DE10059124A1

DE10059124A1 - Druckgesteuerter Injektor für Einspritzsysteme mit Hochdrucksammelraum

Info

Publication number: DE10059124A1
Application number: DE10059124A
Authority: DE
Inventors: Horst Harndorf
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2000-11-29
Filing date: 2000-11-29
Publication date: 2002-06-20
Anticipated expiration: 2020-11-30
Also published as: ITMI20012458A1; US20020092502A1; JP2002206470A; DE10059124B4; US6644278B2; FR2817297A1

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Einspritzsystem zum Einspritzen von Kraftstoff in die Brennräume von Verbrennungskraftmaschinen. Das Einspritzsystem umfaßt einen Hochdrucksammelraum (5) (Common Rail). Der Hochdrucksammelraum (5) wird über eine Hochdruckpumpe (3) beaufschlagt und versorgt eine Anzahl (1-n) von Injektoren (6, 21) mit unter hohem Druck stehendem Kraftstoff. Die einzelnen Injektoren (6, 21) umfassen jeweils eine Einspritzdüse (23), die durch eine vertikal bewegbare Düsennadel (22) freigebbar oder verschließbar ist. Dem Hochdrucksammelraum (5) nachgeordnet, in einer jeden zu den Injektoren (6, 21) führenden Hochdruckleitung (12) ist ein erstes Wegeventil (7) aufgenommen. Eine Absteuerleitung (25, 31) wird über ein weiteres, düsennah angeordnetes Wegeventil (26) aufgesteuert.

Description

Technisches Gebiet

Bei Einspritzsystemen zum Einspritzen von unter hohem Druck stehenden Kraftstoff in Brennräume direkteinspritzender Verbrennungskraftmaschinen kommen Einspritzsysteme mit Hochdrucksammelraum zum Einsatz. In den Hochdrucksammelraum (Common Rail) können durch das dort enthaltene Kraftstoffvolumen Druckpulsationen im Kraftstoff ge dämpft werden und ein gleichbleibendes hohes Druckniveau für alle Injektoren des Ein spritzsystems gewährleistet werden. Einspritzbeginn und Einspritzmenge werden durch die elektrisch ansteuerbaren Injektoren eingestellt, die sich ohne wesentliche Änderungen am Zylinderkopf von direkteinspritzenden Verbrennungskraftmaschinen unterbringen lassen.

Stand der Technik

EP 0 657 642 A2 bezieht sich auf eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung für Brennkraftma schinen. Diese umfaßt einen von einer Kraftstoffhochdruckpumpe befüllbaren Hochdruck sammelraum, von dem Hochdruckleitungen zu den einzelnen Einspritzventilen abführen. Dabei sind in den einzelnen Hochdruckleitungen Steuerventile zur Steuerung der Hoch druckeinspritzung an den Einspritzventilen sowie ein zusätzlicher Druckspeicherraum zwi schen diesen Steuerventilen und dem Hochdrucksammelraum eingesetzt. Um dabei zu vermeiden, daß der hohe Systemdruck ständig an den Einspritzventilen anliegt, ist das Steuerventil so ausgeführt, daß es während den Einspritzpausen am Einspritzventil dessen Verbindung zum Druckspeicherraum verschließt und eine Verbindung zwischen Einspritz ventil und einem Entlastungsraum aufsteuert.

Auch DE 197 01 879 A1 bezieht sich auf eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung für Brenn kraftmaschinen. Auch bei dieser Lösung aus dem Stand der Technik ist ein Entlastungska nal vorgesehen, der mit einem durch das Steuerventilglied aufsteuerbaren hydraulischen Arbeitsraum verbunden werden kann, um so eine Verstellung der Einstellposition des Steuerventilgliedes zu erreichen.

Die Forderung nach weiterer Verminderung der Schadstoff und Geräuschimmissionen bei direkteinspritzenden Verbrennungskraftmaschinen besteht nach wie vor. Durch eine ver besserte Injektorfunktion kann diesen Forderungen im wesentlichen entsprochen werden. Kann eine einfachere Konstruktion eines druckgesteuerten Injektors erzielt werden, wird die Beherrschbarkeit des Fertigungsprozesses solche Injektoren signifikant erhöht, so daß sich einer höhere Standardisierungsgrad bei der Fertigung von Injektoren erzielen läßt. Dies beeinflußt die Herstellkosten solcher Injektorsysteme erheblich.

