Kraftstoffeinspritzsystem für Brennkraftmaschinen Stand der Technik Die Erfindung geht von einem Kraftstoffeinspritzsystem für Brennkraftmaschinen aus, wie es dem Oberbegriff des An- spruchs 1 entspricht. Aus der Schrift DE 197 52 834 A1 ein Kraftstoffeinspritzsystem bekannt, bei dem in einer Kolben- bohrung ein Pumpkolben längsbeweglich angeordnet ist. Der Pumpkolben wird durch die Brennkraftmaschine angetrieben und verdrängt bei seiner Förderbewegung Kraftstoff auf einen Pumpenarbeitsraum. Bei seiner der Förderbewegung entgegen- gesetzten Hubbewegung saugt der Pumpkolben Kraftstoff aus einem Zulaufraum mit geringem Druck in den Pumpenarbeits- raum. In einer im Gehäuse ausgebildeten Bohrung ist eine Ventilnadel längsverschiebbar angeordnet, wobei die Ventil- nadel mit einem am brennraumseitigen Ende der Bohrung ausge- bildeten Ventilsitz zusammenwirkt und dadurch die Öffnung einer im Ventilsitz ausgebildeten Einspritzöffnungsreihe steuert, indem die Ventilnadel bei ihrer Öffnungshubbewegung vom Ventilsitz abhebt und so Kraftstoff aus einem mit dem Pumpenarbeitsraum verbundenen Druckraum der Einspritzöff- nungsreihe zuströmt. Die Ventilnadel erfährt hierbei durch den Druck im Druckraum eine vom Ventilsitz weggerichtete Öffnungskraft und durch die Kraft einer in einem Federraum

unter Vorspannung angeordneten Schließfeder eine der Öff- nungskraft entgegengerichtete Schließkraft. Durch das Ver- hältnis der Öffnungs-und Schließkraft lässt sich die Ven- tilnadel in ihre Längsbewegung steuern, so dass die Ein- spritzöffnungsreihe gezielt über den Druck im Druckraum auf- und zugesteuert werden kann.

Das bekannte Kraftstoffeinspritzsystem weist hierbei den Nachteil auf, dass bei der Einspritzung des Kraftstoffs in den Brennraum der Brennkraftmaschine stets der gesamte Ein- spritzquerschnitt aufgesteuert wird. Dadurch ist die Ein- spritzrate sehr hoch, so dass die Einspritzung von sehr kleinen Kraftstoffmengen eine sehr kurze Öffnungsdauer not- wendig macht und damit eine sehr präzise zeitliche Steuerung der Ventilnadel, was nicht immer mit der erforderlichen Prä- zision möglich ist. Dadurch ist nicht bei jedem Betriebs- punkt der Brennkraftmaschine eine ideale Einspritzung ge- währleistet.

Vorteile der Erfindung Das erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritzsystem mit den kenn- zeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1 weist demgegen- über den Vorteil auf, dass gesteuert durch den Druck im Druckraum entweder der gesamte Einspritzquerschnitt aufge- steuert werden kann oder nur ein Teil des Einspritzquer- schnitts, über den insbesondere bei Teillast der Brennkraft- maschine der Kraftstoff eingespritzt wird. Hierzu ist die Ventilnadel als äußere Ventilnadel ausgebildet und weist ei- ne Längsbohrung auf, in der eine weitere innere Ventilnadel längsverschiebbar geführt ist. Die innere Ventilnadel wirkt ebenfalls mit dem Ventilsitz zusammen und steuert dabei die Öffnung einer weiteren, inneren Einspritzöffnungsreihe. Die innere Ventilnadel wird durch die Schließkraft einer inneren Schließfeder beaufschlagt, die diese in Schließstellung am

Ventilsitz hält. Nach dem Abheben der äußeren Ventilnadel vom Ventilsitz wird auch innere Ventilnadel vom Kraftstoff- druck des Druckraums beaufschlagt und erfährt dadurch eine hydraulische Kraft, die als Öffnungskraft der Schließkraft entgegengerichtet ist. Über den Druck beziehungsweise den Druckverlauf im Druckraum lässt sich so steuern, ob nur die äußere Ventilnadel oder kaskadisch erst die äußere Ventilna- del und danach auch die innere Ventilnadel vom Ventilsitz abheben. Sowohl im äußeren Federraum als auch im inneren Fe- derraum herrscht dabei stets ein niedriger Druck.

