Stand der Technik DE 198 37 332 Al bezieht sich auf eine-Steuereinheit zur Steuerung des Druckaufbaus in einer Pumpeneinheit. Die Steuereinheit weist ein Steuerventil und eine mit diesem verbun- dene Ventilbetätigungseinheit auf. Das Steuerventil ist als in Strömungsrichtung nach in- nen öffnendes 1-Ventil ausgebildet, das einen in einem Gehäuse der Steuereinheit axial verschiebbar gelagerten Ventilkörper aufweist, der bei geschlossenem Steuerventil von innen auf einen Ventilsitz des Steuerventiles sitzt. Es ist eine Drosselanordnung vorgese- hen, durch die der Durchfluß durch das Steuerventil bei um einen kleinen Hub h geöffile- tem Steuerventil gedrosselt wird. Bei um diesen Hubweg geöffneten Steuerventil ist der Ventilsitz nach wie vor geöffnet, ein weiterer Ventilsitz jedoch geschlossen, so dass das geforderte Medium über die Dresselbohxungen durch das Steuerventil Hießen muss. Auf- grund des derart gedrosselten Durchflusses durch das Steuerventil wird in einem Hoch- druckbereich des Systems ein niedrigerer Druck aufgebaut. Bei vollständig geschlossenem Steuerventil hingegen ist sowohl der erste Ventilsitz als auch der weitere Ventilsitz ge- schlossen, wodurch die Bypassverbindung unterbrochen wird. Dies fuhrt zum Aufbau eines Druckes von der Pumpeneinheit zum Niederdruckbereich des Systems in dem Hochdruckbereich des Systems.

DE 42 38 727 Al bezieht sich auf ein Magnetventil. Das Magnetventil dient zur Steuerung des Durchganges einer Verbindung zwischen einem zumindest zeitweise auf Fluidhoch- druck gebrachten Hochdruckraum, insbesondere eines Pumpenarbeitsraumes einer Kraft- stoffeinspritzpumpe und einem Niederdruckraum. Es ist ein in ein Ventilgehäuse einge- setzter Ventilkörper und eine darin angeordnete Bohrung vorgesehen, in der ein Ventil- schließglied in Form eines Kolbens von einem Elektromagneten entgegen der Kraft einer Rückstellfeder verschiebbar ist. Der Kolben verjüngt sich, ausgehend von einer kreiszylin- drischen Mantelfläche über eine Kegelfläche zu einem verringerten Durchmesser, wobei die Kegelfläche mit einem kegelförmigen, einen die kreiszylindrische Mantelfläche des Kolbens umgebenden Hochdruckraum mit einem den verringerten Durchmesser des Kol- bens umgebenden verbindenden Ventilsitz am Ventilkörper zusammenwirkt. Dessen Ke- gelwinkel ist kleiner als der Kegelwinkel der Kegelfläche des Kolbens, so dass der Kolben über eine am Übergang zwischen seiner zylinderförmigen Mantelfläche und der Kegelflä- che entstandenen Dichtkante mit dem Ventilsitz zusammenwirkt. Der Dichtkante ist in Überströmrichtung vom Hochdruckraum zum Niederdruckraum eine mit Beginn des Öff- nungshubes wirksam werdende Drosselstelle nachgeschaltet. Die Drosselstelle wird durch eine Drosselstrecke im Überdeclcungsbereich zwischen eckiger Fläche des Kolbens und der Ventilsitzfläche gebildet, wobei der Winkel der Kegelfläche des Kolbens geringfügig, vor- zugsweise 0,5 bis l'größer ist als der Winkel der Ventilsitzfläche, so dass der Durchtritts- querschnitt zwischen der Kegelfläche des Kolbens und der Ventilsitzfläche über den ge- samten Umfang in Überströmrichtung zum Niederdruckraum zu Beginn des Öffnungshu- bes stetig abnimmt. Aufgrund der hohen Strömungsgeschwindigkeiten des Kraftstoffen zwischen den Einspritzphasen-seien es Vor-, Haupt-oder Nacheinspritzphasen, können mit dieser Lösung Kavitationsschäden unterbunden werden.

Darstellung der Erfindung Die erfindungsgemäß vorgeschlagene Lösung erlaubt es, neben den Steuerparametem Ein- spritzbeginn, Einspritzmenge, Einspritzdruck und der Anzahl der Einspritzungen, die in diesem Zusammenhang als übliche Steuerparameter eines Common-Rail-Einspritzsystems genannt werden, die erste Phase des Einspritzvorganges (die sogenannte"bootphase") hin- sichtlich der Länge und des Druckniveaus zu steuern. Abhängig von der Drehzahl und der Last der selbstzündenden Verbrennungskraftmaschine kann sich durch die Beeinflussung der Bootphase die NO-Emissionen sehr günstig beeinflusst werden. Die der Hauptein- spritzung vorgelagerte Bootphase dient der Konditionierung des während der Hauptein- spritzphase urnzusetzenden Gemisches hinsichtlich einer optimalen, d. h. möglichst voll- ständigen Verbrennung mit optimaler Abgaszusammcnsetzung.