Bei den in Kraftstoffeinspritzsystemen für direkteinspritzende Verbrennungskraftmaschi nen herrschenden Drücken von deutlich mehr als 1400 bar, ist eine weitere Steigerung des Systemdrucks nur schwierig erzielbar. Die dafür nötige Pumpenleistung führt zwangsläufig zur Steigerung der sich einstellenden Dissipationsverluste durch Wärmeeinleitung in den Kraftstoff. Dies ist jedoch höchst unerwünscht. Andererseits sind die bisher bekannten ein gesetzten Injektoren recht komplex aufgebaut und erfordern zum Beispiel eine Ablaufdros sel und eine Zulaufdrossel, Steuerkolben, zum Teil eine doppelte Nadelführung und der gleichen mehr. Um solche am kostengünstig zu fertigenden Injektor vorzunehmenden Kon struktionsmerkmale zu verwirklichen, sind aufwendige Fertigungsschritte notwendig, die die Herstellkosten eines solchen Injektors ungünstig beeinflussen.

Die notwendige Aktivierung von Ablauf und Zulaufdrosseln unter Berücksichtigung von Voreinspritzungstoleranzen beeinträchtigen Öffnungs- und Schließverhalten der heutigen Injektorbauformen speziell für Anwendungen mit Hochdrucksammelräumen (Common Rail).

Darstellung der Erfindung

Mit den erfindungsgemäß vorgeschlagenen beiden Lösungsvarianten mit und ohne Druck übersetzungseinheit läßt sich einerseits ein standardisiertes, dem Baukastenprinzip Rech nung tragendes und somit kostengünstiges Fertigen von Injektoren erzielen. Zur zusätz lichen Drucküberhöhung kann zusätzlich das in der Kraftstoffeinspritzleitung anstehende Kraftstoffvolumen ausgenutzt werden. Die Drucküberhöhung ist jedoch nur während der Einspritzphase vorhanden, so daß Leckagen aufgrund von Undichtigkeiten und daraus re sultierenden Überströmeffekten unkritisch sind. Um ein sich durch die Drucküberhöhung der Kraftstoffeinleitung einstellende überbetonte Einspritzrate während des Zündverzuges zu vermeiden, kann ein die Einspritzrate dämpfendes Drosselelement vor dem Injektorein tritt positioniert werden. Eine überhöhte Einspritzrate wäre maßgeblich verantwortlich für eine Geräuschpegelerhöhung sowie das Ansteigen der NO_x-Emmissionsanteile.

Neben der nur während des Einspritzfensters wirksamen Drucküberhöhung und der damit verbesserten Sicherheit des Injektors hinsichtlich des Dichtigkeitsverhaltens im Einspritz system läßt sich durch ein düsennahes 2/2-Wegeventil eine hohe Öffnungs- und Schließdy namik (rapid spill) erreichen, welche mit Drosselelementen in dieser Ausprägung bisher nicht erreichbar ist. Daneben sind der Einspritzabstand zwischen Voreinspritzphase und die sich daran anschließende Haupteinspritzphase durch das düsennahe 2/2-Wegeventil erheb lich verkleinert, da kürzere Laufzeiten im Leitungssystem erzielt werden können.

Um je nach Anwendungsfall einen höheren Standdruck im Kraftstoffeinspritzsystem auf recht erhalten zu können, läßt sich in dieses durch einfache Integration ein Druckhalteven til, zum Beispiel ein Gleichdruckventil aufnehmen.

Zeichnung

Anhand der Zeichnung wird die Erfindung nachstehend näher beschrieben.

Es zeigt:

Fig. 1 ein 2/2-Wegeventil, welches einem Hochdrucksammelraum nachgeordnet ist und einer Druckübersetzungseinheit vorgeschaltet ist, die ihrerseits eine Zu laufdrossel am Injektor beaufschlagt,

Fig. 2 eine weitere Ausführungsvariante, bei der die dem Injektor vorgelagerte Zu laufdrossel direkt über das 2/2-Wegeventil beaufschlagt wird und

Fig. 3 Nadelhubverlauf, Schaltzustände des ersten und eines weiteren 2/2- Wegeventils, jeweils aufgetragen über den Kurbelwellenwinkel.

