DE10162384A1

DE10162384A1 - Fuel injection device for an internal combustion engine

Info

Publication number: DE10162384A1
Application number: DE2001162384
Authority: DE
Inventors: Detlev Potz; Matthias Schnell; Thomas Kuegler; Predrag Nunic
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2001-12-19
Filing date: 2001-12-19
Publication date: 2003-07-03
Also published as: WO2003052259A1

Abstract

The inventive fuel injection device comprises a high pressure fuel pump (10) for each cylinder of a combustion engine, encompassing a pump working chamber (22) and a fuel injection valve (12) connected thereto. A first control valve (23) controls a connection from the pump working chamber (22) to a discharge chamber (24). The fuel injection valve (12) is provided with a first injection valve member (28) which controls at least one first injection opening (32) and is movable in an opening direction (29) counter to the closing force by means of the pressure generated in the pump working chamber (22). A second injection valve member (128) which is movably guided within the hollow first injection valve member (28) controls at least one second injection opening (132) and is movable in an opening direction (29) counter to the closing force by means of the pressure generated in the compression chamber (40). The second injection valve member (128) is impinged upon at least indirectly in the closing direction by the pressure prevailing in a fuel-filled control pressure chamber (52). The control pressure chamber (52) has a connection (54) to the pump working chamber (22) controlled by a second control valve (58).

Description

State of the art

Die Erfindung geht aus von einer Kraftstoffeinspritzeinrichtung für eine Brennkraftmaschine nach der Gattung des Anspruchs 1. The invention is based on one Fuel injection device for an internal combustion engine according to the preamble of claim 1.

Eine solche Kraftstoffeinspritzeinrichtung ist durch die EP 0 957 261 A1 bekannt. Diese Kraftstoffeinspritzeinrichtung weist für jeden Zylinder der Brennkraftmaschine eine Kraftstoffhochdruckpumpe und ein mit dieser verbundenes Kraftstoffeinspritzventil auf. Die Kraftstoffhochdruckpumpe weist einen durch die Brennkraftmaschine in einer Hubbewegung angetriebenen Pumpenkolben auf, der einen Pumpenarbeitsraum begrenzt, der mit einem Druckraum des Kraftstoffeinspritzventils verbunden ist. Das Kraftstoffeinspritzventil weist ein Einspritzventilglied auf, durch das wenigstens eine Einspritzöffnung gesteuert wird und das von dem im Druckraum herrschenden Druck beaufschlagt gegen eine Schließkraft in einer Öffnungsrichtung bewegbar ist. Durch ein elektrisch gesteuertes Steuerventil wird zur Steuerung der Kraftstoffeinspritzung eine Verbindung des Pumpenarbeitsraums mit einem Entlastungsraum gesteuert. Wenn der Druck im Pumpenarbeitsraum und damit im Druckraum des Kraftstoffeinspritzventils den Öffnungsdruck erreicht, so bewegt sich das Einspritzventilglied in Öffnungsrichtung und gibt die wenigstens eine Einspritzöffnung frei. Der Einspritzquerschnitt, der durch das Einspritzventilglied dabei gesteuert wird ist immer gleich groß. Dies ermöglicht nicht unter allen Betriebsbedingungen der Brennkraftmaschine eine optimale Kraftstoffeinspritzung. Such a fuel injector is due to the EP 0 957 261 A1 is known. This Fuel injector has the for each cylinder Internal combustion engine with a high pressure fuel pump and with this connected fuel injector. The High pressure fuel pump has a through Internal combustion engine driven in one stroke Pump piston that delimits a pump workspace that connected to a pressure chamber of the fuel injector is. The fuel injector has one Injection valve member through which at least one Injection opening is controlled and that of that in the pressure chamber prevailing pressure against a closing force in an opening direction is movable. Through an electric controlled control valve is used to control the Fuel injection a connection of the Pump work room controlled with a relief room. If the pressure in the pump work space and thus in the pressure space of the Fuel injection valve reaches the opening pressure, so the injection valve member moves in the opening direction and releases the at least one injection opening. The Injection cross section through the injector member being controlled is always the same size. this makes possible not under all operating conditions of the internal combustion engine optimal fuel injection.

Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention

Die erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritzeinrichtung mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1 hat demgegenüber den Vorteil, daß durch das zweite Einspritzventilglied mit der wenigstens einen zweiten Einspritzöffnung zusätzlicher Einspritzquerschnitt freigegeben oder verschlossen werden kann, so daß der Einspritzquerschnitt an die Betriebsbedingungen der Brennkraftmaschine optimal angepasst werden kann. Die Steuerung des Einspritzquerschnitts erfolgt dabei in einfacher Weise durch den mittels des zweiten elektrisch betätigten Steuerventils gesteuerten Druck im Steuerdruckraum. The fuel injection device according to the invention with the Features according to claim 1 has the advantage that through the second injection valve member with the at least a second injection port additional Injection cross section can be released or closed can, so that the injection cross section to the Operating conditions of the internal combustion engine optimally adapted can be. The control of the injection cross section takes place thereby in a simple manner by means of the second electrically operated control valve controlled pressure in the Control pressure chamber.

