Eine solche Kraftstoffeinspritzeinrichtung ist durch die EP 0 987 431 A2 bekannt. Diese Kraftstoffeinspritzeinrichtung weist eine Kraftstoffhochdruckpumpe und ein mit dieser verbundenes Kraftstoffeinspritzventil für jeden Zylinder der Brennkraftmaschine auf. Die Kraftstoffhochdruckpumpe weist einen durch die Brennkraftmaschine in einer Hubbewegung angetriebenen Pumpenkolben auf, der einen Pumpenarbeitsraum begrenzt. Das Kraftstoffeinspritzventil weist einen mit dem Pumpenarbeitsraum verbundenen Druckraum und ein Einspritzventilglied auf, durch das wenigstens eine Einspritzöffnung gesteuert wird und das durch den im Druckraum herrschenden Druck gegen eine Schließkraft in Öffnungsrichtung zur Freigabe der wenigstens einen Einspritzöffnung bewegbar ist. Es ist ein erstes elektrisch betätigtes Steuerventil vorgesehen, durch das eine Verbindung des Pumpenarbeitsraums mit einem Entlastungsraum gesteuert wird. Es ist außerdem ein zweites elektrisch betätigtes Steuerventil vorgesehen, durch das eine Verbindung eines Steuerdruckraums mit einem Entlastungsraum gesteuert wird. Der Steuerdruckraum wird durch einen Steuerkolben begrenzt, wobei der Steuerkolben vom im Steuerdruckraum herrschenden Druck beaufschlagt in einer Schließrichtung auf das Einspritzventilglied wirkt und zusammen mit dem Einspritzventilglied bewegbar ist. Der

Steuerdruckraum weist eine Verbindung mit dem Pumpenarbeitsraum auf. Zu einer Kraftstoffeinspritzung wird das erste Steuerventil geschlossen und das zweite Steuerventil geöffnet, so daß sich im Steuerdruckraum kein Hochdruck aufbauen kann und das Kraftstoffeinspritzventil öffnen kann. Bei geöffnetem zweitem Steuerventil fließt jedoch aus dem Pumpenarbeitsraum über den Steuerdruckraum Kraftstoff ab, so daß die für die Einspritzung zur Verfügung stehende Kraftstoffmenge der durch den Pumpenkolben geförderten Kraftstoffmenge verringert wird und außerdem der für die Einspritzung zur Verfügung stehende Druck verringert wird. Hieraus folgt, daß der Wirkungsgrad der Kraftstoffeinspritzeinrichtung nicht optimal ist.

Vorteile der Erfindung Die erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritzeinrichtung mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1 hat demgegenüber den Vorteil, daß die vom im Steuerdruckraum herrschenden Druck beaufschlagte Stirnfläche des Steuerkolbens gering gehalten werden kann, wodurch bei für die Funktion erforderlichen Mindestdurchflußquerschnitten der Drosselstellen die bei geöffnetem zweitem Steuerventil abfließende Kraftstoffmenge gering gehalten werden kann und damit der Wirkungsgrad der Kraftstoffeinspritzeinrichtung verbessert ist.

In den abhängigen Ansprüchen sind vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzeinrichtung angegeben. Die Ausbildung gemäß Anspruch 3 ermöglicht auf einfache Weise die Anordnung der weiteren Druckfläche. Die Ausbildung gemäß Anspruch 4 und 5 ermöglicht einen einfachen Aufbau der Kraftstoffeinspritzeinrichtung.

Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Figur 1 eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung für eine Brennkraftmaschine in schematischer Darstellung, Figur 2 einen in Figur 1 mit II bezeichneten Ausschnitt der Kraftstoffeinspritzeinrichtung gemäß einer modifizierten Ausführung in vergrößerter Darstellung, Figur 3 den Ausschnitt II der Kraftstoffeinspritzeinrichtung gemäß einer weiteren modifizierten Ausführung und Figur 4 einen Verlauf eines Druckes an Einspritzöffnungen eines Kraftstoffeinspritzventils der Kraftstoffeinspritzeinrichtung.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels In den Figuren 1 bis 3 ist eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung für eine Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs dargestellt. Die Brennkraftmaschine ist vorzugsweise eine selbstzündende Brennkraftmaschine. Die Kraftstoffeinspritzeinrichtung ist vorzugsweise als sogenannte Pumpe-Düse-Einheit ausgebildet und weist für jeden Zylinder der Brennkraftmaschine jeweils eine Kraftstoffhochdruckpumpe 10 und ein mit dieser verbundenes Kraftstoffeinspritzventil 12 auf, die eine gemeinsame Baueinheit bilden. Alternativ kann die Kraftstoffeinspritzeinrichtung auch als sogenanntes Pumpe- Leitung-Düse-System ausgebildet sein, bei dem die Kraftstoffhochdruckpumpe und das Kraftstoffeinspritzventil jedes Zylinders getrennt voneinander angeordnet und über eine Leitung miteinander verbunden sind. Die Kraftstoffhochdruckpumpe 10 weist einen Pumpenkörper 14 mit einer Zylinderbohrung 16 auf, in der ein Pumpenkolben 18 dicht geführt ist, der zumindest mittelbar durch einen Nocken 20 einer Nockenwelle der Brennkraftmaschine entgegen der Kraft einer Rückstellfeder 19 in einer Hubbewegung

angetrieben wird. Der Pumpenkolben 18 begrenzt in der Zylinderbohrung 16 einen Pumpenarbeitsraum 22, in dem beim Förderhub des Pumpenkolbens 18 Kraftstoff unter Hochdruck verdichtet wird. Dem Pumpenarbeitsraum 22 wird Kraftstoff aus einem Kraftstoffvorratsbehälter 24 des Kraftfahrzeugs zugeführt.

Das Kraftstoffeinspritzventil 12 weist einen mit dem Pumpenkörper 14 verbundenen Ventilkörper 26 auf, der mehrteilig ausgebildet sein kann, und in dem ein Einspritzventilglied 28 in einer Bohrung 30 längsverschiebbar geführt ist. Der Ventilkörper 26 weist an seinem dem Brennraum des Zylinders der Brennkraftmaschine zugewandten Endbereich wenigstens eine, vorzugsweise mehrere Einspritzöffnungen 32 auf. Das Einspritzventilglied 28 weist an seinem dem Brennraum zugewandten Endbereich eine beispielsweise etwa kegelförmige Dichtfläche 34 auf, die mit einem im Ventilkörper 26 in dessen dem Brennraum zugewandtem Endbereich ausgebildeten Ventilsitz 36 zusammenwirkt, von dem oder nach dem die Einspritzöffnungen 32 abführen. Im Ventilkörper 26 ist zwischen dem Einspritzventilglied 28 und der Bohrung 30 zum Ventilsitz 36 hin ein Ringraum 38 vorhanden, der in seinem dem Ventilsitz 36 abgewandten Endbereich durch eine radiale Erweiterung der Bohrung 30 in einen das Einspritzventilglied 28 umgebenden Druckraum 40 übergeht. Das Einspritzventilglied 28 weist auf Höhe des Druckraums 40 durch eine Querschnittsverringerung eine Druckschulter 42 auf. Am dem Brennraum abgewandten Ende des Einspritzventilglieds 28 greift eine vorgespannte Schließfeder 44 an, durch die das Einspritzventilglied 28 zum Ventilsitz 36 hin gedrückt wird. Die Schließfeder 44 ist in einem Federraum 46 des Ventilkörpers 26 angeordnet, der sich an die Bohrung 30 anschließt.