Ausführungsvarianten

Aus der Darstellung gemäß Fig. 1 geht ein Kraftstoffeinspritzsystem mit Drucküberset zungseinheit mit festen Übersetzungsverhältnis i näher hervor.

Vom Kraftstoffreservoir 1 aus erfolgt das Ansaugen von Kraftstoff über eine Zuleitung 2 durch eine Hochdruckpumpe 3. Die Hochdruckpumpe 3 ihrerseits fördert den ausgangssei tig hoch verdichteten Kraftstoff in Förderrichtung 4 zu einem Hochdrucksammelraum 5 (Common Rail). Vom Hochdrucksammelraum 5 zweigen eine entsprechend der Zylinder zahl der zu versorgenden direkteinspritzenden Verbrennungskraftmaschine entsprechende Anzahl (1-n) von Zuleitungen zu den eine Einspritzdüse 23 aufweisenden Injektoren 6, 21 ab.

Aus Gründen der darstellerischen Vereinfachung ist lediglich eine Hochdruckzuleitung 12 zu einem Injektor 21 in der Darstellung gemäß Fig. 1 in allen Details wiedergegeben. Die Hochdruckzuleitungen 12 zu den (1-n) weiteren Injektoren 6, 21 der Verbrennungskraft maschine sind in analoger Weise beschaffen.

Der Hochdrucksammelraum 5 (Common Rail) beaufschlagt die einzelnen Hochdrucklei tungen 12, die sich vom Hochdrucksammelraum 5 zu den Injektoren 6, 21 im Zylinder kopfbereich einer direkteinspritzenden Verbrennungskraftmaschine befinden derart, daß auch bei größeren Kraftstoffentnahmen in einer Hochdruckzuleitung 12 durch den über diesen beaufschlagten Injektor 21 das Druckniveau im Hochdrucksammelraum 5 im we sentlichen konstant bleibt. Dies gelingt durch eine entsprechend dimensionierte Kraftstoff hochdruckpumpe 3, die den Kraftstoff vom Kraftstoffreservoir kontinuierlich in den Hoch drucksammelraum 5 fördert. Durch das im Inneren des Hochdrucksammelraumes 5 ent haltene Kraftstoffvolumen werden einerseits Druckpulsationen im Kraftstoff bei schlagar tigem Öffnen der einzelnen Injektoren vermieden; andererseits läßt sich durch das Spei chervolumen des Hochdrucksammelraumes 5 ein auf extrem hohem Niveau liegender Druck beibehalten.

In einer vom Hochdrucksammelraum 5 aus abzweigenden Hochdruckleitung 12 ist ein er stes Wegeventil 7 aufgenommen. Das Wegeventil 7 kann beispielsweise als ein Magnet ventil beschaffen sein, welches als 2/2-Wege-Ventil konfiguriert ist. In der in Fig. 1 dar gestellten Ausführungsvariante der Erfindung ist das erste Druckminderventil in seine Sperrstellung 8 geschaltet. Betätigt wird der Ventilkörper des ersten Wegeventiles 7 mittels eines Magneten 11, der der Stellkraft eines Federelementes 10 auf der gegenüberliegenden Seite des ersten Wegeventiles 7 entgegenwirkt. Über den Magneten 11 kann das erste We geventil 7 von seiner Sperrstellung 8 in eine Freigabestellung geschaltet werden, die in der Darstellung gemäß Fig. 1 mit Bezugszeichen 9 bezeichnet ist. Wird das erste Wegeventil 7 durchgeschaltet, steht über die Hochdruckleitung 12 an einer gemäß dieser Ausführungs variante vorgesehenen Druckübersetzungseinheit 14 an der Fläche 15 (A₁) Hochdruck an. Das Kolbenelement der Übersetzungseinheit 14 ist über eine Rückstellfeder 16 beauf schlagt; die untere Fläche A₂, gekennzeichnet mit Bezugszeichen 17, begrenzt eine ver schiebbare Wandung eines Druckraums 18, der von den Außenwänden der Drucküberset zungseinheit 14 begrenzt wird. Parallel zur Druckübersetzungseinheit 14 in der Hoch druckzuleitung 12 ist ein Rückschlagventil geschaltet, dessen Leitungsabschnitte mit Be zugszeichen 13 bzw. 20 bezeichnet sind. Über dieses kann einerseits ein bestimmter Standdruck in der Hochdruckzuleitung 12 bei nicht aktivem Injektor 21 erzielt werden;