In den abhängigen Ansprüchen sind vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzeinrichtung angegeben. Mittels der Ausbildung gemäß Anspruch 4 kann der Zulauf von Kraftstoff in bzw. der Ablauf von Kraftstoff aus dem Steuerdruckraum in einem erforderlichen Maße eingestellt werden. Die Ausbildung gemäß Anspruch 5 ermöglicht eine optimale Anpassung des Einspritzquerschnitts an die Last und/oder Drehzahl der Brennkraftmaschine. Die Ausbildung gemäß Anspruch 6 ermöglicht eine Verbrennung mit geringer Geräusch- und Schadstoffemission der Brennkraftmaschine. In the dependent claims are advantageous Refinements and developments of the invention Fuel injector specified. By means of the Training according to claim 4, the supply of fuel in or the outflow of fuel from the control pressure chamber in be set to a required degree. Training according to claim 5 allows an optimal adjustment of the Injection cross-section to the load and / or speed of the Internal combustion engine. The training according to claim 6 enables combustion with low noise and Emission of pollutants from the internal combustion engine.

drawing

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Fig. 1 eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung für eine Brennkraftmaschine in schematischer Darstellung in einem Längsschnitt, Fig. 2 in vergrößerter Darstellung einen in Fig. 1 mit II bezeichneten Ausschnitt der Kraftstoffeinspritzeinrichtung und Fig. 3 Hubverläufe von Einspritzventilgliedern der Kraftstoffeinspritzeinrichtung über der Zeit während einem Einspritzzyklus. An embodiment of the invention is shown in the drawing and explained in more detail in the following description. In the drawings Fig. 1 shows a fuel injection system for an internal combustion engine in a schematic view in a longitudinal section, Fig. 2 in an enlarged illustration a detail of the fuel injection device, and FIG designated in FIG. 1 II. 3 lift curves of injection valve members of the fuel injection device versus time during an injection cycle.

Description of the embodiment

In den Fig. 1 und 2 ist eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung für eine Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs dargestellt. Die Brennkraftmaschine ist vorzugsweise eine selbstzündende Brennkraftmaschine. Die Kraftstoffeinspritzeinrichtung ist als sogenanntes Pumpe- Düse-System oder als Pumpe-Leitung-Düse-System ausgebildet und weist für jeden Zylinder der Brennkraftmaschine jeweils eine Kraftstoffhochdruckpumpe 10 und ein mit dieser verbundenes Kraftstoffeinspritzventil 12 auf. Bei einer Ausbildung als Pumpe-Leitung-Düse-System ist die Kraftstoffhochdruckpumpe 10 entfernt vom Kraftstoffeinspritzventil 12 angeordnet und mit diesem über eine Leitung verbunden. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Kraftstoffeinspritzeinrichtung als Pumpe-Düse-System ausgebildet, wobei die Kraftstoffhochdruckpumpe 10 und das Kraftstoffeinspritzventil 12 direkt miteinander verbunden sind und eine Baueinheit bilden. Die Kraftstoffhochdruckpumpe 10 weist einen in einer Zylinderbohrung 16 in einem Pumpenkörper 14 dicht geführten Pumpenkolben 18 auf, der durch einen Nocken 20 einer Nockenwelle der Brennkraftmaschine entgegen der Kraft einer Rückstellfeder 19 in einer Hubbewegung angetrieben wird. Der Pumpenkolben 18 begrenzt im Zylinder 16 einen Pumpenarbeitsraum 22, in dem beim Förderhub des Pumpenkolbens 18 Kraftstoff unter Hochdruck verdichtet wird. Dem Pumpenarbeitsraum 22 wird beim Saughub des Pumpenkolbens 18 in nicht näher dargestellter Weise Kraftstoff aus einem Kraftstoffvorratsbehälter 24 des Kraftfahrzeugs zugeführt. In Figs. 1 and 2, a fuel injection device is illustrated 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 designed as a so-called pump-nozzle system or as a pump-line-nozzle system and has a high-pressure fuel pump 10 and a fuel injection valve 12 connected to each cylinder of the internal combustion engine. In the case of an embodiment as a pump-line-nozzle system, the high-pressure fuel pump 10 is arranged away from the fuel injection valve 12 and connected to it via a line. In the exemplary embodiment shown, the fuel injection device is designed as a pump-nozzle system, the high-pressure fuel pump 10 and the fuel injection valve 12 being connected directly to one another and forming a structural unit. The high-pressure fuel pump 10 has a pump piston 18 which is tightly guided in a cylinder bore 16 in a pump body 14 and is driven in a lifting movement by a cam 20 of a camshaft of the internal combustion engine against the force of a return spring 19 . The pump piston 18 delimits a pump working chamber 22 in the cylinder 16 , in which fuel is compressed under high pressure during the delivery stroke of the pump piston 18 . During the suction stroke of the pump piston 18, fuel from a fuel reservoir 24 of the motor vehicle is supplied to the pump working chamber 22 in a manner not shown in detail.

Das Kraftstoffeinspritzventil 12 weist einen Ventilkörper 26 auf, der mehrteilig ausgebildet sein kann, in dem ein erstes Einspritzventilglied 28 in einer Bohrung 30 längsverschiebbar geführt ist. Wie in Fig. 2 dargestellt weist der Ventilkörper 26 an seinem dem Brennraum des Zylinders der Brennkraftmaschine zugewandten Endbereich wenigstens eine erste, vorzugsweise mehrere erste Einspritzöffnungen 32 auf, die über den Umfang des Ventilkörpers 26 verteilt angeordnet sind. Das erste 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 ersten 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 erste Einspritzventilglied 28 umgebenden Druckraum 40 übergeht. Das erste Einspritzventilglied 28 weist auf Höhe des Druckraums 40 durch eine Querschnittsverringerung eine Druckschulter 42 auf. Am dem Brennraum abgewandten Ende des ersten Einspritzventilglieds 28 greift eine erste vorgespannte Schließfeder 44 an, durch die das erste Einspritzventilglied 28 zum Ventilsitz 36 hin gedrückt wird. Die erste Schließfeder 44 ist in einem ersten Federraum 46 des Ventilkörpers 26 angeordnet, der sich an die Bohrung 30 anschließt. The fuel injection valve 12 has a valve body 26 , which can be constructed in several parts, in which a first injection valve member 28 is guided so as to be longitudinally displaceable in a bore 30 . As shown in FIG. 2, the valve body 26 has at least one first, preferably a plurality of first injection openings 32 at its end region facing the combustion chamber of the cylinder of the internal combustion engine, which are arranged distributed over the circumference of the valve body 26 . The first injection valve member 28 has, for example, an approximately conical sealing surface 34 on its end region facing the combustion chamber, which cooperates with a valve seat 36 formed in the valve body 26 in its end region facing the combustion chamber, from or after which the first 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 first injection valve member 28 by radial expansion of the bore 30 . The first 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 first injection valve member 28 facing away from the combustion chamber, a first prestressed closing spring 44 engages, by means of which the first injection valve member 28 is pressed toward the valve seat 36 . The first closing spring 44 is arranged in a first spring chamber 46 of the valve body 26 , which adjoins the bore 30 .