Die Möglichkeit, die Bootphase hinsichtlich ihrer Dauer unabhängig von den Steuerpa- ramtern Einspritzbeginn, Einspritzmenge und Einspritzdruck etc. zu beeinflussen, erlaubt eine Anpassung des Einspritzverlaufes während der Bootphase auch an den eingesetzten Kraftstoff. Bei stationären Dieselmotoren oder Dieselmotoren zum Antrieb von Schiffen wird häufig Schweröl als Kraftstoff eingesetzt, dessen Zerstäubungsverhalten beispielswei- se im Vergleich zu Dieselöl, welches in die Brennräume von Pkw-Dieselmotoren einge- spritzt wird, wesentlich ungünstiger ist. Die Aufbereitung des Gemisches durch eine ge- steuerte Einspritzung von Kraftstoff ermöglicht eine bessere von der Kraftstoffqualität un- abhängige Aufbereitung des verdichteten Gemisches, so dass sich während der Verbren- nungsphase im Brennraum hinsichtlich der Emissionen günstige Verhältnisse einstellen. In besonders vorteilhafter Weise lassen sich dadurch die günstigere NOx-Emissionen bei glei- chem Kraftstoffverbrauch der Verbrennungslcraftmaschinen erzielen. Dieses Konzept er- möglicht auch die Kombination der mehrfachen Einspritzung (Voreinspritzphasen) zur Erzielung einer Gemischvorwärmung und einer Nacheinspritzphase zur Rauchwertsenkung mit der Formung des Einspritzverlaufes.

Der Verwendung von Schweröl als Kraftstoff für Dieselmotoren trägt die vorgeschlagene Lösung überdies dadurch Rechnung, dass die Betätigungsorgane, z. B. Magnetspulen von Elektromagneten oder Piezoaktoren mit hydraulischen Übersetzern, durch Membrane vom Kraftstoff getrennt werden. Die Membrane schirmen z. B. die Ankerplatten'und Magnete vom Kraftstoff ab, der zur Verbesserung seiner Fließeigenschaften auf Temperaturen von bis zu 140°C und darüber vorgeheizt werden kann.

Zeichnung Anhand der Zeichnung wird die Erfindung nachstehend eingehender beschrieben.

Es zeigt : Figur 1 Ein Steueraggregat mit einer in Serie geschalteten Kombination aus ei- nem 3/2-Wege-Ventil und ein 2/2-Wege-Ventil, Figur 2 das Steueraggregat gemäß Figur l., befestigt an einem Hochdrucksam- melrauom (Common Rail3, Figur 3 das Steueraggregat gemäß Figur 1, einem Injektor (DHK) unmittelbar zugeordnet,

Figur 4 eine geteilt ausgeführte Ausführungsvariante des Steueraggregates gemäß Figur l, wobei ein Teil des Steueraggregates dem Hochdrucksammel- raum und der andere Teil des Steueraggregates dem Injektor (DHK) zu- geordnet ist und Figuren 5. 1, die Verläufe von Düsennadelhub und Einspritzdruck, jeweils aufgetragen über der Zeitachse, Figur 5.3 unterschhiedliche Ansteuerzeiten eines 3/2-Wege-Ventils, Figur 5.4 die Ansteuerzeit eines dem vollen Druckaufbau ermöglichenden 2/2- Wege-Ventils, Figur 6 die Verläufe von Druck, Nadelhub und von Ansteuerzeiten eines 3/2-und eines 2/2-Wege-Ventiles und Figur 7 die Verläufe von Druck, Nadelhub und Ansteuerzeiten eines 3/2-und eines 2/2-Wege-Ventiles bei mehrfacher Einspritzung, kombiniert mit dem"Boot-rate-shaping".

Ausführungsvarianten Figur 1 zeigt ein Steueraggregat mit einer in Serie geschalteten Kombination eines 3/2- Wege-Ventils und eines 2/2-Wege-Ventils.

Die Figur 1 entnehmbare Steuereinheit 6 ist mittels eines Hochdruckzulaufes 1 über einen hier nicht dargestellten Hochdrucksammelraum (Common Rail) oder eine andere Hoch- druckquelle mit unter hohem Druck stehendem Kraftstoff beaufschlagt. Die Steuereinheit 6 umfasst einen drucklosen Ablauf 3 sowie einen hochdruckseitigen Ablauf 2. Die Steuer- einheit 6 ist modular aufgebaut und umfasst ein Oberteil 7, indem eine erste Betätigungs- einrichtung 4 sowie eine zweite Betätigungseinrichtung 5 nebeneinander aufgenommen sind. Unterhalb des Oberteiles 7 der Steuereinheit 7 befindet sich ein Mitteilteil 8, an wel- ches sich ein Unterteil 9 anschließt.

Die Steuereinheit 6 umfasst ein erstes Ventil 10 sowie ein zweites Ventil 11. Das erste Ventil 10 ist als ein 3/2-Wege-Ventil ausgeführt, dessen Druckraum 28 über den Hoch- druckzulauf l mit unter hohem Druck stehenden Kraftstoff beaufschlagt ist. Dem gegen-

über ist das zweite'Ventil 11 als ein 2/2-Wege-Ventil ausgeführt. Das erste Ventil 10 wird durch die erste Betätigungseinrichtung 4 gesteuert, welche in der Darstellung gemäß Figur 1 als Elektromagnet ausgestaltet ist. Die Magnetspule 13 des Elektromagneten ist im Oberteil 7 der Steuereinheit 6 aufgenommen. Eine Betätigungsanordnung 21,22 zur Druk- kentlastung eines Steuerraumes 24 des ersten Ventiles 10 beaufschlagt ein Schließelement 20, welches seinerseits eine Ablaufdrossel 23 zur Druckentlastung des Steuerraumes 24 des ersten Ventiles 10 freigibt oder verschliesst. In der in Figur 1 dargestellten Ausführungsva- riante der Steuereinheit 6 ist die erste Betätigungseinrichtung 4 als Elektromagnet ausge- bildet. Alternativ ist die Ausgestaltung der ersten Betätigungseinrichtung 4 als Piezoaktor möglich, dem zur Vergrößerung des Stellweges ein hydraulischer Übersetzer nachgeschal- tet werden kann. Die Betätigungsanordnung 21,22-in der Darstellung gemäß Figur 1 als Ankerplatte 21 und mit dieser verbundenen Zapfen 22 ausgestaltet-ist über eine Rück- stellfeder 12 beaufschlagt, welche die Ankerplatte 21 der Betätigungsanordnugn 21,22 in einem Abstand von der unteren Stirnfläche der Magnetspule 13 der ersten Betätigungsein- richtung 4 hält. Der Zapfen 22 der Betätigungsanordnung 21,22 umfasst eine Anlagefläche 19, die das hier kugelförmig gestaltete Schließelement 20 teilweise umschließt und in den den Ablauf des Steuerraumes 24 verschließenden Sitz innerhalb des Mittelteiles 8 drückt.