andererseits lassen sich über das Rückschlagventil im Rückschlagkreis 13, 20 Kraftstoff volumina über diese als Bypassleitung wirkende Leitung an der Ablaufseite, d. h. dem Druckraum 18 des Druckübersetzers 14 neu vorlagern. Damit ist der Druckausgleich zwi schen der Vorlaufseite, gegeben durch die Fläche 15 und der Ablaufseite, dargestellt durch die Fläche 17 des Druckraumes 18 am Kolbenelement der Druckübersetzungseinheit 14 sichergestellt.

Der Druckübersetzungseinheit 14 gemäß der Ausführungsvariante in Fig. 1 ist ein Zu laufdrosselelement 19 nachgeschaltet. Mittels dieses Drosselelementes 19, welches ein trittsseitig einem Injektor 21 vorgeordnet ist, kann eine Überbetonung der Einspritzrate innerhalb der Zündverzugsphase, d. h. zu Beginn der Verbrennung im Brennraum einer Verbrennungskraftmaschine unterdrückt werden. Die Einspritzrate ist zu Beginn des Zünd verzugs besonders gering zu halten, um eine unzulässige Geräusch- bzw. NOx- Überhöhung an der direkteinspritzenden Verbrennungskraftmaschine zu verhindern.

Im über die eintrittsseitig vorgesehene Zulaufdrossel 19 beaufschlagten Injektor 21 ist eine in vertikaler richtung bewegbare Düsennadel 22 vorgesehen, die einerseits über ein im In jektorgehäuse aufgenommenes Federelement beaufschlagt ist und andererseits von einem Düsenraum umschlossen ist, der mit einer Druckstufe versehen ist. Wird der Düsenraum mit unter hohem Druck stehenden Kraftstoff beaufschlagt, entsteht an der Druckstufe eine der Schließkraft der Dichtfeder entgegengesetzte Kraft, so daß die Düsennadel 22 in verti kaler Richtung nach oben auffährt und eine Einspritzöffnung an der Einspritzdüse 23 frei gibt.

Der eintrittsseitig in bezug auf den Injektor 21 positionierten Zulaufdrossel 19 ist eine Ab steuerleitung 25, 31 zugeordnet, in welcher ein weiteres Wegeventil 26 aufgenommen ist. Das Wegeventil 26, welches bevorzugt besonders düsennah angeordnet ist, um kurze Lei tungswege zu realisieren, läßt sich beispielsweise über einen Magneten 29, der einer durch ein Federelement 30 erzeugten Rückstellkraft entgegenwirkt, ausbilden. Im in Fig. 1 dar gestellten Zustand befindet sich das weitere Wegeventil 26 in Sperrstellung 27, d. h. die sich zu einem Kraftstoffreservoir 32 erstreckende Absteuerleitung 25, 31 ist geschlossen. Bei Aktivierung des Magneten 29 läßt sich das weitere Wegeventil 26 in eine Freigabe stellung 28 schalten, so daß das am Injektor 21 eintrittsseitig anstehende Druckniveau durch Ansteuerung des Magneten 29 des weiteren Wegeventils 26 sehr schnell (rapid spill) in den Kraftstofftank 32 abgesteuert werden kann. Daneben ist am Injektorgehäuse eine Leckageleitung 24 ausgeführt, mit welcher überströmendes Kraftstoffvolumen im Kraft stoffreservoir 32 aufgefangen werden kann. Der Druckübersetzungseinheit 14 ist ebenfalls eine mit Bezugszeichen 34 identifizierte Leckageleitung zugeordnet, über welche über schüssiges Kraftstoffvolumen ebenfalls in das Kraftstoffreservoir 32 abströmen kann.

