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EP1478841A1 - Fuel-injection device for an internal combustion engine - Google Patents

Fuel-injection device for an internal combustion engine

Info

Publication number
EP1478841A1
EP1478841A1 EP02792634A EP02792634A EP1478841A1 EP 1478841 A1 EP1478841 A1 EP 1478841A1 EP 02792634 A EP02792634 A EP 02792634A EP 02792634 A EP02792634 A EP 02792634A EP 1478841 A1 EP1478841 A1 EP 1478841A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
pump
pump piston
pressure
piston
chamber
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
EP02792634A
Other languages
German (de)
French (fr)
Other versions
EP1478841B1 (en
Inventor
Peter Boehland
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Publication of EP1478841A1 publication Critical patent/EP1478841A1/en
Application granted granted Critical
Publication of EP1478841B1 publication Critical patent/EP1478841B1/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M45/00—Fuel-injection apparatus characterised by having a cyclic delivery of specific time/pressure or time/quantity relationship
    • F02M45/02—Fuel-injection apparatus characterised by having a cyclic delivery of specific time/pressure or time/quantity relationship with each cyclic delivery being separated into two or more parts
    • F02M45/04—Fuel-injection apparatus characterised by having a cyclic delivery of specific time/pressure or time/quantity relationship with each cyclic delivery being separated into two or more parts with a small initial part, e.g. initial part for partial load and initial and main part for full load
    • F02M45/06—Pumps peculiar thereto
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M47/00—Fuel-injection apparatus operated cyclically with fuel-injection valves actuated by fluid pressure
    • F02M47/02—Fuel-injection apparatus operated cyclically with fuel-injection valves actuated by fluid pressure of accumulator-injector type, i.e. having fuel pressure of accumulator tending to open, and fuel pressure in other chamber tending to close, injection valves and having means for periodically releasing that closing pressure
    • F02M47/027—Electrically actuated valves draining the chamber to release the closing pressure
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M57/00—Fuel-injectors combined or associated with other devices
    • F02M57/02—Injectors structurally combined with fuel-injection pumps
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M59/00—Pumps specially adapted for fuel-injection and not provided for in groups F02M39/00 -F02M57/00, e.g. rotary cylinder-block type of pumps
    • F02M59/20—Varying fuel delivery in quantity or timing
    • F02M59/36—Varying fuel delivery in quantity or timing by variably-timed valves controlling fuel passages to pumping elements or overflow passages
    • F02M59/366—Valves being actuated electrically

Definitions

  • the invention is based on one
  • Fuel injection device for an internal combustion engine according to the preamble of claim 1.
  • Fuel injection device has a high-pressure fuel pump and a fuel injection valve connected to this for each cylinder of the internal combustion engine.
  • the high-pressure fuel pump has a pump piston which is driven by the internal combustion engine in a stroke movement and delimits a pump working space.
  • the fuel injection valve has a pressure chamber connected to the pump working chamber and an injection valve member, through which at least one injection opening is controlled and which through the
  • Pressure chamber prevailing pressure is movable against a closing force in the opening direction to release the at least one injection opening.
  • a control valve is provided, by means of which a connection of the pump work space to a relief space and a pressure source is controlled. When the control valve is open, the pump work space is filled with fuel from the pressure source during the suction stroke of the pump piston.
  • the aim is for the high pressure pump to generate a high pressure even at a low engine speed so that a high output and a high torque of the internal combustion engine is achieved.
  • the pressure generated by the high pressure pump increases with the speed the internal combustion engine, the maximum pressure generated must be limited to ensure sufficient durability of the high pressure pump. With a given drive of the high-pressure pump and a given diameter of the pump piston, a compromise in the design must be found here, on the one hand to achieve a sufficiently high pressure at low speed and on the other hand not to exceed the maximum pressure specified for reasons of durability.
  • the fuel injection device with the features according to claim 1 has the advantage that the pressure generated by the high pressure pump can be limited by the second pump piston is brought into its passive position and only the first pump piston delivers fuel. It can be provided that at low engine speed both pump pistons are coupled together and perform a delivery stroke, while at high speed the second pump piston is arranged in its passive position and only the first pump piston executes a delivery stroke so that the pressure generated is reduced becomes.
  • the diameter of the first pump piston can be such that a high pressure is generated even at low speed.
  • the embodiment according to claim 2 enables an advantageous arrangement of the second pump piston in its passive position.
  • the embodiment according to claim 3 enables simple manufacture of the first pump piston.
  • the embodiment according to claim 6 enables pressure equalization between the pump work space and the space in the first pump piston in the In the event of a leak.
  • the configuration according to claim 7 ensures that when pump pistons are coupled to one another, no fuel can flow out of the pump working space through the through hole in the second pump piston.
  • the design according to claim 8 ensures that the second pump piston abuts the boundary of the pump work space in the area of the inner dead center of the pump piston.
  • the configuration according to claim 10 ensures that, when the second pump piston is arranged in its passive position, no fuel can flow out of the pump working chamber during the delivery stroke of the first pump piston through the through hole in the second pump piston. Due to the design according to claim 11, a pressure equalization between the through bore in the second pump piston and the pump working space in the region of the inner dead center of the pump piston is achieved. Through the design according to claim 12, a secure contact of the second pump piston with the boundary is achieved. An arrangement of the second pump piston in its passive position is achieved in a simple manner by the design according to claim 13.
  • FIG. 2 shows a section of FIG
  • FIG. 3 shows the detail II with the pump pistons in an inner dead center
  • FIG. 4 shows the detail II with a pump piston arranged in a passive position and one in an outer dead center arranged pump piston
  • Figure 5 shows the detail II with the pump piston in a decoupled state at an inner dead center
  • Figure 6 shows a course of the pressure at the injection openings of a fuel injection valve of the fuel injection device over time.
  • FIGS. 1 to 5 show a fuel injection device for an internal combustion engine of a motor vehicle.
  • the internal combustion engine is preferably a self-igniting internal combustion engine.
  • the fuel injection device is preferably designed as a so-called pump-nozzle unit and has one for each cylinder of the internal combustion engine
  • the fuel injection device can also be designed as a so-called pump-line-nozzle system, in which the
  • High-pressure fuel pump and the fuel injection valve of each cylinder are arranged separately from one another and are connected to one another via a line.
  • the high-pressure fuel pump 10 has a pump body 14 with a cylinder bore 16 in which two pump pistons
  • a first pump piston 18 with a large diameter being tightly guided in the cylinder bore 16 and being driven at least indirectly by a cam 20 of a camshaft of the internal combustion engine in a stroke movement against the force of a return spring 19.
  • a second pump piston 118 is arranged at least approximately coaxially within the first pump piston 18.
  • the pump pistons 18, 118 are explained in more detail below.
  • the two pump pistons 18, 118 delimit one in the cylinder bore 16 with their end faces
  • Pump work chamber 22 in which the pump piston during the delivery stroke 18,118 fuel is compressed under high pressure.
  • the pump work chamber 22 is supplied with fuel from a fuel reservoir 24 of the motor vehicle by means of a pressure source, which is preferably a feed pump 23.
  • the fuel injection valve 12 has a valve body 26 which is connected to the pump body 14 and which can be constructed in several parts and in which at least one injection valve member 28 is guided so as to be longitudinally displaceable in a bore 30.
  • the valve body 26 has at least one, preferably a plurality of injection openings 32 at its end region facing the combustion chamber of the cylinder of the internal combustion engine.
  • the injection valve member 28 has at its end region facing the combustion chamber an, for example, approximately conical sealing surface 34 which interacts with a valve seat 36 formed in the valve body 26 in its end region facing the combustion chamber, from or after which the injection openings 32 lead away.
  • valve body 26 there is an annular space 38 between the injection valve member 28 and the bore 30 towards the valve seat 36, which in its end region facing away from the valve seat 36 merges into a pressure space 40 surrounding the injection valve member 28 by a radial expansion of the bore 30.
  • the injection valve member 28 has a pressure shoulder 42 at the level of the pressure chamber 40 by reducing the cross section.
  • a prestressed closing spring 44 engages, by means of which the injection valve member 28 is pressed toward the valve seat 36.
  • the closing spring 44 is arranged in a spring chamber 46 of the valve body 26, which adjoins the bore 30. It can be provided that a second injection valve member is arranged at least approximately coaxially within the injection valve member 28, through which at least a second
  • the Injection opening is controlled.
  • the at least a second Injection opening is arranged offset in the direction of the longitudinal axis of the injection valve member 28 to the at least one first injection opening 32 to the combustion chamber.
  • the second injection valve member is acted upon in the closing direction by a second closing spring.
  • the second injection valve member is acted upon at least indirectly by the pressure prevailing in a pressure chamber in the closing direction.
  • the closing force acting on the second injection valve member can thus be varied by controlling the pressure in the pressure chamber, so that optionally, at high pressure and thus high closing force on the second injection valve member, only the first injection valve member 28 opens and opens at least one first injection opening 32, or that, at low pressure in the pressure chamber and thus low closing force on the second
  • Injection valve member that opens the first and additionally the second injection valve member and that releases at least one second injection opening.
  • a further bore 48 can be connected to the spring chamber 46, in which a control piston 50, which is connected to the injection valve member 28, is sealed.
  • a control pressure chamber 52 is delimited in the bore 48 by the end face of the control piston 50 as a movable wall.
  • the control piston 50 is connected to the injection valve member 28 via a piston rod 51 which is smaller in diameter than this.
  • the control piston 50 can be formed in one piece with the injection valve member 28, but is preferably connected to the injection valve member 28 as a separate part for reasons of assembly.
  • a channel 60 leads from the pump work chamber 22 through the pump body 14 and the valve body 26 to the pressure chamber 40 of the fuel injection valve 12.
  • a channel 62 leads from the pump work chamber 22 or from the channel 60 to the control pressure chamber 52
  • the control pressure chamber 52 also opens a channel 64, which forms a connection to a relief chamber, which can serve at least indirectly, the fuel tank 24 or another area in which there is a low pressure.
  • a connection 66 leads from the pump work chamber 22 or from the channel 60 to a relief chamber, which can serve, for example, at least indirectly as the fuel reservoir 24 or the pressure side of the feed pump 23, and to the feed pump 23.
  • Link 66 is powered by a first electrically operated one
  • the control valve 68 can be designed as a 2/2-way valve.
  • the connection 64 of the control pressure chamber 52 to the relief chamber 24 is controlled by a second electrically operated control valve 70, which can be designed as a 2/2-way valve.
  • a throttle point 63 is provided in the connection 62 between the control pressure chamber 52 and the pump work chamber 22, and a throttle point 65 is provided in the connection between the control pressure chamber 52 and the relief chamber 24.
  • the inflow of fuel from the pump work chamber 22 into the control pressure chamber 52 and the outflow of fuel from the control pressure chamber 52 can be adjusted to a required extent by suitable dimensioning of the throttle points 63, 65.
  • a sufficient inflow of fuel into the control pressure chamber 52 is required for a quick closing of the fuel injection valve 12 and a sufficient outflow of fuel from the control pressure chamber 52 is required for a quick opening of the fuel injection valve 12.
  • the control valves 68, 70 can have an electromagnetic actuator or a piezo actuator and are controlled by an electronic control device 72.
  • the first pump piston 18 has one at least approximately coaxially in this extending blind bore 80, which is open to the end of the pump piston 18 which delimits the pump working chamber 22.
  • the mouth of the blind bore 80 on the end face of the first pump piston 18 has, for example, an at least approximately conical bevel 81, so that the diameter of the blind bore 80 increases.
  • the first pump piston 18 Near the base 82 of the blind bore 80, the first pump piston 18 has a transverse bore 83, which connects the blind bore 80 to a longitudinal groove 84 which is made in the longitudinal direction and is made in the outer jacket of the pump piston 18.
  • the longitudinal groove 84 extends from the transverse bore 83 both in the direction of the pump working space 22 and away from it.
  • the first pump piston 18 also has a further transverse bore 85 in a central region of its longitudinal extent, which connects the blind bore 80 to a further longitudinal groove 86 made on the outer jacket of the pump piston 18.
  • the longitudinal groove 86 extends from the transverse bore 85 to the pump work chamber 22.
  • a transverse bore 87 is provided in the cylinder bore 16, which is connected to a low-pressure region and with which the longitudinal groove 84 of the first pump piston 18 is connected over the entire stroke of the pump piston 18. In the low pressure range, for example, there is at least approximately atmospheric pressure.
  • the cylinder bore 16 has in its end region, in which the pump working chamber 22 is arranged, a section 116 with a somewhat larger diameter than in its remaining region, in which the first pump piston 18 is tightly guided.
  • the cylinder bore 16 and thus the pump working chamber 22 formed therein has a delimitation 17 which is arranged at least approximately perpendicular to the longitudinal axis of the first pump piston 18 and which is opposite the end face of the pump piston 18 which delimits the pump working chamber 22.