An den Federraum 46 schließt sich an dessen der Bohrung 30 abgewandtem Ende im Ventilkörper 26 eine weitere Bohrung 48

an, in der ein Steuerkolben 50 dicht geführt ist, der mit dem Einspritzventilglied 28 verbunden ist. Die Bohrung 48 ist im Durchmesser gestuft ausgebildet und weist einen zum Federraum 46 hin angeordneten Abschnitt 148 mit großem Durchmesser auf und einen dem Federraum 46 abgewandt angeordneten Abschnitt 248 mit kleinem Durchmesser auf. Der Steuerkolben 50 ist entsprechend im Durchmesser ebenfalls gestuft ausgebildet und weist einen im Bohrungsabschnitt 148 dicht geführten Bereich 150 mit großem Durchmesser auf und einen im Bohrungsabschnitt 248 dicht geführten Bereich 250 mit kleinem Durchmesser auf. Im Bohrungsabschnitt 248 wird durch die Stirnfläche des Bereichs 250 des Steuerkolbens 50 als bewegliche Wand ein Steuerdruckraum 52 begrenzt. Am Übergang zwischen den Bereichen 150,250 ist am Bereich 150 des Steuerkolbens 50 eine ringförmige Druckfläche 53 gebildet, mit der der Bereich 150 des Steuerkolbens 50 im Bohrungsabschnitt 148 einen weiteren Druckraum 54 begrenzt.

Der Steuerkolben 50 ist über eine gegenüber diesem im Durchmesser kleinere Kolbenstange 51 mit dem Einspritzventilglied 28 verbunden. Der Steuerkolben 50 kann einstückig mit dem Einspritzventilglied 28 ausgebildet, ist jedoch aus Gründen der Montage vorzugsweise als separates Teil mit dem Einspritzventilglied 28 verbunden.

Vom Pumpenarbeitsraum 22 führt durch den Pumpenkörper 14 und den Ventilkörper 26 ein Kanal 60 zum Druckraum 40 des Kraftstoffeinspritzventils 12. Vom Pumpenarbeitsraum 22 oder vom Kanal 60 führt ein Kanal 62 zum Steuerdruckraum 52. In den Steuerdruckraum 52 mündet außerdem ein Kanal 64, der eine Verbindung zu einem Entlastungsraum bildet, als der zumindest mittelbar der Kraftstoffvorratsbehälter 24 oder ein anderer Bereich dienen kann, in dem ein geringer Druck herrscht. Vom Pumpenarbeitsraum 22 oder vom Kanal 60 führt eine Verbindung 66 zu einem Entlastungsraum 24 ab, die durch ein erstes elektrisch betätigtes Steuerventil 68 gesteuert wird. Das Steuerventil 68 kann wie in Figur 1 dargestellt

als 2/2-Wegeventil ausgebildet sein. Die Verbindung 64 des Steuerdruckraums 52 mit dem Entlastungsraum 24 wird durch ein zweites elektrisch betätigtes Steuerventil 70 gesteuert, das als 2/2-Wegeventil ausgebildet sein kann. In der Verbindung 62 des Steuerdruckraums 52 mit dem Pumpenarbeitsraum 22 ist eine Drosselstelle 63 vorgesehen und in der Verbindung des Steuerdruckraums 52 mit dem Entlastungsraum 24 ist eine Drosselstelle 65 vorgesehen.

Durch geeignete Dimensionierung der Drosselstellen 63,65 kann der Zufluß von Kraftstoff aus dem Pumpenarbeitsraum 22 in den Steuerdruckraum 52 und der Abfluß von Kraftstoff aus dem Steuerdruckraum 52 in einem erforderlichen Umfang eingestellt werden. Ein ausreichender Zufluß von Kraftstoff in den Steuerdruckraum 52 ist für ein schnelles Schließen des Kraftstoffeinspritzventils 12 erforderlich und ein ausreichender Abfluß von Kraftstoff aus dem Steuerdruckraum 52 ist für ein schnelles Öffnen des Kraftstoffeinspritzventils 12 erforderlich. Die Steuerventile 68,70 können einen elektromagnetischen Aktor oder einen Piezoaktor aufweisen und werden durch eine elektronische Steuereinrichtung 72 angesteuert.