Mit der in der Darstellung gemäß Fig. 1 wiedergegebenen Lösungsvariante läßt sich das Einspritzsystem in den Spritzpausen unmittelbar am Austritt des Hochdrucksammelraumes 5 durch Betätigung des ersten Wegeventiles 7 vom Hochdruck trennen. Der von der Hoch druckzuleitung 12 versorgte Injektor 21 wird somit ausschließlich nur im relevanten Ein spritzfenster unter Hochdruck gesetzt. Die sich an der Druckübersetzungseinheit 14 ein stellende Druckerhöhung erfolgt bei Aufsteuerung des ersten Wegeventils 7 von seiner Sperrstellung 8 in seine Freigabestellung 9 je nach konstruktiver Ausgestaltung der Druck übersetzungseinheit 14 in einem fest definierten Verhältnis i.

Das Absteuern des unter hohem Druck stehenden Kraftstoffes vom Injektor 21 erfolgt nach Überführen des ersten Wegeventils 7 von seiner Freigabestellung 9 in seine Sperrstellung 8. Danach erfolgt eine Öffnung des weiteren Wegeventiles 26 von seiner Sperrstellung 27 in dessen Offenstellung 28, so lange bis die Düsennadel 22 des Injektors 21 über die Feder rückstellkraft in den Sitz gedrückt wird und die Einspritzdüse 23 verschließen kann. Gleichzeitig erfolgt ein Rücksetzen des Übersetzerkolbens der Druckübersetzungseinheit durch die Rückstellfeder 16 unter Verdrängung des Kraftstoffes, so daß der Übersetzerkol ben seine Ausgangsstellung einnimmt. Gleichzeitig erfolgt über die Bypassleitung 13, 20 an der Ablaufseite, d. h. der Druckseite 18 der Übersetzungseinheit 14, ein Aufbau eines neuen Kraftstoffvolumens, d. h. ein Druckausgleich zwischen der oberen Fläche 1 S der Übersetzungseinheit und dem Druckraum im über dem Übersetzerkolben beaufschlagten Druckraum 18 der Übersetzungseinheit 14.

Durch die düsennahe Anordnung des weiteren Wegeventils 26, welches beispielsweise als 2/2-Wege-Ventils ausgestaltet sein kann, ist eine Verbesserung der Öffnungs- und Schließ dynamik (rapid spill) am Injektor 21 möglich. Dadurch lassen sich wesentlich verkürzte Einspritzabstände zwischen einer Voreinspritzphase und einer Haupteinspritzphase erzie len, so daß sich unterschiedlichste Anforderungen an die Formung des Einspritzverlaufes mit der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Lösung erzielen lassen. Durch die Zwischen schaltung einer Druckübersetzungseinheit 14 in die Hochdruckzuleitung 12 vom Hoch drucksammelraum 5 zum Injektor 21 kann überdies eine überaus unerwünschte Tempera turerhöhung durch Dissipationsverluste beim Verdichten des Kraftstoffes verringert wer den. Somit lassen sich mit einfachen konstruktiven Maßnahmen Druckerhöhungen unter Ausschluß der Nachteile erzielen, die bei einer Druckerhöhung mittels einer größer dimen sionierten Hochdruckpumpe auftreten können.

Aus der Darstellung gemäß Fig. 2 geht eine weitere Ausführungsvariante der erfindungs gemäßen Lösung hervor, bei der eine dem Injektor eintrittsseitig vorgelagerte Zulaufdrossel über ein Druckminderventil direkt beaufschlagt wird.