  • the second pump piston 118 is displaceably guided in the blind bore 80 of the first pump piston 18 and protrudes with its end delimiting the pump working chamber 22 from the blind bore 80. At its end protruding from the blind bore 80, the second pump piston 118 has an im
  • the second pump piston 118 has a through-channel 180 running in the longitudinal direction thereof, which can be designed as a through-bore which extends from the end face delimiting the pump working space 22 to the end face of the second pump piston 118 opposite the bottom 82 of the blind bore 80 in the first pump piston 18 , A throttle point 181 is provided in the through bore 180 of the second pump piston 118.
  • the end face of the second pump piston 118 opposite the boundary 17 of the pump work chamber 22 is, for example, beveled in such a way that it is recessed in the radial direction towards the mouth of the through bore 180.
  • the second pump piston 118 At its end arranged in the blind bore 80, the second pump piston 118 has a section 154 with a reduced diameter. At the transition of the second pump piston 118 from its full diameter to its section 154, an annular shoulder 155 facing the bottom 82 of the blind bore 80 is formed. A space 153 is delimited in the blind bore 80 by the second pump piston 118 and is connected to the low-pressure region by the transverse bore 83 in the first pump piston 18.
  • the end face of the second pump piston 118 opposite the base 82 of the blind bore 80 is, for example, beveled in such a way that it is directed inwards in the radial direction Mouth of the through hole 180 is recessed.
  • a spring 158 is clamped between the base 82 of the blind bore 80 and the annular shoulder 155 of the second pump piston 118 and is designed, for example, as a helical compression spring surrounding the section 154 of the second pump piston 118.
  • a transverse bore 160 is provided which connects the through bore 180 with an annular groove 161 made in the outer jacket of the second pump piston 118.
  • the second pump piston 118 is guided in the blind bore 80 of the first pump piston 18, at least in its area between the transverse bore 160 and the section 150 projecting from the blind bore 80, with little play.
  • the second pump piston 118 is preferably guided tightly in the blind bore 80 with little play, at least in part of the area between the transverse bore 160 and the annular shoulder 155.
  • both pump pistons 18, 118 can optionally be coupled to one another and carry out a delivery stroke as one unit.
  • the pump pistons move during the delivery stroke
  • both pump pistons 18, 118 are coupled to one another, then the second pump piston 118 plunges into the blind bore 80 of the first pump piston 18 until it rests with its sealing surface 156 on the base 82 of the blind bore 80, as is shown in FIGS. 2 and 3 , In this position of the second pump piston 118, its annular groove 161 overlaps with the transverse bore 85 of the first pump piston 18 and the spring 158 is compressed to its shortest length.
  • the pressure prevailing in the pump working chamber 22 acts on the end face of the second pump piston 118 and generates a compressive force acting thereon, through which the second
  • the end face of the first pump piston 18 and the end face of the second pump piston 118 lying within this are effective for generating pressure in the pump work chamber 22, so that a high pressure is generated in the pump work chamber 22.
  • High-pressure generation in the pump work chamber 22 by the pump pistons 18, 118 takes place as long as the first control valve 68 is closed and the pump work chamber 22 is separated from the relief chamber 24 and the feed pump 23.
  • the longitudinal groove 86 of the first pump piston 18 is immersed in the section 116 of the cylinder bore 16, so that the through bore 180 in the second pump piston 118 via the longitudinal groove 86 and the transverse bore 85 in the first pump piston 18 as well as the annular groove 161 and the transverse bore 160 in the second pump piston 118 the pump work space 22 is connected.
  • the subsequent suction stroke of the pump pistons 18, 118 they move away from their inner dead center towards their outer dead center.
  • the first control valve 68 is opened so that fuel with the pressure generated by the feed pump 23 in the
  • Pump working space 22 flows.
  • the speed of the internal combustion engine and thus the speed at which the pump pistons 18, 118 move from the inner dead center during the suction stroke, there is a pressure drop in the pump working chamber 22 to a lower pressure than the feed pump pressure compared to the pressure generated by the feed pump 23.
  • the first pump piston 18 moves during its suction stroke due to the force of the return spring 19 in accordance with the shape of the cam 20 at a predetermined speed.
  • the second pump piston 118 also moves away from the inner dead center during the suction stroke due to the pressure acting on its end face in the pump work chamber 22 if the force on the second pump piston 118 generated by the pressure in the pump work chamber 22 is greater than the force opposing it the sum of the force of the spring 158 and the force generated by the low pressure prevailing in the space 153 on the second pump piston 118.
  • the second pump piston 118 moves away from the inner dead center during the suction stroke and, with its sealing surface 156, comes into contact with the bottom 82 of the blind bore 80 in the first pump piston 18 at the latest when the outer dead center is reached.
  • the pump pistons 18, 118 then move again as a unit inwards towards inner dead center.
  • the second pump piston 118 can optionally be arranged in a passive position in which it does not perform a delivery stroke and only the first pump piston 18 performs a delivery stroke. This is shown in Figures 4 and 5. In its passive position is the second pump piston 118 with its sealing surface 152 in contact with the boundary 17 of the pump work chamber 22. The through hole 180 in the second pump piston 118 is then separated from the pump work chamber 22 by the sealing surface 152. Should be between the
  • Pump piston 118 generates a pressing force directed towards the boundary 17 thereon.
  • the second pump piston 118 is pressed against the limitation 17 by the spring 158 and the force generated by the low pressure prevailing in the space 153.
  • the pump 158 relaxes the spring 158.
  • the pump 158 relaxes the spring 158.
  • only its annular end face is effective for generating pressure, so that a correspondingly lower maximum pressure is generated in the pump working chamber 22 than in the case of pump pistons 18, 118 coupled to one another.
  • the pump pistons 18, 118 are shown in FIG. 5 in the inner dead center division.
  • the second pump piston 118 is arranged in its passive position during the suction stroke as a function of operating parameters of the internal combustion engine, in particular as a function of its speed. If the second pump piston 118 is to be arranged in its passive position, the first control valve 68 is closed by the control device 72 at a specific time and for a specific period of time during the suction stroke, so that the connection of the pump work chamber 22 with the feed pump 23 is interrupted and no fuel can flow into the pump work chamber 22.
  • the first pump piston 18, caused by the return spring 19, moves away from the inner dead center toward the outer dead center in accordance with the shape of the cam 20. As a result, the volume of the pump work chamber 22 is increased and since no fuel flows into it, the pressure in the pump work chamber 22 drops below the delivery pressure of the feed pump 23.
  • Pump working chamber 22 thus only acts at a low pressure, which generates a lower force directed towards the first pump piston 18 on the second pump piston 118 than the counteracting force as the sum of the force of the spring 158 and the force acting in the chamber 153
  • the second pump piston 118 thereby moves inward until it comes to rest with its sealing surface 152 on the boundary 17 of the pump work chamber 22.
  • the first control valve 68 is opened again by the control device 72, so that the pressure in the pump work chamber 22 rises again.
  • the second pump piston 118 is arranged in its passive position, the pressure in the pump working chamber 22 does not act on the end face of the latter in the direction of the first pump piston 18, but rather on the annular shoulder 151 of the second pump piston 118 and thus toward the boundary 17 and generates a contact pressure on the second one Pump piston 118 towards the limit 17.
  • the first pump piston 18 executes a suction stroke to the outer dead center and then a delivery stroke to the inner dead center.
  • the through bore 180 of the second pump piston 118 is via the transverse bore 160, the annular groove 161 and
  • the pressure in the pump working chamber 22 then acts on the end face of the second pump piston 118 facing the boundary 17, so that the second pump piston 118 with its sealing surface 152 lifts off the boundary 17.
  • the second pump piston 118 can then be arranged in its passive position again by closing the first control valve 68 or, if the first control valve 68 remains open, the second
  • Pump pistons 118 follow the suction stroke of the first pump piston 18 so that the two pump pistons 18, 118 remain coupled.
  • the speed of the pump pistons 18, 118, with which they move during the suction stroke and the delivery stroke, also increases. If an approximately constant delivery pressure is generated by the feed pump 23, then in the pump working chamber 22 during the suction stroke of the pump pistons 18, 118, as a result of the speed of the pump pistons 18, 118 increasing with the speed, an increase in pressure drop with the speed compared to the nominal pressure generated by the delivery pump 23, the pump working space 22 cannot be filled with fuel quickly enough.
  • the first pump piston 18 executes its suction stroke due to the return spring 19 in accordance with the profile of the cam 20.
  • the second pump piston 118 can no longer follow the suction stroke of the first pump piston 18, since only a small force acts on the first pump piston 18, which is less than the counteracting force as the sum of the force the spring 158 and the force generated by the low pressure prevailing in the space 153.
  • the second pump piston 118 therefore moves towards the boundary 17 and comes into contact with its sealing surface 152 and is in its passive position.
  • An arrangement of the second pump piston 118 in its passive position can thus also be achieved when a certain limit speed is reached or exceeded, at which the pressure in the pump work chamber 22 drops sufficiently during the suction stroke.
  • the first control valve 68 is closed during the suction stroke in the area of the limit speed, as explained above, in order to ensure that the second pump piston 118 is arranged in its passive position. At much higher speed than that
  • both pump pistons 18, 118 are coupled to one another and carry out a delivery stroke up to a predetermined limit speed.
  • the limit speed from which the second pump piston 118 is arranged in its passive position can be predetermined or can be variable as a function of further operating parameters of the internal combustion engine. It can also be provided that an arrangement of the second pump piston 118 in its passive position depends on the operating parameters of the internal combustion engine, in particular depending on the load, he follows.
  • the two pump pistons 18, 118 are coupled and together perform a delivery stroke, while at low load the second pump piston 118 is arranged in its passive position and only the first pump piston 18 executes a delivery stroke. At low load, fuel is thus injected at a lower pressure than at high load.
  • the shape of the cam 20 in the area in which the suction stroke of the first pump piston 18 takes place determines the speed of the first pump piston 18 during the suction stroke. By varying the shape of the cam 20 in this area, the speed of the first pump piston 18 during the suction stroke and thus the pressure drop in the pump work chamber 22 can thus be changed and thus also the limit speed from which the second pump piston 118 is arranged in its passive position.
  • the pressure generated by the feed pump 23 also determines the limit speed from which the second pump piston 118 is arranged in its passive position. The higher the pressure generated by the feed pump 23, the higher the limit speed. In order to allow a variation of the limit speed, it can be provided that the pressure generated by the feed pump 23 is variable.
  • FIG. 6 shows the course of the pressure p at the injection openings 32 of the fuel injection valve 12 over the time t during an injection cycle.
  • fuel is supplied to it from the fuel reservoir 24.
  • the fuel injection begins with a pre-injection, the first control valve 68 being closed by the control device 72, so that the pump working chamber 22 is separated from the relief chamber 24.
  • the control device 72 also opens the second control valve 70, so that the control pressure chamber 52 is connected to the relief chamber 24. In this case, no high pressure can build up in the control pressure chamber 52, since this is relieved towards the relief chamber 24.
  • the second control valve 70 is closed by the control device, so that the control pressure chamber 52 is separated from the relief chamber 24.
  • the first control valve 68 remains in its closed position. High pressure builds up in the control pressure chamber 52 as in the pump work chamber 22, so that a large pressure force acts on the control piston 50 in the closing direction. Since the force acting on the injection valve member 28 in the opening direction 29 is now less than the sum of the force of the closing spring 44 and the pressure force on the control piston 50, the fuel injection valve 12 closes.
  • the pilot injection corresponds to an injection phase designated I in FIG.
  • the second control valve 70 is opened by the control device 72, so that the pressure in the control pressure chamber 52 drops.
  • the fuel injection valve 12 then opens as a result of reduced pressure force on the control piston 50 and the injection valve member 28 moves over its maximum opening stroke.
  • the second control valve 70 is open, a small amount of fuel flows through the throttling points 63, 65 to the relief chamber 24, but the throttling points 63, 65 can be designed with a small flow cross-section, so that the outflowing fuel amount and the reduction in pressure in the pump work chamber 22 are small.
  • Control valve 68 brought by the control device 72 into its open switching position, so that the pump working chamber 22 is connected to the relief chamber 24 and only a small pressure force acts on the injection valve member 28 in the opening direction 29 and that
  • the second control valve 70 may be in its open or closed position to complete the main injection.
  • control piston 50, the control pressure chamber 52 and the second control valve 70 controlling its connection to the relief chamber can also be omitted.
  • the fuel injection is then controlled only by the first control valve 68 by closing it for fuel injection so that the
  • Pump work chamber 22 is separated from the relief chamber 24, and is opened to interrupt or terminate the fuel injection, so that the pump work chamber 22 is relieved of pressure towards the relief chamber 24. If, as explained above, two
  • Injection valve members 28 are present, it can be provided that only one injection valve member 28 opens during pre-injection and / or at low load and / or at low engine speed and opens at least one first injection opening, while at
  • Fuel injection valve 12 has only one injection valve member 28, through which the at least one injection opening 32 is controlled.