Durch vorteilhafte Ausgestaltungen lässt sich der Gegenstand der Erfindung weiter entwickeln.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung sind sowohl der äußere Federraum als auch der innere Federraum über jeweils eine Verbindungsbohrung mit dem Zulaufraum verbunden. Da im Zu- laufraum stets nur ein geringer Kraftstoffdruck herrscht, ist somit ebenfalls sichergestellt, dass in beiden Federräu- men kein hoher Druck auftreten kann. Somit bleibt die Schließkraft auf die beiden Ventilnadeln konstant und eine zusätzliche Steuerung dieser Schließkräfte ist nicht notwen- dig. Besonders vorteilhaft ist es, wenn in den Verbindungs- bohrungen eine Drossel angeordnet ist. Hierdurch werden Druckschwankungen, die im Zulaufraum auftreten können, nur mit einer gewissen Dämpfung in die Federräume weitergelei- tet, so dass es dort zu keinen unerwünschten Druckzuständen kommt.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung stützt sich die äußere Schließfeder über einen Federteller an der äuße- ren Ventilnadel ab, wobei der Federteller im äußeren Feder- raum mit einem nur geringem seitlichen Spiel geführt ist.

Der zwischen der Wand des Federraums und dem Federteller verbleibende Ringraum ist mit einem drucklosen Kraftstoff-

rücklaufsystem verbunden und dadurch stets drucklos. Diese Ausgestaltung ermöglicht es, durch eine kurzzeitige Drucker- höhung im Zulaufraum und damit auch im äußeren Federraum kurzzeitig eine zusätzliche Schließkraft auf die äußere Ven- tilnadel auszuüben, so dass diese am Ende der Einspritzung beschleunigt schließt. Durch die Verbindung des Ringraums mit dem drucklosen Kraftstoffrücklaufsystem wirkt der gesam- te Federteller als hydraulisch wirksamer Kolben bei der Er- zeugung einer zusätzlichen Schließkraft auf die äußere Ven- tilnadel, und es wird nicht ein Teil durch Kraftstoffdruck im Ringraum kompensiert.

In ähnlicher Art und Weise lässt sich auch eine zusätzliche Schließkraft auf die innere Ventilnadel aufbringen. Hierzu ist die innere Ventilnadel über eine Kolbenstange mit einem Kolben verbunden, der im inneren Federraum mit nur geringem seitlichem Spiel geführt ist. Auch hier ergibt sich durch einen kurzzeitig erhöhten Druck im inneren Federraum eine zusätzliche Schließkraft auf die innere Ventilnadel. Bei dieser Konstruktion ist es besonders vorteilhaft, wenn durch eine im Federteller ausgebildete Querbohrung der Ringraum, der zwischen der Kolbenstange und der zentralen Bohrung des Federtellers gebildet ist, mit dem Ringraum in Verbindung steht und dadurch ebenfalls drucklos ist. Dadurch wird Kraftstoff, der zwischen die beiden Ventilnadeln gerät, in das Kraftstoffrücklaufsystem abgeleitet.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Gegenstan- des der Erfindung ist die innere Ventilnadel kürzer ausge- bildet als die äußere Ventilnadel. Die Kolbenstange ragt da- durch mit einem Teil ihrer Länge in die Längsbohrung der äu- ßeren Ventilnadel hinein und liegt dort an der Stirnfläche der inneren Ventilnadel an. Die innere Ventilnadel kann da- bei eng in der Längsbohrung der äußeren Ventilnadel geführt werden, wohingegen die Kolbenstange ein relativ großes Spiel

in der Längsbohrung der äußeren Ventilnadel aufweisen kann.

Zum einen lässt sich so die innere Ventilnadel, da die ge- führte Länge kürzer ist, einfacher und damit kostengünstiger herstellen, andererseits lässt sich über die Länge der Kol- benstange die Kraft der inneren Schließfeder in einfacher Art und Weise einstellen, ohne dass Änderungen an der Ven- tilnadel notwendig wären.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist in der Verbindung des Zulaufraums zum Pumpenarbeitsraum ein Steuer- ventil angeordnet, das die Verbindung vorzugsweise. elek- trisch steuert. Ist das Steuerventil geöffnet, solange im Pumpenarbeitsraum noch ein gewisser Druck vorhanden ist, so entspannt sich dieser Druck in den Zulaufraum und bei vor- handener Verbindung zu den Federräumen auch in die Feder- räume hinein, so dass es dort zu einer kurzzeitigen Drucker- höhung kommt, die eine zusätzliche Kraft auf die innere be- ziehungsweise die äußere Ventilnadel bewirkt. Hierdurch lässt sich in vorteilhafter Weise die Schließbewegung der Ventilnadeln beschleunigen.

