DE19515774C2 - Kraftstoff-Einspritzvorrichtung für Brennkraftmaschinen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Einspritzen von Kraft­ stoff in einen Verbrennungsmotor, insbesondere in einen Zwei­ taktmotor gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie eine Kraftstoff-Einspritzvorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dargelegt in Anspruch 8.

Derartige Kraftstoff-Einspritzvorrichtungen werden in der EP 0 629 265 bzw. WO 93/18297, insbesondere anhand der Fig. 13 bis 19 beschrieben. Sie arbeiten nach dem sogenannten Pumpe- Düse-System mit Druckstoß-Einspritzung, wobei ein anfänglicher beschleunigter Teilhub eines als Förderkolben wirkenden, ein­ seitig axial geführten Ankers einer elektromagnetisch angetrie­ benen Einspritzpumpe vorgesehen ist, bei dem im Pumpensystem eine Verdrängung von gefördertem Kraftstoff ohne Druckaufbau in der Kraftstoff-Flüssigkeit erfolgt. Während dieses anfänglichen Teilhubs nimmt der Förderkolben bzw. der Anker kinetische Ener­ gie auf und speichert sie, wobei dem dabei verdrängten Kraft­ stoff ein vorbestimmter Fließraum zur Verfügung steht, der durch einen Kraftstoffkreislauf im Pumpensystem gewährleistet ist. Durch eine plötzliche vorbestimmte, mittels einer im Anker bzw. im Förderkolben angeordneten, durch die Ankerbewegung betätigten Ventileinrichtung bewirkte Unterbrechung des Kraftstoffkreis­ laufs während des widerstandsfreien Vorhubes des Förderkolbens und aufgrund der nachfolgenden Bewegung des Förderkolbens gibt der Förderkolben seine gespeicherte kinetische Energie druck­ stoß- bzw. schlagartig an die Kraftstoffteilmenge ab, die sich in einem durch die Kreislaufunterbrechung gebildeten bzw. abge­ trennten geschlossenen Raumbereich des Kreislaufraumes - dem sogenannten Druckraum - zwischen dem Förderkolben bzw. im För­ derkolben und einer z. B. federbelastet verschlossenen Einspritz­ düse befindet. Der schlagartige Druckaufbau im Kraftstoff auf z. B. 60 bar bewirkt eine Öffnung der Einspritzdüse und eine Einspritzung von Kraftstoff durch die Einspritzdüse in einen Brennraum einer Brennkraftma­ schine während einer extrem kurzen Zeit von z. B. einer 1.000stel Sekunde.

Diese aus der EP 0 629 265 bekannten Pumpe-Düse-Systeme umfassen eine elektromagnetisch angetriebene Hubkolbenpumpe 1 und die Einspritzdüse 2 (Fig. 1a). Diese Pumpe-Düse-Systeme haben sich insbesondere bei Zweitaktmotoren bewährt, bei denen vordem be­ kanntlich durch Spülverluste große Schadstoffmengen ausgepufft wurden und ein hoher Kraftstoffverbrauch entstand, indem ein hoher Kraftstoffanteil unverbraucht den Auslaßkanal 3 passieren konnte, weil bei Zweitaktmotoren Überström- und Auslaßkanal 3 gleichzeitig geöffnet sind. Mit den oben beschriebenen Pumpe- Düse-Systemen konnte der Kraftstoffverbrauch und der Schadstoff­ ausstoß nunmehr drastisch reduziert werden. Zudem konnte die vordem auf unregelmäßiger Zündung bei niedrigen Drehzahlen beru­ hende Laufunruhe des Motors nahezu vollkommen verhindert werden. Dabei wird der Kraftstoff extrem kurzzeitig und direkt in den Brennraum 4 eines Zylinders 5 gespritzt, und zwar erst dann, wenn der Auslaßkanal 3 weitestgehend geschlossen ist. Die Steue­ rung 6 zur Optimierung des Pumpe-Düse-Systems erfolgt elektro­ nisch über z. B. einen Mikroprozessor, der den Einspritzzeitpunkt und die Kraftstoffmenge steuert, wobei dafür z. B. mit einem Temperaturfühler 7, einem Drosselklappen-Potentiometer 8 und einem Kurbelwinkelsensor 9 der Einspritzzeitpunkt lastabhängig ermittelt wird. Der Mikroprozessor steuert zweckmäßigerweise auch die Zündanlage 10 der mit dem Pumpe-Düse-System mit Kraft­ stoff beschickten Kolbenzylindereinheit des Motors.

Durch diese Pumpe-Düse-Systeme wird die Kohlenwasserstoff-Emis­ sion im Vergleich zu anderen Zweitaktmotoren drastisch vermin­ dert, wobei zugleich die Laufkultur, insbesondere bei niedrigen Drehzahlen, deutlich verbessert wird. Auch Kohlenmonoxid und das zur Schmierung zugeführte Öl werden in deutlich geringeren Men­ gen ausgestoßen, so daß ein solcher Zweitaktmotor bezüglich der Abgaswerte mit einem Viertaktmotor vergleichbar ist, aber den­ noch die zweitakttypische hohe Leistung bei geringem Gewicht aufweist.

