Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einer Kraftstoffeinspritzeinrichtung für eine Brennkraftmaschine nach der Gattung des Anspruchs 1.

Eine solche Kraftstoffeinspritzeinrichtung ist durch die DE 101 23 994 Al bekannt. Diese Kraftstoffeinspritzeinrichtung weist zwei elektrisch betätigte Steuerventile zur Steuerung der

Kraftstoffeinspritzung auf. Die beiden Steuerventile sind jeweils über elektrische Leitungen mit einer elektrischen Steuereinrichtung verbunden. Die elektrische Kontaktierung der beiden Steuerventile ist dabei aufwendig, üblicherweise muss hier für jedes Steuerventil ein separater Anschluss vorhanden sein, mit dem jeweils ein Anschlusselement, beispielsweise ein Steckelement, zusammengefügt werden muss. Dies führt zu einer aufwendigen Fertigung und Montage der Kraftstoffeinspritzeinrichtung mit vielen Einzelteilen. Darüberhinaus wird unter Umständen der erforderliche Bauraum für die Kraftstoffeinspritzeinrichtung vergrößert, wobei auch genügend Freiraum im Umfeld der Kraftstoffeinspritzeinrichtung an der Brennkraftmaschine vorgesehen sein muss, um die Steckelemente anbringen bzw. lösen zu können. Es könnte auch eine ausgehend von einem gemeinsamen elektrischen Anschluss für beide Steuerventile innerhalb der Kraftstoffeinspritzeinrichtung verlaufende

elektrische Verbindung vorgesehen werden, was jedoch ebenfalls zu einem erhöhten Fertigungsaufwand führen würde, hinsichtlich der Unterbringung innerhalb der Kraftstoffeinspritzeinrichtung und der erforderlichen Abdichtung gegen den Kraftstoff problematisch wäre.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritzeinrichtung mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1 hat demgegenüber den Vorteil, dass die elektrischen Anschlüsse der beiden Steuerventile an einem einzigen Bauelement angeordnet sind, so dass nur an einer Stelle der Kraftstoffeinspritzeinrichtung ausreichend Feiraum zum Anbringen bzw. Lösen eines oder mehrerer Anschlusselemente erforderlich ist. Durch die

Integrierung der wenigstens einen Verbindungsleitung zum zweiten Steuerventil in das Bauelement ist außerdem keine Verlegung elektrischer Leitungen innerhalb der Kraftstoffeinspritzeinrichtung erforderlich.

In den abhängigen Ansprüchen sind vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzeinrichtung angegeben. Bei der Ausbildung gemäß Anspruch 4 und 5 wird das Bauelement für den Aufbau des ersten Steuerventils mit genutzt, so dass hierfür keine oder nur wenige weitere Bauteile erforderlich sind. Die Ausbildung gemäß Anspruch 6 und 7 ermöglicht einen Ausgleich von Toleranzen und Wärmeausdehnungen und damit eine dauerhafte sichere Kontaktierung des zweiten Steuerventils. Die Ausbildung gemäß Anspruch 8 ermöglicht eine einfache Kontaktierung des zweiten Steuerventils.

Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher

erläutert. Es zeigen Figur 1 in schematischer Darstellung eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung für eine Brennkraftmaschine in einem Längsschnitt mit zwei Steuerventilen, Figur 2 einen in Figur 1 mit II bezeichneten Ausschnitt der Kraftstoffeinspritzeinrichtung in vergrößerter Darstellung, Figur 3 die

Kraftstoffeinspritzeinrichtung ausschnittsweise in einer Ansicht gemäß Pfeilrichtung III in Figur 1, Figur 4 ein Bauelement der Kraftstoffeinspritzeinrichtung vergrößert in einer perspektivischen Darstellung und Figur 5 das

Bauelement in einer weiteren perspektivischen Darstellung.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

In Figur 1 ist schematisch eine

Kraftstoffeinspritzeinrichtung für eine Brennkraftmaschine beispielsweise eines Kraftfahrzeugs dargestellt. Die Brennkraftmaschine ist vorzugsweise eine selbstzündende Brennkraftmaschine und weist einen oder mehrere Zylinder auf. Die Kraftstoffeinspritzeinrichtung kann beispielsweise wie in Figur 1 dargestellt als Pumpe-Düse-Einheit ausgebildet sein, die jeweils eine Kraftstoffhochdruckpumpe 10 und ein Kraftstoffeinspritzventil 12 für jeden Zylinder der Brennkraftmaschine aufweist, die eine gemeinsame Baueinheit bilden. An der Pumpe-Düse-Einheit sind zwei elektrisch betätigte Steuerventile 56,60 zur Steuerung der Kraftstoffeinspritzung angeordnet. Die