Das erste Einspritzventilglied 28 des Kraftstoffeinspritzventils 12 ist hohl ausgebildet und in diesem ist in einer koaxial im Einspritzventilglied 28 ausgebildeten Bohrung ein zweites Einspritzventilglied 128 verschiebbar geführt. Durch das zweite Einspritzventilglied 128 wird wenigstens eine zweite Einspritzöffnung 132 im Ventilkörper 26 gesteuert. Die wenigstens eine zweite Einspritzöffnung 132 ist in Richtung der Längsachse der Einspritzventilglieder 28,128 zu der wenigstens einen ersten Einspritzöffnung 32 zum Brennraum hin versetzt angeordnet. Das zweite Einspritzventilglied 128 weist an seinem dem Brennraum zugewandten Endbereich eine beispielsweise etwa kegelförmige Dichtfläche 134 auf, die mit einem im Ventilkörper 26 in dessen dem Brennraum zugewandtem Endbereich ausgebildeten Ventilsitz 136 zusammenwirkt, von dem oder nach dem die zweiten Einspritzöffnungen 132 abführen. Das zweite Einspritzventilglied 128 kann zweiteilig ausgebildet sein und einen die Dichtfläche 134 aufweisenden, dem Brennraum zugewandten Teil und einen vom Brennraum weg an den ersten Teil anschließenden zweiten Teil aufweisen. Nahe dem brennraumseitigen Ende des zweiten Einspritzventilglieds 128 ist an diesem eine Druckfläche 142 gebildet, auf die bei geöffnetem erstem Einspritzventilglied 28 der im Druckraum 40 herrschende Druck wirkt. The first injection valve member 28 of the fuel injection valve 12 is hollow and a second injection valve member 128 is slidably guided in a bore formed coaxially in the injection valve member 28 . The second injection valve member 128 controls at least one second injection opening 132 in the valve body 26 . The at least one second injection opening 132 is offset in the direction of the longitudinal axis of the injection valve members 28 , 128 to the at least one first injection opening 32 towards the combustion chamber. The second injection valve member 128 has, for example, an approximately conical sealing surface 134 on its end region facing the combustion chamber, which cooperates with a valve seat 136 formed in the valve body 26 in its end region facing the combustion chamber, from or after which the second injection openings 132 lead away. The second injection valve member 128 can be formed in two parts and have a part which has the sealing surface 134 and faces the combustion chamber and a second part which adjoins the first part away from the combustion chamber. Near the end of the second injection valve member 128 on the combustion chamber side, a pressure surface 142 is formed thereon, on which the pressure prevailing in the pressure chamber 40 acts when the first injection valve member 28 is open.

An den ersten Federraum 46 vom Brennraum weg anschließend ist wie Fig. 1 dargestellt im Ventilkörper 26 ein zweiter Federraum 146 ausgebildet, in dem eine zweite, auf das zweite Einspritzventilglied 128 wirkende Schließfeder 144 angeordnet ist. Der zweite Federraum 146 ist im Durchmesser etwas kleiner ausgebildet als der erste Federraum 46. Das erste Einspritzventilglied 28 ragt mit seinem Ende in den ersten Federraum 46 hinein und stützt sich an der ersten Schließfeder 44 ab. Die erste Schließfeder 44 stützt sich mit ihrem dem ersten Einspritzventilglied 28 abgewandten Ende an einer zwischen dem ersten Federraum 46 und dem zweiten Federraum 146 angeordneten Hülse 47 ab. Die Hülse 47 stützt sich wiederum an einer am Übergang vom ersten Federraum 46 zum zweiten Federraum 146 durch die Durchmesserverringerung gebildeten Ringschulter ab. Die Hülse 47 kann in den ersten Federraum 46 eingepresst und somit fixiert sein oder kann alternativ im ersten Federraum 46 in Richtung der Längsachse des ersten Einspritzventilglieds 28 verschiebbar sein. Das zweite Einspritzventilglied 128 ragt durch die Hülse 47 hindurch in den zweiten Federraum 146 und stützt sich über einen Federteller 147 an der zweiten Schließfeder 144 ab. Die zweite Schließfeder 144 stützt sich mit ihrem dem zweiten Ventilglied 128 abgewandten Ende am Boden des zweiten Federraums 146 ab. Following the first spring chamber 46 away from the combustion chamber, as shown in FIG. 1, a second spring chamber 146 is formed in the valve body 26 , in which a second closing spring 144 acting on the second injection valve member 128 is arranged. The second spring chamber 146 is somewhat smaller in diameter than the first spring chamber 46 . The end of the first injection valve member 28 projects into the first spring chamber 46 and is supported on the first closing spring 44 . The first closing spring 44 is supported with its end facing away from the first injection valve member 28 on a sleeve 47 arranged between the first spring chamber 46 and the second spring chamber 146 . The sleeve 47 is in turn supported on an annular shoulder formed at the transition from the first spring chamber 46 to the second spring chamber 146 by the reduction in diameter. The sleeve 47 can be pressed into the first spring chamber 46 and thus fixed, or alternatively can be displaceable in the first spring chamber 46 in the direction of the longitudinal axis of the first injection valve member 28 . The second injection valve member 128 projects through the sleeve 47 into the second spring chamber 146 and is supported on the second closing spring 144 via a spring plate 147 . The second closing spring 144 is supported on the bottom of the second spring chamber 146 with its end facing away from the second valve member 128 .