Weitere Vorteil und vorteilhafte Ausgestaltungen des Gegen- standes der Erfindung sind der Beschreibung und der Zeich- nung entnehmbar.

Zeichnung In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des erfindungs- gemäßen Kraftstoffeinspritzsystems dargestellt. Es zeigt - Figur 1 ein Kraftstoffeinspritzsystem im Längsschnitt in Einbaulage im Zylinderkopf einer Brennkraftmaschine, Figur 2 eine vergrößerte Darstellung des Einspritzven- tils,

Figur 3 eine Vergrößerung von Figur 2 im Bereich des Ven- tilsitzes, Figur 4 eine Vergrößerung von Figur 2 im Bereich des Fe- dertellers, Figur 5 eine Vergrößerung von Figur 2 im Bereich des in- neren Federraums und Figur 6 zwei Diagramme, die den zeitlichen Verlauf des Ventilnadelshubs und der Einspritzrate während eines Ein- spritzzyklus zeigen.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels Figur 1 zeigt einen Längsschnitt durch ein erfindungsgemäßes Kraftstoffeinspritzsystem in Einbaulage in einer Brennkraft- maschine, die nur teilweise dargestellt ist. Die Brennkraft- maschine weist einen Zylinderkopf 1 mit einer Aufnahmeöff- nung 4 auf, in der ein Kraftstoffeinspritzsystem angeordnet ist, das ein Gehäuse 2 aufweist. Das Gehäuse 2 umfasst ein Einspritzventil 30 und einen Pumpenkörper 12, in dem in ei- ner Kolbenbohrung 14 ein Pumpkolben 16 längsverschiebbar an- geordnet ist. Die Brennkraftmaschine treibt einen Nocken 8 an, der über einen Kipphebel 10 eine Längskraft auf den Pumpkolben 16 ausübt, so dass dieser im Takt der Nockenum- drehung in der Kolbenbohrung 14 eine Längsbewegung ausführt.

Der Pumpenkörper 12 ist mit dem Einspritzventil 30 verbun- den, das einen ersten Ventilkörper 32, einen zweiten Ventil- körper 34, eine Zwischenscheibe 36 und einen Düsenkörper 38 aufweist. Es kann hierbei auch vorgesehen sein, dass der er- ste Ventilkörper 32 und der zweite Ventilkörper 34 als ein Bauteil ausgeführt sind. Das Einspritzventil 30 wird dabei von einer Spannmutter 25 zusammengehalten und gegen den Pum- penkörper 12 verspannt, wobei die Spannmutter 25 den Düsen- körper 38 zum Teil und die Zwischenscheibe 36, den ersten Ventilkörper 32 und den zweiten Ventilkörper 34 ganz umgibt.

Im Zylinderkopf 1 ist ein Zulaufkanal 3 ausgebildet, der in der Figur 1 im Querschnitt dargestellt ist. Im Zulaufkanal 3 befindet sich stets Kraftstoff mit einem gewissen niedrigen Druck, der in der Regel über einige 100 kPa nicht hinaus- geht. Der Zulaufkanal 3 ist mit der Aufnahmeöffnung 4 ver- bunden, so dass das Einspritzventil von Kraftstoff umgeben ist. Die Spannmutter 25 weist eine Perforation 26 auf, durch die Kraftstoff aus dem Zulaufkanal 3 in einen zwischen dem ersten Ventilkörper 32 und dem zweiten Ventilkörper 34 ei- nerseits und der Spannmutter 25 andererseits ausgebildeten Zulaufraum 28 einfließen kann. Aus dem Zulaufraum 28 fließt der Kraftstoff über einen Zulaufkanal 22, der im Pumpenkör- per 12 ausgebildet ist, zu einem Steuerventil 20, das hier als elektrisch betriebenes Magnetventil ausgebildet ist. Das Steuerventil 20 weist ein durch einen Elektromagneten beweg- tes kolbenförmiges Ventilglied 21 auf, das je nach seiner Längsstellung die Verbindung des Zulaufkanals 22 mit dem Verbindungskanal 24 öffnet und schließt. Bei offener Stel- lung des Steuerventils 20 wird der Zulaufkanal 22 mit einem ebenfalls im Pumpenkörper 12 ausgebildeten Verbindungskanal 24 verbunden, der in den Pumpenarbeitsraum 18 mündet. Bewegt sich der Pumpkolben 16 bei seiner Hubbewegung vom Einspritz- ventil 30 weg, so wird Kraftstoff aus dem Zulaufraum 28 über den Zulaufkanal 22 und den Verbindungskanal 24 in den Pum- penarbeitsraum 18 geleitet. Der Pumpenarbeitsraum 18 ist darüber hinaus mit einem im ersten Ventilkörper 32, dem zweiten Ventilkörper 34, der Zwischenscheibe 36 und dem Dü- senkörper 38 ausgebildeten Hochdruckkanal 40 verbunden, wo- bei die Verbindung durch eine an der Stirnseite des ersten Ventilkörpers 32 ausgebildete Ausnehmung 29 zustande kommt.