Kraftstoffeinspritzeinrichtung kann auch anders ausgebildet sein, beispielsweise als Pumpe-Leitung-Düse-Einheit, bei der ebenfalls für jeden Zylinder der Brennkraftmaschine jeweils eine Kraftstoffhochdruckpumpe und ein Kraftstoffeinspritzventil vorhanden sind, die jedoch getrennt voneinander angeordnet sind und über eine hydraulische Leitung miteinander verbunden sind. Am Kraftstoffeinspritzventil der Pumpe-Leitung-Düse-Einheit

sind dabei die beiden Steuerventile zur Steuerung der Kraftstoffeinspritzung angeordnet.

Nachfolgend wird die Erfindung für die Anwendung bei einer Pumpe-Düse-Einheit erläutert, wobei diese jedoch auch auf die vorstehend genannten anderen Ausführungen von Kraftstoffeinspritzeinrichtungen übertragbar ist. Die Kraftstoffhochdruckpumpe 10 weist einen in einer Zylinderbohrung 16 eines Pumpenkörpers 18 dicht geführten Pumpenkolben 20 auf, der in der Zylinderbohrung 16 einen Pumpenarbeitsraum 22 begrenzt. Der Pumpenkolben 20 wird durch einen Nocken 24 einer Nockenwelle der

Brennkraftmaschine zumindest mittelbar, beispielsweise über einen Kipphebel, gegen die Kraft einer Rückstellfeder 26 in einer Hubbewegung angetrieben. Dem Pumpenarbeitsraum 22 wird beim Saughub des Pumpenkolbens 20 Kraftstoff aus einem Kraftstoffvorratsbehälter 28 beispielsweise mittels einer Förderpumpe 29 zugeführt.

Das Kraftstoffeinspritzventil 12 weist einen mit dem Pumpenkörper 18 verbundenen Ventilkörper 30 auf, der mehrteilig ausgebildet sein kann, und in dem in einer Bohrung 32 ein Einspritzventilglied 34 längsverschiebbar dicht geführt ist. Zwischen dem Ventilkörper 30 und dem Pumpenkörper 18 kann ein Zwischenkörper 36 angeordnet sein. Der Ventilkörper 30 weist an seinem dem Brennraum des Zylinders der Brennkraftmaschine zugewandten Endbereich wenigstens eine, vorzugsweise mehrere Einspritzöffnungen 38 auf. Das Einspritzventilglied 34 weist an seinem dem Brennraum zugewandten Endbereich eine beispielsweise etwa kegelförmige Dichtfläche 40 auf, die mit einem im Ventilkörper 30 in dessen dem Brennraum zugewandtem Endbereich ausgebildeten Ventilsitz 41 zusammenwirkt, von dem oder nach dem die Einspritzöffnungen 32 abführen. Im Ventilkörper 30 ist zwischen dem Einspritzventilglied 34 und der Bohrung 32 zum Ventilsitz 41 hin ein Ringraum 42

vorhanden, der in seinem dem Ventilsitz 41 abgewandten Endbereich durch eine radiale Erweiterung der Bohrung 32 in einen das Einspritzventilglied 34 umgebenden Druckraum 44 übergeht. Das Einspritzventilglied 34 weist in Höhe des Druckraums 44 durch eine Querschnittsänderung eine zum

Ventilsitz 41 hin gerichtete Druckschulter 46 auf. Am dem Brennraum abgewandten Ende des Einspritzventilglieds 34 greift eine vorgespannte Schließfeder 48 an, durch die das Einspritzventilglied 34 zum Ventilsitz 41 hin gedrückt wird. Die Schließfeder 48 ist in einem Federraum 49 im

Ventilkörper 30 oder im Zwischenkörper 36 angeordnet, die sich an die Bohrung 32 anschließt.