Vom Pumpenarbeitsraum 22 führt durch den Pumpenkörper 14, einen zwischen dem Pumpenkörper 14 und dem Ventilkörper 26 angeordneten Zwischenkörper 50 und den Ventilkörper 26 ein Kanal 48 in den Druckraum 40 des Kraftstoffeinspritzventils 12. Durch ein elektrisch betätigtes Steuerventil 23 wird eine Verbindung des Pumpenarbeitsraums 22 mit einem Entlastungsraum gesteuert, als der beispielsweise zumindest mittelbar der Kraftstoffvorratsbehälter 24 oder ein Bereich dienen kann, in dem ein gegenüber dem Kraftstoffvorratsbehälter 24 etwas erhöhter Druck aufrechterhalten wird. Solange keine Kraftstoffeinspritzung erfolgen soll ist durch das Steuerventil 23 die Verbindung des Pumpenarbeitsraums 22 mit dem Entlastungsraum geöffnet, so daß sich im Pumpenarbeitsraum 22 kein Hochdruck aufbauen kann. Wenn eine Kraftstoffeinspritzung erfolgen soll, so wird durch das Steuerventil 23 der Pumpenarbeitsraum 22 vom Entlastungsraum getrennt, so daß sich beim Förderhub des Pumpenkolbens 18 im Pumpenarbeitsraum 22 Hochdruck aufbauen kann. Das Steuerventil 23 kann einen elektromagnetischen Aktor oder einen Piezoaktor aufweisen. Das Steuerventil 23 ist beispielsweise als 2/2-Wegeventil ausgebildet und zwischen einer geöffneten und einer geschlossenen Schaltstellung umschaltbar. A channel 48 leads from the pump working chamber 22 through the pump body 14 , an intermediate body 50 arranged between the pump body 14 and the valve body 26 and the valve body 26 into the pressure chamber 40 of the fuel injection valve 12 . An electrically operated control valve 23 controls a connection between the pump work chamber 22 and a relief chamber, which can serve, for example, at least indirectly as the fuel reservoir 24 or an area in which a slightly higher pressure than the fuel reservoir 24 is maintained. As long as no fuel injection is to take place, the control valve 23 opens the connection between the pump work chamber 22 and the relief chamber, so that no high pressure can build up in the pump work chamber 22 . If a fuel injection is to take place, the pump work chamber 22 is separated from the relief chamber by the control valve 23 , so that high pressure can build up in the pump work chamber 22 during the delivery stroke of the pump piston 18 . The control valve 23 can have an electromagnetic actuator or a piezo actuator. The control valve 23 is designed, for example, as a 2/2-way valve and can be switched between an open and a closed switching position.

Das zweite Einspritzventilglied 128 ragt mit seinem Ende in eine im Ventilkörper 26 an den zweiten Federraum 146 anschließende Bohrung 51 hinein und ist in dieser dicht geführt. Das Einspritzventilglied 128 begrenzt mit seiner Stirnseite in der Bohrung 51 einen Steuerdruckraum 52. Es kann auch vorgesehen sein, daß ein separater Steuerkolben in die Bohrung 51 ragt und in dieser den Steuerdruckraum 52 begrenzt, wobei sich der Steuerkolben am zweiten Einspritzventilglied 128 abstützt. Der Steuerdruckraum 52 ist über einen Kanal 54 im Zwischenkörper 50 mit dem Kanal 48 und damit mit dem Pumpenarbeitsraum 22 verbunden. Im Kanal 54 ist vorzugsweise eine Drosselstelle 55 vorgesehen. Der Steuerdruckraum 52 weist außerdem eine Verbindung 56 zu einem Entlastungsraum 24 auf, die durch ein zweites elektrisch betätigtes Steuerventil 58 gesteuert wird. Als Entlastungsraum 24 kann der Kraftstoffvorratsbehälter 24 oder ein anderer Bereich dienen, in dem ein geringer Druck herrscht. In der Verbindung 56 des Steuerdruckraums 52 mit dem Entlastungsraum 24 ist vorzugsweise eine Drosselstelle 57 vorgesehen. Das Steuerventil 58 kann einen elektromagnetischen Aktor oder einen Piezoaktor aufweisen. Das Steuerventil 58 ist beispielsweise als 2/2-Wegeventil ausgebildet und zwischen einer geöffneten und einer geschlossenen Schaltstellung umschaltbar. Das zweite Steuerventil 58 ist beispielsweise wie in Fig. 1 dargestellt im Zwischenkörper 50 zwischen dem Pumpenkörper 14 und dem Ventilkörper 26 angeordnet. Durch geeignete Dimensionierung und Abstimmung der Drosselstellen 55 und 57 kann der Druckaufbau und der Druckabbau im Steuerdruckraum 52 beim Schließen und Öffnen des zweiten Steuerventils 58 in einem gewünschten Maße eingestellt werden. The end of the second injection valve member 128 protrudes into a bore 51 in the valve body 26, which adjoins the second spring chamber 146, and is tightly guided therein. The end face of the injection valve member 128 delimits a control pressure chamber 52 in the bore 51 . It can also be provided that a separate control piston projects into the bore 51 and delimits the control pressure chamber 52 therein, the control piston being supported on the second injection valve member 128 . The control pressure chamber 52 is connected via a channel 54 in the intermediate body 50 to the channel 48 and thus to the pump work chamber 22 . A throttle point 55 is preferably provided in the channel 54 . The control pressure chamber 52 also has a connection 56 to a relief chamber 24 , which is controlled by a second electrically operated control valve 58 . As the relief chamber 24 of the fuel tank 24 or another area can be used, in which a lower pressure prevails. A throttle point 57 is preferably provided in the connection 56 between the control pressure chamber 52 and the relief chamber 24 . The control valve 58 can have an electromagnetic actuator or a piezo actuator. The control valve 58 is designed, for example, as a 2/2-way valve and can be switched between an open and a closed switching position. The second control valve 58 is arranged, for example, as shown in FIG. 1, in the intermediate body 50 between the pump body 14 and the valve body 26 . The pressure build-up and the pressure reduction in the control pressure chamber 52 can be set to a desired extent when the second control valve 58 is closed and opened by suitable dimensioning and coordination of the throttle points 55 and 57 .