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Abstract

The invention relates to a fuel-injection device comprising a high-pressure fuel pump (10) and a fuel injection valve (12), connected to said pump, for each cylinder of the internal combustion engine. The high-pressure fuel pump (10) comprises at least one pump plunger (18) that is driven by the internal combustion engine in a stroking motion, said plunger delimiting a plunger working chamber (22), to which fuel is supplied from a fuel reservoir (24). A connection (66) between the pump working chamber (22), a relief chamber (24) and a pressure source (23) for filling the pump working chamber (22) during the intake stroke of the pump plunger or plungers (18) is controlled at least indirectly by a control valve (68). The high-pressure fuel pump (10) has two pump plungers (18, 118), a second plunger (118) being displaced at least in an approximately coaxial manner inside the first pump plunger (18), whereby both pump plungers (18, 118) delimit the pump working chamber (22). The first pump plunger (18) is driven in a stroking manner and both pump plungers (18, 118) can be optionally coupled together, thus moving as a unit on the delivery stroke, or the second pump plunger (118) can be fixed in a passive position so that only the first pump plunger (18) executes a delivery stroke.

Description

Kraftstoffeinspritzeinrichtung für eine BrennkraftmaschineFuel injection device for an internal combustion engine
Stand der TechnikState of the art
Die Erfindung geht aus von einerThe invention is based on one
Kraftstoffeinspritzeinrichtung für eine Brennkraftmaschine nach der Gattung des Anspruchs 1.Fuel injection device for an internal combustion engine according to the preamble of claim 1.
Eine solche Kraftstoffeinspritzeinrichtung ist durch die EP 0 987 431 A2 bekannt. DieseSuch a fuel injection device is known from EP 0 987 431 A2. This
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 imFuel injection device has a high-pressure fuel pump and a fuel injection valve connected to this for each cylinder of the internal combustion engine. The high-pressure fuel pump has a pump piston which is driven by the internal combustion engine in a stroke movement and delimits a pump working space. The fuel injection valve has a pressure chamber connected to the pump working chamber and an injection valve member, through which at least one injection opening is controlled and which through the
Druckraum herrschenden Druck gegen eine Schließkraft in Öffnungsrichtung zur Freigabe der wenigstens einen Einspritzöffnung bewegbar ist. Es ist ein Steuerventil vorgesehen, durch das eine Verbindung des Pumpenarbeitsraums mit einem Entlastungsraum und einer Druckquelle gesteuert wird. Bei geöffnetem Steuerventil wird der Pumpenarbeitsraum beim Saughub des Pumpenkolbens mit Kraftstoff von der Druckquelle befüllt. Es wird angestrebt, daß durch die Hochdruckpumpe bereits bei geringer Drehzahl der Brennkraftmaschine ein hoher Druck erzeugt wird, damit eine hohe Leistung und ein hohes Drehmoment der Brennkraftmaschine erreicht wird. Der durch die Hochdruckpumpe erzeugte Druck steigt jedoch mit der Drehzahl der Brennkraftmaschine an, wobei der maximal erzeugte Druck begrenzt werden muß, um eine ausreichende Haltbarkeit der Hochdruckpumpe sicherzustellen. Bei einem vorgegebenen Antrieb der Hochdruckpumpe und einem vorgegebenen Durchmesser des Pumpenkolbens muß hier somit ein Kompromiß in der Auslegung gefunden werden, um einerseits einen ausreichend hohen Druck bei niedriger Drehzahl zu erreichen und andererseits den aus Haltbarkeitsgründen vorgegebenen maximalen Druck nicht zu überschreiten.Pressure chamber prevailing pressure is movable against a closing force in the opening direction to release the at least one injection opening. A control valve is provided, by means of which a connection of the pump work space to a relief space and a pressure source is controlled. When the control valve is open, the pump work space is filled with fuel from the pressure source during the suction stroke of the pump piston. The aim is for the high pressure pump to generate a high pressure even at a low engine speed so that a high output and a high torque of the internal combustion engine is achieved. However, the pressure generated by the high pressure pump increases with the speed the internal combustion engine, the maximum pressure generated must be limited to ensure sufficient durability of the high pressure pump. With a given drive of the high-pressure pump and a given diameter of the pump piston, a compromise in the design must be found here, on the one hand to achieve a sufficiently high pressure at low speed and on the other hand not to exceed the maximum pressure specified for reasons of durability.
Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention
Die erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritzeinrichtung mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1 hat demgegenüber den Vorteil, daß der durch die Hochdruckpumpe erzeugte Druck begrenzt werden kann, indem der zweite Pumpenkolben in seine Passivstellung gebracht wird und nur noch der erste Pumpenkolben Kraftstoff fördert. Es kann dabei vorgesehen sein, daß bei niedriger Drehzahl der Brennkraftmaschine beide Pumpenkolben miteinander gekoppelt sind und einen Förderhub ausführen, während bei hoher Drehzahl der zweite Pumpenkolben in seiner Passivstellung angeordnet wird und nur noch der erste Pumpenkolben einen Förderhub ausführt, so daß der erzeugte Druck verringert wird. Der erste Pumpenkolben kann dabei im Durchmesser so groß ausgeführt werden, daß bereits bei niedriger Drehzahl ein hoher Druck erzeugt wird.The fuel injection device according to the invention with the features according to claim 1 has the advantage that the pressure generated by the high pressure pump can be limited by the second pump piston is brought into its passive position and only the first pump piston delivers fuel. It can be provided that at low engine speed both pump pistons are coupled together and perform a delivery stroke, while at high speed the second pump piston is arranged in its passive position and only the first pump piston executes a delivery stroke so that the pressure generated is reduced becomes. The diameter of the first pump piston can be such that a high pressure is generated even at low speed.
In den abhängigen Ansprüchen sind vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzeinrichtung angegeben. Die Ausbildung gemäß Anspruch 2 ermöglicht eine vorteilhafte Anordnung des zweiten Pumpenkolbens in seiner Passivstellung. Die Ausbildung gemäß Anspruch 3 ermöglicht eine einfache Fertigung des ersten Pumpenkolbens. Die Ausbildung gemäß Anspruch 6 ermöglicht einen Druckausgleich zwischen dem Pumpenarbeitsraum und dem Raum im ersten Pumpenkolben im Falle einer Undichtigkeit. Durch die Ausbildung gemäß Anspruch 7 ist sichergestellt, daß bei miteinander gekoppelten Pumpenkolben durch die Durchgangsbohrung im zweiten Pumpenkolben kein Kraftstoff aus dem Pumpenarbeitsraum abfließen kann. Durch die Ausbildung gemäß Anspruch 8 wird eine Anlage des zweiten Pumpenkolbens an der Begrenzung des Pumpenarbeitsraums im Bereich des inneren Totpunkts der Pumpenkolben sichergestellt. Durch die Ausbildung gemäß Anspruch 10 ist sichergestellt, daß bei in seiner Passivstellung angeordnetem zweitem Pumpenkolben beim Förderhub des ersten Pumpenkolbens durch die Durchgangsbohrung im zweiten Pumpenkolben kein Kraftstoff aus dem Pumpenarbeitsraum abfließen kann. Durch die Ausbildung gemäß Anspruch 11 ist ein Druckausgleich zwischen der Durchgangsbohrung im zweiten Pumpenkolben und dem Pumpenarbeitsraum im Bereich des inneren Totpunkts der Pumpenkolben erreicht. Durch die Ausbildung gemäß Anspruch 12 ist eine sichere Anlage des zweiten Pumpenkolbens an der Begrenzung erreicht. Durch die Ausbildung gemäß Anspruch 13 ist auf einfache Weise eine Anordnung des zweiten Pumpenkolbens in seiner Passivstellung erreicht.Advantageous refinements and developments of the fuel injection device according to the invention are specified in the dependent claims. The embodiment according to claim 2 enables an advantageous arrangement of the second pump piston in its passive position. The embodiment according to claim 3 enables simple manufacture of the first pump piston. The embodiment according to claim 6 enables pressure equalization between the pump work space and the space in the first pump piston in the In the event of a leak. The configuration according to claim 7 ensures that when pump pistons are coupled to one another, no fuel can flow out of the pump working space through the through hole in the second pump piston. The design according to claim 8 ensures that the second pump piston abuts the boundary of the pump work space in the area of the inner dead center of the pump piston. The configuration according to claim 10 ensures that, when the second pump piston is arranged in its passive position, no fuel can flow out of the pump working chamber during the delivery stroke of the first pump piston through the through hole in the second pump piston. Due to the design according to claim 11, a pressure equalization between the through bore in the second pump piston and the pump working space in the region of the inner dead center of the pump piston is achieved. Through the design according to claim 12, a secure contact of the second pump piston with the boundary is achieved. An arrangement of the second pump piston in its passive position is achieved in a simple manner by the design according to claim 13.
Zeichnungdrawing
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert . Es zeigen Figur 1 eineAn embodiment of the invention is shown in the drawing and explained in more detail in the following description. 1 shows a
Kraftstoffeinspritzeinrichtung für eine Brennkraftmaschine in schematischer Darstellung in einem Längsschnitt, Figur 2 einen in Figur 1 mit II bezeichneten Ausschnitt derFuel injection device for an internal combustion engine in a schematic representation in a longitudinal section, FIG. 2 shows a section of FIG
Kraftstoffeinspritzeinrichtung in vergrößerter Darstellung mit zwei Pumpenkolben in einem gekoppelten Zustand in einem äußeren Totpunkt, Figur 3 den Ausschnitt II mit den Pumpenkolben in einem inneren Totpunkt, Figur 4 den Ausschnitt II mit einem in einer Passivstellung angeordneten Pumpenkolben und einem in einem äußeren Totpunkt angeordneten Pumpenkolben, Figur 5 den Ausschnitt II mit den Pumpenkolben in entkoppeltem Zustand in einem inneren Totpunkt und Figur 6 einen Verlauf des Druckes an Einspritzöffnungen eines Kraftstoffeinspritzventils der Kraftfstoffeinspritzeinrichtung über der Zeit.Fuel injection device in an enlarged view with two pump pistons in a coupled state in an outer dead center, FIG. 3 shows the detail II with the pump pistons in an inner dead center, FIG. 4 shows the detail II with a pump piston arranged in a passive position and one in an outer dead center arranged pump piston, Figure 5 shows the detail II with the pump piston in a decoupled state at an inner dead center and Figure 6 shows a course of the pressure at the injection openings of a fuel injection valve of the fuel injection device over time.
Beschreibung des AusführungsbeispielsDescription of the embodiment
In den Figuren 1 bis 5 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 eineFIGS. 1 to 5 show a fuel injection device for an internal combustion engine of a motor vehicle. The internal combustion engine is preferably a self-igniting internal combustion engine. The fuel injection device is preferably designed as a so-called pump-nozzle unit and has one for each cylinder of the internal combustion engine
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 dieHigh-pressure fuel pump 10 and a fuel injection valve 12 connected to it, which form a common structural unit. Alternatively, the fuel injection device can also be designed as a so-called pump-line-nozzle system, in which the
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 zwei PumpenkolbenHigh-pressure fuel pump and the fuel injection valve of each cylinder are arranged separately from one another and are connected to one another via a line. The high-pressure fuel pump 10 has a pump body 14 with a cylinder bore 16 in which two pump pistons
18,118 angeordnet sind, wobei ein erster Pumpenkolben 18 mit großem Durchmesser in der Zylinderbohrung 16 dicht geführt ist und zumindest mittelbar durch einen Nocken 20 einer Nockenwelle der Brennkraftmaschine entgegen der Kraft einer Rückstellfeder 19 in einer Hubbewegung angetrieben wird. Ein zweiter Pumpenkolben 118 ist innerhalb des ersten Pumpenkolbens 18 zumindest annähernd koaxial zu diesem angeordnet. Die Pumpenkolben 18,118 werden nachfolgend noch näher erläutert. Die beiden Pumpenkolben 18,118 begrenzen in der Zylinderbohrung 16 mit ihren Stirnseiten einen18, 118 are arranged, a first pump piston 18 with a large diameter being tightly guided in the cylinder bore 16 and being driven at least indirectly by a cam 20 of a camshaft of the internal combustion engine in a stroke movement against the force of a return spring 19. A second pump piston 118 is arranged at least approximately coaxially within the first pump piston 18. The pump pistons 18, 118 are explained in more detail below. The two pump pistons 18, 118 delimit one in the cylinder bore 16 with their end faces
Pumpenarbeitsraum 22, in dem beim Förderhub der Pumpenkolben 18,118 Kraftstoff unter Hochdruck verdichtet wird. Dem Pumpenarbeitsraum 22 wird Kraftstoff aus einem Kraftstoffvorratsbehälter 24 des Kraftfahrzeugs mittels einer Druckquelle, die vorzugsweise eine Förderpumpe 23 ist, zugeführt.Pump work chamber 22, in which the pump piston during the delivery stroke 18,118 fuel is compressed under high pressure. The pump work chamber 22 is supplied with fuel from a fuel reservoir 24 of the motor vehicle by means of a pressure source, which is preferably a feed pump 23.