An den Federraum 49 schließt sich an dessen dem Druckraum 44 abgewandtem Ende eine Bohrung 50 mit kleinerem

Durchmesser an. In der Bohrung 50 ist ein Steuerkolben 51 dicht geführt, der in der Bohrung 50 einen Steuerdruckraum 52 begrenzt. Der Steuerkolben 51 stützt sich am Einspritzventilglied 34 ab, kann jedoch auch einstückig mit dem Einspritzventilglied 34 ausgebildet sein, und erzeugt abhängig von dem im Steuerdruckraum 52 herrschenden Druck eine die Schließfeder 48 unterstützende Kraft in Schließrichtung auf das Einspritzventilglied 34. Vom Pumpenarbeitsraum 22 führt durch den Pumpenkörper 18, den Zwischenkörper 36 und den Ventilkörper 30 ein Kanal 54 in den Druckraum 44 des Kraftstoffeinspritzventils 12. Vom Kanal 54 führt eine Verbindung 55 zur Förderpumpe 29 und zum Kraftstoffvorratsbehälter 28 ab. Die Verbindung 55 wird durch ein erstes elektrisch betätigtes Steuerventil 56 gesteuert, das als 2/2-Wegeventil ausgebildet ist. Das Steuerventil 56 kann als Magnetventil mit einem elektromagnetischen Aktor ausgebildet sein und wird von einer elektronischen Steuereinrichtung 57 angesteuert und wird nachfolgend noch näher erläutert. Vom Kanal 54 führt ein weiterer Kanal 58 in den Steuerdruckraum 52 ab und der Steuerdruckraum 52 weist eine Verbindung 59 mit einem

Entlastungsbereich, beispielsweise einem Rücklauf in den Kraftstoffvorratsbehälter 28 auf. Die Verbindung 59 des Steuerdruckraums 52 mit dem Entlastungsbereich wird durch ein zweites elektrisch betätigtes Steuerventil 60 gesteuert, das ebenfalls durch die Steuereinrichtung 57 angesteuert wird. Das zweite Steuerventil 60 kann ebenfalls als Magnetventil mit einem elektromagnetischen Aktor ausgebildet sein. Alternativ kann das erste Steuerventil 56 und/oder das zweite Steuerventil 60 auch einen piezoelektrischen Aktor aufweisen. Durch das erste

Steuerventil 56 wird der Druckaufbau im Pumpenarbeitsraum 22 der Kraftstoffhochdruckpumpe 10 gesteuert und durch das zweite Steuerventil 60 wird der Druck im Steuerdruckraum 52 und dadurch unabhängig vom Druckaufbau im Pumpenarbeitsraum 22 die Öffnungsbewegung des Einspritzventilglieds 34 des

Kraftstoffeinspritzventils 12 gesteuert. Wenn durch den im Steuerdruckraum 54 bei geschlossenem zweitem Steuerventil 60 herrschenden Druck und die Schließfeder 48 in Schließrichtung eine größere Kraft auf das Einspritzventilglied 34 erzeugt wird als die durch den im Druckraum 44 herrschenden Druck über die Druckschulter 46 in Öffnungsrichtung erzeugte Kraft, so bleibt das Einspritzventilglied 34 in seiner Schließstellung oder wird in seine Schließstellung bewegt. Wenn der im Druckraum 44 herrschende Druck über die Druckschulter 46 eine größere Kraft auf das Einspritzventilglied 34 erzeugt als die Schließfeder 48 und der im Steuerdruckraum 52 bei geöffnetem zweitem Steuerventil 60 herrschende Druck, so bewegt sich das Einspritzventilglied 34 in Öffnungsrichtung 35 und gibt die Einspritzöffnungen 38 frei.

Das erste Steuerventil 56 weist ein Steuerventilglied 62 auf, durch das in Zusammenwirkung mit einem Ventilsitz 63 die Verbindung 55 des Pumpenarbeitsraums 22 mit dem Entlastungsbereich in einer ersten Stellung geöffnet und in einer zweiten Stellung geschlossen wird. Das

Steuerventilglied 62 ist dabei durch den Aktor 64 gegen die Kraft einer Rückstellfeder 65 zwischen seinen beiden Stellungen verschiebbar. Das Steuerventilglied 62 ist beispielsweise derart angeordnet, dass dieses quer, vorzugsweise senkrecht zur Bewegungsrichtung des Einspritzventilglieds 34 in einer Bohrung 19 im Pumpenkörper 18 verschiebbar geführt ist. Der als Elektromagnet ausgebildete Aktor 64 ist am Außenumfang des Pumpenkörpers 18 angeordnet. Der Aktor 64 weist eine Magnetspule 66, einen Magnettopf 67 und einen Magnetanker 68 auf, wobei der Magnetanker 68 auf das Steuerventilglied 62 wirkt.