Beide Steuerventile 23 und 58 werden von einer elektronischen Steuereinrichtung 60 angesteuert. Der Steuereinrichtung 60 werden Signale über Betriebsparameter der Brennkraftmaschine, wie insbesondere Drehzahl, Last, Temperatur sowie weitere Parameter wie beispielsweise Lufttemperatur, Luftdruck und gegebenenfalls weitere Parameter zugeführt. Durch die Steuereinrichtung 60 werden die Steuerventile 23 und 58 abhängig von diesen Parametern zur Steuerung der Kraftstoffeinspritzung angesteuert. Both control valves 23 and 58 are controlled by an electronic control device 60 . The control device 60 is supplied with signals relating to operating parameters of the internal combustion engine, such as, in particular, speed, load, temperature and further parameters such as, for example, air temperature, air pressure and possibly further parameters. Control valves 23 and 58 are controlled by control device 60 as a function of these parameters for controlling fuel injection.

Nachfolgend wird die Funktion der Kraftstoffeinspritzeinrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel erläutert. Beim Saughub des Pumpenkolbens 18 ist das erste Steuerventil 23 geöffnet, so daß Kraftstoff aus dem Kraftstoffvorratsbehälter 24 in den Pumpenarbeitsraum 22 gelangt. Beim Förderhub des Pumpenkolbens 18 wird der Beginn der Kraftstoffeinspritzung dadurch festgelegt, daß das erste Steuerventil 23 schließt, so daß der Pumpenarbeitsraum 22 vom Entlastungsraum getrennt ist und sich im Pumpenarbeitsraum 22 Hochdruck aufbaut. Durch die Steuereinrichtung 60 wird das zweite Steuerventil 58 angesteuert und dadurch der im Steuerdruckraum 52 herrschende Druck eingestellt. Wenn das zweite Steuerventil 58 geschlossen ist, so ist der Steuerdruckraum 52 vom Entlastungsraum 24 getrennt und in diesem herrscht derselbe Druck wie im Pumpenarbeitsraum 22. Wenn das zweite Steuerventil 58 geöffnet ist, so ist der Steuerdruckraum 52 mit dem Entlastungsraum 24 verbunden und der Steuerdruckraum 52 ist druckentlastet. Bei geschlossenem zweitem Steuerventil 58 wird das zweite Einspritzventilglied 128 zusätzlich zur Kraft der Schließfeder 144 auch durch die durch den im Steuerdruckraum 52 herrschenden Druck bewirkte Druckkraft mit hoher Kraft mit seiner Dichtfläche 134 gegen den Ventilsitz 136 gepresst. Bei geöffnetem zweitem Steuerventil 58 wird das zweite Einspritzventilglied 128 durch die Kraft der Schließfeder 144 und die durch einen im Steuerdruckraum 52 herrschenden geringen Restdruck bewirkte geringere Kraft mit seiner Dichtfläche 134 gegen den Ventilsitz 136 gepresst. The function of the fuel injection device according to the first exemplary embodiment is explained below. During the suction stroke of the pump piston 18 , the first control valve 23 is opened, so that fuel reaches the pump working chamber 22 from the fuel reservoir 24 . During the delivery stroke of the pump piston 18 , the start of the fuel injection is determined by the fact that the first control valve 23 closes, so that the pump work chamber 22 is separated from the relief chamber and high pressure builds up in the pump work chamber 22 . The second control valve 58 is controlled by the control device 60 and the pressure prevailing in the control pressure chamber 52 is thereby set. If the second control valve 58 is closed, the control pressure chamber 52 is separated from the relief chamber 24 and the same pressure prevails in this as in the pump work chamber 22 . When the second control valve 58 is open, the control pressure chamber 52 is connected to the relief chamber 24 and the control pressure chamber 52 is depressurized. When the second control valve 58 is closed, in addition to the force of the closing spring 144 , the second injection valve member 128 is also pressed with its sealing surface 134 against the valve seat 136 by the pressure force caused by the pressure prevailing in the control pressure chamber 52 . When the second control valve 58 is open, the second injection valve member 128 is pressed with its sealing surface 134 against the valve seat 136 by the force of the closing spring 144 and the lower force caused by a low residual pressure in the control pressure chamber 52 .

Wenn der Druck im Pumpenarbeitsraum 22 und damit im Druckraum 40 des Kraftstoffeinspritzventils 12 so hoch ist, daß die durch diesen über die Druckschulter 42 auf das erste Einspritzventilglied 28 erzeugte Druckkraft größer ist als die Kraft der ersten Schließfeder 44, so öffnet das Kraftstoffeinspritzventil 12 indem das erste Einspritzventilglied 28 mit seiner Dichtfläche 34 vom Ventilsitz 36 abhebt und die wenigstens eine erste Einspritzöffnung 32 freigibt. Bei geschlossenem zweitem Steuerventil 58 auf das zweite Einspritzventilglied 128 ausgeübte Schließkraft ist größer als die durch den im Druckraum 40 herrschenden Druck über die Druckfläche 142 auf das zweite Einspritzventilglied 128 ausgeübte Kraft, so daß das zweite Einspritzventilglied 128 in seiner geschlossenen Stellung verbleibt. Am Kraftstoffeinspritzventil 12 wird somit mit den ersten Einspritzöffnungen 32 nur ein Teil des gesamten Einspritzquerschnitts geöffnet, so daß entsprechend nur eine geringe Kraftstoffmenge eingespritzt wird. If the pressure in the pump work chamber 22 and thus in the pressure chamber 40 of the fuel injection valve 12 is so high that the pressure force generated by it via the pressure shoulder 42 on the first injection valve member 28 is greater than the force of the first closing spring 44 , the fuel injection valve 12 opens by the the first injection valve member 28 lifts with its sealing surface 34 from the valve seat 36 and the at least one first injection opening 32 opens. Closing force in the closed second control valve 58 applied to the second injection valve element 128 is larger, so that the second injection valve member 128 remains as the force exerted by the pressure prevailing in the pressure chamber 40 pressure through the pressure surface 142 to the second injection valve element 128 force in its closed position. At the fuel injection valve 12 , only a part of the entire injection cross section is thus opened with the first injection openings 32 , so that correspondingly only a small amount of fuel is injected.