Figur 2 zeigt eine Vergrößerung des Einspritzventils 30 und den genauen Verlauf des Hochdruckkanals 40.

Im Düsenkörper 38 ist eine Bohrung 42 ausgebildet, die eine Längsachse 49 aufweist und in der eine äußere Ventilnadel 44

längsverschiebbar angeordnet ist. Die äußere Ventilnadel 44 wird hierbei in einem brennraumabgewandten Abschnitt in der Bohrung 42 dichtend geführt und verjüngt sich dem Brennraum zu unter Bildung einer Druckschulter 47. Zwischen der äuße- ren Ventilnadel 44 und der Wand der Bohrung 42 ist ein ring- kanalförmiger Druckraum 41 ausgebildet, der sich auf Höhe der Druckschulter 47 radial erweitert, wobei der Hochdruck- kanal 40 in diese radiale Erweiterung des Druckraums 41 mün- det. Am brennraumseitigen Ende ist die Bohrung 42 durch ei- nen konischen Ventilsitz 48 begrenzt, in dem zwei Ein- spritzöffnungsreihen 70,72 ausgebildet sind. Figur 3 zeigt eine Vergrößerung von Figur 2 im Bereich des Ventilsitzes 38. Die äußere Einspritzöffnungsreihe 70 ist hierbei strom- aufwärts zur zweiten Einspritzöffnungsreihe 72 ausgebildet, wobei jede Einspritzöffnungsreihe 70,72 wenigstens zwei Einspritzöffnungen umfasst, die bezüglich der Längsachse 49 in der Bohrung 42 auf derselben Höhe angeordnet sind. Die äußere Ventilnadel 44 weist an ihrem brennraumseitigen Ende eine ebenfalls konische Ventildichtfläche 43 auf, die in Schließstellung der äußeren Ventilnadel 44 am Ventilsitz 48 zur Anlage kommt. Durch Abheben der Ventildichtfläche 43 vom Ventilsitz 48 wird der Druckraum 41 mit der äußeren Ein- spritzöffnungsreihe 70 verbunden, so dass Kraftstoff aus dem Druckraum 41 durch die äußere Einspritzöffnungsreihe 70 in den Brennraum der Brennkraftmaschine eingespritzt wird.

Die äußere Ventilnadel 44 weist eine Längsbohrung 53 auf, in der eine innere Ventilnadel 46 längsverschiebbar angeordnet ist. Die innere Ventilnadel 46 ist hierbei kürzer ausgebil- det als die äußere Ventilnadel 44, so dass die innere Ven- tilnadel 46 bei Anlage am Ventilsitz 48 nicht bis zur Zwi- schenscheibe 36 reicht. An ihrem brennraumseitigen Ende weist die innere Ventilnadel 46 eine konische Ventildicht- fläche 45 auf, die in Schließstellung am Ventilsitz 48 zur Anlage kommt. Bei Anlage der inneren Ventilnadel 46 am Ven-

tilsitz 48 kann durch die Längsbewegung der äußeren Ventil- nadel 44 nur Kraftstoff der äußeren. Einspritzöffnungsreihe 70 zufließen, nicht jedoch der inneren Einspritzöffnungsrei- he 72. Nur wenn sowohl die äußere Ventilnadel 44 als auch die innere Ventilnadel 46 vom Ventilsitz 48 abgehoben haben, fließt der Kraftstoff aus dem Druckraum 41 beiden Einspritz- öffnungsreihen 70,72 zu. Die Ventildichtfläche 45 der inne- ren Ventilnadel 46 weist als Teilfläche eine Druckfläche 145 auf, die bei geöffneter äußerer Ventilnadel. 44 vom Kraft- stoffdruck des Druckraums 41 beaufschlagt ist, so dass sich dadurch eine Öffnungskraft auf die innere Ventilnadel 46 er- gibt, die vom Ventilsitz 48 weggerichtet ist. In gleicher Weise ergibt sich durch Druckbeaufschlagung der Druckschul- ter 47 eine vom Ventilsitz 48 weggerichtete Öffnungskraft auf die äußere Ventilnadel 44.

