert. In der Verbindung des Steuerraums 58 mit dem Niederdruckbereich 69 kann wenigstens eine Drosselstelle 70 vorgesehen sein.

In Figur 5 ist die Kraftstoffeinspritzeinrichtung vereinfacht gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel dargestellt. Hierbei dient der Pumpenkolben 18 als Stellglied, durch den die Verbindung des Steuerraums 58 mit der Druckquelle 66 gesteuert wird. In die Zylinderbohrung 16 mündet ein zur Druckquelle 66 führender Kanal 71 und in axialem Abstand von diesem der zum Steuerraum 58 führende Kanal 64. Der Pumpenkolben 18 weist einen sich in axialer Richtung über eine vorgegebene Breite erstreckenden Einstich 72 mit verringertem Querschnitt auf. Zu Beginn des in die Zylinderbohrung 16 hinein gerichteten Förderhubs des Pumpenkolbens 18 befindet sich dieser mit seinem vollen Querschnitt im Bereich der Mündung des Kanals 71, so daß dieser verschlossen ist und der Steuerraum 58 von der Druckquelle 66 getrennt ist. Wenn sich der Pumpenkolben 18 bei seinem Förderhub weiter in die Zylinderbohrung 16 hinein bewegt, so gelangt dessen Einstich 72 in Überdeckung mit der Mündung des Kanals 71, so daß der Kanal 64 und damit der Steuerraum 58 über den Einstich 72 mit der Druckquelle 66 verbunden ist. Zu Beginn des Förderhubs des Pumpenkolbens 18 herrscht somit im Steuerraum 58 ein geringer Druck, so daß der niedrige Öffnungsdruck für die Voreinspritzung erreicht ist, und bei weiterem Förderhub des Pumpenkolbens 18 wird der Druck im Steuerraum 58 erhöht, so daß der höhere Öffnungsdruck für die Haupteinspritzung erreicht ist.

In Figur 6 ist die Kraftstoffeinspritzeinrichtung vereinfacht gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel dargestellt, bei dem abweichend zu den vorstehend erläuterten Ausführungsbeispielen keine externe Druckquelle vorgesehen ist, sondern der Pumpenarbeitsraum 20 als Druckquelle verwendet wird, um den Druck im Steuerraum 58 zu erhöhen. Der Steuerraum 58 weist dabei eine Verbindung mit dem Pumpenarbeitsraum 20 auf, die durch ein Stellglied 67 gesteuert wird. Bei dem in Figur 5 dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Stellglied als 2/2-Wegeventil 67 ausgebildet, durch das der Steuerraum 58 in einer ersten Schaltstellung mit dem Pumpenarbeitsraum 20 verbunden ist und in einer zweiten Schaltstellung vom Pumpenarbeitsraum 20 getrennt ist. Alternativ kann das Stellglied 67 auch wie beim zweiten Ausführungsbeispiel als 3/2-Wegeventil ausgebildet sein, durch das in einer ersten Schaltstellung der Steuerraum 58 mit dem Pumpenarbeitsraum 20 verbunden und von einem Niederdruckbereich 69 getrennt ist und in einer zweiten Schaltstellung der Steuerraum 58 vom Pumpenarbeitsraum 20 getrennt und mit dem Niederdruckbereich 69 verbunden ist.

In Figur 7 ist die Kraftstoffeinspritzeinrichtung vereinfacht gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel dargestellt, bei dem wiederum der Pumpenarbeitsraum 20 als Druckquelle für den Steuerraum 58 dient. Die Verbindung des Steuerraums 58 mit dem Pumpenarbeitsraum 20 wird durch den Pumpenkolben 18 als Stellglied gesteuert. Vom Umfang der Zylinderbohrung 16 führt ein Kanal 64 zum Steuerraum 58. Der Pumpenkolben 18 weist einen sich in axialer Richtung über eine vorgegebene Breite erstreckenden Einstich 72 mit verringertem Querschnitt auf. Die Zylinderbohrung 16 weist in ihrem inneren Endbereich an wenigstens einem Teil ihres Umfangs eine radiale Erweiterung 74 beispielsweise in Form einer Nut auf. Zu Beginn des in die Zylinderbohrung 16 hinein gerichteten Förderhubs des Pumpenkolbens 18 befindet

sich dieser mit seinem vollen Querschnitt im Bereich zwischen der Mündung des Kanals 64 und der Erweiterung 74 der Zylinderbohrung 16, so daß der Kanal 64 und damit der Steuerraum 58 vom Pumpenarbeitsraum 20 getrennt ist. Wenn sich der Pumpenkolben 18 bei seinem Förderhub weiter in die Zylinderbohrung 16 hinein bewegt, so gelangt dessen Einstich 72 in Überdeckung mit der Erweiterung 74 der Zylinderbohrung 16, so daß der Kanal 64 und damit der Steuerraum 58 über den Einstich 72 mit dem Pumpenarbeitsraum 20 verbunden ist. Zu Beginn des Förderhubs des Pumpenkolbens 18 herrscht somit im Steuerraum 58 ein geringer Druck, so daß der niedrige Öffnungsdruck für die Voreinspritzung erreicht ist, und bei weiterem Förderhub des Pumpenkolbens 18 wird der Druck im Steuerraum 58 erhöht, so daß der höhere Öffnungsdruck für die Haupteinspritzung erreicht ist.

In Figur 8 ist die Kraftstoffeinspritzeinrichtung vereinfacht gemäß einem sechsten Ausführungsbeispiel dargestellt, bei dem wiederum der Pumpenarbeitsraum 20 als Druckquelle für den Steuerraum 58 dient. Der Steuerraum 58 weist dabei eine Verbindung mit dem Pumpenarbeitsraum 20 auf, in der als Stellglied ein zum Steuerraum 58 hin öffnendes Druckventil 78 angeordnet ist. Wenn der Druck im Pumpenarbeitsraum 20 geringer ist als der Öffnungsdruck der Druckventils 78, so ist dieses geschlossen und der Steuerraum 58 vom Pumpenarbeitsraum 20 getrennt. Der Steuerraum 58 ist dann zu einem Niederdruckbereich entlastet. Wenn der Druck im Pumpenarbeitsraum 20 den Öffnungsdruck des Druckventils 78 überschreitet, so öffnet dieses und der Steuerraum 58 ist mit dem Pumpenarbeitsraum 20 verbunden. Der Öffnungsdruck des Druckventils 78 ist derart eingestellt, daß dieses bei geringem Förderhub und damit geringem Druck im Pumpenarbeitsraum 20 geschlossen ist, so daß im Steuerraum 58 ein niedriger Druck herrscht und ein niedriger Öffnungsdruck des Kraftstoffeinspritzventils 12 für die Voreinspritzung

erreicht ist. Bei zunehmendem Förderhub und damit steigendem Druck im Pumpenarbeitsraum 20 öffnet das Druckventil 78, so daß der Steuerraum 58 mit dem Pumpenarbeitsraum 20 verbunden ist und ein höherer Öffnungsdruck des Kraftstoffeinspritzventils 12 für die Haupteinspritzung erreicht ist.