Wenn auch das zweite Einspritzventilglied 128 öffnen soll, so wird durch die Steuereinrichtung 60 das zweite Steuerventil 58 geöffnet, so daß der Steuerdruckraum 52 entlastet ist und die auf das zweite Einspritzventilglied 128 insgesamt wirkende Schließkraft geringer ist. Wenn der im Druckraum 40 herrschende Druck so hoch ist, daß dieser über die Druckfläche 142 auf das zweite Einspritzventilglied 128 eine höhere Kraft in Öffnungsrichtung erzeugt als die auf das zweite Einspritzventilglied 128 wirkende Schließkraft, so öffnet zusätzlich zum ersten Einspritzventilglied 28 auch das zweite Einspritzventilglied 128 und gibt die zweiten Einspritzöffnungen 132 frei. Somit ist am Kraftstoffeinspritzventil 12 der gesamte Einspritzquerschnitt freigegeben und es wird eine größere Kraftstoffmenge eingespritzt. Das Ende der Kraftstoffeinspritzung wird durch das Öffnen des Steuerventils 23 bestimmt, wodurch der Pumpenarbeitsraum 22 mit dem Entlastungsraum 24 verbunden ist und sich in diesem kein Hochdruck mehr aufbauen kann. Das erste Einspritzventilglied 28 schließt dann infolge der Kraft der ersten Schließfeder 44. Wenn das erste Einspritzventilglied 28 mit seiner Dichtfläche 34 am Ventilsitz 36 anliegt, so ist Druckfläche 142 des zweiten Einspritzventilglieds 128 vom Druckraum 40 getrennt, so daß auch das zweite Einspritzventilglied 128 infolge der Kraft der zweiten Schließfeder 144 schließt. Es kann auch vorgesehen sein, daß am ersten Einspritzventilglied 28 ein Hubanschlag für das zweite Einspritzventilglied 128 angeordnet ist, durch den die Öffnungshubbewegung des zweiten Einspritzventilglieds 128 begrenzt wird. Wenn das erste Einspritzventilglied 28 geöffnet ist, so kann das zweite Einspritzventilglied 128 ebenfalls öffnen, bis es am Hubanschlag zur Anlage kommt. Wenn das erste Einspritzventilglied 28 schließt, so wird über diesen Hubanschlag das zweite Einspritzventilglied 128 zwangsweise ebenfalls geschlossen. If the second injection valve member 128 is also to open, the control device 60 opens the second control valve 58 , so that the control pressure chamber 52 is relieved and the overall closing force acting on the second injection valve member 128 is lower. If the pressure prevailing in the pressure chamber 40 pressure is so high that this in the second injection valve member 128 a greater force in the opening direction generated on the pressure surface 142 as the force acting on the second injection valve member 128 closing force, so to open in addition to the first injection valve element 28 and the second injection valve element 128 and opens the second injection ports 132 . Thus, the entire injection cross section is released at the fuel injection valve 12 and a larger amount of fuel is injected. The end of the fuel injection is determined by the opening of the control valve 23 , as a result of which the pump work chamber 22 is connected to the relief chamber 24 and high pressure can no longer build up in it. The first injection valve member 28 then closes due to the force of the first closing spring 44 . When the first injection valve member 28 bears with its sealing surface 34 on the valve seat 36 , the pressure surface 142 of the second injection valve member 128 is separated from the pressure chamber 40 , so that the second injection valve member 128 also closes due to the force of the second closing spring 144 . It can also be provided that a stroke stop for the second injection valve element 128 is arranged on the first injection valve element 28 , by means of which the opening stroke movement of the second injection valve element 128 is limited. If the first injection valve member 28 is open, the second injection valve member 128 can also open until it comes to rest on the stroke stop. When the first injection valve member 28 closes, the second injection valve member 128 is also forcibly closed via this stroke stop.

Es kann vorgesehen sein, daß die durch die ersten Einspritzöffnungen 32 und die zweiten Einspritzöffnungen 132 gebildeten Einspritzquerschnitte zumindest annähernd gleich groß sind, so daß bei der Öffnung nur des ersten Einspritzventilglieds 28 der halbe gesamte Einspritzquerschnitt freigegeben wird. Alternativ kann auch vorgesehen sein, daß die ersten Einspritzöffnungen 32 einen größeren oder kleineren Einspritzquerschnitt bilden als die zweiten Einspritzöffnungen 132. It can be provided that the injection cross sections formed by the first injection openings 32 and the second injection openings 132 are at least approximately the same size, so that half of the entire injection cross section is released when only the first injection valve member 28 is opened. Alternatively, it can also be provided that the first injection openings 32 form a larger or smaller injection cross section than the second injection openings 132 .