Im zweiten Ventilkörper 34 ist ein äußerer Federraum 54 aus- gebildet, der über eine in der Zwischenscheibe 36 ausgebil- dete zentrale Öffnung 37 mit der Bohrung 42 verbunden ist.

Figur 4 zeigt eine Vergrößerung von Figur 2 in diesem Be- reich. In der zentralen Öffnung 37 ist ein Federteller 50 angeordnet, an dem sich brennraumseitig eine im äußeren Fe- derraum 54 angeordnete äußere Schließfeder 52 abstützt. Am brennraumabgewandten Ende ist im äußeren Federraum 54 eine Anschlagscheibe 58 angeordnet, an der sich die äußere Schließfeder 52 unter Zwischenlage einer Ausgleichscheibe 56 brennraumabgewandt abstützt. Die äußere Schließfeder 52 ist hierbei als Schraubendruckfeder ausgebildet und ist unter Vorspannung im äußeren Federraum 54 angeordnet. Durch die Vorspannung der äußeren Schließfeder 52 ergibt sich eine Schließkraft auf die äußere Ventilnadel 44, die diese in Richtung des Ventilsitzes 48 drückt.

Der Federteller 50 weist eine zentrale Bohrung 51 auf, in der eine Kolbenstange 61 angeordnet ist. Die Kolbenstange 61

liegt hierbei mit ihrem brennraumzugewandten Ende an der in- neren Ventilnadel 46 an und ragt mit ihrem brennraumabge- wandten Ende die äußere Schließfeder 52 durchdringend bis in einen inneren Federraum 64, der brennraumabgewandt zum äuße- ren Federraum 54 im ersten Ventilkörper 32 ausgebildet ist und in Figur 5 detailliert gezeigt ist. An ihrem brennraum- abgewandten Ende liegt die Kolbenstange 61 an einem Kolben 60 an, der im inneren Federraum 64 geführt ist und zwischen welchem Kolben 60 und der brennraumabgewandten Grundfläche des inneren Federraums 64 eine innere Schließfeder 62 unter Druckvorspannung angeordnet ist, wobei zwischen der inneren Schließfeder 62 und der Grundfläche des inneren Federraums 64 eine Einstellscheibe 66 vorgesehen ist. Die innere Schließfeder 62 ist ebenfalls unter Druckvorspannung ange- ordnet, so dass sich über die Kolbenstange 61 eine in Schließrichtung wirkende Kraft auf die innere Ventilnadel 46 ergibt, die diese in Richtung des Ventilsitzes 48 drückt.

Die Kolbenstange 61 durchdringt hierbei auch die Anschlag- scheibe 58 und die Kolbenstange 61. Die Bewegung der Kolben- stange 61 und damit auch der inneren'Ventilnadel 46 vom Brennraum weg wird durch einen an der Kolbenstange 61 ausge- bildeten Kragen 57 begrenzt, der nach Durchfahren des des gesamten Nadelhubs an der Anschlagscheibe 58 zur Anlage kommt.

Der äußere Federraum 54 weist an seiner Wand eine Verbin- dungsbohrung 68 auf, die den äußeren Federraum 54 mit dem Zulaufraum 28 verbindet. In gleicher Weise weist der innere Federraum 64 an dessen Wand eine Verbindungsbohrung 67 auf, die den inneren Federraum 64 mit dem Zulaufraum 28 verbin- det. Da im Zulaufraum 28 stets ein niedriger Druck herrscht, kann sich auch sowohl im äußeren Federraum 54 als auch im inneren Federraum 64 nur kein höherer Druck aufbauen ; im allgemeinen übersteigt der Druck einige 100 kPa nicht.