Mit Bezugszeichen 18 ist die Symmetrielinie der ersten Betätigungseinrichtung 4 und des ersten Ventiles 10 bezeichnet.

Unterhalb der ersten Betätigungseinrichtung 4 ist im Oberteil 7 der Steuereinheit 6 ein er- ster Hohlraum 15 ausgebildet, der zur Aufnahme der Ankerplatte 21 der Betätigungsanord- nung 21,22 dient. Im Bereich oberhalb der Trennfuge des Oberteiles 7 und des Mittelteiles 8 der Steuereinheit 6 ist der erste Hohlraum 15 mittels eines flexiblen Membranelementes 17 gegen den Eintritt von Kraftstoff abgedichtet. Beim Einsatz der Steuereinheit 6 an Großdieselmotoren, wie sie z. B. als stationäre Dieselmotoren oder zum Antrieb von Schif- fen Einsatz finden, wird als Kraftstoff Schweröl eingesetzt, welches zur Verbesserung sei- ner Fließeigenschaften auf Temperaturen von bis zu 140°C und darüber vorgeheizt wird.

Um die erste Betätigungseinrichtung 4-und analog die zweite Betätigungseinrichtung 5, welche das zweite Ventil 11 betätigt-vor Beschädigungen und eintretenden zähflüssigen Kraftstoff zu schützen, sind der erste Hohlraum 15 und analog der zweite Hohlraum 16 der zweiten Betätigungseizüchtung 5 mittels flexibler Membranelemente 17 im Bereich der Trennfüge zum Mittelteil 8 der Steuereinheit 6 gegen den Eintritt heißen Kraftstoffes ge- schützt.

Die eine bei Druckentlastung des Steuerraumes 24 des ersten Ventiles 10, welches bevor- zugt als 3/2-Wege-Ventil ausgebildet ist, abgesteuerte Steuermenge dringt in den den Zap- fen 22 der Betätigungsanordnung 21,22 umgebenden Ringraum ein und strömt von dort in

eine im Mittelteil 8 horizontal verlaufende Überströmbohrung 25 ein. Von der horizontal verlaufenden Überströmbohrung 25 im Mittelteil 8 der Steuereinheit 6 zweigt sowohl eine sich in vertikale Richtung im Mittelteil 8 erstreckende Überströmbohrung 26 als auch eine Abströmleitung 34 ab. Über die Abströmleitung 34 kann das abgesteuerte, aus dem Steuer- raum 24 abströmende Kraftstoffvolumen in den drucklosen Ablauf 3 eingeleitet werden, von welchem das abgesteuerte Kraftstoffvolumen in den Kraftstofftank zurückströmt.

Das erste Ventil 10 umfasst einen Ventilkörper 27, dessen obere Stirnseite den Steuerraum 24 begrenzt. Der Steuerraum 24 wird darüber hinaus vom Unterteil 9 der Steuereinheit 6 sowie einem Teilbereich der unteren Fläche des Mittelteiles 8 der Steuereinheit 6 begrenzt, in welchem die Ablaufdrossel 23 untergebracht ist, die durch das hier kugelförmig konfi- gurierte Schließelement 20 verschließ-bzw. freigebbar ist. Der Ventilkörper 27 des ersten Ventiles 10 umfasst darüber hinaus in dem Bereich, der vom ringförmig konfigurierten Druckraum 28 umschlossen ist, eine Zulaufdrosselstelle 30, die mit einer an der oberen Stirnseite des Ventilkörpers 27 mündenden Längsbohrung in Verbindung steht. Über den Hochdruckzulauf l, die Zulaufdrosselstelle 30 sowie die erwähnte in Figur 1 gestrichelt eingezeichnete Längsbohrung ist sichergestellt, dass der Steuerraum 24 des ersten Ventiles 10 stets mit einem Steuervolumen beaufschlagt ist. Darüber hinaus umfasst der Ventilkör- per 27 des ersten Ventiles 10 eine mit einer entsprechenden Sitzfläche des Unterteiles 9 zu- sammenwirkenden Kegelsitz 29. In Figur 1 ist der Kegelsitz 29 des Ventilkörpers 27 in eine zu diesem korrespondierende Sitzfläche des Unterteiles 9 der Steuereinheit 6 eingefah- ren und verschließt sowohl den drucklosen Ablauf 3 als auch die unterhalb des ringförmig verlaufenden Druckraumes 28 abzweigende Querbohrung 32 zum Druckraum 36 des zweiten Ventiles 11, welches bevorzugt als 2/2-Wege-Ventil ausgestaltet ist. Der Ventil- körper 27 des ersten Ventiles 10 umfasst ferner einen Ansatz 31, der unterhalb des Kegel- sitzes 29 angeordnet ist und entsprechend des Hubweges des Ventilkörpers 27 im Unterteil 9 der, Steuereinheit 6 den drucklosen Ablauf 3 verschließt bzw. freigibt. Bei Druckentlas- tung des Steuerraumes 24 durch Bestromung der ersten Betätigungseinheit 4 wird der Steuerraum 24 druckentlastet, demzufolge fährt der Ventilkörper 27 in vertikale Richtung nach oben auf, bis dessen obere Stirnseite an der Anlagefläche 18 des Mittelteiles 8 anliegt.