Bei den oben beschriebenen Pumpe-Düse-Systemen wird der Kraft­ stoff-Kreislaufraum von einer Druckkammer und einem Förderkol­ ben- bzw. Ankerraum gebildet, wobei die Druckkammer der durch ein Standdruckventil vom Druckraum abgetrennte Teilraumbereich ist, in dem auf den Kraftstoff die kinetische Energie des Ankers übertragen wird und wobei der Ankerraum der Teilraumbereich ist, in den der widerstandslos verdrängte Kraftstoff während des beschleunigten Teilhubs einfließen kann.

Der Ankerraum kann nach den bekannten Pumpe-Düse-Systemen über eine Gehäusebohrung mit einer Kraftstoffflutung- bzw. -spülein­ richtung in Verbindung stehen, so daß Kraftstoff während der Einspritzaktivität des Ankers und/oder während der Startphase der Pumpe bzw. des Motors durch diesen Teilraumbereich befördert werden kann. Durch diese Flutung bzw. Spülung mit z. B. kühlem und blasenfreiem Kraftstoff werden im Ankerraum befindlicher blasenhaltiger Kraftstoff entfernt, der Ankerraum sowie dessen Umgebung gekühlt und Blasenbildung infolge von Wärmeeinwirkung und/oder Kavitation weitgehend unterdrückt.

Unter besonderen Bedingungen, insbesondere bei Einwirkung von Wärme auf den Kraftstoff, die im Pumpe-Düse-System während des Betriebes, z. B. durch die elektrische Energie und/oder Ankerrei­ bung oder dergleichen, entstehen kann, können Blasen in den Druckraum gelangen. Dies kann die Funktion des Pumpe-Düse-Sy­ stems und insbesondere den Einspritzvorgang beeinträchtigen.

Bei der Kraftstoffdirekteinspritzung bei Dieselmotoren ist es bekannt, den Einspritzvorgang so zu gestalten, daß zunächst eine erste Kraftstoffmenge eingespritzt wird und nach Ablauf eines Zündverzuges eine zweite Hauptkraftstoffmenge eingespritzt wird, so daß der Dieselschlag bzw. die Klopfgeräusche des Dieselmotors wesentlich verringert werden.

In diesem Zusammenhang sind grundsätzlich zwei Verfahrensweisen bekannt, nämlich die Stufeneinspritzung und die Doppeleinsprit­ zung. Doppeleinspritzung kann mit zwei Pumpenelementen oder mit einem sehr schnell arbeitenden Pumpenelement zur zweimaligen Einspritzung realisiert werden. Der dazu notwendige konstruktive Aufwand ließ bisher jedoch eine praktische Anwendung scheitern, zumal man davon ausging, daß damit nur das Klopfen des Motors, nicht aber sein Kraftstoffverbrauch verringert wird.

Aus diesem Grund wurde die Stufeneinspritzung verwirklicht, die mittels eines Voreinspritzventils realisiert wird, das zwei Düsenbohrungen aufweist, die sich bei verschiedenen Drücken öffnen. Hierdurch wird der Einspritzvorgang in einen Vorstrahl und einen Hauptstrahl aufgeteilt.

Aus der DE-PS 157 428 ist es bekannt, für die Antriebsbewegung eines Förderkolbens ein erstes steuerbares Antriebssystem und für die Rückführbewegung ebenfalls ein zweites steuerbares An­ triebsystem vorzusehen. Dabei wird der Impulskolben durch eine geeignete Steuerung wieder in die Ausgangslage zurückgeführt. Aus dieser Druckschrift ist es bekannt, das Wirkprinzip der beiden Antriebssysteme derart zu verwenden, daß auch die Rück­ führung des Impulskolbens zur Erzeugung einer Druckwelle genutzt wird. Insbesondere soll mit beiden Bewegungen des Kolbens einge­ spritzt werden, so daß die Einspritzfrequenz verdoppelt wird, was insbesondere günstig bei schnellaufenden Motoren sein soll. Jedes der beiden Antriebssysteme bedient jeweils einen Arbeits­ takt. Hierbei ist von Nachteil, daß die Einspritzvorrichtung konstruktiv relativ aufwendig ausgebildet ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Einspritzen von Kraftstoff zu schaffen, die eine Schadstoffverringerung, Kraftstoffeinsparung ermöglichen und unabhängig von Gemischtoleranzen sind.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der Ansprüche 1 und 7 gelöst. Das erfindungsgemäße Verfahren und die zugehörige Ein­ spritzvorrichtung arbeiten nach dem Festkörper-Energiespeicher- Prinzip, wodurch große Kraftstoffmengen während kurzer Zeitin­ tervalle injiziert werden können und ist doppelt wirkend ausge­ bildet, wobei die erfindungsgemäße Einspritzvorrichtung eine Hin- und Herbewegung bzw. eine Stoß- und Rückstoßbewegung eines Förderkolbenelements während eines Arbeitstaktes sowohl für eine Voreinspritzung durch die Stoßbewegung als auch für eine Nach­ einspritzung durch die Rückstoßbewegung ausnutzt. Hierdurch vereinfacht sich der Aufbau der Einspritzvorrichtung im Ver­ gleich zu zwei einzelnen Einspritzvorrichtungen wesentlich, insbesondere reduziert sich die Anzahl der Teile, vor allem wenn das Förderkolbenelement einteilig ausgebildet ist.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren und der danach arbeitenden Einspritzvorrichtung wird somit auf einfache Art und Weise eine exakte und schnelle Doppelein­ spritzung realisiert, so daß im Brennraum eine optimale Kraft­ stoffverteilung und eine sichere Zündung bzw. Entflammung er­ zielt werden. Hierdurch wird der Schadstoffausstoß vermindert und Kraftstoff eingespart. Zudem kann der Motor mit unterschied­ lichen Gemischqualitäten bezüglich des Verbrennungsluftverhält­ nisses (λ) betrieben werden, ohne daß die Zündung und die Ver­ brennungsqualität durch unterschiedliche Luftmengen beeinträch­ tigt werden. Unterschiedliche Luftmengen sind im Betrieb des Motors im Zylinder unvermeidbar.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unter­ ansprüchen gekennzeichnet.

