Vorteile der Erfindung Die erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritzvorrichtung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1 hat dem gegenüber den Vorteil, daß der Ventilkörper des Ventilglieds in eine Zwischenstellung gebracht werden kann, so daß der Steuerraum durch entsprechende Steuerung der zugleich vor- handenen Verbindung zur Kraftstoffhochdruckquelle einerseits und zum Entlastungsraum andererseits einen geringeren Druck

bzw. höheren Druck aufweist als wenn der Steuerraum ausschließlich mit dem einen oder anderen der Druckniveaus verbunden wäre. Somit kann auch das Einspritzventilglied eine Zwischenstellung einnehmen entsprechend einer Teilöff- nung, die es erlaubt in dieser Stellung eine verminderte Kraftstoffeinspritzrate von Kraftstoff in den Brennraum zu bewirken. Es kann auf diese Weise vorteilhaft mit Hilfe eines 3-Wegeventils der definierten Art eine Voreinspritzung realisiert werden, die regelmäßig eine nur sehr kleine Ein- spritzmenge erfordert. Durch die Teilerregung des Piezoele- ments oder des magnetostriktiven Elements führt dieses einen Teilweg aus und verharrt in einer Stellung zwischen den bei- den Ventilsitzen. Im Anschluß daran kann das Ventilglied wieder in eine den Steuerraum belastende Stellung gebracht werden zur Unterbrechung der Kraftstoffeinspritzung zwischen einer Vor-und einer Haupteinspritzung, um schließlich in eine den Zuflußkanal ganz sperrende Position gebracht zu werden, was zur Entlastung des Steuerraums führt und die an die Voreinspritzung anschließende Haupteinspritzung bewirkt.

In vorteilhafter Weise ist dabei gemäß Patentanspruch 2 der den Ventilkörper des Ventilgliedes betätigende Stößel fest mit diesem verbunden. Zur Einstellung der Entlastungsdynamik wird vorteilhaft gemäß Patentanspruch 3 in den Abflußkanal eine Drossel angeordnet.

Zeichnung Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Figur 1 eine schematische Darstellung der Kraftstoffeinspritzvorrichtung, Figur 2 ein Kraftstoff- einspritzventil der Kraftstoffeinspritzvorrichtung im Schnitt, Figur 3 das das Kraftstoffeinspritzventil steuernde Ventilglied und Figur 4 einen Druckverlauf, der die Ansteue-

rung und die Auswirkung der Steuervorgänge des 3-Wegeventils verdeutlicht.

Beschreibung Die Erfindung basiert auf einer Kraftstoffeinspritzvorrich- tung, die eine Kraftstoffhochdruckpumpe 5 aufweist, welche aus einem Kraftstoffvorratsbehälter 6 ggf. unter Zwischen- schaltung einer Vorförderpumpe Kraftstoff erhält und über eine Druckleitung 7, auf hohen Druck gebracht, einem Kraft- stoffhochdruckspeicher 8 zuführt. Diese Teile sind als Kraftstoffhochdruckquelle zu bezeichnen. Zur Steuerung des Druckes im Kraftstoffhochdruckspeicher 8 ist eine ein Druck- steuerventil 11 enthaltende Entlastungsleitung 12 vorgese- hen, die vom Kraftstoffhochdruckspeicher zurück zum Kraft- stoffvorratsbehälter 6 führt. Der Kraftstoffhochdruckspei- cher 8 versorgt über Kraftstoffleitungen 15 jeweils ein Kraftstoffeinspritzventil 14 mit auf Kraftstoffeinspritz- druck gebrachtem Kraftstoff. Diese Kraftstoffeinspritzven- tile werden elektrisch gesteuert und zwar von einem Steuer- gerät 18, das entsprechend Betriebsparametern der Brenn- kraftmaschine die Öffnung der Kraftstoffeinspritzventile 14 steuert und so den Kraftstoffeinspritzbeginn und die Kraft- stoffeinspritzdauer bestimmt. Von diesem Steuergerät wird zugleich auch das Drucksteuerventil gesteuert, wobei als einer der Parameter der Druck im Kraftstoffhochdruckspeicher mittels eines Druckfühlers 9 erfaßt wird und dem Steuergerät zugeführt wird.