Entsprechend dieser vertikalen Hubbewegung fährt der Kegelsitz 29 aus seiner Sitzfläche im Unterteil 9 der Steuereinheit 6 auf und der Ansatz 31 teilweise in die unterhalb des Druckraumes 28 sich anschließende Bohrung gerade soweit ein, dass über den ringförmi- gen Druckraum 28 der Hochdruckzulauf 1 und die dem Druclza. lun 36 des zweiten Venti- les 11 beaufschlagende Querbohrung 32 mit Hochdruck versorgt ist.

Die ebenfalls im Oberteil 7 der Steuereinheit 6 untergebrachte zweite Betätigungseinheit 5, welche in der Ausführurlgsvaria3nte gemäß Figur 1 ebenfalls als Magnetventil alls Elelctro-

magnet ausgeführt ist, betätigt einen Ventilkörper 35 des zweiten Ventiles 11. Unterhalb der Magnetspule 13 der zweiten Betätigungseinrichtung 5 ist ein zweiter im Oberteil 7 ausgebildeter Hohlraum 16 enthalten, der über das Membranelement 17 gegen das Zuströ- men von vorgeheiztem Brennstoff abgesichert ist. Bei einströmenden und daraufhin erkal- tendem Brennstoff wäre der Betrieb wegen die kleinen Hubwege, die von den Elektorma- gneten zur Betätigung des ersten Ventiles 10 bzw. des zweiten Ventiles 11 erforderlichen Stellwege in der geforderten Präzision nicht mehr realisierbar, wenn als Brennstoff vorge- heiztes Schweröl verwendet wird, was bei stationären Großdieselmotoren sowie bei Die- selmotoren, die zum Antrieb schon Schiffen dienen, durchaus üblich ist.

Der über die Querbohrung 32 beaufschlagte Druckraum 36 des zweiten Ventiles 11 mündet in einen Hochdruckablauf 2, der mit einem in Figur 1 nicht dargestellten Düsenraum eine Einspritzvorrichtung wie einer Düsenhalterkombination oder einem Injektor in Verbindung steht. An dem dem Hochdruckablauf 2 zuweisenden Ende des Ventilkörpers 35 des zwei- ten Ventiles 11 ist ein Kegelsitz 39 ausgebildet, der mit einer korrespondierenden Sitzflä- che im Unterteil 9 der Steuereinheit 6 zusammenwirkt. Im unteren Bereich des Ventilkör- pers 35 ist mit dem Druckraum 36 in Verbindung stehend eine Drosselstelle 37 ausgebil- det, die mit einer Längsbohrung 38 innerhalb des Ventilkörpers 35 in Verbindung steht.

Die erste Betätigungseinrichtung 4 sowie die zweite Betätigungseinrichtung 5 werden mit- tels eines Ansteuerteiles 40 angesteuert, welches über Ansteuerleitungen 14 jeweils mit den Magnetspulen 13 der ersten Betätigungseinrichtung 4 bzw. der zweiten Betätigungsein- richtung 13 in Verbindung steht.

Die Betriebsweise der in Figur 1 dargestellten Ausführungsvariante stellt sich wie folgt dar : Der Ventilkörper 27 des hydraulischen 3/2-Wege-Ventiles 10 wird mittels der als Elektro- magnet ausgeführten ersten Betätigungseinrichtung 4 gesteuert. Das Öffnen und Schließen des Ventilkörpers 27 wird durch die Druckentlastung des Steuerraumes 24 über die erste Betätigungseinrichtung 4 gesteuert. Der Druckabfall oder der Druckanstieg ist abhängig von den Durchmessern der Zulaufdrosselstelle 30 im unteren Teil des Ventilkörpers 27 bzw. der Auslegung der Ablaufdrossel 23 oberhalb des Steuerraumes 24. Ist die Magnet- spule 13 der ersten Betätigungsvorrichtung 4 unbestromt, schließt der Ventilkörper 2, 7 durch Einfahren seines Kegelsitzes 29 in die korrespondierende Sitzfläche innerhalb des Unterteiles 9 der Steuereinheit 6 den Hochdruckzulauf 1 über die Querbohrung 22 zum Druckraum 36 des zweiten Ventiles 11 ab. Der Hochdruckablauf 2 des zweiten Ventiles 11 ist in diesem Zustand mit dem drucklosen Ablauf 3 unterhalb des ersten Ventiles 10 ver-