Die Erfindung sieht demnach insbesondere eine Druckkammer, in der die im Anker bzw. im Förderkolbenelement gespeicherte Ener­ gie auf den Kraftstoff übertragen wird, vor, der das die wider­ standslose Verdrängung unterbrechende Ventil außerhalb des An­ kerraums, bzw. vom Ankerraum und Ankerbereich räumlich getrennt angeordnet ausgebildet ist. Hierdurch wird die im Ankerraum erzeugte Wärme nicht unmittelbar auf die Druckkammer übertragen, wodurch die Erwärmung des beim Einspritzvorgang komprimierten Kraftstoffs und damit die Gefahr einer Blasenbildung erheblich reduziert wird. Zudem ist die Druckkammer frei zugänglich, so daß sie zur weiteren Kühlung beispielsweise mit Kühlrippen und/- oder direkt mit einer Kraftstoffzufuhrleitung versehen werden kann, so daß der Druckkammer blasenfreier, kühler Kraftstoff zugeführt werden kann. Ferner kann die Druckkammer kleinvolumi­ ger ausgebildet sein, so daß sich weniger Kraftstoff in der Druckkammer befindet wodurch die Gefahr der Blasenbildung ver­ mindert wird.

Außerdem brauchen auf Grund der kleinen Druckkammer bei direkter Kraftstoffzufuhr auch nur geringe Kraftstoffmengen umgespült zu werden.

Eine doppelte bzw. zweiseitige Axialführung des Ankers gemäß Anspruch 5 vermeidet Reibung bewirkende Kippbewegungen des An­ kers, so daß eine Wärmeentwicklung unterdrückt werden kann.

Die Bildung von Gasblasen und deren funktionsbehindernde Wirkung und/oder die Erwärmung des Kraftstoffes werden nahezu ausge­ schlossen.

Anhand der Zeichnung wird die Erfindung im folgenden beispiel­ haft näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1a und 1b schematisch die Anordnung einer Kraftstoff-Einspritz­ vorrichtung bei einem einzylindrigen Zweitaktmotor;

Fig. 2 schematisch im Längsschnitt ein erstes Ausführungsbei­ spiel einer erfindungsgemäßen Einspritzpumpe;

Fig. 3 im Querschnitt einen in Fig. 2 gezeigten Anker;

Fig. 4 im Querschnitt einen in Fig. 2 gezeigten Ventilkörper;

Fig. 5 schematisch im Längsschnitt ein zweites Ausführungs­ beispiel einer erfindungsgemäßen Einspritzpumpe.

Die erfindungsgemäße Kraftstoff-Einspritzvorrichtung für Brenn­ kraftmaschinen ist als elektromagnetisch angetriebene, doppelt­ wirkende Hubkolbenpumpe 1 ausgebildet, die nach dem Energiespei­ cherprinzip arbeitet, so daß Kraftstoff mit kurzen Druckstößen in die Brennkraftmaschine eingespritzt wird.

Ein erstes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Hubkolben­ pumpe 1 ist in den Fig. 2 bis 4 dargestellt.

Die Hubkolbenpumpe 1 weist ein im wesentlichen langgestrecktes zylinderförmiges zweiteiliges Pumpengehäuse mit einem ersten und zweiten Pumpengehäuseteil 15, 15a auf mit einer mittigen Anker­ bohrung 16, zwei Ventilbohrungen 17, 17' und zwei Druckkammerboh­ rungen 18, 18' die jeweils hintereinander im Pumpengehäuse 15, 15a eingebracht sind und einen sich durch das gesamte Pumpenge­ häuse 15, 15a erstreckenden Durchgang bilden.