Der weitere Druckraum 54 weist eine Verbindung 56, beispielsweise in Form eines Kanals, mit dem Pumpenarbeitsraum 22 auf, die beispielsweise in den Kanal 60 münden kann. In der Verbindung 56 ist keine Drosselstelle vorhanden. Der weitere Druckraum 54 ist somit unter Umgehung der Drosselstelle 63 der Verbindung 62 des Steuerdruckraums 52 mit dem Pumpenarbeitsraum 22 direkt mit dem Pumepnarbeitsraum 22 verbunden und auf die Druckfläche 53 des Steuerkolbens 50 wirkt derselbe Druck wie im Pumpenarbeitsraum 22 und im Druckraum 40. Durch den im weiteren Druckraum 54 herrschenden Druck wird über die Druckfläche 53 und den Steuerkolben 50 eine die Schließfeder 44 unterstützende Kraft in Schließrichtung auf das Einspritzventilglied 28 erzeugt. Durch den im

Steuerdruckraum 52 herrschenden Druck wird über die Stirnfläche des Steuerkolbens 50 ebenfalls eine die Schließfeder 44 unterstützende Kraft in Schließrichtung auf das Einspritzventilglied 28 erzeugt. Durch das zweite Steuerventil 70 wird der Druck im Steuerdruckraum 52 gesteuert, wobei sich bei geschlossenem Steuerventil 70 zumindest annähernd derselbe Druck im Steuerdruckraum 52 einstellt wie im Pumpenarbeitsraum 22 und wie im weiteren Druckraum 54 während sich bei geöffnetem Steuerventil 70 infolge der Verbindung mit dem Entlastungsraum 24 ein geringerer Druck im Steuerdruckraum 52 einstellt. Die auf das Einspritzventilglied 28 in der Summe wirkende Schließkraft ist somit abhängig von der Kraft der Schließfeder 44, von dem im Steuerdruckraum 52 herrschenden Druck, der durch das zweite Steuerventil 70 gesteuert wird, und von dem im weiteren Druckraum 54 herrschenden Druck, der gleich ist wie der im Pumpenarbeitsraum 22 herrschende Druck, der wiederum vom Förderhub des Pumpenkolbens 18 abhängig ist.

In Figur 2 ist ausschnittsweise eine modifizierte Ausführung der Kraftstoffeinspritzeinrichtung dargestellt, bei der der grundsätzliche Aufbau gleich wie vorstehend beschrieben ist, jedoch die Druckfläche 53 an einem vom Steuerkolben 50 separaten Kolben 55 ausgebildet ist. Der Steuerkolben 50 weist dabei nur den im Bohrungsabschnitt 248 dicht geführten Steuerkolbenbereich 250 auf, der mit seiner Stirnfläche den Steuerdruckraum 52 begrenzt. Der Steuerkolben 50 ist über die Kolbenstange 51 mit dem Einspritzventilglied 28 verbunden. Der Kolben 55 ersetzt den Steuerkolbenbereich 150 der Ausführung gemäß Figur 1 und ist ebenfalls über eine Kolbenstange 57 mit dem Einspritzventilglied 28 verbunden, wobei die Kolbenstange 51 des Steuerkolbens 50 durch den Kolben 55 und dessen Kolbenstange 57 hindurchtritt.