Bei dieser Ausführungsvariante eines Kraftstoffeinspritzsystems mit hoher Öffnungs- und Schließdynamik (rapid spill) ist in den jeweiligen Hochdruckleitungen 12 zu den Injektoren 6, 21 im Zylinderkopfbereich einer direkteinspritzenden Verbrennungskraftmaschine keine Druckübersetzungseinheit 14 enthalten. Die Druckübersetzungseinheit 14 kann in der Hochdruckleitung 12 gemäß des Baukastenprinzipes integriert werden, wenn an direktein spritzenden Verbrennungskraftmaschinen, z. B. an Hochleistungsdieselmotoren oder Nutz kraftfahrzeugmotoren höhere Einspritzdrücke an der Einspritzdüse 23 zu realisieren sind. Wird ein Kraftstoffeinspritzsystem gefordert, welches ein eher mäßiges Einspritzdruckni veau an der Einspritzdüse 23 erfordert, kann eine Ausführungsvariante der erfindungsge mäßen Lösung gemäß der Darstellung in Fig. 2 zum Einsatz kommen. Auch bei dieser Ausführungsvariante wird über eine Hochdruckpumpe 3 in Förderrichtung 4 ein Hoch drucksammelraum 5 (Common Rail) mit unter hohem Druck stehenden Kraftstoff beauf schlagt. Über die einzelnen Abzweige 6 werden eine Anzahl 1-n von Injektoren, die der Anzahl der Zylinder einer direkteinspritzenden Verbrennungskraftmaschine entspricht, mit unter hohem Druck stehenden Kraftstoff beaufschlagt. In den einzelnen Zuleitungen 12 zu den einzelnen Injektoren 21 im Zylinderkopfbereich der direkteinspritzenden Verbren nungskraftmaschine ist hochdruckraumseitig ein erstes Wegeventil 7 angeordnet, welches bevorzugt als 2/2-Wegeventil ausgebildet und über Magneten 11 betätigt ist. Das erste We geventil 7 läßt sich von einer Sperrstellung 8 in eine Freigabestellung 9 und umgekehrt schalten. Über dieses läßt sich die Hochdruckzuleitung 12 durchschalten, so daß ein dem Injektor 21 vorgeschaltetes, eintrittsseitig vorgesehenes Drosselelement 19 mit unter ho hem Druck stehenden Kraftstoff beaufschlagt wird. Das Drosselelement 19 dient einer Verhinderung der Überbetonung der Einspritzrate innerhalb der Zündverzugsphase, in der eine unzulässig hohe Geräusch- bzw. NO_x-Entwicklung auftreten kann. Von der Hoch druckzuleitung 12 aus abzweigend ist eine Absteuerleitung 25 bzw. 31 dargestellt, die in ein Kraftstoffreservoir 32 mündet. In der Absteuerleitung 25, 31 ist analog zur Darstellung des Einspritzsystems gemäß Fig. 1 ein weiteres Wegeventil 26 integriert, welches bevor zugt als 2/2-Wege-Ventil beschaffen ist. Auch dieses Druckminderventil läßt sich mittels eines Magneten 29 von einer Sperrstellung 27 in eine Freigabestellung 28 bringen. Dem Gehäuse des Injektors 21 ist eine Abströmleitung 24 zugeordnet, über welche die sich am Injektorgehäuse einstellenden Leckagemengen von Kraftstoff ebenfalls in das Kraftstoffre servoir 32 geleitet werden können.

Auch bei dieser Ausführungsvariante der Erfindung kann das Hochdrucksystem in den Spritzpausen am Austritt des Hochdrucksammelraumes 5 mittels des ersten Wegeventils 7 vom Hochdruck abgekoppelt werden. Der über die Hochdruckzuleitung 12 beaufschlagte Injektor 21 wird somit ausschließlich nur im relevanten Einspritzfenster unter Hochdruck gesetzt. Während des Einspritzvorganges kann die sich in der Einspritzleitung, d. h. der Hochdruckzuleitung 12 einstellende Drucküberhöhung ausgenutzt werden. Wird ein höhe rer Standdruck in der Hochdruckzuleitung 12 erwünscht, kann in dieses ein hier nicht dar gestelltes Druckhalteventil, z. B. ein Gleichdruckventil eingebaut werden. Durch die düsen nahe Anordnung des weiteren Wegeventiles 26 kann eine Verkürzung des zeitlichen Ab standes zwischen einer vorzunehmenden Voreinspritzphase und einer sich an diese an schließenden Haupteinspritzphase erzielt werden. Eine hohe Öffnungs- und Schließdyna mik durch eine Druckentlastung der Hochdruckleitung 12 sowie des Injektors 21 durch ein lediglich dem Ausgang des Hochdrucksammelraums 5 (Common Rail) zugeordnetes 3/2- Wegeventil oder ein 2/2-Wegeventil kann aufgrund der langen Laufzeiten im Leitungssy stem nicht zur Verbesserung der Öffnungs- bzw. Schließdynamik (rapid spill) herangezo gen werden.