bunden. Über diesen strömt auch die aus dem Steuerraum 24 bei dessen Druckentlastung abgesteuerte. Steuervolumenmenge über die horizontal verlaufende Überströmbohrung 25 bzw. die Abströmleitung 34 auf die Niederdruckseite der Steuereinheit 6 ab. In diesem Zu- stand verbleibt eine Düsennadel einer Einspritzeinrichtung, vergleiche Figuren 2 und 3 geschlossen. Bei der über das Ansteuerteil 40 initiierten Aktivierung der ersten Betäti- gungseinrichtung 4, d. h. Erregung der Magnetspule 13 wird der Ventilkörper 27 bis zum Anschlag 18 bewegt. Durch entsprechend des Hubweges erfolgendes Einfahren des Ansat- zes 31 in die unterhalb des Druckraumes 28 sich anschließende Bohrung erfolgt ein Schließen des drucklosen Ablaufes 13, wobei der Hochdruckzulauf 1 über den Druckraum 28 mit dem Druckraum 36 des zweiten Steuerventiles 11 verbunden wird. Nunmehr erfolgt der Beginn des Einspritzvorganges. Der Einspritzdruck wird über die den Ventilkörper 35 des zweiten Ventiles 11 betätigende zweite Betätigungseinrichtung 5 gesteuert, deren Ma- gnetspule über eine Ansteuerleitung 14 vom Ansteuerteil 40 aktiviert wird. Im geschlosse- nen Zustand des zweiten Ventiles 11, d. h. bei nicht aktivierter Magnetspule 13 der zweiten Betätigungseinrichtung 5 wird der Zulauf zur Einspritzdüse über die im Ventilkörper 35 ausgebildete Drosselstelle 37 gedrosselt. Mit der geschilderten Ansteuerabfolge, d. h. einem Bestromen der Magnetspule 13 der ersten Betätigungseinrichtung 4 und einem daraufhin erfolgenden Druckentlasten des Steuerraumes 24 wird zwar der Hochdruckablauf 1 über den Druckraum 28 und über die Querbohrung 32 mit dem Druckraum 36 des zweiten Ven- tiles 11 verbunden, jedoch erfolgt in dieser Phase der Einspritzung lediglich eine gedros- selte Beaufschlagung des Hochdruckzulaufes 2 zur Einspritzdüse (vergleiche Darstellung in Figur 2). Abhängig von der Betätigung der zweiten Betätigungseinrichtung 5 über das Ansteuerteil 40 kann eine entdrosselte Beaufschlagung des zum Düsenraum 59 einer Dü- senhalterkombination 56 (vergleiche Darstellung gemäß Figur 2) je nach Ansteuerung, d. h.

Hubweg des Ventilkörpers 35 des zweiten Ventiles 11 innerhalb des Unterteiles 9 der Steuereinheit 6 erfolgen. Beim Öffnen des zweiten Ventiles 11 Wird die Einspritzdüse an der Düsenhalterkombination (vergleiche Figuren 2 und 3) ungedrosselt mit dem über dem Hochdruckzulauf 1, den Druckraum 28 des ersten Ventiles 10, der Querbohrung 32, der dem Druckraum 36 des zweiten Ventiles 11 verbunden. Zur Beendigung der Einspritzung wird der zur Düsenhalterkombination oder zum Injektor 56 (vergleiche Darsteihmg gemäß Figur 2) rührende Hochdruckablauf 2 durch Betätigung des Ventilkörpers 27 des vorzug- weise als 3/2-Wege-Ventiles ausgebildeten ersten Ventiles 10, d. h. Einfahren des Kegelsit- zes 29 in die im Unterteil 9 befindliche Sitzfläche geöffnet, wodurch der Hochdruckablauf 2 mit dem drucklosen Ablauf 3 zur Druckentlastung der Einrichtung zum Einspritzen von Kraftstoff 56 druckentlastet wird. Danach wird das zweite Ventil 11 über die Rückstellfe- der 12, die von der Magnetspule 13 umschlossen im Oberteil 7 der Steuereinheit 6 aufge- nonniien ist, geschlossen.

Figur 2 zeigt die Steuereinheit gemäß Figur 1 befestigt an einem Hochdrucksammelraum (Common Rail).

In der Darstellung gemäß Figur 2 ist die Steuereinheit 6 lediglich durch das Oberteil 7, dem Mittelteil 8 und das Unterteil 9 repräsentiert. Der Hochdrucksammelraum 50 ist im we- sentlichen rohrförmig konfiguriert. Entlang einer Stoßfuge 51 sind der Hochdrucksammel- raum 50 (Common Rail) und die Steuereinheit 6 miteinander verbunden. Oberhalb der Steuereinheit 6 sind die Ansteuerleitungen 14 der ersten Betätigungsvorrichtung 4 sowie der zweiten Betätigungsvorrichtung 5 im Oberteil 7 der Steuereinheit 6 dargestellt, über welche mittels des Ansteuerteiles 40 die Magnetspulen zur Betätigung des ersten Ventiles 10 bzw. des zweiten Ventiles 11 angesteuert werden.

Der Hochdrucksammelraum 50 (Common Rail) steht über einem Kraftstoffvorlauf 53 mit dem Tank 55 in Verbindung und umfasst eine Hochdruckkraftstoffpumpe 52, welche den Kraftstoff aus dem Tank 55 auf ein beliebiges Druckniveau z. B. zwischen 600 und 1800 bar bringt.

Der drucklose Ablauf 3 an der Steuereinheit 6 steht über eine Rücklaufleitung 54 ebenfalls mit dem Tank 55 in Verbindung, so dass die aus dem Steuerraum 24 des ersten Ventiles 10. abgesteuerte Kraftstoffmenge wieder in das IQaftstoffreservoir zurückzufließen vermag.