Die Ankerbohrung 16 ist in Längsachsrichtung zwischen den Ven­ tilbohrungen 17, 17' und den Druckkammerbohrungen 18, 18' an­ geordnet. Die Bohrungen 16, 17, 17', 18, 18' sind konzentrisch zur Längsachse 19 des Pumpengehäuses 15, 15a angeordnet, wobei die Ankerbohrung 16 und die Druckkammerbohrung 18, 18' jeweils einen größeren Innendurchmesser als die Ventilbohrungen 17, 17' aufweisen, so daß die Ankerbohrung 16 und die Ventilbohrungen 17, 17' durch erste Ringstufen 21, 21' und die Ventilbohrungen 17, 17' und die Druckkammerbohrungen 18, 18' durch zweite Rings­ tufen 22, 22' voneinander abgesetzt sind.

Eine Richtung parallel zur Längsachse 19, die von dem zweiten Pumpengehäuseteil 15a in Richtung zum ersten Pumpengehäuseteil 15 gerichtet ist, wird als Druckstoßrichtung 27 definiert.

Die Bohrungen 16, 17, 17', 18, 18' sind etwa spiegelsymmetrisch zu einer Quermittenebene 12 der Hubkolbenpumpe 1 angeordnet, wobei die in Druckstoßrichtung 27 vor (in Fig. 2 rechts von der Ebene 12) der Ebene 12 angeordneten Bauteile eine erste Förder­ pumpe 13 und die in Druckstoßrichtung 27 hinter (in Fig. 2 links von der Ebene 12) der Quermittenebene 12 angeordneten Bauteile eine zweite Förderpumpe 14 bilden.

Gleiche Bauteile der z. B. als Vorförderpumpe dienende erste Förderpumpe 13 und der z. B. als Nachförderpumpe dienende För­ derpumpe 14 werden mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeich­ net, wobei die Bezugszeichen der Nachförderpumpe 14 mit einem Beistrich (') versehen sind, weil die Bauteile im wesentlichen gleiche Raumformen aufweisen. Als axiale Richtungsangabe wird für die nachfolgende Beschreibung in den Bohrungen 16, 17, 17', 18 und 18' "nach innen" als in Richtung zur Ebene 12 und "nach außen" als von der Quermittenebene 12 weggerichtet festgelegt.

Die Ankerbohrung 16 begrenzt in Radialrichtung einen Ankerraum 23, in dem ein etwa zylinderförmiger Anker 24 in Längsachsrich­ tung hin- und herbeweglich angeordnet ist. Der Ankerraum ist axial in Richtung zur Vorförderpumpe 13 durch eine erste Ring­ stufe 21 und in Richtung zur Nachförderpumpe 14 durch eine erste Ringstufe 21' begrenzt, wobei letztere als eine Stirn- bzw. An­ schlagfläche 25 des zweiten Gehäuseteils 15a ausgebildet ist. Das zweite Gehäuseteil 15a ist in ein axial offenes Ende der An­ kerbohrung 16 des ersten Gehäuseteils 15 mit einem zylinderför­ migen Gewindeabschnitt 26 eingeschraubt.

Der Anker 24 ist aus einem im wesentlichen zylinderförmigen Körper mit einer in Stoßrichtung 27 bezüglich der ersten Förder­ pumpe 13 vorderen und hinteren Stirnfläche 28, 29 und einer Mantelfläche 30 ausgebildet. Von der hinteren Stirnfläche 28 bis etwa zur Längsmitte des Ankers 24 erweitert sich der Radius stetig, so daß der Anker 24 dort konisch ausgebildet ist und eine von hinten nach vorne verlaufende Kegelfläche 31 hat. Der Anker 24 ist mit Spiel zwischen seiner Mantelfläche 30 und der Innenfläche der Ankerbohrung 16 eingesetzt, so daß bei einer Hin- und Herbewegung des Ankers 24 in der Ankerbohrung 16 dieser die Innenfläche der Ankerbohrung 16 nur bei Verkippungen be­ rührt, wodurch die Reibung zwischen dem Anker 24 und der Anker­ bohrung 16 gering gehalten wird. Durch das Vorsehen des koni­ schen Bereichs 31 am Anker 24 wird die Berührungs- und damit die Reibfläche weiter vermindert, wodurch die Reibmöglichkeit zwi­ schen dem Anker 24 und der Innenfläche der Ankerbohrung 16 und somit auch die Wärmeentwicklung weiter verringert wird. Der Anker 24 ist im Bereich seiner Mantelfläche 30 mit zumindest einer, vorzugsweise zwei oder mehreren in Längsachsrichtung verlaufenden Nuten 32 versehen.

Der Anker 24 weist zwei im Querschnitt betrachtet etwa halb­ kreisförmige (Fig. 3), diametral sich gegenüberliegend angeord­ nete Segmente 24a auf, zwischen denen flache Nuten 32 angeordnet sind. Zentral im Anker 24 ist in Längsachsrichtung eine durch­ gehende Bohrung 33 eingebracht.

Die Bohrung 33 des Ankers 24 wird von einem Förderkolbenrohr 35 durchsetzt, das einen zentralen Druchgangsraum 36 bildet, wobei es den Anker 24 beidseitig überragt.