Aus der Darstellung gemäß Fig. 3 geht der Verlauf des Nadelhubweges sowie die Schließzustände der Druckminderventile, jeweils aufgetragen über den Kurbelwellenwin kel, näher hervor.

Das erste Wegeventil 7 verbleibt bis zum Förderbeginn 37 in seiner Sperrstellung 8, d. h. die betreffende Hochdruckzuleitung 12 zum Injektor 21 von Hochdrucksammelraum 5 gespeist, ist verschlossen. Zu Förderbeginn wird der Magnet 11 des ersten Wegeventils 7 angesteuert. Das Ventil geht von seiner Sperrstellung in seine Freigabestellung 9 über. Nach einem zeitlichen Versatz erfolgt der Einspritzbeginn an der Einspritzdüse 23 der Dü sennadel 22 mit vorgegebener Druckflanke. Die Düsennadel 22 fährt durch den ständig steigenden Einspritzdruck aus ihrem Sitz aus und erreicht ein Hubwegmaximum gegen Ende des Einspritzendes (Bezugszeichen 38). Zu diesem Zeitpunkt 38 endet die Förderung, d. h. das erste Wegeventil 7 geht von seiner Offenstellung 9 in seine Sperrstellung 8 über. Zeitversetzt zum Schließen des ersten Wegeventiles 7 um nur wenige Grad Kurbelwellen winkel 35, öffnet das düsennah angeordnete weitere Wegeventil 26 von seinem geschlos senen Zustand 27 in seine Freigabestellung 28. Dadurch wird ein rascher Absteuervorgang in die Absteuerleitung 25, 31 in das dieser nachgeordnete Kraftstoffreservoir 32 eingeleitet. Während des Versatzes zwischen Förderende 38 und Beginn des Öffnens des weiteren, düsennah angeordneten Wegeventils 26 wird die in der Hochdruckleitung 12 erzeugte Drucküberhöhung für die Einspritzung während der aufgesteuerten Düsennadel 22, d. h. freigegebener Einspritzdüse 23, ausgenutzt. Mit Bezugszeichen 40 ist das Einspritzende bezeichnet, zu welchem das erste Wegeventil 7 in seiner Sperrstellung 8 verharrt, während zu diesem Zeitpunkt das zweite Wegeventil 26, welches düsennah angeordnet ist, noch geöffnet ist. Während der Freigabestellung 28 des weiteren Wegeventiles 26 kann der In jektor auch nach Förderende 40 weiter druckentlastet werden. Je nachdem, welches Druck niveau in der Kraftstoffhochdruckleitung 12 zum Injektor 6 bzw. 21 gewünscht wird, kann der Standdruck in dieser Leitung durch ein in dieser vorzusehendes Gleichdruckventil, welches als Druckhalteventil dient, aufrechterhalten werden.

Die gemäß den in Fig. 1 und Fig. 2 dargestellten Ausführungsvarianten konfigurierten Einspritzsysteme lassen weitestgehend standardisierte Injektorkonstruktionen zu. Je nach Bedarf und zu erzielendem Druckniveau lassen sich in diese Druckübersetzungseinheiten 14 (Fig. 1) integrieren oder fortlassen. Im erfindungsgemäß konfigurierten Einspritzsy stem stehen die Injektoren 6, 21 nur während der Einspritzphasen unter Hochdruck. Si cherheit und Leckagen sind entsprechend unkritisch; es lassen sich hohe Öffnungs- und Schließdynamiken (rapid spill) erzielen. Dies wird insbesondere durch ein düsennah ange ordnetes weiteres Wegeventil 26 erzielt, durch welches eine Absteuerung des Einspritzvo lumens in ein Kraftstoffreservoir 32 erfolgt. Ferner läßt sich mit dem erfindungsgemäß konfigurierten Einspritzsystem der Abstand zwischen der Voreinspritzphase und der Haupteinspritzphase durch die düsennahe Anordnung des weiteren Wegeventiles 26 mini mieren. Während des Einspritzvorganges kann die sich in der Hochdruckzuleitung 12 vom Hochdrucksammelraum 5 aus erstreckende Drucküberhöhung für die Einspritzung ausge nutzt werden.