Am Hochdruckablauf 2 der Steuereinheit 6 steht, durch Druckbeaufschlagung des Druck- raumes 36 des zweiten Ventiles 11 bewirkt, Hochdruck an, der entsprechend des weiteren Verlaufes des Hochdruckablaufes 2 am Steuerraum 59 der Düsenhalterkombination 56 ansteht. Mit Bezugszeichen 56 ist eine Düsenhalterlcombination bezeichnet, die eine Dü- sennadel 58 umfasst, die innerhalb der Düsenhalterlcombination 56 über eine Druckfeder beaufschlagt ist. Je nach Druckbeaufschlagung des Düsenraumes 59 werden am brenn- raumseitigen Ende der Düsenhalterkombination 56 angeordnete Einspritzöffnungen 57 mit Kraftstoff versorgt oder verschlossen. Der Federraum der Düsenhalterkombination 56 steht über einen weiteren drucklosen Ablauf 60 mit dem Rücklauf 54 in den Kraftstofftank 55 in Verbindung, so dass überschüssiges Kraftstoffvolumen ebenfalls in den Tank 55 zurück- strömen kann. In der Darstellung gemäß Figur 2 ist die Steuereinheit 6 unmittelbar dem Hochdrucksammelraum 50 (Common Rail) zugeordnet, wodurch sich eine kurze Baulänge des Hochdruclaulau : Ees 1 vom Hochdrucksammelraum 50 (Common Rail) zur Steuerein- heit 6 erreichen läßt.

Der Darstellung gemäß Figur 3 ist die Steuereinheit gemäß Figur 1 zu entnehmen die un- mittelbar oberhalb eines Injektors (DHK) angeordnet ist.

Die mit Bezugszeichen 70 bezeichnete integrierte Version einer Steuereinheit 6 im oberen Bereich einer Düsenhalterkombination 56 oder einer anders konfigurierten Einrichtung zum Einspritzen von Kraftstoff in die Brennräume einer selbstzündenden Verbrennungs- kraftmaschine, wird analog zur Darstellung gemäß Figur 2 über Ansteuerleitungen 14 mit- tels eines Ansteuerteiles 40 angesteuert. Der Hochdrucksammelraum 50 wird analog zur Darstellung gemäß Figur 2 über eine Hochdruckkraftstoffpumpe 52 mit einem unter hohem Druck stehenden Kraftstoffvolumen beaufschlagt, welches die Hochdruckkraftstoffpumpe 52 ihrerseits über einen Vorlauf 53 aus dem Tank 55 fördert. In dem Tank 55 mündet ein druckloser Ablauf 60 der Einrichtung zum Einspritzen von Kraftstoff 56, die hier als Dü- senhalterkombination ausgebildet ist. Vom drucklosen Ablauf 3 der Steuereinheit 6, die in der Ausführungsvariante gemäß Figur 3 in den Federraum der Düsenhalterkombination 56 mündet, strömt das Leckölvolumen über den drucklosen Ablauf 60 und den Rücklauf 54 in den Tank 55 zurück. Durch die integrierte Version 70 der Steuereinheit 6 oberhalb einer Einrichtung zum Einspritzen von Kraftstoff 56, ergibt sich in vorteilhafter Weise ein be- sonders kurzer Hochdruckablauf 2, über welchen der Düsenraum 59, der die Düsennadel 58 umschließt, mit Hochdruck beaufschlagbar ist. Auch die Steuereinheit 6 in ihrer inte- grierten Version 70 weist ein Oberteil 7, das Mittelteil 8 sowie das das erste Ventil 10 so- wie das in Figur 3 nicht dargestellte zweite Ventil 11 aufnehmende Unterteil 9 auf.

Figur 4 ist eine geteilt ausgeführte Ausführungsvariante der Steuereinheit zu entnehmen, wobei ein Teil der Steuereinheit am Hochdrucksammelraun (Common Rail) und der ande- re Teil der Steuereinheit dem Injektor unmittelbar zugeordnet ist.

Die geteilte Ausführungsvariante der Steuereinheit 6 ist mit Bezugszeichen 80 bezeichnet.

In dieser Ausfuhrungsvariante umfasst die Steuereinheit 80 zwei Komponenten, wobei das erste Ventil 10 und-die dieses betätigende erste Betätigungsvorrichtung 4 im Oberteil 7.1, im Mittelteil 8.1 sowie im Unterteil 9. 1 aufgenommen ist. Der Hochdrucksammelraum 50 (Common Rail) steht unmittelbar mit dem Unterteil 9.1 des Steuergerätes 80 in Verbin- dung. Vom Unterteil 9.1 der geteilten Steuereinheit 6, d. h. vom Druckraum 28 des ersten Ventiles 10, zweigt eine Verbindungsleitung 81 ab, über welche der Druckraum 36 des zweiten Ventiles 11, welcher im zweiten Teil des geteilt ausgefüllten Steuergerätes 80 ent- halten ist, mit unter hohem Druck stehenden Kraftstoff beaufschlagt wird.

Das zweite Ventil 11, bevorzugt als 2/2-Wege-Ventil ausgeführt, ist im Oberteil 7. 2, Mit- telteil 8. 2 und Unterteil 9. 2 der geteilt ausgeführten Ausführungsvariante des Steuergerätes 80 untergebracht. Vom Druckraum 36 des zweiten Ventiles 11 zweigt der Hochdruckab- lauf 2 ab, der den Düsenraum 59 der Düsenhalterkombination 56 mit Hochdruck beauf- schlagt. Entsprechend der Hubbewegung der Düsennadel 58 entgegen der Federvorspan-

nung, werden die Einspritzöffnungen 57 am brennraumseitigen Ende der Düsenhalterkom- bination 56 entweder mit Kraftstoff beaufschlagt oder verschlossen. Mit Bezugszeichen 60 ist ein druckloser Ablauf bezeichnet, über welchen überschüssiges Kraftstoffvolumen in einen hier nicht dargestellten Tank zurückströmt.

Figur 5. 1 bzw. 5. 2 zeigen die Verläufe des Düsennadelhubes und des Einspritzdruckes, jeweils aufgetragen über die Zeitachse.