Der Federteller 50 ist im äußeren Federraum 54 mit nur sehr geringem Spiel geführt. In der Zwischenscheibe 36 ist hinge- gen zwischen der Wand der zentralen Öffnung 37 und dem Fe- derteller 50 ein Ringraum 74 gebildet. Um den Ringraum 74 stets drucklos zu halten, ist in der Zwischenscheibe 36, im zweiten Ventilkörper 34 und dem ersten Ventilkörper 32 ein Rücklaufkanal 76 ausgebildet, der den Ringraum 74 mit einem im Zylinderkopf 1 ausgebildeten Rücklaufkanal 5 verbindet, der Teil eines Kraftstoffrücklaufsystems ist und stets drucklos ist, so dass auch der Ringkanal 74 stets ebenso drucklos bleibt. Um auch den Kraftstoff, der aus den Druck- raum 41 zwischen die innere Ventilnadel 46 und die äußere Ventilnadel 44 gerät, in den Rücklaufkanal 5 abzuleiten, ist im Federteller 50 ein Querkanal 78 ausgebildet, der die zen- trale Bohrung 51 mit dem Ringraum 74 verbindet. Kraftstoff, der aufgrund des hohen Drucks im Druckraum 41 zwischen die äußere Ventilnadel 44 und die innere Ventilnadel 46 gerät, fließt, angetrieben durch die Druckdifferenz zwischen dem äußeren Federraum 54 und dem Druckraum 41, zwischen den bei- den Ventilnadeln 44,46 in Richtung des äußeren Federraums 54 und gelangt so zwischen die Kolbenstange 61 und die zen- trale Bohrung 51 des Federtellers 50. Von dort fließt der Kraftstoff durch die Querbohrung 78 in den Ringraum 74 und von dort in den Rücklaufkanal 5. So wird ein Kraftstoffzu- lauf aus dem Druckraum 41 in den äußeren Federraum 54 ver- hindert.

Die Funktionsweise des Kraftstoffeinspritzsystems ist wie folgt : Durch Rotation des Nockens 8 der Brennkraftmaschine wird der Kipphebel 10 betätigt. Der Pumpkolben 16, der sich anfangs in seiner brennraumabgewandten Endstellung befindet, wird nun durch den Kipphebel 10 in Richtung des Brennraums ge- drückt, so dass der Kraftstoff aus dem Pumpenarbeitsraum 18

verdrängt wird. Zu Beginn des Einspritzzyklus ist das Steu- erventil 20 geöffnet, so dass der Kraftstoff aus dem Pumpen- arbeitsraum 18 über den Verbindungskanal 24 und den Zulauf- kanal 22 in den Zulaufraum 18 gefördert wird. Im Pumpenar- beitsraum 18 baut sich dadurch aufgrund des großen Volumens nur ein geringfügig höherer Kraftstoffdruck auf. Soll eine Einspritzung erfolgen, so schließt das Steuerventil 20 die Verbindung des Verbindungskanals 24 mit dem Zulaufkanal 22.

Der Pumpkolben 16 komprimiert den Kraftstoff im Pumpen- arbeitsraum 18, so dass sich dort ein hoher Kraftstoffdruck aufbaut. Der Kraftstoff wird über die in der Stirnseite des ersten Ventilkörpers 32 ausgebildete Ausnehmung 29 in den Hochdruckkanal 40 geleitet und gelangt von dort in den Druckraum 41 des Düsenkörpers 38. Durch den steigenden Druck im Druckraum 41 ergibt sich eine hydraulische Kraft auf die Druckschulter 47 der äußeren Ventilnadel 44 und auf Teile ihrer Ventildichtfläche 43. Sobald die hydraulische Kraft auf die Druckschulter 47 die Schließkraft der äußeren Schließfeder 53 übersteigt, bewegt sich die äußere Ventilna- del 44 vom Ventilsitz 48 weg und gibt die äußere Einspritz- öffnungsreihe 70 frei. Der unter Druck stehende Kraftstoff im Druckraum 41 fließt zwischen der Ventildichtfläche 43 und dem Ventilsitz 48 hindurch und wird durch die äußere Ein- spritzöffnungsreihe 70 in den Brennraum der Brennkraftma- schine eingespritzt. Da die äußere Einspritzöffnungsreihe 70 nur einen Teil, beispielsweise 30 % bis 50 %, des gesamten Einspritzquerschnitts darstellt, erfolgt die Einspritzung auch nur mit einem Teil der maximal möglichen Einspritzrate.