Figur 2 zeigt Teile eines Kraftstoffeinspritzventils 14 im Schnitt. Dieses weist ein Gehäuse 19 auf, indem in einer Längsbohrung 20 ein nadelartiges Einspritzventilglied 21 geführt ist. An seinem einen Ende ist dieses Einspritzven- tilglied mit einer kegelförmigen Dichtfläche 23 versehen, die an der in den Brennraum der Brennkraftmaschine ragenden

Spitze 24 des Ventilgehäuses mit einem Sitz zusammen wirkt, von dem aus Einspritzöffnungen 25 abführen, die das Innere des Kraftstoffeinspritzventils, hier den das Einspritzven- tilglied 21 umgebenden, mit unter Einspritzdruck stehenden Kraftstoff gefüllten Ringraum 27 mit dem Brennraum verbin- det, um so eine Einspritzung zu vollziehen, wenn das Ein- spritzventilglied von seinem Sitz abgehoben hat. Der Ring- raum 27 ist mit einem Druckraum 29 verbunden, der in stän- diger Verbindung mit einer Druckleitung 30 steht, die mit der Kraftstoffleitung 15 des jeweiligen Kraftstoffein- spritzventils verbunden ist. Der so dem Kraftstoffhochdruck- speicher 8 zugeführte Kraftstoffdruck wirkt auch in dem Druckraum 29 und dort auf eine Druckschulter 31, über die in bekannter Weise das Kraftstoffeinspritzventilglied bei ge- eigneten Bedingungen von seinem Ventilsitz abgehoben werden kann. Am anderen Ende des Einspritzventilglieds ist diese in einer Zylinderbohrung 33 geführt und schließt dort mit seiner Stirnseite 34 einen Steuerraum 36 ein. Die Schließ- stellung des Einspritzventilgliedes wird dabei durch den Druck im Steuerraum 36 und auch durch eine Druckfeder, die hier symbolisch nur als in Schließrichtung wirkender Pfeil F eingetragen ist, gesteuert. Während die in Schließkraft wirkende Feder F in ihrer Charakteristik unveränderlich ist, wird mit Hilfe des Druckes im Steuerraum 36 die Öffnungs- bzw. Schließbewegung des Einspritzventilglieds ausgelöst.

Dazu ist der Steuerraum 36 über einen Kanal 37 mit einem als 3-Wegeventil ausgebildeten Ventil 40 verbunden. Dieses ist in Figur 3 in den Details näher dargestellt. Vom Steuerraum mündet hier der Kanal 37 in einen Ventilraum 41 ein, in dem ein Schließkörper 42 des Ventilglieds 43 des Ventils 40 ver- stellbar angeordnet ist. Dazu hat das Ventilglied 43 einen mit dem Schließkörper 42 fest verbundenen Stößel 45. Am Schließkörper ist eine erste Dichtfläche 46 an seiner einen Stirnseite und eine zweite Dichtfläche 47 an seiner anderen Stirnseite angeordnet. Die zweite Stirnfläche geht dabei in

ein Verbindungsteil 48 zum Stößel 45 über, der einen kleineren Durchmesser hat als der übrige, in einer Führungs- bohrung 50 geführte Stößel 45. Zwischen Führungsbohrung und dem Verbindungsteil 48 des Stößels 45 wird ein Ringraum 51 gebildet, in den ein Zuflußkanal 53 mündet. Dabei bildet der Ringraum 51 einen Durchflußkanal zwischen Zuflußkanal und dem Ventilraum 41. An der Mündung der Führungsbohrung 50 in den Ventilraum 41 ist ein Ventilsitz 54 ausgebildet, der als zweiter Ventilsitz mit der zweiten Dichtfläche 47 zusammen wirkt. Koaxial zu diesem und koaxial zu dem Ventilglied 43 bzw. dem Schließkörper 42 ist am gegenüberliegenden Ende des Ventilraums 41 ein erster Ventilsitz 55 ausgebildet, mit dem die erste Dichtfläche 46 zusammen wirkt. Vom Ventilsitz 55 aus führt ein Abflußkanal 57 vom Ventilraum 41 ab. Dieser ist in der Figur 2 ebenfalls dargestellt und führt zu dem Kraftstoffvorratsbehälter 6 zurück oder zu einem anders ge- stalteten Entlastungsraum. In dem Abflußkanal ist eine Dros- sel 58 vorgesehen, die den Abflußquerschnitt bei vom ersten Ventilsitz 55 abgehobenen Ventilkörper bestimmt. Der Zufluß- kanal 53, der ebenfalls in Figur 2 erkennbar ist, ist mit der Kraftstoffleitung 15 verbunden und kann somit Kraftstoff aus dem Kraftstoffhochdruckspeicher über den Ventilraum 41 bei vom zweiten Ventilsitz 54 abgehobenen Ventilglied 43 dem Steuerraum 36 zuführen.

Die erste und die zweite Dichtfläche 46 bzw. 47 sind im vor- liegenden Falle kegelförmig ausgebildet. Die Betätigung des Ventilglieds 43 erfolgt über den Stößel 45 von einem nicht weiter dargestelltem Antrieb 59, der als Piezoanordnung, z. B. als sogn. Piezostack oder als magnetostriktives Element ausgeführt ist. Diese Antriebe haben den Vorteil, daß sie analog zur Spannungsbeaufschlagung Stellwege durchführen und zwar mit hoher Betätigungskraft, wenn auch der absolut erzeugbare Weg relativ klein ist, so daß bei großen Stell- wegen auch große Piezoelementpackungen verwendet werden

müssen. Der weitere Vorteil solcher Antriebe besteht darin, daß sie sehr schnell wirken, so daß schnelle Schaltvorgänge durchführbar sind, die insbesondere bei der Einspritztechnik von hohem Vorteil sind.