Der Darstellung gemäß Figur 5.1 ist der Nadelhubweg 23 aufgetragen über der Zeitachse 84 zu entnehmen. Wie der Darstellung gemäß Figur 5.1 entnommen werden kann, lassen sich mit der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Lösung sowohl kurze Bootphasen 87 einer Haupteinspritzung 90 vorschalten als auch länger bemessene Bootphasen 88. Den Kurven der Figur 5.2 ist das Druckniveau 92 zu entnehmen, welches während der der Hauptein- spritzung 90 vorgeschalteten Bootphase 86, sei sie als kurze Bootphase 87, sei sie als lange Bootphase 88 bemessen, erreicht wird. Das Druckniveau 92 während der Bootphase 86 ist mit der in Figur 1 dargestellten Drossel 37 im Verhältnis zum Systemdruck 91, d. h. dem Höchstdruck einstellbar und abhängig von Durchhub und Drosselgröße.

Im Vergleich zum während der Haupteinspritzphase 90 herrschenden Druckniveau 89, bei welchem das Maximalniveau vorliegt, verläuft der Einspritzdruck während der Bootphasen 86 auf einem geringeren Druckniveau 92. Innerhalb der Bootphase kommt eine kleine Kraftstoffmenge zur Einspritzung in den Brennraum, welche im wesentlichen zur Verbes- serung der Verwirbelung der verdichtenden Luft innerhalb des Brennraumes dient und eine Konditionierung des Luftgemisches zur Herbeiführung einer sich anschließenden optima- len Verbrennung während der Haupteinspritzphase 90 zum Ziel hat. Der Verlauf der Haupteinspritzphase 90 ist durch ein Druckmaximum 89 gekennzeichnet, eine abfallende Druckflanke 93 sowie eine steil ansteigende Druckflanke 94 zu Beginn der Haupteinspritz- phase 90. Das während der Haupteinspritzphase 90 sich einstellende Höchstdruckniveau 91 entspricht im wesentlichen dem Druckmaximum 89, welches sich innerhalb des Hoch- drucksammelraumes 50 (Common Rail) einstellt.

Figur 5. 3 zeigt unterschiedliche Ansteuerzeiten eines 3/2-Wege-Ventils, welche die Ein- spritzdauer und die Einspritzmenge definieren.

Bezugszeichen 95 markiert einen ersten Einspritzbeginn des ersten Ventiles 10, welches als 3/2-Wege-Ventil gestaltet ist, während mit Bezugszeichen 103 das Ende einer ersten Ein- spritzdauer 99 identifiziert ist. Der 1. Einspritzbeginn 95 wird durch den Ansteuerzeitpunkt des das ersten Ventiles 10 ansteuernden Elektromagneten 13 ausgelöst. Je nach Ansteuer-

zeitpunkt, lassen sich auch ein zweiter Einspritzbeginn 96 bzw. ein dritter Einspritzbeginn 97 darstellen, wodurch sich-unter Beibehaltung des Einspritzendes 103-unterschiedlich lange Einspritzdauern 98,99, 100 realisieren lassen, durch die die dem Brennraum einer Verbrennungskraftmaschine zugeführte Kraftstoffmenge bestimmt wird.

Das Druckniveau, welches bei der Ansteuerung des ersten Ventiles 10 durch den Elektro- magneten 13 erreicht wird, ist mit Bezugszeichen 101 gekennzeichnet.

Figur 5.4 zeigt die Ansteuerzeit des zweiten Ventiles 11, welches als 2/2-Wege-Ventil aus- gebildet ist. Dieses wird durch den Elektromagneten 13 zum Zeitpunkt 102 geöffnet und zum Zeitpunkt 103 geschlossen. Während des durch Bezugszeichen 100 gekennzeichneten Zeitraumes sind beide Ventile geöffnet, so dass sich während dieser Phase das Druckma- ximum 89 gemäß Figur 5.3 einstellt, an dem sich die beiden Druckniveaus 101 bzw. 105 am 3/2-Wege-Ventil und am 2/2-Wege-Ventil, d. h. am ersten Ventil 10 und am zweiten Ventil 11 überlagern. Entsprechend des Ansteuerzeitpunktes 90 kann die der Hauptein- spritzphase 50 vorgelagerte Bootphase 86 als kurze Bootphase 87 oder als lange Bootphase 88 geformt werden, in der beim Öffnen des 3/2-Wege-Ventiles ausgebildeten ersten Ven- tiles 10 anstehende erste Druckniveau 101 herrscht.

Werden gemäß Figur 5.4 das erste Ventil 10 und das zweite Ventil 11 gleichzeitig geöffnet und geschlossen, gemäß des Kurvenzuges 104, so stellt sich eine Haupteinspritzung ohne Vorschaltung einer Bootphase 86 wie in Figur 5.2 ein.

Figur 6 zeigt die Verläufe von Druck und Nadelhub und die Ansteuerzeiten eines 3/2- Wege-Ventiles und eines 2/2-Wege-Ventiles bei mehrfacher Einspritzung mit Boot-rate- shaping.