Die innere Ventilnadel 46 bleibt vorerst geschlossen, d. h. in Anlage am Ventilsitz 48, da die Druckfläche 145 der inne- ren Ventilnadel 46 erst nach Abheben der äußeren Ventilnadel 44 vom Ventilsitz 48 mit dem Kraftstoffdruck des Druckraums 41 beaufschlagt wird. Bleibt das Steuerventil 20 geöffnet, so steigt der Kraftstoffdruck im Druckraum 41 weiter an, so lange, bis die hydraulische Kraft auf die Druckfläche 145

der inneren Ventilnadel 46 die Kraft der inneren Schließfe- der 62 übersteigt. Das Verhältnis der hydraulisch wirksamen Fläche der Druckfläche 145 zur Kraft der inneren Schließfe- der 62 ist deutlich kleiner als bei der äußeren Ventilnadel 44, so dass die innere Ventilnadel 46 erst bei einem wesent- lich höheren Druck im Druckraum 41 öffnet als die äußere Ventilnadel 44. Sobald auch die innere Ventilnadel 46 vom Ventilsitz 48 abgehoben hat, fließt Kraftstoff aus dem Druckraum 41 zur inneren Einspritzöffnungsreihe 72 und wird von dort in den Brennraum der Brennkraftmaschine einge- spritzt. Das Einspritzventil 30 ist jetzt mit dem gesamten Einspritzquerschnitt geöffnet und spritzt den Kraftstoff mit dem maximal zur Verfügung stehenden Einspritzdruck in den Brennraum der Brennkraftmaschine ein. Soll die Einspritzung des Kraftstoffs beendet werden, so öffnet das Steuerventil 20 die Verbindung des Verbindungskanals 24 zum Zulaufkanal 22. Hierdurch wird der Pumpenarbeitsraum 18 erneut mit dem Zulaufraum 28 verbunden, so dass der Druck im Pumpenarbeits- raum 18 sehr schnell abfällt. Dadurch sinkt auch der Druck im Hochdruckkanal 40 und damit auch im Druckraum 41, so dass die hydraulische Kraft auf die äußere Ventilnadel 44 bezie- hungsweise die innere Ventilnadel 46 rasch abfällt. Da die Kraft der inneren Schließfeder 62 beziehungsweise der äuße- ren Schließfeder 52 jetzt wieder größer ist als die hydrau- lischen Kräfte auf die Ventilnadeln 44,46, gleiten diese zurück in ihre Schließstellung, also in Anlage am Ventilsitz 48, und verschließen so die Einspritzöffnungsreihen 70,73.

Der Pumpkolben 16, der mittlerweile an seinem unteren Um- kehrpunkt angelangt ist, wird nun wieder in die entgegenge- setzte Richtung bewegt, so dass jetzt Kraftstoff aus dem Zu- laufraum 28 über den Verbindungskanal 24 und den Zulaufkanal 22 dem Pumpenarbeitsraum 18 zufließt, bis der Pumpkolben 16 seine obere Umkehrposition erreicht hat. Von dort beginnt der Einspritzzyklus erneut.

Beim Öffnen des Steuerventils 20 zur Beendigung der Kraft- stoffeinspritzung in den Brennraum der Brennkraftmaschine entspannt sich der Kraftstoff im Pumpenarbeitsraum 18 in den Zulaufraum 28. Dadurch ergibt sich im Zulaufraum 28 ein kurzzeitiger Druckanstieg, der sich über die Verbindungsboh- rung 67 beziehungsweise die Verbindungsbohrung 68 in den in- neren Federraum 64 beziehungsweise den äußeren Federraum 54 fortsetzt. Durch den kurzzeitigen Druckanstieg in den Feder- räumen 54,64 ergibt sich eine hydraulische Kraft auf den Kolben 60 beziehungsweise den Federteller 50. Diese Kraft wirkt in derselben Richtung wie die Kraft der Schließfedern 62,52 und führt so zu einem beschleunigten Schließen der beiden Ventilnadeln 44,46. Es kann auch vorgesehen sein, dass der Kolben mit relativ großem Spiel im inneren Feder- raum 64 angeordnet ist. Die hydraulische Kraft auf den Kol- ben 60 wirkt in diesem Fall nur abgeschwächt, was aber unter Umständen ausreichend sein kann.