In Figur 3 ist ausschnittsweise eine modifizierte Ausführung der Kraftstoffeinspritzeinrichtung dargestellt, bei der der grundsätzliche Aufbau wiederum gleich wie bei der Ausführung gemäß Figur 1 ist, jedoch die Ausbildung des Steuerkolbens und die Anbindung des Steuerdruckraums 52 an den Pumpenarbeitsraum 22 modifiziert ist. Der Steuerkolben 50 weist dabei wiederum den im Bohrungsabschnitt 148 mit größerem Durchmesser dicht geführten Bereich 150 und den im Bohrungsabschnitt 248 mit kleinerem Durchmesser dicht geführten Bereich 250 auf. Durch die Stirnfläche des Steuerkolbenbereichs 250 wird der Steuerdruckraum 52 begrenzt und durch die ringförmige Druckfläche 53 des Steuerkolbenbereichs 150 wird der weitere Druckraum 54 begrenzt. Der weitere Druckraum 54 ist über die Verbindung 56 mit dem Kanal 60 und über diesen mit dem Pumpenarbeitsraum 22 verbunden. Im Steuerkolbenbereich 250 ist eine Verbindung 162, beispielsweise in Form einer Bohrung ausgebildet, durch die der Steuerdruckraum 52 mit dem weiteren Druckraum 54 verbunden ist. In der Verbindung 162 ist eine Drosselstelle 163 vorgesehen, die durch die Verbindung 162 selbst gebildet sein kann, wenn diese mit entsprechend kleinem Querschnitt ausgeführt ist. Vom Steuerdruckraum 52 führt die Verbindung 64 zum Entlastungsraum 24 ab, die durch das zweite Steuerventil 70 gesteuert wird und in der die Drosselstelle 65 vorgesehen ist. Abweichend zu der Ausführung gemäß Figur 1 weist der Bohrungsabschnitt 148 denselben Durchmesser auf wie der Federraum 46. Zur Trennung zwischen dem Bohrungsabschnitt 148 und dem Federraum 46 ist eine Zwischenscheibe 58 vorgesehen, an der sich die Schließfeder 44 im Federraum 46 abstützt. Zwischen der Kolbenstange 51 und dem Einspritzventilglied 28 kann eine Ausgleichsscheibe 59 angeordnet sein, mit der der Abstand zwischen dem Steuerkolben 50 und dem Einspritzventilglied 28 eingestellt werden kann.

Nachfolgend wird die Funktion der Kraftstoffeinspritzeinrichtung erläutert. In Figur 4 ist der Verlauf des Druckes p an den Einspritzöffnungen 32 des Kraftstoffeinspritzventils 12 über der Zeit t während einem Einspritzzyklus dargestellt. Beim Saughub des Pumpenkolbens 18 wird diesem Kraftstoff aus dem Kraftstoffvorratsbehälter 24 zugeführt. Beim Förderhub des Pumpenkolbens 18 beginnt die Kraftstoffeinspritzung mit einer Voreinspritzung, wobei das erste Steuerventil 68 durch die Steuereinrichtung 72 geschlossen wird, so daß der Pumpenarbeitsraum 22 vom Entlastungsraum 24 getrennt ist. Durch die Steuereinrichtung 72 wird außerdem das zweite Steuerventil 70 geöffnet, so daß der Steuerdruckraum 52 mit dem Entlastungsraum 24 verbunden ist. In diesem Fall kann sich im Steuerdruckraum 52 kein Hochdruck aufbauen, da dieser zum Entlastungsraum 24 hin entlastet ist. Aus dem Pumpenarbeitsraum 22 kann jedoch eine geringe Kraftstoffmenge über die Drosselstellen 63 und 65 zum Entlastungsraum 24 abströmen, so daß sich im Pumpenarbeitsraum 22 nicht der volle Hochdruck aufbauen kann, wie er sich bei geschlossenem zweitem Steuerventil 70 aufbauen würde. Im weiteren Druckraum 54 herrscht derselbe Druck wie im Pumpenarbeitsraum 22 und im Druckraum 40. Wenn der Druck im Pumpenarbeitsraum 22 und damit im Druckraum 40 des Kraftstoffeinspritzventils 12 so groß ist, daß die durch diesen über die Druckschulter 42 auf das Einspritzventilglied 28 ausgeübte Druckkraft größer ist als die Summe der Kraft der Schließfeder 44, der auf den Steuerkolben 50 durch den im Steuerdruckraum 52 wirkenden Restdruck wirkenden Druckkraft und der durch den im weiteren Druckraum 54 herrschenden Druck über die Druckfläche 53 erzeugten Druckkraft, so bewegt sich das Einspritzventilglied 28 in Öffnungsrichtung 29 und gibt die wenigstens eine Einspritzöffnung 32 frei. Zur Beendigung der Voreinspritzung wird durch die Steuereinrichtung das zweite Steuerventil 70 geschlossen, so daß der Steuerdruckraum 52 vom Entlastungsraum 24 getrennt ist. Das erste Steuerventil