In Figur 6 sind die oben genannten Parameter in bezug auf den Oberen Totpunkt (O. T. ) 106 eines Kolbens im Zylinder einer Verbrennungslcraftmaschzne wiedergegeben. Dem oberen Kurvenzug von Figur 7 ist entnehmbar, dass eine Haupteinspritzphase 90 mit vor- geschalteter Bootphase 86 eine Voreinspritzung 108 sowie eine Nacheinspritzung 109 zu- geordnet sind. Während der Voreinspritzung 108 ist die Düsennadel, welche beispielsweise das Einspritzven. tügliedes eines Injektors darstellt, teilweise geöffnet, vergleiche Bezugs- zeichen 110 ; während des mit 111 gekemizeichneten Zeitraumes steht die. Düsemiadel ge- mäß des Nadeihubwegverlaufes 83 in Figur 7 vollständig offen. Mit dem 2/2-Wege-Ventil 11 kann die Länge der Bootphase 86 synchron zum 1. Ventil 10 bei Einspritzbeginnände- rungen gesteuert werden.

Während der Voreinspritzung 108 wird das erste Ventil 10, ausgebildet als 3/2-Wege- Ventil während der Dauer 112 kurz geöffnet und anschließend wieder geschlossen wo- durch eine geringe Menge Kraftstoff zur Vorkonditionierung in den Brennraum der Ver- brennungskraftmaschine eingespritzt wird. Zum mit Bezugszeichen 95 gekennzeichneten Zeitpunkt öffnet das 3/2-Wege-Ventil für die Dauer der Haupteinspritzphase 113 und schließt zum Zeitpunkt 103 wieder. Während der Nacheinspritzphase 109 wird das 3/2- Wege-Ventil, d. h. das erste Ventil 10 für die Dauer 114 geöffnet. Verschoben zu den Öff- nungszeitpunkt 95 bzw. dem Schließzeitpunkt 103 des ersten Ventiles 10 wird das 2/2- Wege-Ventil, d. h. das zweite Ventil 11 zum Zeitpunkt 116 geöffnet und erst zum Zeitpunkt 117 geschlossen, der gemäß des in Figur 7 dargestellten verschobenen Öffnungsdauerver- laufes des 2/2-Wege-Ventiles 115 mit dem Ende der Nacheinspritzphase 114 zusammen- fallen kann.

Durch die Verschiebung des Öffnungs-bzw. Schließzeitpunktes 116 bzw. 117 des 2/2- Wege-Ventiles, d. h. des zweiten Ventiles 11 läßt sich ein Boot-rate-Shaping erreichen, d. h. der Einspritzdruckverlauf und damit die Einspritzmenge nach bestimmten Bedingungen und Kriterien formen. Ferner geht aus den in Figur 7 wiedergegebenen Kurvenverläufen vor, das eine Haupteinspritzphase 90, sei sie mit oder ohne Bootphase 86 sowohl eine Vor- einspritzung 108 sowie auch eine Nacheinspritzung 109 vor-bzw. nachgeschaltet werden können.

Bezugszeichenliste 1 Hochdruck-zulauf 2 Hochdruckablauf 3 druckloser Ablauf 4 erste Betätigungseinrichtung 5 zweite Betätigungseinrichtung 6 Steuereinheit 7 Oberteil 8 Mittelteil 9 Unterteil 10 erstes Ventil (3/2) 11 zweites Ventil (2/2) 12 Rückstellfeder 13 Magnetspule 14 Ansteuerleitung 15 erster Hohlraum 16 zweiter Hohlraum 17 Membranelement 18 Anschlagfläche 19 Anlagefläche 20 Schließelement 21 Platte 22 Zapfen 23 Ablaufdrossel 24 Steuerraum 25 horizontale Überströmbohrung 26 vertikale Überströmbohrung 27. Ventilkörper (3/2) 28 Druckraum 29 Kegelsitz 30 Zulauidrossel 31 Ansatz 32 Querbohrung 33 Leclcölablauf 34 Abströmleitung 35 Ventilkörper (2/2) 36 Druckraum

37 Bohrung 3 8 Längsbohrung 39 Sitz 40 Ansteuerteil 50 Hochdrucksamelraum (Common Rail) 51 Stoßfuge 52 Hochdruckkraftstoffpumpe 53 Vorlauf 54 Rücklauf 55 Tank 56 Düsenhalterkombination (DHK) /Injektor 57 Spritzöffnung 58 Düsennadel 59 Düsenraum 60 druckloser Ablauf 70 integrierte Version 80 geteilte Version (Rail DHK) 81 Verbindungsleitung 82 83 Nadelhubweg 84 Zeitachse 85 Einspritzdruckverlauf 86 Bootphase 87 kurze Bootphase 88 lange Bootphase 89 Druckmaximum 90 Haupteinspritzphase 91 Höchstdruck 92 Bootdruck 93 fallende Druckflanke 94 ansteigende Druckflanke 95 erster Einspritzbeginn 3/2-WV 96 zweiter Einspritzbeginn 3/2-WV 97 dritter Emspritzbeginn 3/2-WV 98 erste Einspritzdauer 3/2-WV 99 zweite Einspritzdauer 3/2-WV 100 dritteEinspritzdauer 3/2-WV 101 erstes Druckniveau 3/2-WV 102 Öffnungszeitpunkt 2/2-WV 103 Schließzeitpunkt 2/2-WV 104 gleichzeitiges Öffnen 3/2-WV 2/2-WV ohne Boot 105 zweites Druckniveau 9/2- 106 oberer Totpunkt Motorkolben 107 Spritzbeginn vor O. T.

108 Voreinspritzung 109 Nacheinspritzung 110 Teilweise Öffnung Düsennadel 111 Düsennadel vollständig geöffnet 112 Öffnungsdauer Voreinspritzung 113 öffnungsdauer Hauptein- spritzung 1 14 Öffnungsdauer Nachein- spritzung 115 Verschobene Öff-nimgsdauer 2/2-WV 116 Öffnungszeitpunkt 2/2-WV 117 Schlisßzeitpuokt 2/2-WV