In den Verbindungsbohrungen 67,68 ist jeweils eine Drossel 167, 168 angeordnet, durch deren Drosselwirkung sicherge- stellt ist, dass es nicht zu Druckschwingungen in den Feder- räumen 54,64 kommen kann. Aufgrund des großen Volumens des Zulaufraums 28 und seiner Verbindung zum Zulaufkanal 3 im Zylinderkopf 1 baut sich der Druckstoß im Zulaufraum 28 sehr rasch ab, so dass auch der kurzzeitige Druckanstieg in den Federräumen 54,64 nur von kurzer Dauer ist und sich alsbald wieder ein konstant niedriger Kraftstoffdruck, der dem Druck im Zulaufkanal 3 entspricht, einstellt. Damit die hydrauli- sche Kraft auf den Federteller 50 nicht teilweise wieder durch einen entsprechenden Druckanstieg im Ringraum 74 kom- pensiert wird, ist der Federteller 50 mit nur geringem Spiel im äußeren Federraum 54 geführt. Durch den Rücklaufkanal 76 ist gewährleistet, dass der Ringraum 74 drucklos ist und der kurzzeitige Druckanstieg im äußeren Federraum 54 so seine volle Wirkung auf den Federteller 50 entfalten kann.

Neben dem Einspritzen durch beide Einspritzöffnungsreihen 70,72 kann es auch vorgesehen sein, nur der äußeren Ein- spritzöffnungsreihe 70 Kraftstoff zuzuleiten, beispiels- weise, um eine kleine Kraftstoffmenge in einer Pilotein- spritzung vor der Hauptmenge des Kraftstoffs einzuspritzen.

Hierzu wird das Steuerventil 20, nachdem die äußere Ventil- nadel 44 vom Ventilsitz 48 abgehoben hat, wieder geschlos- sen, noch ehe der Druckanstieg im Druckraum 41 ausreicht, auch die innere Ventilnadel 46 aus ihrer Schließstellung zu bewegen. Durch den einsetzenden Druckabfall im Druckraum 41 gleitet die äußere Ventilnadel 44 wieder zurück in ihre Schließstellung am Ventilsitz 48, und die innere Ventilnadel 46 verbleibt dabei in ihrer Schließstellung. Da die äußere Ventilnadel 44 auf der inneren Ventilnadel 46 geführt ist, ergibt sich bei dieser Voreinspritzung eine exakte Führung der äußeren Ventilnadel 44 und damit eine sehr gleichmäßige Einspritzung durch sämtliche Einspritzöffnungen der äußeren Einspritzöffnungsreihe 70.

Figur 6 verdeutlicht den Verlauf des Nadelhubs h und der Einspritzrate R im zeitlichen Verlauf eines Einspritzzyklus.

Im oberen Diagramm ist der Nadelhub h abgetragen, wobei der Nadelhub der äußeren Ventilnadel 44 als gepunktete Linie dargestellt ist und der Nadelhub der inneren Ventilnadel 46 als durchgezogene Linie. Es ist ein Einspritzzyklus gezeigt, der in eine Piloteinspritzung und eine Haupteinspritzung un- tergliedert ist. Durch das erste Schließen des Steuerventils 20 ergibt sich ein Nadelhub der äußeren Ventilnadel 44 und damit ein Aufsteuern von etwa der Hälfte des zur Verfügung stehenden Einspritzquerschnitts, nämlich der äußeren Ein- spritzöffnungsreihe 70. Die im unteren Diagramm dargestellte Einspritzrate R steigt kurzzeitig an, bis die hier mit P be- zeichnete Piloteinspritzung durch das Öffnen des Steuerven- tils 20 wieder beendet wird. Nach einer gewissen Zeit kommt

es durch ein erneutes Schließen des Steuerventils 20 zur Haupteinspritzung. Auch hier öffnet zuerst die äußere Ven- tilnadel 44, so dass deren Hub h entsprechend ansteigt, was zu einer sogenannten Boot-Injection führt, die im unteren Diagramm mit B bezeichnet ist. Die Einspritzrate R steigt somit an, jedoch nur etwa bis zur Hälfte ihres Maximalwer- tes. Nach einer Zeit At, die sich durch das Verhältnis der Öffnungsdrücke der äußeren Ventilnadel 44 und der inneren Ventilnadel 46 bemisst, öffnet auch die innere Ventilnadel 46 und fährt bis zu ihrem Maximalhub. Dadurch steigt die Einspritzrate R an bis zu einem Maximalwert, auf dem sie verbleibt, bis durch das Öffnen des Steuerventils 20 die Einspritzung als Ganzes beendet wird. Der Hub beider Ventil- nadeln 44,46 sinkt wieder auf Null und somit auch die Ein- spritzrate R.