Das Förderkolbenrohr 35 ist kraftschlüssig mit dem Anker 24 verbunden. Die Einheit aus Förderkolbenrohr 35 und Anker 24 wird nachfolgend auch als Förderkolbenelement 44 bezeichnet. Das Förderkolbenelement 44 kann auch einteilig bzw. einstückig aus­ gebildet sein.

Der Anker 24 und das Förderkolbenrohr 35 weisen zwei senkrecht zur Längsachse 19 verlaufende Bohrungen 33a auf, die im Anker 24 eine Verbindung zwischen dem Durchgangsraum 36 und den Nuten 32 bzw. dem Ankerraum 23 herstellen.

An der in Druckstoßrichtung 27 vorderen bzw. in Richtung zur Vorförderpumpe 13 angeordneten Stirnringfläche 29 des Ankers 24 sitzt ein erster Stützring 37 aus Kunststoff, der vom Förderkol­ benrohr 35 formschlüssig durchgriffen wird. Auf dem Stützring 37 stützt sich nach vorne eine Ankerfeder 38 ab, die sich bis zu einem entsprechenden korrespondierenden zweiten Stützring 39 aus Kunststoff erstreckt. Dieser Ring 39 sitzt auf der ersten Ring­ stufe 21 in der Ankerbohrung 16.

In den Ventilbohrungen 17, 17' sitzt form- und kraftschlüssig jeweils ein Führungsrohr 40, 40', wobei sich das Führungsrohr 40 der Vorförderpumpe 13 nach hinten in den Ankerraum 23 in den Bereich innerhalb der Ankerfeder 38 erstreckt und das Führungs­ rohr 40' der Nachförderpumpe 14 in der Ventilbohrung 17' kurz vor der Stirnringfläche 25 des hinteren Gehäuseteils 15a endet und nicht in den Ankerraum 23 ragt. An den axial äußeren Enden der Führungsrohre 40, 40' ist jeweils ein radial nach außen vorstehender Ringsteg 41, 41' vorgesehen, der sich an der je­ weils zweiten Ringstufe 22, 22' in Richtung nach innen abstützt. Die Ringstege 41, 41' erstrecken sich radial nicht bis an die Innenfläche der Druckkammerbohrungen 18, 18', so daß zwischen den Ringstegen 41, 41' und den Druckkammerbohrungen 18, 18' jeweils ein schmaler, zylinderringförmiger Spalt 42, 42' ver­ bleibt. Durch die Ringstege 41, 41' sind die Führungsrohre 40, 40' gegen eine axiale Verschiebung nach innen gesichert.

Das mit dem Anker 24 kraftschlüssig verbundene Förderkolbenrohr 35 erstreckt sich beidseitig axial nach außen bis in die beiden Führungsrohre 40, 40', so daß das Förderkolbenrohr 35 sowohl an seinem vorderen Ende 45 als auch an seinem hinteren Ende 46 geführt wird. Durch diese zweiseitige Führung an den Enden 45, 46 des langgestreckten Förderkolbenrohres 35 wird das Förderkol­ benelement 44 verkippfrei geführt, so daß Reibungen zwischen dem Anker 24 und der Innenfläche der Ankerbohrung 16 weitgehend vermieden werden.

In dem axial außen liegenden Bereich der Führungsrohre 40, 40' ist jeweils ein Ventilkörper 50, 50' axial verschiebbar gela­ gert, der jeweils einen im wesentlichen zylinderförmigen, lang­ gestreckten, zapfenförmigen Vollkörper mit einer äußeren und inneren Stirnfläche 51, 51', 52, 52' und einer Mantelfläche 53, 53' bildet. Der Außendurchmesser der Ventilkörper 50, 50' ent­ spricht jeweils der lichten Weite des Durchgangs in den Füh­ rungsrohren 40, 40'. An den Mantelflächen 53, 53' der Ventilkör­ pers 50, 50' ist jeweils ein Ringsteg 54, 54' vorgesehen, der etwa am Ende des äußeren Drittels der Ventilkörpers 50, 50' angeordnet ist. Die Ringstege 41, 41' der Führungsrohre 40, 40' bilden für die Ringstege 54, 54' der Ventilkörper 50, 50' ein Widerlager, so daß diese nicht weiter nach innen verschoben werden können. Die Ventilkörper 50, 50' sind an ihrem Umfang mit jeweils drei in Längsachsrichtung verlaufenden flachen, breiten Nuten 55, 55' versehen (Fig. 4). Die Ringstege 54, 54' sind im Bereich der Nuten 55, 55' jeweils unterbrochen. Die Anzahl, Anordnung oder Form der Nuten 55, 55' kann auch in anderer Art und Weise ausgeführt werden.