Das zweite Steuerventil 60 weist ein Steuerventilglied 72 auf, durch das in Zusammenwirkung mit einem Ventilsitz 73 die Verbindung 59 des Steuerdruckraums 54 mit dem Entlastungsbereich in einer ersten Stellung geöffnet und in einer zweiten Stellung geschlossen wird. Das Steuerventilglied 72 ist durch den Aktor 74 gegen die Kraft einer Rückstellfeder 75 zwischen seinen beiden Stellungen verschiebbar. Das Steuerventilglied 72 ist beispielsweise derart angeordnet, dass dieses etwa parallel zur Bewegungsrichtung des Einspritzventilglieds 34 verschiebbar ist. Der als Elektromagnet ausgebildete Aktor 74 ist im Zwischenkörper 36 oder im Ventilkörper 30 angeordnet und weist eine Magnetspule 76, einen Magnettopf 77 und einen Magnetanker 78 auf, wobei der Magnetanker 78 auf das Steuerventilglied 72 wirkt. Für die elektrische Kontaktierung der Magnetspule 76 ist wenigstens ein elektrischer Anschluss 79 am zweiten Steuerventil 60 vorgesehen, der beispielsweise als Teil einer Steckverbindung ausgebildet ist. Beispielsweise sind zwei elektrische Anschlüsse 79 vorgesehen, die als Steckstifte ausgebildet sind. Die Steckstifte 79 sind beispielsweise etwa parallel zur Bewegungsrichtung des Steuerventilglieds 72 angeordnet.

Im Pumpenkörper 18 ist ein quer, vorzugsweise zumindest annähernd senkrecht zur Bewegungsrichtung des Einspritzventilglieds 34 verlaufender, an seinem einen Ende am Außenumfang des Pumpenkörpers 18 mündender Kanal 80 vorgesehen, der durch eine Bohrung im Pumpenkörper 18 gebildet ist. In den Kanal 80 münden nahe dessen geschlossenem, innerhalb des Pumpenkörpers 18 angeordnetem Ende zwei Bohrungen 81. Die Bohrungen 81 verlaufen zumindest annähernd rechtwinklig zum Kanal 80 und diese münden an der dem Zwischenkörper 36 zugewandten Stirnseite des Pumpenkörpers 18.

Es ist ein am Pumpenkörper 18 im Bereich des Aktors 64 des ersten Steuerventils 56 befestigbares Bauelement 82 vorgesehen, an dem elektrische Anschlüsse 83 für das erste Steuerventil 56 sowie elektrische Anschlüsse 84 für das zweite Steuerventil 60 angeordnet sind. Die elektrischen Anschlüsse 83,84 sind vorzugsweise als Steckstifte ausgebildet, mit denen entsprechende Steckhülsen zusammengeführt werden können, die in einem oder getrennten Steckern angeordnet sind, die wiederum an zu der Steuereinrichtung 57 führenden elektrischen Leitungen angeordnet sind. Vorzugsweise ist nur ein einziger Stecker vorgesehen, mit dem alle Steckanschlüsse 83,84 kontaktiert werden.

Im Bauelement 82 ist wenigstens eine von den Anschlüssen 84 zum zweiten Steuerventil 60 führende elektrische Verbindungsleitung 85 integriert. Das Bauelement 82 weist einen am Pumpenkörper 18 befestigten zentralen Bereich 86 und einen von diesem abstehenden Finger 87 auf, der in den Kanal 80 hineinragt und in dem die Verbindungsleitungen 85 verlaufen. Die Verbindungsleitungen 85 sind dabei beispielsweise als Leiterbahnen oder Kontaktbahnen ausgebildet. Das Bauelement 82 besteht vorzugsweise aus

Kunststoff und ist durch Spritzgießen hergestellt, wobei die Verbindungsleitungen 85 mit dem Kunststoffmaterial umspritzt sind. Der Finger 87 des Bauelements 82 ist vorzugsweise zumindest in einem Teil seiner Längserstreckung elastisch verformbar ausgebildet. Eine elastische Verformbarkeit des Fingers 87 kann beispielsweise durch einen federbalgartigen Abschnitt 88 erreicht werden. Im Abschnitt 88 ist der Finger 87 sowohl in Längsrichtung als auch in Querrichtung elastisch verformbar. Der in den Kanal 80 hineinragende Endbereich des Fingers 87 ist zylinderförmig ausgebildet und in diesem Endbereich sind elektrische Anschlusselemente 89 angeordnet, die zum Außenmantel des Fingers 87 hin offen sind und vorzugsweise als Steckhülsen ausgebildet sind. Der Finger 87 des Bauelements 82 kann in den Kanal bis zur