Das Kraftstoffeinspritzventil 12 weist einen mit dem Pumpenkörper 14 verbundenen Ventilkörper 26 auf, der mehrteilig ausgebildet sein kann, und in dem wenigstens 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. Es kann vorgesehen sein, daß ein zweites Einspritzventilglied zumindest annähernd koaxial innerhalb des Einspritzventilglieds 28 verschiebbar angeordnet ist, durch das wenigstens eine zweiteThe fuel injection valve 12 has a valve body 26 which is connected to the pump body 14 and which can be constructed in several parts and in which at least one injection valve member 28 is guided so as to be longitudinally displaceable in a bore 30. The valve body 26 has at least one, preferably a plurality of injection openings 32 at its end region facing the combustion chamber of the cylinder of the internal combustion engine. The injection valve member 28 has at its end region facing the combustion chamber an, for example, approximately conical sealing surface 34 which interacts with a valve seat 36 formed in the valve body 26 in its end region facing the combustion chamber, from or after which the injection openings 32 lead away. In the valve body 26 there is an annular space 38 between the injection valve member 28 and the bore 30 towards the valve seat 36, which in its end region facing away from the valve seat 36 merges into a pressure space 40 surrounding the injection valve member 28 by a radial expansion of the bore 30. The injection valve member 28 has a pressure shoulder 42 at the level of the pressure chamber 40 by reducing the cross section. At the end of the injection valve member 28 facing away from the combustion chamber, a prestressed closing spring 44 engages, by means of which the injection valve member 28 is pressed toward the valve seat 36. The closing spring 44 is arranged in a spring chamber 46 of the valve body 26, which adjoins the bore 30. It can be provided that a second injection valve member is arranged at least approximately coaxially within the injection valve member 28, through which at least a second
Einspritzöffnung gesteuert wird. Die wenigstens eine zweite Einspritzöffnung ist in Richtung der Längsachse des Einspritzventilglieds 28 zu der wenigstens einen ersten Einspritzöffnung 32 zum Brennraum hin versetzt angeordnet. Das zweite Einspritzventilglied wird durch eine zweite Schließfeder in Schließrichtung beaufschlagt. Außerdem ist das zweite Einspritzventilglied zumindest mittelbar von dem in einem Druckraum herrschenden Druck in Schließrichtung beaufschlagt. Es kann somit durch Steuerung des Drucks im Druckraum die auf das zweite Einspritzventilglied wirkende Schließkraft variiert werden, so daß wahlweise, bei hohem Druck und damit hoher Schließkraft auf das zweite Einspritzventilglied, nur das erste Einspritzventilglied 28 öffnet und die wenigstens eine erste Einspritzöffnung 32 freigibt, oder daß, bei niedrigem Druck im Druckraum und damit geringer Schließkraft auf das zweiteInjection opening is controlled. The at least a second Injection opening is arranged offset in the direction of the longitudinal axis of the injection valve member 28 to the at least one first injection opening 32 to the combustion chamber. The second injection valve member is acted upon in the closing direction by a second closing spring. In addition, the second injection valve member is acted upon at least indirectly by the pressure prevailing in a pressure chamber in the closing direction. The closing force acting on the second injection valve member can thus be varied by controlling the pressure in the pressure chamber, so that optionally, at high pressure and thus high closing force on the second injection valve member, only the first injection valve member 28 opens and opens at least one first injection opening 32, or that, at low pressure in the pressure chamber and thus low closing force on the second
Einspritzventilglied, das erste und zusätzlich das zweite Einspritzventilglied öffnet und die wenigstens eine zweite Einspritzöffnung freigibt.Injection valve member that opens the first and additionally the second injection valve member and that releases at least one second injection opening.
An den Federraum 46 kann sich an dessen der Bohrung 30 abgewandtem Ende im Ventilkörper 26 eine weitere Bohrung 48 anschließen, in der ein Steuerkolben 50 dicht geführt ist, der mit dem Einspritzventilglied 28 verbunden ist. In der Bohrung 48 wird durch die Stirnfläche des Steuerkolbens 50 als bewegliche Wand ein Steuerdruckraum 52 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.At the end of the bore 30 remote from the bore 30 in the valve body 26, a further bore 48 can be connected to the spring chamber 46, in which a control piston 50, which is connected to the injection valve member 28, is sealed. A control pressure chamber 52 is delimited in the bore 48 by the end face of the control piston 50 as a movable wall. The control piston 50 is connected to the injection valve member 28 via a piston rod 51 which is smaller in diameter than this. The control piston 50 can be formed in one piece with the injection valve member 28, but is preferably connected to the injection valve member 28 as a separate part for reasons of assembly.
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, als der beispielsweise zumindest mittelbar der Kraftstoffvorratsbehälter 24 oder die Druckseite der Förderpumpe 23 dienen kann, und zur Förderpumpe 23 ab. Die Verbindung 66 wird durch ein erstes elektrisch betätigtesA channel 60 leads from the pump work chamber 22 through the pump body 14 and the valve body 26 to the pressure chamber 40 of the fuel injection valve 12. A channel 62 leads from the pump work chamber 22 or from the channel 60 to the control pressure chamber 52 The control pressure chamber 52 also opens a channel 64, which forms a connection to a relief chamber, which can serve at least indirectly, the fuel tank 24 or another area in which there is a low pressure. A connection 66 leads from the pump work chamber 22 or from the channel 60 to a relief chamber, which can serve, for example, at least indirectly as the fuel reservoir 24 or the pressure side of the feed pump 23, and to the feed pump 23. Link 66 is powered by a first electrically operated one
Steuerventil 68 gesteuert. Das Steuerventil 68 kann 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.Control valve 68 controlled. The control valve 68 can be designed as a 2/2-way valve. The connection 64 of the control pressure chamber 52 to the relief chamber 24 is controlled by a second electrically operated control valve 70, which can be designed as a 2/2-way valve. A throttle point 63 is provided in the connection 62 between the control pressure chamber 52 and the pump work chamber 22, and a throttle point 65 is provided in the connection between the control pressure chamber 52 and the relief chamber 24. The inflow of fuel from the pump work chamber 22 into the control pressure chamber 52 and the outflow of fuel from the control pressure chamber 52 can be adjusted to a required extent by suitable dimensioning of the throttle points 63, 65. A sufficient inflow of fuel into the control pressure chamber 52 is required for a quick closing of the fuel injection valve 12 and a sufficient outflow of fuel from the control pressure chamber 52 is required for a quick opening of the fuel injection valve 12. The control valves 68, 70 can have an electromagnetic actuator or a piezo actuator and are controlled by an electronic control device 72.
Nachfolgend wird anhand der Figuren 2 bis 5 der Aufbau der Kraftstoffhochdruckpumpe 10 mit den beiden PumpenkolbenThe structure of the high-pressure fuel pump 10 with the two pump pistons is shown below with reference to FIGS. 2 to 5
18,118 näher erläutert. Der erste Pumpenkolben 18 weist eine zumindest annähernd koaxial in diesem verlaufende Sackbohrung 80 auf, die zu der den Pumpenarbeitsraum 22 begrenzenden Stirnseite des Pumpenkolbens 18 hin offen ist. Die Mündung der Sackbohrung 80 an der Stirnseite des ersten Pumpenkolbens 18 weist eine beispielsweise zumindest annähernd konische Anschrägung 81 auf, so daß sich der Durchmesser der Sackbohrung 80 vergrößert. Nahe dem Grund 82 der Sackbohrung 80 weist der erste Pumpenkolben 18 eine Querbohrung 83 auf, die die Sackbohrung 80 mit einer am Außenmantel des Pumpenkolbens 18 eingebrachten, sich in Längsrichtung erstreckenden Längsnut 84 verbindet. Die Längsnut 84 erstreckt sich ausgehend von der Querbohrung 83 sowohl in Richtung zum Pumpenarbeitsraum 22 hin als auch von diesem weg. Der erste Pumpenkolben 18 weist außerdem in einem mittleren Bereich seiner Längserstreckung eine weitere Querbohrung 85 auf, die die Sackbohrung 80 mit einer weiteren am Außenmantel des Pumpenkolbens 18 eingebrachten Längsnut 86 verbindet. Die Längsnut 86 erstreckt sich ausgehend von der Querbohrung 85 zum Pumpenarbeitsraum 22 hin. In der Zylinderbohrung 16 ist eine Querbohrung 87 vorgesehen, die mit einem Niederdruckbereich verbunden ist und mit der die Längsnut 84 des ersten Pumpenkolbens 18 über den gesamten Hub des Pumpenkolbens 18 in Verbindung steht. Im Niederdruckbereich herrscht dabei beispielsweise zumindest annähernd Atmosphärendruck. Die Zylinderbohrung 16 weist in ihrem Endbereich, in dem der Pumpenarbeitsraum 22 angeordnet ist, einen Abschnitt 116 mit einem etwas größeren Durchmesser auf als in ihrem übrigen Bereich, in dem der erste Pumpenkolben 18 dicht geführt ist. Die Zylinderbohrung 16 und damit der in dieser gebildete Pumpenarbeitsraum 22 weist eine zumindest annähernd senkrecht zur Längsachse des ersten Pumpenkolbens 18 angeordnete, der den Pumpenarbeitsraum 22 begrenzenden Stirnseite des Pumpenkolbens 18 gegenüberliegende Begrenzung 17 auf. Der zweite Pumpenkolben 118 ist in der Sackbohrung 80 des ersten Pumpenkolbens 18 verschiebbar geführt und ragt mit seinem den Pumpenarbeitsraum 22 begrenzenden Ende aus der Sackbohrung 80 heraus. An seinem aus der Sackbohrung 80 ragenden Ende weist der zweite Pumpenkolben 118 einen im18,118 explained in more detail. The first pump piston 18 has one at least approximately coaxially in this extending blind bore 80, which is open to the end of the pump piston 18 which delimits the pump working chamber 22. The mouth of the blind bore 80 on the end face of the first pump piston 18 has, for example, an at least approximately conical bevel 81, so that the diameter of the blind bore 80 increases. Near the base 82 of the blind bore 80, the first pump piston 18 has a transverse bore 83, which connects the blind bore 80 to a longitudinal groove 84 which is made in the longitudinal direction and is made in the outer jacket of the pump piston 18. The longitudinal groove 84 extends from the transverse bore 83 both in the direction of the pump working space 22 and away from it. The first pump piston 18 also has a further transverse bore 85 in a central region of its longitudinal extent, which connects the blind bore 80 to a further longitudinal groove 86 made on the outer jacket of the pump piston 18. The longitudinal groove 86 extends from the transverse bore 85 to the pump work chamber 22. A transverse bore 87 is provided in the cylinder bore 16, which is connected to a low-pressure region and with which the longitudinal groove 84 of the first pump piston 18 is connected over the entire stroke of the pump piston 18. In the low pressure range, for example, there is at least approximately atmospheric pressure. The cylinder bore 16 has in its end region, in which the pump working chamber 22 is arranged, a section 116 with a somewhat larger diameter than in its remaining region, in which the first pump piston 18 is tightly guided. The cylinder bore 16 and thus the pump working chamber 22 formed therein has a delimitation 17 which is arranged at least approximately perpendicular to the longitudinal axis of the first pump piston 18 and which is opposite the end face of the pump piston 18 which delimits the pump working chamber 22. The second pump piston 118 is displaceably guided in the blind bore 80 of the first pump piston 18 and protrudes with its end delimiting the pump working chamber 22 from the blind bore 80. At its end protruding from the blind bore 80, the second pump piston 118 has an im
Durchmesser vergrößerten Abschnitt 150 auf, an dem eine dem ersten Pumpenkolben 18 zugewandte Ringschulter 151 gebildet ist. Der zweite Pumpenkolben 118 weist einen in dessen Längsrichtung verlaufenden Durchgangskanal 180 auf, der als Durchgangsbohrung ausgebildet sein kann, die sich von der den Pumpenarbeitsraum 22 begrenzenden Stirnfläche bis zu der dem Grund 82 der Sackbohrung 80 im ersten Pumpenkolben 18 gegenüberliegenden Stirnfläche des zweiten Pumpenkolbens 118 erstreckt. In der Durchgangsbohrung 180 des zweiten Pumpenkolbens 118 ist eine Drosselstelle 181 vorgesehen. Die der Begrenzung 17 des Pumpenarbeitsraums 22 gegenüberliegende Stirnfläche des zweiten Pumpenkolbens 118 ist derart beispielsweise konisch angeschrägt, daß diese in radialer Richtung nach innen zur Mündung der Durchgangsbohrung 180 hin vertieft ist. Hierdurch ist an der Stirnfläche des zweiten Pumpenkolbens 118 an deren radial äußerem Rand eine ringförmige Kante vorhanden, die eine Dichtfläche 152 bildet.Section 150 enlarged diameter, on which an annular shoulder 151 facing the first pump piston 18 is formed. The second pump piston 118 has a through-channel 180 running in the longitudinal direction thereof, which can be designed as a through-bore which extends from the end face delimiting the pump working space 22 to the end face of the second pump piston 118 opposite the bottom 82 of the blind bore 80 in the first pump piston 18 , A throttle point 181 is provided in the through bore 180 of the second pump piston 118. The end face of the second pump piston 118 opposite the boundary 17 of the pump work chamber 22 is, for example, beveled in such a way that it is recessed in the radial direction towards the mouth of the through bore 180. As a result, there is an annular edge on the end face of the second pump piston 118 at its radially outer edge, which forms a sealing surface 152.