Die inneren Stirnflächen 52, 52' der Ventilkörper 50, 50' sind an ihrem Randbereich konisch ausgebildet und wirken als Ventil­ sitz mit den Stirnflächen der Enden 45, 46 des Förderkolbens 35 zusammen. Die Raumformen der Enden 45, 46 des Förderkolbenrohres 35 sind als Ventilsitz an die inneren Stirnflächen 52, 52' der Ventilkörper 50, 50' angepaßt, indem jeweils die Innenkante des Förderkolbenrohres 35 angefast ist und die Wandung des Förder­ kolbenrohres 35 innen etwas abgetragen ist. Das Förderkolbenrohr 35 bildet somit mit seinen Enden 45, 46 jeweils einen Ventilsitz 57, 57' für die Ventilkörper 50, 50'. Liegen die Ventilkörper 50, 50' mit ihren inneren Stirnflächen 52, 52' an den Ventilsit­ zen 57, 57' an, so ist jeweils der Durchgang durch das Rohr 35 und die im Bereich der Mantelflächen der Ventilkörper 50, 50' eingebrachten Nuten 55, 55' versperrt.

Die aus den Führungsrohren 40, 40' nach vorne in die Druckkam­ merbohrungen 18, 18' vorstehenden Bereiche der Ventilkörper 50, 50' sind jeweils von einem Druckkammerkörper 60, 60' umgeben, die jeweils aus einer Zylinderwandung 61, 61' und einer äußeren Stirnwandung 62, 62' bestehen, wobei in die Stirnwandungen 62, 62' zentral jeweils ein Loch bzw. eine Bohrung 63, 63' einge­ bracht ist. Die Druckkammerkörper 60, 60' stecken mit ihren zylinderförmigen Wandungen 61, 61' form- und kraftschlüssig in den Druckkammerbohrungen 18, 18', wobei sie mit ihren an den freien Enden der Zylinderwandungen 61, 61' liegenden Stirnflä­ chen 64, 64' an den nach außen vorstehenden Ringstegen 41, 41' der Führungsrohre 40, 40' anliegen. Die Druckkammerkörper 60, 60' weisen an ihren Stirnflächen 64, 64' eine vertikal verlau­ fende Nut 65, 65' auf.

Die Druckkammerkörper 60, 60' begrenzen mit ihren Innenräumen jeweils eine Druckkammer 66, 66', in die die Ventilkörper 50, 50' eintauchen und den in den Druckkammern 66, 66' befindlichen Kraftstoff unter Druck setzen können. Die Druckkammern 66, 66' haben an ihrem inneren Bereich, der sich etwa über die Hälfte der Länge des Druckkammerkörpers 60 bzw. 60' erstreckt, eine größere lichte Weite als im äußeren Bereich. Die größere lichte Weite im inneren Bereich ist so bemessen, daß die Ventilkörper 50, 50' mit ihren Ringstegen 54, 54' und einem geringen Spiel in die Druckkammern 66, 66' eintauchen können, wohingegen die lich­ te Weite des vorderen Bereiches so bemessen ist, daß nur für die von den Ringstegen 54, 54' sich nach vorne erstreckenden Berei­ che des Ventilkörpers 50 und jeweils eine diese Bereiche umge­ benden Schraubenfeder 67, 67' ausreichend Raum ist. Hierdurch sind die Druckkammern 66, 66' nur geringfügig größer ausgebil­ det, als der beim Einspritzvorgang ausgeführten Stoßbewegung der Ventilkörper 50, 50' beanspruchte Raum.

Die Schraubenfedern 67, 67' sitzen mit ihren Enden innen auf den Stirnwandungen 62, 62' der Druckkammerkörper 60, 60' und liegen mit ihren anderen Enden an den Ventilkörpern 50, 50' und ins­ besondere an dessen Ringstegen 54, 54' an, so daß sie die Ven­ tilkörper 50, 50' und die Druckkammerkörper 60, 60' auseinander­ drücken.

Die Druckkammerkörper 60, 60' sind nach außen bzw. in Einspritz­ richtung nach vorne durch jeweils ein Anschlußstück 70, 70' axial fixiert, die in die nach außen offenen Enden der Druckkam­ merbohrungen 18, 18' geschraubt sind. Die Anschlußstücke 70, 70' begrenzen die Lage der Druckkammerkörper 60, 60' axial nach außen, so daß durch die Schraubenfedern 67, 67' und die Druck­ kammerkörper 60, 60' die Ventilkörper 50, 50' nach innen vor­ gespannt sind. Außenseitig sind die Anschlußstücke mit jeweils einer Mündung 71, 71' zum Anschließen einer Kraftstofförderlei­ tung 72, 72' (Fig. 1a, 1b) ausgebildet. Die Anschlußstücke 70, 70' weisen eine in Längsachsrichtung durchgehende Bohrung 73, 73' auf, in der jeweils ein Standdruckventil 74, 74' unterge­ bracht ist. Die Standdruckventile 74, 74' sind vorzugsweise angrenzend zu dem Druckkammerkörper 60, 60' angeordnet, so daß sich die Druckkammern 66, 66' nach außen nicht weiter erstrecken und kleinvolumig ausgebildet sind.