68 bleibt in seiner geschlossenen Stellung. Im Steuerdruckraum 52 baut sich dabei Hochdruck wie im Pumpenarbeitsraum 22 auf, so daß auf den Steuerkolben 50 eine große Druckkraft in Schließrichtung wirkt. Außerdem erhöht sich bei geschlossenem zweitem Steuerventil 70 der Druck im Pumpenarbeitsraum 22 und damit auch im weiteren Druckraum 54, so daß auch über die Druckfläche 53 eine erhöhte Kraft in Schließrichtung auf das Einspritzventilglied 28 erzeugt wird. Da nunmehr die auf das Einspritzventilglied 28 in Öffnungsrichtung 29 wirkende Kraft geringer ist als die Summe der Kraft der Schließfeder 44, der Druckkraft auf den Steuerkolben 50 und der Druckkraft auf die Druckfläche 53 schließt das Kraftstoffeinspritzventil 12. Die Voreinspritzung entspricht einer in Figur 4 mit I bezeichneten Einspritzphase.

Für eine nachfolgende Haupteinspritzung, die einer in Figur 4 mit II bezeichneten Einspritzphase entspricht, wird das zweite Steuerventil 70 durch die Steuereinrichtung 72 geöffnet, so daß der Druck im Steuerdruckraum 52 sinkt. Das Kraftstoffeinspritzventil 12 öffnet dann infolge der reduzierten Druckkraft auf den Steuerkolben 50 und das Einspritzventilglied 28 bewegt sich über seinen maximalen Öffnungshub. Zur Begrenzung der Öffnungshubbewegung des Einspritzventilglieds 28 und des Steuerkolbens 50 kann die Druckfläche 53 an der am Übergang zwischen den Bohrungsabschnitten 148 und 248 gebildeten Ringschulter zur Anlage kommen. Für das Einspritzventilglied 28 kann jedoch auch ein anderer Hubanschlag zur Begrenzung von dessen Öffnungsbewegung vorgesehen sein. Bei geöffnetem zweitem Steuerventil 70 fließt eine geringe Kraftstoffmenge über die Drosselstellen 63,65 zum Entlastungsraum 24 ab, jedoch können die Drosselstellen 63,65 mit kleinem Durchflußquerschnitt ausgebildet werden, so daß die abströmende Kraftstoffmenge und die Verringerung des Drucks im Pumpenarbeitsraum 22 gering ist.

Zur Beendigung der Haupteinspritzung wird das erste Steuerventil 68 durch die Steuereinrichtung 72 in seine geöffnete Schaltstellung gebracht, so daß der Pumpenarbeitsraum 22 mit dem Entlastungsraum 24 verbunden ist und auf das Einspritzventilglied 28 in Öffnungsrichtung 29 nur noch eine geringe Druckkraft wirkt und das Kraftstoffeinspritzventil 12 bedingt durch die Kraft der Schließfeder 44, die durch den im Steuerdruckraum 52 herrschenden Restdruck auf den Steuerkolben 50 erzeugten Kraft und die durch den im weiteren Druckraum 54 auf die Druckfläche 53 erzeugte Kraft schließt. Das zweite Steuerventil 70 kann sich zur Beendigung der Haupteinspritzung in seiner geöffneten oder geschlossenen Stellung befinden.

Bei den vorstehend erläuterten Ausführungen der Kraftstoffeinspritzeinrichtung kann zusätzlich vorgesehen werden, daß der Durchflußquerschnitt aus dem Steuerdruckraum 52 zum Entlastungsraum 24 durch den Steuerkolben 50 abhängig von dessen Hub variabel gesteuert wird. Durch den Steuerkolben 50 wird dabei in einer Hubstellung entsprechend der geschlossenen Stellung des Einspritzventilglieds 28 ein großer Durchflußquerschnitt freigegeben und in einer Hubstellung entsprechend der geöffneten Stellung des Einspritzventilglieds 28 ein geringer Durchflußquerschnitt freigegeben.