Anlage an einem definierten Anschlag eingeschoben werden, wobei in der Endlage des Fingers 87 die Steckhülsen 89 mit den Bohrungen 81 fluchten. Beim Zusammenfügen des Pumpenkörpers 18 mit dem Zwischenkörper 36 in Richtung der Längsachse 17 der Zylinderbohrung 16 treten die Steckstifte 79 des zweiten Steuerventils 60 durch die Bohrungen 81 hindurch und in die Steckhülsen 89 des Fingers 87 des Bauelements 82 ein, so dass der Aktor des zweiten Steuerventils 60 mit den Verbindungsleitungen 85 elektrisch kontaktiert ist. Anstelle einer elastischen Verformbarkeit des Fingers 87 des Bauelements 82 kann auch vorgesehen sein, dass die Steckstifte 79 des zweiten Steuerventils 60 und/oder die Steckhülsen 89 des Bauelements 82 elastisch verformbar sind, um einen Ausgleich von Fertigungstoleranzen und/oder thermischer Ausdehnungen zu ermöglichen.

Der zentrale Bereich 86 des Bauelements 82 ist beispielsweise mittels einer oder mehrerer Schrauben 90 am Pumpenkörper 18 befestigbar. Am zentralen Bereich 86 des Bauelements 82 ist ein Steckergehäuse 91 einstückig

angeformt, in dem die Steckstifte 83,84 angeordnet sind und mit dem ein oder mehrere Stecker mit den zur Steuereinrichtung 27 führenden elektrischen Leitungen zusammenfügbar sind. Vorzugsweise ist am zentralen Bereich 86 des Bauelements 82 wenigstens ein Bauteil des ersten Steuerventils 56 angeordnet. Am zentralen Bereich 86 ist dabei vorzugsweise der Magnettopf 67 und/oder die Magnetspule 66 angeordnet. Durch das Bauelement 82 wird dabei nicht nur die gemeinsame elektrische Kontaktierung der beiden Steuerventile 56,60 ermöglicht, sondern auch teilweise das erste Steuerventil 56 gebildet, so dass für dieses nur wenige weitere einzelne Bauteile, im wesentlichen nur der Magnetanker 68, erforderlich sind. Der Magnettopf 67 und/oder die Magnetspule 66 können bei der Herstellung des Bauelements 82 in einer

Spritzgießvorrichtung in das Bauelement 82 integriert werden oder nach der Herstellung des Bauelements 82 mit diesem verbunden werden, beispielsweise durch Pressverbindungen oder auf andere Weise. Die Magnetspule 66 ist über innerhalb des Bauelements 82 verlaufende

Verbindungselemente mit den Steckanschlüssen 83 verbunden.

Bei der Befestigung des Bauelements 82 am Pumpengehäuse 18 werden die an diesem angeordnete Magnetspule 66 und/oder der Magnettopf 67 in eine entsprechende Aufnahme am

Pumpengehäuse 18 eingeführt, die beispielsweise als Bohrung 92 ausgebildet ist. Außerdem wird dabei der Finger 87 des Bauelements 82 in den Kanal 80 eingeführt, wobei die Bohrung 92 und der Kanal 80 zumindest annähernd parallel zueinander verlaufen. In der Endlage des Bauelements 82 kommt dessen zentraler Bereich 86 am Pumpengehäuse 18 zur Anlage und dessen Finger 87 kommt an seinem Anschlag zur Anlage, wobei die Bohrungen 81 mit den Steckhülsen 89 im Finger 87 fluchten. Durch den elastisch verformbaren Abschnitt 88 des Fingers 87 ist ein Ausgleich von Fertigungstoleranzen ermöglicht, außerdem auch ein

Ausgleich von unterschiedlichen Wärmeausdehnungen. Durch den Finger 87 wird der Kanal 80 abgedichtet, wobei zusätzlich zwischen dem Finger 87 und dem Kanal 80 wenigstens ein elastischer Dichtring 93 vorgesehen sein kann.