Die Kraftstofförderleitungen 72, 72' können sowohl an einem gemeinsamen Einspritzventil 2 (Fig. 1a), als auch jeweils an einem Einspritzventil 2, 2' angeschlossen sein (Fig. 1b). Das Einspritzventil 2' für die Nachförderung ist vorzugsweise so ausgebildet, daß es den Kraftstoff feiner als das Einspritzven­ til 2 für die Vorförderung zerstäubt, so daß es eine Kraftstoff­ wolke aus sehr fein verteilten Kraftstofftröpfchen, vorzugsweise in der Nähe der Zündkerze 10, einspritzt.

Die Druckkammerkörper 60, 60' sind an ihren Außenflächen mit einer Ringnut 68, 68' versehen, in der jeweils ein Kunststoff­ dichtring 69, 69', lagert, der die Druckkammerkörper 60, 60' gegenüber den Innenflächen der Druckkammerbohrungen 18, 18' abdichtet.

Für die Zufuhr von Kraftstoff ist an den beiden Pumpengehäuse­ teilen 15, 15a jeweils eine Kraftstoffzufuhr-Öffnung 76, 76' im Bereich der Druckkammerbohrungen 18, 18' eingebracht, so daß sie in die Nuten 65, 65' der Druckkammerkörper 60, 60' münden. Au­ ßenseitig in den Pumpengehäuseteilen 15, 15' sind die Kraft­ stoffzufuhr-Öffnungen 76, 76' jeweils von einer Fassung 77, 77' für jeweils ein Kraftstoffzufuhr-Ventil 78, 78' umgeben, die in die Fassung 77, 77' geschraubt ist. Die Kraftstoffzufuhr-Ventile 78, 78' sind als Einwegventile mit einem Ventilgehäuse 79, 79' ausgebildet. Die Ventilgehäuse 79, 79' weisen jeweils zwei axial fluchtende Bohrungen 80, 81 bzw. 80', 81' auf, wobei die pumpen­ gehäuseseitigen Bohrungen 80, 80' einen größeren Innendurchmes­ ser als die Bohrungen 81, 81' haben, so daß zwischen den beiden Bohrungen eine Ringstufe ausgebildet ist, die jeweils einen Ventilsitz 82, 82' für Kugeln 83, 83' bilden. Die Kugeln 83, 83' sind jeweils durch eine Feder 84, 84', die sich an der Gehäuse­ wandung der Gehäuseteile 15, 15a im Bereich der Kraftstoffzu­ fuhr-Öffnungen 76, 76' abstützten, gegen die Ventilsitze 82, 82' vorgespannt, so daß unter Druck von außen zugeführte Kraftstoff die Kugeln 83, 83' von den Ventilsitzen 82, 82' heben kann und Kraftstoff durch die Bohrungen 80, 80', die Kraftstoffzufuhr- Öffnungen 76, 76' und die Nuten 65, 65' in die Druckkammerbohrun­ gen 18, 18' bzw. in die Druckkammern 66, 66' gelangt.

Von den Druckkammern 66, 66' erstreckt sich durch die Nuten 55, 55' der Ventilkörper 50, 50', zwischen den Ventilsitzen 57, 57' des Förderkolbenrohres 35 und den inneren Stirnflächen 52, 52' der Ventilkörper 50, 50', wenn diese auf Abstand angeordnet sind, durch den Durchgangsraum 36 des Förderkolbenrohres 35 und den Bohrungen 33a im Hubkolbenelement 44 ein Durchgang bis in den Ankerraum 23.

Am Peripheriebereich der auf der Seite der Vorförderpumpe 13 angeordneten ersten Ringstufe 21 ist eine nach außen führende Bohrung 90 als Kraftstoff-Ablauföffnung eingebracht. Die Bohrung 90 wird außen durch einen Anschlußstutzen 91 zum Anschluß einer Kraftstoff-Rücklaufleitung 92 (Fig. 1) verlängert.

Das zweite Pumpengehäuseteil 15a weist angrenzend an den zylin­ derförmigen Gewindeabschnitt 26 eine umlaufende radial nach außen vorstehende Ringstufe 93 auf. Die Ringstufe 93 dient unter anderem auch zur axialen Fixierung eines das erste Pumpengehäu­ seteil 15 außen umgreifenden Spulengehäusezylinders 95. Der Spulengehäusezylinder 95 besteht aus einer ersten, breiten Zy­ linderwandung 96 und aus einer zweiten, schmalen Zylinderwandung 97 mit kleinerem Innendurchmesser als die erste Zylinderwandung 96, die miteinander über einen sich radial erstreckenden Ring­ steg 98 einstückig verbunden sind. Der Spulengehäusezylinder 95 wird mit seiner ersten Zylinderwandung 96 nach vorne zeigend auf das erste Gehäuseteil 15 aufgeschoben, bis die erste Zylinder­ wandung 96 an einer vom ersten Pumpengehäuseteil 15 nach außen vorstehenden Gehäusewandung 100 anstößt und so eine Ringkammer 101 mit etwa rechteckigem Querschnitt zur Aufnahme einer Spule 102 begrenzt.