An seinem in der Sackbohrung 80 angeordneten Ende weist der zweite Pumpenkolben 118 einen im Durchmesser verringerten Abschnitt 154 auf. Am Übergang des zweiten Pumpenkolbens 118 von dessen vollem Durchmesser zu dessen Abschnitt 154 ist eine dem Grund 82 der Sackbohrung 80 zugewandte Ringschulter 155 gebildet. Durch den zweiten Pumpenkolben 118 wird in der Sackbohrung 80 ein Raum 153 begrenzt, der durch die Querbohrung 83 im ersten Pumpenkolben 18 mit dem Niederdruckbereich verbunden ist. Die dem Grund 82 der Sackbohrung 80 gegenüberliegende Stirnfläche des zweiten Pumpenkolbens 118 ist derart beispielsweise konisch angeschrägt, daß diese in radialer Richtung nach innen zur Mündung der Durchgangsbohrung 180 hin vertieft ist. Hierdurch ist an der Stirnfläche des zweiten Pumpenkolbens 118 an deren radial äußerem Rand eine ringförmige Kante vorhanden, die eine Dichtfläche 156 bildet. Zwischen dem Grund 82 der Sackbohrung 80 und der Ringschulter 155 des zweiten Pumpenkolbens 118 ist eine Feder 158 eingespannt, die beispielsweise als eine den Abschnitt 154 des zweiten Pumpenkolbens 118 umgebende Schraubendruckfeder ausgebildet ist. In einem in dessen LängserStreckung betrachtet mittleren Bereich des zweiten Pumpenkolbens 118 ist eine Querbohrung 160 vorgesehen, die die Durchgangsbohrung 180 mit einer im Außenmantel des zweiten Pumpenkolbens 118 eingebrachten Ringnut 161 verbindet. Der zweite Pumpenkolben 118 ist in der Sackbohrung 80 des ersten Pumpenkolbens 18 zumindest in seinem Bereich zwischen der Querbohrung 160 und dem aus der Sackbohrung 80 ragenden Abschnitt 150 mit geringem Spiel dicht geführt. Vorzugsweise ist der zweite Pumpenkolben 118 zumindest auch in einem Teil des Bereichs zwischen der Querbohrung 160 und der Ringschulter 155 mit geringem Spiel dicht in der Sackbohrung 80 geführt.At its end arranged in the blind bore 80, the second pump piston 118 has a section 154 with a reduced diameter. At the transition of the second pump piston 118 from its full diameter to its section 154, an annular shoulder 155 facing the bottom 82 of the blind bore 80 is formed. A space 153 is delimited in the blind bore 80 by the second pump piston 118 and is connected to the low-pressure region by the transverse bore 83 in the first pump piston 18. The end face of the second pump piston 118 opposite the base 82 of the blind bore 80 is, for example, beveled in such a way that it is directed inwards in the radial direction Mouth of the through hole 180 is recessed. As a result, there is an annular edge on the end face of the second pump piston 118 at its radially outer edge, which forms a sealing surface 156. A spring 158 is clamped between the base 82 of the blind bore 80 and the annular shoulder 155 of the second pump piston 118 and is designed, for example, as a helical compression spring surrounding the section 154 of the second pump piston 118. In a central region of the second pump piston 118, viewed in its longitudinal extent, a transverse bore 160 is provided which connects the through bore 180 with an annular groove 161 made in the outer jacket of the second pump piston 118. The second pump piston 118 is guided in the blind bore 80 of the first pump piston 18, at least in its area between the transverse bore 160 and the section 150 projecting from the blind bore 80, with little play. The second pump piston 118 is preferably guided tightly in the blind bore 80 with little play, at least in part of the area between the transverse bore 160 and the annular shoulder 155.
Es ist vorgesehen, daß bei der Kraftstoffhochdruckpumpe 10 wahlweise beide Pumpenkolben 18,118 miteinander gekoppelt werden können und als eine Einheit einen Förderhub ausführen. Beim Förderhub bewegen sich die PumpenkolbenIt is provided that, in the high-pressure fuel pump 10, both pump pistons 18, 118 can optionally be coupled to one another and carry out a delivery stroke as one unit. The pump pistons move during the delivery stroke
18,118 ausgehend von einem äußeren Totpunkt, in dem diese wie in Figur 2 dargestellt am weitesten aus der Zylinderbohrung 16 ragen, zu einem inneren Totpunkt, in dem diese wie in Figur 3 dargestellt am weitesten in die Zylinderbohrung 16 eingetaucht sind. Wenn beide Pumpenkolben 18,118 miteinander gekoppelt sind, so taucht der zweite Pumpenkolben 118 in die Sackbohrung 80 des ersten Pumpenkolbens 18 so weit ein, bis er mit seiner Dichtfläche 156 am Grund 82 der Sackbohrung 80 anliegt, wie dies in den Figuren 2 und 3 dargestellt ist. In dieser Stellung des zweiten Pumpenkolbens 118 überdeckt sich dessen Ringnut 161 mit der Querbohrung 85 des ersten Pumpenkolbens 18 und die Feder 158 ist auf ihre kürzeste Länge komprimiert. Der im Pumpenarbeitsraum 22 herrschende Druck wirkt auf die Stirnfläche des zweiten Pumpenkolbens 118 und erzeugt eine auf diesen wirkende Druckkraft, durch die der zweite18, 118 starting from an outer dead center, in which they protrude the furthest from the cylinder bore 16, as shown in FIG. 2, to an inner dead center, in which, as shown in FIG. 3, they are most immersed in the cylinder bore 16. If both pump pistons 18, 118 are coupled to one another, then the second pump piston 118 plunges into the blind bore 80 of the first pump piston 18 until it rests with its sealing surface 156 on the base 82 of the blind bore 80, as is shown in FIGS. 2 and 3 , In this position of the second pump piston 118, its annular groove 161 overlaps with the transverse bore 85 of the first pump piston 18 and the spring 158 is compressed to its shortest length. The pressure prevailing in the pump working chamber 22 acts on the end face of the second pump piston 118 and generates a compressive force acting thereon, through which the second
Pumpenkolben 118 gegen die Kraft der Feder 158 und gegen den im Raum 153 herrschenden Niederdruck mit seiner Dichtfläche 156 an den Grund 82 der Sackbohrung 80 gepresst wird. Dabei wird durch die Dichtfläche 156 die Durchgangsbohrung 180 des zweiten Pumpenkolbens 118 vom Raum 153 und damit vom Niederdruckbereich getrennt, so daß aus dem Pumpenarbeitsraum 22 über die Durchgangsbohrung 180 kein Kraftstoff abfließen kann. Sollte dennoch eine Undichtigkeit zwischen der Dichtfläche 156 und dem Grund 82 vorhanden sein, so kann eine geringe Kraftstoffmenge durch diePump piston 118 is pressed with its sealing surface 156 against the bottom 82 of the blind bore 80 against the force of the spring 158 and against the low pressure prevailing in the space 153. Through the sealing surface 156, the through hole 180 of the second pump piston 118 is separated from the space 153 and thus from the low pressure area, so that no fuel can flow out of the pump working space 22 through the through hole 180. Should there still be a leak between the sealing surface 156 and the base 82, a small amount of fuel can be caused by the
Durchgangsbohrung 80 im zweiten Pumpenkolben 118 in den Raum 153 und in den Niederdruckbereich abfließen, wobei der Durchfluß jedoch durch die Drosselstelle 181 begrenzt ist. Beim Förderhub der Pumpenkolben 18,118 ist die gesamte Stirnfläche der Pumpenkolben, also die ringförmigeDrain through hole 80 in the second pump piston 118 into the space 153 and into the low-pressure region, the flow being limited by the throttle point 181, however. During the delivery stroke of the pump pistons 18, 118, the entire end face of the pump pistons, that is to say the ring-shaped one
Stirnfläche des ersten Pumpenkolbens 18 und die innerhalb dieser liegende Stirnfläche des zweiten Pumpenkolbens 118 für die Druckerzeugung im Pumpenarbeitsraum 22 wirksam, so daß im Pumpenarbeitsraum 22 ein hoher Druck erzeugt wird. Eine Hochdruckerzeugung im Pumpenarbeitsraum 22 durch die Pumpenkolben 18,118 erfolgt solange das erste Steuerventil 68 geschlossen ist und der Pumpenarbeitsraum 22 vom Entlastungsraum 24 und der Förderpumpe 23 getrennt ist.The end face of the first pump piston 18 and the end face of the second pump piston 118 lying within this are effective for generating pressure in the pump work chamber 22, so that a high pressure is generated in the pump work chamber 22. High-pressure generation in the pump work chamber 22 by the pump pistons 18, 118 takes place as long as the first control valve 68 is closed and the pump work chamber 22 is separated from the relief chamber 24 and the feed pump 23.
Wenn sich die Pumpenkolben 18,118 gemäß Figur 3 im Bereich des inneren Totpunkts befinden, so taucht die Längsnut 86 des ersten Pumpenkolbens 18 in den Abschnitt 116 der Zylinderbohrung 16 ein, so daß die Durchgangsbohrung 180 im zweiten Pumpenkolben 118 über die Längsnut 86 und die Querbohrung 85 im ersten Pumpenkolben 18 sowie die Ringnut 161 und die Querbohrung 160 im zweiten Pumpenkolben 118 mit dem Pumpenarbeitsraum 22 verbunden ist. Beim nachfolgenden Saughub der Pumpenkolben 18,118 bewegen diese sich von ihrem inneren Totpunkt weg zu ihrem äußeren Totpunkt hin. Das erste Steuerventil 68 wird dabei geöffnet, so daß Kraftstoff mit dem von der Förderpumpe 23 erzeugten Druck in denIf the pump pistons 18, 118 according to FIG. 3 are in the area of the inner dead center, the longitudinal groove 86 of the first pump piston 18 is immersed in the section 116 of the cylinder bore 16, so that the through bore 180 in the second pump piston 118 via the longitudinal groove 86 and the transverse bore 85 in the first pump piston 18 as well as the annular groove 161 and the transverse bore 160 in the second pump piston 118 the pump work space 22 is connected. During the subsequent suction stroke of the pump pistons 18, 118, they move away from their inner dead center towards their outer dead center. The first control valve 68 is opened so that fuel with the pressure generated by the feed pump 23 in the
Pumpenarbeitsraum 22 einströmt. Abhängig von der Drehzahl der Brennkraftmaschine und damit der Geschwindigkeit, mit der sich die Pumpenkolben 18,118 beim Saughub ausgehend vom inneren Totpunkt bewegen, ergibt sich im Pumpenarbeitsraum 22 gegenüber dem durch die Förderpumpe 23 erzeugten Druck ein Druckabfall auf einen geringeren Druck als den Förderpumpendruck. Der erste Pumpenkolben 18 bewegt sich bei seinem Saughub bedingt durch die Kraft der Rückstellfeder 19 entsprechend der Form des Nockens 20 mit einer vorgegebenen Geschwindigkeit. Der zweite Pumpenkolben 118 bewegt sich beim Saughub bedingt durch den auf dessen Stirnfläche wirkenden Druck im Pumpenarbeitsraum 22 ebenfalls vom inneren Totpunkt weg, wenn die durch den im Pumpenarbeitsraum 22 herrschenden Druck auf den zweiten Pumpenkolben 118 erzeugte Kraft größer ist als die dieser entgegenwirkende Kraft, die die Summe der Kraft der Feder 158 und der durch den im Raum 153 herrschenden Niederdruck auf den zweiten Pumpenkolben 118 erzeugten Kraft. Der zweite Pumpenkolben 118 bewegt sich beim Saughub vom inneren Totpunkt weg und gelangt mit seiner Dichtfläche 156 spätestens bei Erreichen des äußeren Totpunkts in Anlage an den Grund 82 der Sackbohrung 80 im ersten Pumpenkolben 18. Beim nachfolgenden Förderhub bewegen sich die Pumpenkolben 18,118 dann wieder als Einheit nach innen zum inneren Totpunkt hin.Pump working space 22 flows. Depending on the speed of the internal combustion engine and thus the speed at which the pump pistons 18, 118 move from the inner dead center during the suction stroke, there is a pressure drop in the pump working chamber 22 to a lower pressure than the feed pump pressure compared to the pressure generated by the feed pump 23. The first pump piston 18 moves during its suction stroke due to the force of the return spring 19 in accordance with the shape of the cam 20 at a predetermined speed. The second pump piston 118 also moves away from the inner dead center during the suction stroke due to the pressure acting on its end face in the pump work chamber 22 if the force on the second pump piston 118 generated by the pressure in the pump work chamber 22 is greater than the force opposing it the sum of the force of the spring 158 and the force generated by the low pressure prevailing in the space 153 on the second pump piston 118. The second pump piston 118 moves away from the inner dead center during the suction stroke and, with its sealing surface 156, comes into contact with the bottom 82 of the blind bore 80 in the first pump piston 18 at the latest when the outer dead center is reached. During the subsequent delivery stroke, the pump pistons 18, 118 then move again as a unit inwards towards inner dead center.