In Fig. 3 ist der Verlauf des Öffnungshubs h für das erste Einspritzventilglied 28 mit durchgezogener Linie und für das zweite Einspritzventilglied 128 mit gestrichelter Linie während eines Einspritzzykluses über der Zeit t dargestellt. Es kann vorgesehen sein, daß zu Beginn der Kraftstoffeinspritzung das erste Steuerventil 23 und das zweite Steuerventil 58 durch die Steuereinrichtung 60 geschlossen werden, so daß im Steuerdruckraum 52 ein hoher Druck herrscht, so daß bei geringem Förderhub des Pumpenkolbens 18 zunächst nur das erste Einspritzventilglied 28 öffnet und am Kraftstoffeinspritzventil 12 nur ein Teil des gesamten Einspritzquerschnitts freigegeben wird. Es erfolgt dann eine Voreinspritzung einer geringen Kraftstoffmenge nur durch die ersten Einspritzöffnungen 32. Durch die Steuereinrichtung 60 wird anschließend das erste Steuerventil 23 wieder geöffnet, so daß das erste Einspritzventilglied 28 schließt und die Kraftstoffeinspritzung unterbrochen wird. Anschließend wird durch die Steuereinrichtung 60 das erste Steuerventil 23 geschlossen, so daß das erste Einspritzventilglied 28 öffnet. Bei zunehmendem Förderhub des Pumpenkolbens 18 kann das zweite Steuerventil 58 durch die Steuereinrichtung 60 geöffnet werden, so daß im Steuerdruckraum 52 ein geringer Druck herrscht, so daß zusätzlich auch das zweite Einspritzventilglied 128 öffnet und am Kraftstoffeinspritzventil 12 der gesamte Einspritzquerschnitt freigegeben wird und eine Haupteinspritzung einer großen Kraftstoffmenge erfolgt. Das zweite Steuerventil 58 kann durch die Steuereinrichtung 60 schon zu Beginn der Haupteinspritzung geöffnet werden, so daß das zweite Einspritzventilglied 128 nur mit geringer zeitlicher Verzögerung nach dem ersten Einspritzventilglied 28 öffnet. Alternativ kann das zweite Steuerventil 58 durch die Steuereinrichtung 60 auch erst während des Verlaufs der Haupteinspritzung geöffnet werden, so daß das zweite Einspritzventilglied 128 mit größerer zeitlicher Verzögerung nach dem ersten Einspritzventilglied 28 öffnet wie dies in Fig. 3 dargestellt ist. Es erfolgt dann eine Haupteinspritzung einer großen Kraftstoffmenge durch die ersten Einspritzöffnungen 32 und die zweiten Einspritzöffnungen 132. In Fig. 3 the course of the opening is h shown by a solid line and for the second injection valve element 128 by a dashed line during an injection cycle of time t for the first injection valve member 28. Provision can be made for the first control valve 23 and the second control valve 58 to be closed by the control device 60 at the start of the fuel injection, so that a high pressure prevails in the control pressure chamber 52 , so that, with a small delivery stroke of the pump piston 18 , only the first injection valve member 28 initially opens and only part of the total injection cross section is released at the fuel injection valve 12 . A small quantity of fuel is then pre-injected only through the first injection openings 32 . The control device 60 then opens the first control valve 23 again, so that the first injection valve member 28 closes and the fuel injection is interrupted. The first control valve 23 is then closed by the control device 60 , so that the first injection valve member 28 opens. As the delivery stroke of the pump piston 18 increases , the second control valve 58 can be opened by the control device 60 , so that there is a low pressure in the control pressure chamber 52 , so that the second injection valve member 128 also opens and the entire injection cross section is released on the fuel injection valve 12 and a main injection of one large amount of fuel. The second control valve 58 can be opened by the control device 60 at the beginning of the main injection, so that the second injection valve member 128 opens after the first injection valve member 28 with a slight time delay. Alternatively, the second control valve 58 can only be opened by the control device 60 during the course of the main injection, so that the second injection valve member 128 opens after the first injection valve member 28 with a greater time delay, as shown in FIG. 3. Main injection of a large amount of fuel then takes place through the first injection openings 32 and the second injection openings 132 .

Es kann auch vorgesehen sein, daß bei bestimmten Betriebsparametern der Brennkraftmaschine, insbesondere bei geringer Last und/oder Drehzahl, wenn nur einer geringe Kraftstoffmenge eingespritzt wird, über den gesamten Förderhub des Pumpenkolbens 18 während der Vor- und Haupteinspritzung das zweite Steuerventil 58 durch die Steuereinrichtung 60 geschlossen wird und nur das erste Einspritzventilglied 28 öffnet und das zweite Einspritzventilglied 128 geschlossen bleibt. Bei hoher Last und/oder Drehzahl der Brennkraftmaschine, wenn eine größere Kraftstoffmenge eingespritzt wird, kann während der Voreinspritzung das zweite Steuerventil 58 durch die Steuereinrichtung 60 geschlossen werden, so daß nur das erste Einspritzventilglied 28 öffnet, und während der Haupteinspritzung kann das zweite Steuerventil 58 durch die Steuereinrichtung 60 geöffnet werden, so daß zusätzlich auch das zweite Einspritzventilglied 128 öffnet. It can also be provided that for certain operating parameters of the internal combustion engine, in particular at low load and / or speed, if only a small amount of fuel is injected, the second control valve 58 by the control device over the entire delivery stroke of the pump piston 18 during the pre-injection and main injection 60 is closed and only the first injection valve member 28 opens and the second injection valve member 128 remains closed. At high load and / or engine speed, when a larger amount of fuel is injected, the second control valve 58 can be closed by the control device 60 during the pilot injection, so that only the first injection valve member 28 opens, and during the main injection, the second control valve 58 can can be opened by the control device 60 , so that the second injection valve member 128 also opens.