Bezugszeichenliste

1

Kraftstoffreservoir

2

Zuleitung

3

Hochdruckpumpe

4

Förderrichtung Hochdruckpumpe

5

Hochdrucksammelraum (Common Rail)

6

Injektoren 1-n

7

erstes Wegeventil

8

Sperrstellung

9

Freigabestellung

10

Feder

11

Magnet

12

Hochdruckzuleitung

13

Abzweig Rückschlagventil

14

Druckübersetzungseinheit

15

Fläche A₁

16

Rückstellfeder

17

Fläche A₂

18

Druckraum

19

Zulaufdrossen Injektor

20

Abzweig Rückschlagventil

21

Injektor

22

Düsennadel

23

Einspritzdüse

24

Abströmöffnung

25

Absteuerleitung

26

weiteres Wegeventil

27

Sperrstellung

28

Freigabestellung

29

Magnet

30

Rückstellfeder

31

Kraftstoffrücklauf

32

Tank

33

Pegel

34

Leckagenleitung

35

Grad Kurbelwellenwinkel

36

Wegverlauf

37

Förderbeginn

38

8

Förderende .

39

Einspritzbeginn

40

Einspritzende

41

Einspritzfenster

42

"offen" =

9

,

28

43

"zu" =

8

,

27

44

Nadelhubweg

Claims

1. Einspritzsystem zum Einspritzen von Kraftstoff in die Brennräume von Verbren nungskraftmaschinen mit einem Hochdrucksammelraum (5), der über eine Hoch druckpumpe (3) mit Druck beaufschlagt wird und über den eine Anzahl (1-n) von In jektoren (6, 21) mit unter hohem Druck stehenden Kraftstoff beaufschlagt wird, wobei in den einzelnen Injektoren (6, 21) ein die Einspritzdüse (23) verschließende bzw. freigebbare Düsennadel (22) aufgenommen ist, dadurch gekennzeichnet, daß dem Hochdrucksammelraum (5) nachgeordnet in einer Hochdruckleitung (12) zu den In jektoren (6, 21) ein erstes Wegeventil (7) aufgenommen ist und eine Absteuerleitung (25, 31) über ein düsennah in dieser aufgenommenes weiteres Wegeventil (26) auf steuerbar ist.

2. Einspritzsystem gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wegeventil (7, 26) als 2/2-Wege-Magnetventile ausgeführt sind.

3. Einspritzsystem gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß den (1-n) Injektoren (6, 21) des Einspritzsystemes eintrittsseitig eine Zulaufdrossel (19) zugeordnet ist.

4. Einspritzsystem gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in die Hochdruck zuleitung (12) ein Druckhalteventil integriert ist.

5. Einspritzsystem gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem hochdruck sammelraumseitig vorgesehenen Wegeventil (7) in der Hochdruckleitung (12) eine Druckübersetzungseinheit (14) zugeordnet ist.

6. Einspritzsystem gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß zur Drucküberset zungseinheit (14) in einer Parallelleitung (13, 20) ein Rückschlagventil parallel ge schaltet ist.

7. Einspritzsystem gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das weitere, düsen nahe Wegeventil (26) so lange in seiner Offenstellung (26) gehalten wird, bis die Dü sennadel (22) in ihren Sitz gedrückt ist und die Druckübersetzungseinheit (14) ihre Ausgangsposition angenommen hat.

8. Einspritzsystem gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß durch die düsennahe Anordnung des weiteren Wegeventils (26) ein rasches Aufsteuern des Einspritzdruckes über eine Absteuerleitung (25, 31) in ein Reservoir (32) begünstigt ist.

9. Einspritzsystem gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß nach Förderende (28) des unter hohem Druck stehenden Kraftstoffes die Wegeventile (6, 27) für wenige Grad Kurbelwinkel (35) gemeinsam ihre Schließstellung (8, 27) annehmen.