Es ist außerdem vorgesehen, daß der zweite Pumpenkolben 118 wahlweise in einer Passivstellung angeordnet werden kann, in der dieser keinen Förderhub ausführt und nur der erste Pumpenkolben 18 einen Förderhub ausführt. Dies ist in den Figuren 4 und 5 dargestellt. In seiner Passivstellung befindet sich der zweite Pumpenkolben 118 mit seiner Dichtfläche 152 in Anlage an der Begrenzung 17 des Pumpenarbeitsraums 22. Die Durchgangsbohrung 180 im zweiten Pumpenkolben 118 ist dann durch die Dichtfläche 152 vom Pumpenarbeitsraum 22 getrennt. Sollte zwischen derIt is also provided that the second pump piston 118 can optionally be arranged in a passive position in which it does not perform a delivery stroke and only the first pump piston 18 performs a delivery stroke. This is shown in Figures 4 and 5. In its passive position is the second pump piston 118 with its sealing surface 152 in contact with the boundary 17 of the pump work chamber 22. The through hole 180 in the second pump piston 118 is then separated from the pump work chamber 22 by the sealing surface 152. Should be between the
Dichtfläche 152 und der Begrenzung eine Undichtigkeit vorhanden sein, so kann eine geringe Kraftstoffmenge aus dem Pumpenarbeitsraum 22 durch die Durchgangsbohrung 180 in den Raum 153 und zum Niederdruckbereich abfließen, wobei der Durchfluß durch die Drosselstelle 181 begrenzt ist. Beim Saughub bewegt sich nur der erste Pumpenkolben 18 vom inneren Totpunkt weg in den äußeren Totpunkt gemäß Figur 4 , während der zweite Pumpenkolben 118 in seiner Passivstellung verbleibt. Durch den im Pumpenarbeitsraum 22 herrschenden Druck wird über die Ringschulter 151 des zweitenSealing surface 152 and the boundary of a leak, a small amount of fuel can flow out of the pump work chamber 22 through the through hole 180 into the space 153 and to the low-pressure region, the flow through the throttle point 181 being limited. During the suction stroke, only the first pump piston 18 moves away from the inner dead center into the outer dead center according to FIG. 4, while the second pump piston 118 remains in its passive position. As a result of the pressure prevailing in the pump work chamber 22, the second shoulder passes over the annular shoulder 151
Pumpenkolbens 118 eine zur Begrenzung 17 hin gerichtete Anpresskraft auf diesen erzeugt. Außerdem wird der zweite Pumpenkolben 118 durch die Feder 158 und die durch den im Raum 153 herrschenden Niederdruck erzeugte Kraft gegen die Begrenzung 17 gepresst. Beim Saughub des erstenPump piston 118 generates a pressing force directed towards the boundary 17 thereon. In addition, the second pump piston 118 is pressed against the limitation 17 by the spring 158 and the force generated by the low pressure prevailing in the space 153. At the suction stroke of the first
Pumpenkolbens 18 entspannt sich die Feder 158. Beim Förderhub des ersten Pumpenkolbens 18 ist nur dessen ringförmige Stirnfläche für die Druckerzeugung wirksam, so daß im Pumpenarbeitsraum 22 entsprechend ein geringerer maximaler Druck erzeugt wird als bei miteinander gekoppelten Pumpenkolben 18,118. In der inneren Totpunktsteilung sind die Pumpenkolben 18,118 in Figur 5 dargestellt.The pump 158 relaxes the spring 158. During the delivery stroke of the first pump piston 18, only its annular end face is effective for generating pressure, so that a correspondingly lower maximum pressure is generated in the pump working chamber 22 than in the case of pump pistons 18, 118 coupled to one another. The pump pistons 18, 118 are shown in FIG. 5 in the inner dead center division.
Eine Anordnung des zweiten Pumpenkolbens 118 in seiner Passivstellung erfolgt während des Saughubs abhängig von Betriebsparametern der Brennkraftmaschine, insbesondere abhängig von deren Drehzahl. Wenn der zweite Pumpenkolben 118 in seiner Passivstellung angeordnet werden soll, so wird während des Saughubs das erste Steuerventil 68 durch die Steuereinrichtung 72 zu einem bestimmten Zeitpunkt und für eine bestimmte Zeitdauer geschlossen, so daß die Verbindung des Pumpenarbeitsraums 22 mit der Förderpumpe 23 unterbrochen ist und in den Pumpenarbeitsraum 22 kein Kraftstoff einströmen kann. Der erste Pumpenkolben 18 bewegt sich bewirkt durch die Rückstellfeder 19 entsprechend der Form des Nockens 20 vom inneren Totpunkt weg zum äußeren Totpunkt hin. Infolge dessen wird das Volumen des Pumpenarbeitsraums 22 vergrößert und da kein Kraftstoff in diesen einströmt fällt der Druck im Pumpenarbeitsraum 22 ab unter den Förderdruck der Förderpumpe 23. Auf die Stirnfläche des zweiten Pumpenkolbens 118 imThe second pump piston 118 is arranged in its passive position during the suction stroke as a function of operating parameters of the internal combustion engine, in particular as a function of its speed. If the second pump piston 118 is to be arranged in its passive position, the first control valve 68 is closed by the control device 72 at a specific time and for a specific period of time during the suction stroke, so that the connection of the pump work chamber 22 with the feed pump 23 is interrupted and no fuel can flow into the pump work chamber 22. The first pump piston 18, caused by the return spring 19, moves away from the inner dead center toward the outer dead center in accordance with the shape of the cam 20. As a result, the volume of the pump work chamber 22 is increased and since no fuel flows into it, the pressure in the pump work chamber 22 drops below the delivery pressure of the feed pump 23. On the end face of the second pump piston 118 in
Pumpenarbeitsraum 22 wirkt somit nur noch ein geringer Druck, der eine geringere zum ersten Pumpenkolben 18 hin gerichtete Kraft auf den zweiten Pumpenkolben 118 erzeugt als die entgegen wirkende Kraft als Summe der Kraft der Feder 158 und der durch den im Raum 153 wirkendenPump working chamber 22 thus only acts at a low pressure, which generates a lower force directed towards the first pump piston 18 on the second pump piston 118 than the counteracting force as the sum of the force of the spring 158 and the force acting in the chamber 153
Niederdruck erzeugten Kraft. Der zweite Pumpenkolben 118 bewegt sich dadurch nach innen, bis er mit seiner Dichtfläche 152 an der Begrenzung 17 des Pumpenarbeitsraums 22 zur Anlage kommt.Low pressure generated power. The second pump piston 118 thereby moves inward until it comes to rest with its sealing surface 152 on the boundary 17 of the pump work chamber 22.
Nachfolgend wird das erste Steuerventil 68 durch die Steuereinrichtung 72 wieder geöffnet, so daß der Druck im Pumpenarbeitsraum 22 wieder ansteigt. Der Druck im Pumpenarbeitsraum 22 wirkt bei in seiner Passivstellung angeordnetem zweitem Pumpenkolben 118 auf diesen jedoch nicht auf dessen Stirnfläche in Richtung zum ersten Pumpenkolben 18 hin sondern auf die Ringschulter 151 des zweiten Pumpenkolbens 118 und damit zur Begrenzung 17 hin und erzeugt eine Anpresskraft auf den zweiten Pumpenkolben 118 zur Begrenzung 17 hin. Der erste Pumpenkolben 18 führt einen Saughub bis zum äußeren Totpunkt und anschließend einen Förderhub bis zum inneren Totpunkt aus . Wenn der erste Pumpenkolben 18 den Bereich des inneren Totpunkts erreicht, so ist die Durchgangsbohrung 180 des zweiten Pumpenkolbens 118 über die Querbohrung 160, die Ringnut 161 sowie dieSubsequently, the first control valve 68 is opened again by the control device 72, so that the pressure in the pump work chamber 22 rises again. When the second pump piston 118 is arranged in its passive position, the pressure in the pump working chamber 22 does not act on the end face of the latter in the direction of the first pump piston 18, but rather on the annular shoulder 151 of the second pump piston 118 and thus toward the boundary 17 and generates a contact pressure on the second one Pump piston 118 towards the limit 17. The first pump piston 18 executes a suction stroke to the outer dead center and then a delivery stroke to the inner dead center. When the first pump piston 18 reaches the area of the inner dead center, the through bore 180 of the second pump piston 118 is via the transverse bore 160, the annular groove 161 and
Querbohrung 85 und die Längsnut 86 im ersten Pumpenkolben 18, die in den Abschnitt 116 der Zylinderbohrung 16 eintaucht, mit dem Pumpenarbeitsraum 22 verbunden. Auf die der Begrenzung 17 zugewandte Stirnfläche des zweiten Pumpenkolbens 118 wirkt dann der Druck im Pumpenarbeitsraum 22, so daß der zweite Pumpenkolben 118 mit seiner Dichtfläche 152 von der Begrenzung 17 abhebt. Beim nachfolgenden Saughub kann dann wieder durch Schließen des ersten Steuerventils 68 der zweite Pumpenkolben 118 in seiner Passivstellung angeordnet werden oder, wenn das erste Steuerventil 68 ständig geöffnet bleibt, der zweiteCross bore 85 and the longitudinal groove 86 in the first pump piston 18, which plunges into the section 116 of the cylinder bore 16, is connected to the pump working space 22. The pressure in the pump working chamber 22 then acts on the end face of the second pump piston 118 facing the boundary 17, so that the second pump piston 118 with its sealing surface 152 lifts off the boundary 17. In the subsequent suction stroke, the second pump piston 118 can then be arranged in its passive position again by closing the first control valve 68 or, if the first control valve 68 remains open, the second
Pumpenkolben 118 dem Saughub des ersten Pumpenkolbens 18 folgen, so daß die beiden Pumpenkolben 18,118 gekoppelt bleiben.Pump pistons 118 follow the suction stroke of the first pump piston 18 so that the two pump pistons 18, 118 remain coupled.
Mit zunehmender Drehzahl der Brennkraftmaschine nimmt dieWith increasing speed of the internal combustion engine, the
Geschwindigkeit der Pumpenkolben 18,118, mit der diese sich beim Saughub und beim Förderhub bewegen ebenfalls zu. Wenn durch die Förderpumpe 23 ein näherungsweise konstanter Förderdruck erzeugt wird, so ergibt sich im Pumpenarbeitsraum 22 beim Saughub der Pumpenkolben 18,118 infolge der mit der Drehzahl zunehmenden Geschwindigkeit der Pumpenkolben 18,118 ein mit der Drehzahl zunehmender Druckabfall gegenüber dem von der Förderpumpe 23 nominell erzeugten Förderdruck, da der Pumpenarbeitsraum 22 nicht schnell genug mit Kraftstoff befüllt werden kann. Der erste Pumpenkolben 18 führt seinen Saughub bedingt durch die Rückstellfeder 19 entsprechend dem Profil des Nockens 20 aus. Wenn der Druck im Pumpenarbeitsraum 22 stark abfällt, so kann der zweite Pumpenkolben 118 dem Saughub des ersten Pumpenkolbens 18 nicht mehr folgen, da auf diesen nur eine geringe Kraft zum ersten Pumpenkolben 18 hin wirkt, die geringer ist als die entgegenwirkende Kraft als Summe der Kraft der Feder 158 und der durch den im Raum 153 herrschenden Niederdruck erzeugten Kraft. Der zweite Pumpenkolben 118 bewegt sich daher zur Begrenzung 17 hin und kommt dort mit seiner Dichtfläche 152 zur Anlage und befindet sich in seiner Passivstellung. Somit kann auch bei Erreichen bzw. Überschreiten einer bestimmten Grenzdrehzahl, bei der der Druck im Pumpenarbeitsraum 22 beim Saughub ausreichend stark abfällt, eine Anordnung des zweiten Pumpenkolbens 118 in seiner Passivstellung erreicht werden. Vorzugsweise ist jedoch vorgesehen, daß im Bereich der Grenzdrehzahl das erste Steuerventil 68 wie vorstehend erläutert beim Saughub geschlossen wird, um sicherzustellen, daß der zweite Pumpenkolben 118 in seiner Passivstellung angeordnet wird. Bei wesentlich höherer Drehzahl als derThe speed of the pump pistons 18, 118, with which they move during the suction stroke and the delivery stroke, also increases. If an approximately constant delivery pressure is generated by the feed pump 23, then in the pump working chamber 22 during the suction stroke of the pump pistons 18, 118, as a result of the speed of the pump pistons 18, 118 increasing with the speed, an increase in pressure drop with the speed compared to the nominal pressure generated by the delivery pump 23, the pump working space 22 cannot be filled with fuel quickly enough. The first pump piston 18 executes its suction stroke due to the return spring 19 in accordance with the profile of the cam 20. If the pressure in the pump work chamber 22 drops sharply, the second pump piston 118 can no longer follow the suction stroke of the first pump piston 18, since only a small force acts on the first pump piston 18, which is less than the counteracting force as the sum of the force the spring 158 and the force generated by the low pressure prevailing in the space 153. The second pump piston 118 therefore moves towards the boundary 17 and comes into contact with its sealing surface 152 and is in its passive position. An arrangement of the second pump piston 118 in its passive position can thus also be achieved when a certain limit speed is reached or exceeded, at which the pressure in the pump work chamber 22 drops sufficiently during the suction stroke. However, it is preferably provided that the first control valve 68 is closed during the suction stroke in the area of the limit speed, as explained above, in order to ensure that the second pump piston 118 is arranged in its passive position. At much higher speed than that
Grenzdrehzahl kann das Schließen des ersten Steuerventils 68 entfallen, da dann sichergestellt ist, daß der zweite Steuerkolben 118 infolge des Druckabfalls im Pumpenarbeitsraum 22 in seiner Passivstellung angeordnet wird.Limit speed, the closing of the first control valve 68 can be omitted, since it is then ensured that the second control piston 118 is arranged in its passive position due to the pressure drop in the pump work chamber 22.