Durch den Antrieb 59 kann nun der Ventilkörper 42 so ver- stellt werden, daß er entweder mit seiner ersten Dichtfläche 46 am ersten Ventilsitz 55 zur Anlage kommt und somit die Verbindung zwischen Steuerraum 36 und Abflußkanal 59 sperrt.

In diesem Falle wird dem Steuerraum 36 der hohe Druck des Kraftstoffhochdruckspeichers 5 zugeführt und das Einspritz- ventilglied 21 aufgrund der resultierenden Kraft aus dem auf seine Stirnfläche 34 wirkenden Druck in Schließstellung ge- halten. In einem anderen Schaltzustand des Antriebs 59 kommt der Ventilkörper 42 mit seiner zweiten Dichtfläche 47 in An- lage an dem zweiten Ventilsitz 54 und verschließt somit den Zulauf von Hochdruckkraftstoff zum Steuerraum 36 und öffnet zugleich den Abflußkanal 57. Der Steuerraum 36 wird sodann entlastet und das Einspritzventilglied 21 kann infolge des auf seine Druckschulter 31 wirkenden hohen Kraftstoffdrucks in Offenstellung gelangen und somit eine Kraftstoffein- spritzung bewirken. Wenn der Steuerraum 36 wieder mit hohem Kraftstoffdruck gefüllt wird wird das Einspritzventilglied 21 wegen der in Schließrichtung nun überwiegenden Kraft wie- der in Schließstellung gebracht.

Statt der oben dargestellten Positionen des Schließkörpers 42 kann dieser nun in eine Zwischenstellung gebracht werden durch entsprechende Erregung der Piezoelemente des Antriebs 59, so daß sich im Steuerraum 36 ein mittlerer Druck zwi- schen dem höchsten Druckniveau entsprechend dem Druck im Kraftstoffhochdruckspeicher und dem niedrigsten Druckniveau entsprechend dem Entlastungsdruck einstellen kann. Dies be- wirkt in Abstimmung mit der auf das Einspritzventilglied wirkenden übrigen Kräfte die Möglichkeit, das Einspritzven-

tilglied in eine Zwischenstellung zu bringen, über die ge- drosselt Kraftstoff zur Einspritzung in den Brennraum ge- langt. Diese Einspritzung wird vorzugsweise für eine Vor- einspritzung verwendet, wie sie bei fremdgezündeten Brenn- kraftmaschinen zur Geräuschreduzierung erforderlich ist. In Figur 4 ist oben der Druckverlauf des Drucks P im Steuerraum 36 über die Zeit dargestellt und darunter der Hub des Ein- spritzventilglieds, der der jeweiligen Einspritzung in Menge und Dauer entspricht. Man erkennt, daß für die Hauptein- spritzung H im oben stehenden Linienzug der Steuerraum 37 wesentlich höher entlastet wird als im Bereich der Vorein- spritzung V.

Zur dynamischen Beeinflussung der Öffnungs-und Schließbewe- gungen des Einspritzventilgliedes 21 ist z. B. die Drossel 58 im Ablaufkanal 57 vorgesehen. Es kann weiterhin im Zulaufka- nal 53 ebenfalls eine Drossel 60 eingesetzt werden, die den Druckanstieg im Steuerraum beeinflußt, wobei beide Drosseln 58 und 60 zusammen auf den Zustand der Zwischenstellung des Ventilkörpers zwischen den beiden Ventilsitzen und die Druckbildung im Steuerraum 36 abgestimmt sind. Diese Dros- seln und/oder die jeweilige Annäherung des Schließkörpers 42 an den einen oder anderen der Ventilsitze 54 bzw. 55 haben Einfluß auf den resultierenden Druck der Steuerung der Vor- einspritzmenge. Im hier gezeigten Beispiel mündet der Zu- laufkanal 53 in den Ringraum 51 ein. In Umkehrung kann auch der Zulaufkanal an die Stelle des Ablaufkanals 57 von Figur 3 treten und der Ablaufkanal an die Stelle des Zulaufkanals 53 dieser Figur vorgesehen werden. Diese Ausgestaltung hat einerseits den Vorteil, daß im Bereich der Führung zwischen Führungsbohrung 50 und Stößel 45 nur geringe Kraftstoff- drücke herrschen, so daß hier ein Leckage vermindert wird.

Andererseits wirkt aber in Schließstellung der am ersten Ventilsitz 54 befindlichen Dichtfläche 46 noch ein verhält- nismäßig hoher Druck auf die Restfläche am Ventilkörper, der diesen entgegen dem Antrieb belastet. Diese Belastung ist jedoch mit Hilfe von hohe Kräfte verwirklichenden Piezoele- menten beherrschbar.