Abweichend zu der vorstehend erläuterten Ausführung der Kraftstoffeinspritzeinrichtung kann auch vorgesehen sein, daß durch das zweite Steuerventil 58 die Verbindung des Steuerdruckraums 52 über den Kanal 54 mit dem Pumpenarbeitsraum 22 gesteuert wird. Die Beschaltung des zweiten Steuerventils 58 muß dann umgekehrt zu der vorstehend erläuterten Beschaltung erfolgen, da dann bei geschlossenem Steuerventil 58 der Steuerdruckraum 52 vom Pumpenarbeitsraum 22 getrennt ist und ein geringer Druck im Steuerdruckraum 52 herrscht während bei geöffnetem Steuerventil 58 der Steuerdruckraum 52 mit dem Pumpenarbeitsraum 22 verbunden ist und ein hoher Druck im Steuerdruckraum 52 herrscht. Die übrige Funktion der Kraftstoffeinspritzeinrichtung ist gleich wie vorstehend beschrieben. In a departure from the embodiment of the fuel injection device explained above, it can also be provided that the connection of the control pressure chamber 52 via the channel 54 to the pump work chamber 22 is controlled by the second control valve 58 . The second control valve 58 must then be wired in the opposite way to the circuit described above, since the control pressure chamber 52 is then separated from the pump work chamber 22 when the control valve 58 is closed and there is a low pressure in the control pressure chamber 52 while the control pressure chamber 52 with the pump work chamber 22 is open when the control valve 58 is open is connected and there is a high pressure in the control pressure chamber 52 . The remaining function of the fuel injector is the same as described above.

Claims

1. Fuel injection device for an internal 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 a pump piston ( 18 ) driven by the internal combustion engine in a stroke movement, which has a pump work space (22) limited of the fuel injection valve (12) is connected to a pressure chamber (40), said fuel injection valve (12) has at least one first injection valve element (28) is controlled by the at least one first injection opening (32) and of the loaded (40) pressure prevailing in the pressure space counter to a closing force in an opening direction (29) is movable, and with a first electrically actuated control valve (23) by which a connection of the pump working space (22) is controlled to a relief space (24), characterized in that second, has the fuel injection valve (12) inside the hollow first injection valve member (28) displaceably guided injection valve member (128), a second injection port (132) is controlled by the least and acted upon by the pressure prevailing in the pressure chamber (40) pressure against a Closing force is movable in an opening direction ( 29 ) and that the second injection valve member ( 128 ) is acted upon at least indirectly by the pressure prevailing in a fuel-filled control pressure chamber ( 52 ) in a closing direction, that the control pressure chamber ( 52 ) has a connection ( 54 ) to the pump work chamber ( 22 ) and a connection ( 56 ) to a relief chamber ( 24 ) and that the pressure in the control pressure chamber ( 52 ) is controlled by means of a second electrically operated control valve ( 58 ).

2. Fuel injection device according to claim 1, characterized in that the connection ( 56 ) of the control pressure chamber ( 52 ) with the relief chamber ( 24 ) is controlled by the second electrically operated control valve ( 58 ), so that when the second control valve ( 58 ) is closed, a high Pressure in the control pressure chamber ( 52 ) is set and a low pressure in the control pressure chamber ( 52 ) is set when the second control valve ( 58 ) is open.

3. Fuel injection device according to claim 1, characterized in that the connection ( 54 ) of the control pressure chamber ( 52 ) with the pump work chamber ( 22 ) is controlled by the second electrically operated control valve ( 58 ), so that a high when the second control valve ( 58 ) is open Pressure in the control pressure chamber ( 52 ) is set and a low pressure in the control pressure chamber ( 52 ) is set when the second control valve ( 58 ) is closed.

4. Fuel injection device according to one of claims 1 to 3, characterized in that in the connection ( 54 ) of the control pressure chamber ( 52 ) with the pump work chamber ( 22 ) and / or in the connection ( 56 ) of the control pressure chamber ( 52 ) with the relief chamber ( 24 ) a throttle point ( 55 ; 57 ) is provided.

5. Fuel injection device according to one of claims 1 to 4, characterized in that the high-pressure fuel pump ( 10 ) and the fuel injection valve ( 12 ) form a common structural unit and that the second control valve ( 58 ) between a pump body ( 14 ) of the high-pressure fuel pump ( 10 ) and a valve body ( 26 ) of the fuel injection valve ( 12 ) is arranged.

6. Fuel injection device according to one of the preceding claims, characterized in that at low load and / or speed of the internal combustion engine by the second control valve ( 58 ) a high pressure in the control pressure chamber ( 52 ) is set so that the second injection valve member ( 128 ) in one remains in the closed position and only the first injection valve member ( 28 ) opens and the at least one first injection opening ( 32 ) opens and that at high load and / or engine speed the second control valve ( 58 ) sets a low pressure in the control chamber ( 52 ) , so that the second injection valve member ( 128 ) also opens and opens the at least one second injection opening ( 132 ).

7. Fuel injection device according to one of the preceding claims, characterized in that at the beginning of an injection cycle by the second control valve ( 58 ) a high pressure in the control pressure chamber ( 52 ) is set so that the second injection valve member ( 128 ) remains in a closed position and only the first injection valve member ( 28 ) opens and the at least one first injection opening ( 32 ) opens, and that in the further course of an injection cycle a low pressure in the control pressure chamber ( 52 ) is set by the second control valve ( 58 ), so that in addition the second injection valve member ( 128 ) opens and the at least one second injection opening ( 132 ) opens.

8. Fuel injection device according to claim 7, characterized in that the injection cycle begins with a pre-injection of a small amount of fuel, while a high pressure in the control pressure chamber ( 52 ) is set by the second control valve ( 58 ), and that the injection cycle with a main injection one larger amount of fuel continues, while a low pressure in the control pressure chamber ( 52 ) is set by the second control valve ( 58 ).

9. Fuel injection device according to claim 8, characterized in that a low pressure in the control pressure chamber ( 52 ) is set by the second control valve ( 58 ) only during the course of the main injection.