Es kann vorgesehen sein, daß bis zu einer vorgegebenen Grenzdrehzahl beide Pumpenkolben 18,118 miteinander gekoppelt sind und einen Förderhub ausführen. Hierbei kann bereits bei niedrigen Drehzahlen ein hoher Druck imIt can be provided that both pump pistons 18, 118 are coupled to one another and carry out a delivery stroke up to a predetermined limit speed. Here, even at low speeds, a high pressure in the
Pumpenarbeitsraum 22 erzeugt werden. Bei Erreichen oder Überschreiten der vorgegebenen Grenzdrehzahl wird der zweite Pumpenkolben 118 wie vorstehend beschrieben in seine Passivstellung gebracht, so daß nur noch der erste Pumpenkolben 18 einen Förderhub ausführt und der Druck im Pumpenarbeitsraum 22 reduziert wird. Hierdurch kann der maximale Druck im Pumpenarbeitsraum 22 und damit die mechanische Belastung der Bauteile der Kraftstoffeinspritzeinrichtung begrenzt werden. Die Grenzdrehzahl, ab der der zweite Pumpenkolben 118 in seiner Passivstellung angeordnet wird, kann dabei fest vorgegeben sein oder in Abhängigkeit weiterer Betriebsparameter der Brennkraftmaschine variabel sein. Es kann auch vorgesehen sein, daß eine Anordnung des zweiten Pumpenkolbens 118 in seiner Passivstellung abhängig von Betriebsparametern der Brennkraftmaschine, insbesondere abhängig von der Last, erfolgt. Dabei kann beispielsweise vorgesehen sein, daß bei hoher Last die beiden Pumpenkolben 18,118 gekoppelt sind und gemeinsam einen Förderhub ausführen, während bei geringer Last der zweite Pumpenkolben 118 in seiner Passivstellung angeordnet wird und nur der erste Pumpenkolben 18 einen Förderhub ausführt. Bei geringer Last erfolgt somit die Kraftstoffeinspritzung mit einem geringeren Druck als bei hoher Last. Durch die Form des Nockens 20 in dem Bereich, in dem der Saughub des ersten Pumpenkolbens 18 erfolgt, wird die Geschwindigkeit des ersten Pumpenkolbens 18 beim Saughub bestimmt. Durch Variation der Form des Nockens 20 in diesem Bereich kann somit die Geschwindigkeit des ersten Pumpenkolbens 18 beim Saughub und damit der Druckabfall im Pumpenarbeitsraum 22 verändert werden und somit auch die Grenzdrehzahl, ab der der zweite Pumpenkolben 118 in seiner Passivstellung angeordnet wird. Der von der Förderpumpe 23 erzeugte Druck bestimmt ebenfalls die Grenzdrehzahl, ab der der zweite Pumpenkolben 118 in seiner Passivstellung angeordnet wird. Je höher der von der Förderpumpe 23 erzeugte Druck ist, desto höher ist dabei die Grenzdrehzahl. Um eine Variation der Grenzdrehzahl zu ermöglichen kann vorgesehen sein, daß der von der Förderpumpe 23 erzeugte Druck variabel ist.Pump work space 22 are generated. When the predetermined limit speed is reached or exceeded, the second pump piston 118 is brought into its passive position as described above, so that only the first pump piston 18 executes a delivery stroke and the pressure in the pump working chamber 22 is reduced. As a result, the maximum pressure in the pump work chamber 22 and thus the mechanical load on the components of the fuel injection device can be limited. The limit speed from which the second pump piston 118 is arranged in its passive position can be predetermined or can be variable as a function of further operating parameters of the internal combustion engine. It can also be provided that an arrangement of the second pump piston 118 in its passive position depends on the operating parameters of the internal combustion engine, in particular depending on the load, he follows. It can be provided, for example, that at high load the two pump pistons 18, 118 are coupled and together perform a delivery stroke, while at low load the second pump piston 118 is arranged in its passive position and only the first pump piston 18 executes a delivery stroke. At low load, fuel is thus injected at a lower pressure than at high load. The shape of the cam 20 in the area in which the suction stroke of the first pump piston 18 takes place determines the speed of the first pump piston 18 during the suction stroke. By varying the shape of the cam 20 in this area, the speed of the first pump piston 18 during the suction stroke and thus the pressure drop in the pump work chamber 22 can thus be changed and thus also the limit speed from which the second pump piston 118 is arranged in its passive position. The pressure generated by the feed pump 23 also determines the limit speed from which the second pump piston 118 is arranged in its passive position. The higher the pressure generated by the feed pump 23, the higher the limit speed. In order to allow a variation of the limit speed, it can be provided that the pressure generated by the feed pump 23 is variable.
Nachfolgend wird die weitere Funktion derThe further function of the
Kraftstoffeinspritzeinrichtung erläutert. In Figur 6 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 der Pumpenkolben 18,118 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. 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 und der auf den Steuerkolben 50 durch den im Steuerdruckraum 52 wirkenden Restdruck wirkenden Druckkraft, so bewegt sich dasFuel injector explained. FIG. 6 shows the course of the pressure p at the injection openings 32 of the fuel injection valve 12 over the time t during an injection cycle. During the suction stroke of the pump piston 18, fuel is supplied to it from the fuel reservoir 24. During the delivery stroke of the pump pistons 18, 118, the fuel injection begins with a pre-injection, the first control valve 68 being closed by the control device 72, so that the pump working chamber 22 is separated from the relief chamber 24. The control device 72 also opens the second control valve 70, so that the control pressure chamber 52 is connected to the relief chamber 24. In this case, no high pressure can build up in the control pressure chamber 52, since this is relieved towards the relief chamber 24. However, a small amount of fuel can flow out of the pump work chamber 22 via the throttling points 63 and 65 to the relief chamber 24, so that the full high pressure cannot build up in the pump work chamber 22 as it would build up when the second control valve 70 is closed. If the pressure in the pump working chamber 22 and thus in the pressure chamber 40 of the fuel injection valve 12 is so great that the pressure force exerted by it via the pressure shoulder 42 on the injection valve member 28 is greater than the sum of the force of the closing spring 44 and that on the control piston 50 by the compressive force acting in the control pressure chamber 52, this moves
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. Da nunmehr die auf das Einspritzventilglied 28 in Öffnungsrichtung 29 wirkende Kraft geringer ist als die Summe der Kraft der Schließfeder 44 und der Druckkraft auf den Steuerkolben 50 schließt das Kraftstoffeinspritzventil 12. Die Voreinspritzung entspricht einer in Figur 6 mit I bezeichneten Einspritzphase.Injection valve member 28 in the opening direction 29 and releases the at least one injection opening 32. To end the pilot injection, the second control valve 70 is closed by the control device, so that the control pressure chamber 52 is separated from the relief chamber 24. The first control valve 68 remains in its closed position. High pressure builds up in the control pressure chamber 52 as in the pump work chamber 22, so that a large pressure force acts on the control piston 50 in the closing direction. Since the force acting on the injection valve member 28 in the opening direction 29 is now less than the sum of the force of the closing spring 44 and the pressure force on the control piston 50, the fuel injection valve 12 closes. The pilot injection corresponds to an injection phase designated I in FIG.
Für eine nachfolgende Haupteinspritzung, die einer in Figur 6 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. 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.For a subsequent main injection, which corresponds to an injection phase designated II in FIG. 6, the second control valve 70 is opened by the control device 72, so that the pressure in the control pressure chamber 52 drops. The fuel injection valve 12 then opens as a result of reduced pressure force on the control piston 50 and the injection valve member 28 moves over its maximum opening stroke. When the second control valve 70 is open, a small amount of fuel flows through the throttling points 63, 65 to the relief chamber 24, but the throttling points 63, 65 can be designed with a small flow cross-section, so that the outflowing fuel amount and the reduction in pressure in the pump work chamber 22 are small.
Zur Beendigung der Haupteinspritzung wird das ersteAt the end of the main injection, the first one
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 dasControl valve 68 brought by the control device 72 into its open switching position, so that the pump working chamber 22 is connected to the relief chamber 24 and only a small pressure force acts on the injection valve member 28 in the opening direction 29 and that
Kraftstoffeinspritzventil 12 bedingt durch die Kraft der Schließfeder 44 und die durch den im Steuerdruckraum 52 herrschenden Restdruck auf den Steuerkolben 50 erzeugte Kraft schließt. Das zweite Steuerventil 70 kann sich zur Beendigung der Haupteinspritzung in seiner geöffneten oder geschlossenen Stellung befinden.Fuel injection valve 12 due to the force of the closing spring 44 and the force generated by the residual pressure in the control pressure chamber 52 on the control piston 50 closes. The second control valve 70 may be in its open or closed position to complete the main injection.
Bei der Ansteuerung der beiden Steuerventile 68,70 durch die Steuereinrichtung 72 zur Kraftstoffeinspritzung ist es erforderlich, daß in der Steuereinrichtung 72 eineWhen the two control valves 68, 70 are actuated by the control device 72 for fuel injection, it is necessary that one in the control device 72
Information darüber vorhanden ist, ob beide Pumpenkolben 18,118 einen Förderhub ausführen oder nur der erste Pumpenkolben 18 einen Förderhub ausführt, da entsprechend der Druck bei der Kraftstoffeinspritzung unterschiedlich ist. Beim Übergang vom gemeinsamen Förderhub beiderInformation is available as to whether both pump pistons 18, 118 carry out a delivery stroke or whether only the first pump piston 18 carries out a delivery stroke, since the pressure during fuel injection varies accordingly. At the transition from the common delivery stroke of both
Pumpenkolben 18,118 in gekoppeltem Zustand zum alleinigen Förderhub des ersten Pumpenkolbens 18 nimmt der im Pumpenarbeitsraum 22 erzeugte Druck von einem Förderhub zum nächsten Förderhub stark ab, so daß die Ansteuerzeitpunkte und insbesondere die Ansteuerdauer der Steuerventile 68,70 durch die Steuereinrichtung 72 entsprechend korrigiert werden müssen, um eine Kontinuität der eingespritzten Kraftstoffmenge und einen ordnungsgemäßen Betrieb der Brennkraftmaschine sicherzustellen .Pump piston 18, 118 in the coupled state for the sole delivery stroke of the first pump piston 18, the pressure generated in the pump working space 22 decreases sharply from one delivery stroke to the next delivery stroke, so that the triggering times and in particular the triggering time of the control valves 68, 70 are corrected accordingly by the control device 72 must be ensured to ensure continuity of the injected fuel quantity and proper operation of the internal combustion engine.
Der Steuerkolben 50, der Steuerdruckraum 52 und das dessen Verbindung mit dem Entlastungsraum steuerende zweite Steuerventil 70 können auch entfallen. Die Kraftstoffeinspritzung wird dann nur durch das erste Steuerventil 68 gesteuert, indem dieses zur Kraftstoffeinspritzung geschlossen wird, so daß derThe control piston 50, the control pressure chamber 52 and the second control valve 70 controlling its connection to the relief chamber can also be omitted. The fuel injection is then controlled only by the first control valve 68 by closing it for fuel injection so that the
Pumpenarbeitsraum 22 vom Entlastungsraum 24 getrennt ist, und zur Unterbrechung bzw. Beendigung der Kraftstoffeinspritzung geöffnet wird, so daß der Pumpenarbeitsraum 22 zum Entlastungsraum 24 hin druckentlastet ist. Wenn wie vorstehend erläutert zweiPump work chamber 22 is separated from the relief chamber 24, and is opened to interrupt or terminate the fuel injection, so that the pump work chamber 22 is relieved of pressure towards the relief chamber 24. If, as explained above, two
Einspritzventilglieder 28 vorhanden sind, so kann vorgesehen sein, daß bei der Voreinspritzung und/oder bei geringer Last und/oder bei geringer Drehzahl der Brennkraftmaschine nur ein Einspritzventilglied 28 öffnet und die wenigstens eine erste Einspritzöffnung freigibt, während bei derInjection valve members 28 are present, it can be provided that only one injection valve member 28 opens during pre-injection and / or at low load and / or at low engine speed and opens at least one first injection opening, while at
Haupteinspritzung und/oder bei hoher Last und/oder bei hoher Drehzahl der Brennkraftmaschine beide Einspritzventilglieder 28 öffnen und die wenigstens eine erste Einspritzöffnung 32 und die wenigstens eine zweite Einspritzöffnung freigegeben werden. Es kann auch vorgesehen sein, daß dasMain injection and / or at high load and / or at high engine speed both injection valve members 28 open and the at least one first injection opening 32 and the at least one second injection opening are released. It can also be provided that the
Kraftstoffeinspritzventil 12 nur ein Einspritzventilglied 28 aufweist, durch das die wenigstens eine Einspritzöffnung 32 gesteuert wird. Fuel injection valve 12 has only one injection valve member 28, through which the at least one injection opening 32 is controlled.

Claims

Ansprüche Expectations
1. Kraftstoffeinspritzeinrichtung für eine1. Fuel injector for one
Brennkraftmaschine mit einer Kraftstoffhochdruckpumpe (10) und einem mit dieser verbundenen Kraftstoffeinspritzventil (12) für jeden Zylinder der Brennkraftmaschine, wobei die Kraftstoffhochdruckpumpe (10) wenigstens einen durch die Brennkraftmaschine in einer Hubbewegung angetriebenen Pumpenkolben (18) aufweist, der einen Pumpenarbeitsraum (22) begrenzt, dem Kraftstoff aus einem Kraftstoffvorratsbehälter (24) zugeführt wird, wobei das Kraftstoffeinspritzventil (12) einen mit dem Pumpenarbeitsraum (22) verbundenen Druckraum (40) und wenigstens ein Einspritzventilglied (28) aufweist, durch das wenigstens eine Einspritzöffnung (32) gesteuert wird und das von dem im Druckraum (40) herrschenden Druck beaufschlagt gegen eine Schließkraft in einer Öffnungsrichtung (29) zur Freigabe der wenigstens einen Einspritzöffnung (32) bewegbar ist, mit einem Steuerventil (68) , durch das zumindest mittelbar eine Verbindung (66) des Pumpenarbeitsraums (22) mit einem Entlastungsraum (24) und einer Druckquelle (23) zur Befüllung des Pumpenarbeitsraums (22) beim Saughub des wenigstens einen Pumpenkolbens (18) gesteuert wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Kraftstoffhochdruckpumpe (10) zwei Pumpenkolben (18,118) aufweist, wobei ein ersterInternal combustion engine with a high-pressure fuel pump (10) and a fuel injection valve (12) connected thereto for each cylinder of the internal combustion engine, the high-pressure fuel pump (10) having at least one pump piston (18) driven by the internal combustion engine in a stroke movement, which delimits a pump working space (22) , to which fuel is supplied from a fuel reservoir (24), the fuel injection valve (12) having a pressure chamber (40) connected to the pump work chamber (22) and at least one injection valve member (28) through which at least one injection opening (32) is controlled and which is acted upon by the pressure prevailing in the pressure chamber (40) against a closing force in an opening direction (29) to release the at least one injection opening (32), with a control valve (68) through which at least indirectly a connection (66) of the pump work chamber (22) with a relief space (24) and one Pressure source (23) for filling the pump work chamber (22) during the suction stroke of the at least one pump piston (18) is controlled, characterized in that the high-pressure fuel pump (10) has two pump pistons (18, 118), a first one
Pumpenkolben (18) vorgesehen ist, in dem ein zweiter Pumpenkolben (118) zumindest annähernd koaxial verschiebbar geführt ist, wobei beide Pumpenkolben (18,118) den Pumpenarbeitsraum (22) begrenzen, daß der erste Pumpenkolben (18) in einer Hubbewegung angetrieben wird, daß wahlweise beide Pumpenkolben (18,118) miteinander koppelbar sind und sich beim Förderhub als Einheit bewegen oder der zweite Pumpenkolben (118) in einer Passivstellung fixierbar ist, so daß nur der erste Pumpenkolben (18) einen Förderhub ausführt .Pump piston (18) is provided, in which a second pump piston (118) is at least approximately coaxially displaceable, both pump pistons (18, 118) limiting the pump working space (22), that the first pump piston (18) is driven in a stroke movement, that optional both pump pistons (18, 118) can be coupled to one another and move as a unit during the delivery stroke or the second pump piston (118) can be fixed in a passive position, so that only the first pump piston (18) executes a delivery stroke.
2. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Pumpenkolben (118) in seiner Passivstellung mit einem Ende an einer Begrenzung (17) des Pumpenarbeitsraums (22) im Bereich eines inneren Totpunkts der Hubbewegung der Pumpenkolben (18,118) anliegt, in dem sich die Pumpenkolben (18,118) am Ende eines Förderhubs und am Beginn eines Saughubs befinden.2. Fuel injection device according to claim 1, characterized in that the second pump piston (118) in its passive position with one end abuts a boundary (17) of the pump working chamber (22) in the region of an inner dead center of the stroke movement of the pump piston (18, 118), in which the pump pistons (18, 118) are at the end of a delivery stroke and at the beginning of a suction stroke.
3. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Pumpenkolben (18) eine zu dessen den Pumpenarbeitsraum (22) begrenzender Stirnseite hin offene Sackbohrung (80) aufweist, in der der zweite Pumpenkolben (118) verschiebbar geführt ist.3. A fuel injection device according to claim 1 or 2, characterized in that the first pump piston (18) has a blind bore (80) which is open to the front of the pump working chamber (22) and in which the second pump piston (118) is displaceably guided.
4. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß durch den zweiten Pumpenkolben (118) in der Sackbohrung (80) ein Raum (153) begrenzt wird, der mit einem Niederdruckbereich verbunden ist.4. Fuel injection device according to claim 3, characterized in that a space (153) is limited by the second pump piston (118) in the blind bore (80), which is connected to a low pressure region.
5. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß in gekoppeltem Zustand der beiden Pumpenkolben (18,118) der zweite Pumpenkolben (118) mit einem Ende am Grund (82) der Sackbohrung (80) des ersten Pumpenkolbens (18) anliegt.5. Fuel injection device according to claim 3 or 4, characterized in that in the coupled state of the two pump pistons (18, 118) the second pump piston (118) rests with one end on the base (82) of the blind bore (80) of the first pump piston (18).
6. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Pumpenkolben (118) einen Durchgangskanal (180) aufweist, durch den der Pumpenarbeitsraum (22) mit dem Raum (153) verbindbar ist und in dem wenigstens eine Drosselstelle (181) vorgesehen ist. 6. Fuel injection device according to claim 4 or 5, characterized in that the second pump piston (118) has a through-channel (180) through which the pump working chamber (22) can be connected to the chamber (153) and in which at least one throttle point (181) is provided.
7. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach Anspruch 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß am dem Grund (82) der Sackbohrung (80) zugewandten Ende des zweiten Pumpenkolbens (118) eine Dichtfläche (156) angeordnet ist, durch die die Mündung des Durchgangskanals (180) zum Raum (153) verschlossen wird, wenn der zweite Pumpenkolben (118) mit der Dichtfläche (156) am Grund (82) der Sackbohrung (80) anliegt, so daß der Raum (153) vom Durchgangskanal (180) getrennt ist.7. Fuel injection device according to claim 5 and 6, characterized in that at the bottom (82) of the blind bore (80) facing the end of the second pump piston (118) a sealing surface (156) is arranged through which the mouth of the through-channel (180) to Space (153) is closed when the second pump piston (118) lies with the sealing surface (156) on the base (82) of the blind bore (80), so that the space (153) is separated from the through-channel (180).
8. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem ersten Pumpenkolben (18) und dem zweiten Pumpenkolben (118) eine Feder (158) eingespannt ist, durch die der zweite Pumpenkolben (118) aus der Sackbohrung (80) heraus gedrückt wird.8. Fuel injection device according to one of claims 3 to 7, characterized in that a spring (158) is clamped between the first pump piston (18) and the second pump piston (118), through which the second pump piston (118) from the blind bore (80 ) is pushed out.
9. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach Anspruch 8 , dadurch gekennzeichnet, daß die Feder (158) zwischen dem Grund (82) der Sackbohrung (80) und einer am zweiten Pumpenkolben (118) durch eine Querschnittsverringerung an diesem gebildeten Ringschulter (155) eingespannt ist.9. Fuel injection device according to claim 8, characterized in that the spring (158) is clamped between the base (82) of the blind bore (80) and one on the second pump piston (118) by a cross-sectional reduction on this annular shoulder (155) formed.
10. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach Anspruch 2 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß am der Begrenzung (17) des10. Fuel injection device according to claim 2 and 6, characterized in that on the boundary (17) of the
Pumpenarbeitsraums (22) zugewandten Ende des zweiten Pumpenkolbens (118) eine Dichtfläche (152) angeordnet ist, durch die die Mündung des Durchgangskanals (180) zum Pumpenarbeitsraum (22) verschlossen wird, wenn der zweite Pumpenkolben (118) mit der Dichtfläche (152) an derEnd of the second pump piston (118) facing the pump work chamber (22) is arranged a sealing surface (152) through which the opening of the through-channel (180) to the pump work chamber (22) is closed when the second pump piston (118) with the sealing surface (152) at the
Begrenzung (17) des Pumpenarbeitsraums (22) anliegt, so daß der Pumpenarbeitsraum (22) vom Durchgangskanal (180) getrennt ist.Boundary (17) of the pump work space (22) abuts so that the pump work space (22) is separated from the through-channel (180).
11. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchgangskanal (180) des zweiten Pumpenkolbens (118) eine durch den ersten Pumpenkolben (18) gesteuerte Verbindung (85,86,160,161) mit dem Pumpenarbeitsraum (22) aufweist, daß bei sich im Bereich des inneren Totpunkts befindendem erstem Pumpenkolben (18) der Durchgangskanal (180) mit dem Pumpenarbeitsraum (22) verbunden ist und daß bei sich außerhalb des Bereichs des inneren Totpunkts befindendem erstem Pumpenkolben (18) der Durchgangskanal (180) vom Pumpenarbeitsraum (22) getrennt ist.11. Fuel injection device according to one of claims 6 to 10, characterized in that the through-channel (180) of the second pump piston (118) has a connection (85, 86, 160, 161), controlled by the first pump piston (18), to the pump working chamber (22) that, when the first pump piston (18) is in the area of the dead center, the through-channel (180 ) is connected to the pump work chamber (22) and that when the first pump piston (18) is outside the region of the dead center, the through-channel (180) is separated from the pump work chamber (22).
12. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Pumpenkolben (118) nahe seinem an der Begrenzung (17) des Pumpenarbeitsraums (22) zur Anlage kommenden Ende eine der Begrenzung (17) abgewandte Ringfläche (151) aufweist, die vom im Pumpenarbeitsraum (22) herrschenden Druck beaufschlagt ist und so eine auf den zweiten Pumpenkolben (118) zur Begrenzung (17) hin gerichtete Kraft erzeugt wird.12. Fuel injection device according to one of claims 2 to 11, characterized in that the second pump piston (118) has an annular surface (151) facing away from the boundary (17) close to its end which comes to rest against the boundary (17) of the pump working chamber (22) , which is acted upon by the pressure prevailing in the pump work chamber (22) and so a force directed towards the second pump piston (118) towards the limitation (17) is generated.
13. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Anordnung des zweiten Pumpenkolbens (118) in seiner Passivstellung das Steuerventil (68) während des Saughubs der Pumpenkolben (18,118) geschlossen und dadurch die Verbindung des Pumpenarbeitsraums (22) mit der Druckquelle (23) unterbrochen wird, so daß sich im Pumpenarbeitsraum (22) ein Druckabfall ergibt, infolge dessen der zweite Pumpenkolben (118) vom ersten Pumpenkolben (18) abgekoppelt wird, und daß nachfolgend das Steuerventil (68) während des Saughubs wieder geöffnet wird, so daß der zweite13. Fuel injection device according to one of the preceding claims, characterized in that for the arrangement of the second pump piston (118) in its passive position, the control valve (68) closed during the suction stroke of the pump piston (18, 118) and thereby the connection of the pump work chamber (22) to the pressure source (23) is interrupted, so that there is a pressure drop in the pump work chamber (22), as a result of which the second pump piston (118) is decoupled from the first pump piston (18) and that the control valve (68) is subsequently opened again during the suction stroke, so the second
Pumpenkolben (118) durch den im Pumpenarbeitsraum (22) herrschenden Druck in seiner Passivstellung angeordnet wird.Pump piston (118) is arranged in its passive position by the pressure prevailing in the pump work chamber (22).
14. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sich im Pumpenarbeitsraum (22) während des Saughubs der Pumpenkolben (18,118) mit zunehmender Drehzahl der Brennkraftmaschine eine zunehmende Druckabsenkung ergibt und daß der Druck bei Erreichen oder Überschreiten einer vorgegebenen Grenzdrehzahl im Pumpenarbeitsraum (22) so stark absinkt, daß infolge dessen der zweite Pumpenkolben (118) vom ersten Pumpenkolben (18) abgekoppekt wird und in seiner Passivstellung angeordnet wird. 14. Fuel injection device according to one of the preceding claims, characterized in that in the pump work chamber (22) during the suction stroke of the pump pistons (18,118) with increasing speed of the internal combustion engine results in an increasing pressure drop and that the pressure drops so much when a predetermined limit speed is reached or exceeded in the pump work chamber (22) that as a result the second pump piston (118) is uncoupled from the first pump piston (18) and is arranged in its passive position.
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