Der Spulengehäusezylinder 95 ist somit zwischen der Gehäusewan­ dung 100 und der Ringstufe 93 des zweiten Gehäuseteils 15' ein­ geklemmt und in ihrer Axiallage fixiert. Die zweite Zylinderwan­ dung 97 des Spulengehäusezylinders 95 ist am inneren Rand ihrer zur Nachförderpumpe 14 zeigenden Stirnfläche angefast, wobei zwischen der darin ausgebildeten Fase, dem ersten Gehäuseteil 15 und der Ringstufe 93 ein Dichtungsring 103, wie z. B. ein O- Ring, eingeklemmt ist.

Die Spule 102 ist im Querschnitt etwa rechteckförmig und in einem im Querschnitt U-förmigen Tragkörperzylinder 104 mittels Epoxidharz eingegossen, so daß die Spule 102 und der Tragkörper­ zylinder 104 ein einteiliges Spulenmodul bilden. Der Tragkörper­ zylinder 104 hat eine Zylinderwandung 105 und zwei Seitenwandun­ gen 106, 107, die radial nach außen von der Zylinderwandung 105 abstehen und den Raum für die Spule 102 begrenzen, wobei sich die Zylinderwandung 105 seitlich über die hintere Seitenwandung 106 hinaus erstreckt, so daß deren Stirnfläche 108, die Stirn­ flächen 109 der Seitenwandungen 106, 107 und die Innenflächen der Zylinderwandung 106 und die vordere Seitenwandung 107 form­ schlüssig in der Ringkammer 101 anliegen.

In dem Bereich des ersten Pumpengehäuseteils 15, der zwischen der Spule 102 und dem Ankerraum 23 angeordnet ist, ist ein Mate­ rial mit geringer magnetischer Leitfähigkeit 110, z. B. Kupfer, Aluminium, rostfreier Stahl, zur Vermeidung eines magnetischen Kurzschlusses zwischen der Spule 102 und dem Anker 24 einge­ bracht.

Ein zweites Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Einspritz­ pumpe ist in Fig. 5 dargestellt.

Die Hubkolbenpumpe 1 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel hat im wesentlichen den gleichen Aufbau wie die oben beschriebene Hubkolbenpumpe 1, so daß Teile mit gleicher Raumform und glei­ cher Funktion mit denselben Bezugszeichen gekennzeichnet sind.

Die Hubkolbenpumpe gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel ist in seiner Längserstreckung kürzer ausgebildet als die Hubkolbenpum­ pe gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel, wobei die Verkürzung im wesentlichen durch die Verwendung von Kugeln 50a, 50a' als Ven­ tilkörper erzielt wird. Die Ringstege 41, 41' der Führungsrohre 40, 40' bilden für die Kugeln 50a, 50a' ein Widerlager, so daß diese nicht weiter nach innen verschoben werden können, wobei die Ringstege 41, 41' jeweils mit einem an die Kugelform ange­ paßten ringförmigen Kugelsitz 41a, 41a' ausgebildet sind, so daß die Kugeln 50a, 50a' bereichsweise formschlüssig an den Rings­ tegen 41, 41' anliegen können.

Die Kugeln 50a, 50a' weisen eine glatte Oberfläche auf, weshalb in die Kugelsitze 41a, 41a' Nuten 41b, 41b' eingebracht sind, die die Druckkammern 66, 66' mit dem Spalt zwischen den Ventil­ sitzen 57, 57' des Förderkolbenrohres 35 und den Oberflächen der Kugeln 50a, 50a' verbinden, wenn diese auf Abstand zu den Ven­ tilsitzen 57, 57' angeordnet sind. Durch das Vorsehen der Nuten 41b, 41b' wird die Spülung durch das Förderkolbenrohr 35 ermög­ licht.

Nachfolgend wird die Funktionsweise der erfindungsgemäßen Ein­ spritzvorrichtung anhand des ersten Ausführungsbeispiels der Erfindung erläutert.

Ist der Stromfluß durch die Spule 102 unterbrochen, so wird der Anker 24 durch die Ankerfeder 38 nach hinten gegen die Stirn- bzw. Anschlagfläche 25 des zweiten Gehäuseteils 15a gedrückt, an welcher der Anker 34 mit seiner rückseitigen Stirnfläche 49 anliegt. Das ist die Ausgangsstellung des Ankers 24, bei der das Förderkolbenrohr 35 mit seinem in Richtung zur Vorförderpumpe 13 zeigenden Ventilsitz 57 von der hinteren Stirnfläche 52 des Ventilkörpers 50 mit einem Abstand s_v beabstandet angeordnet ist. In dieser Ausgangsstellung beaufschlagt das Förderkolbenrohr 35 mit dem Ventilsitz 57' den Ventilkörper 50' der Nachförderpumpe 14 gegen die Federwirkung der Schraubenfeder 67', so daß der Ringsteg 54' des Ventilkörpers 50' mit einem Abstand s_R vom Ringsteg 41' des Führungsrohres 40' beabstandet ist.

In dieser Ausgangsstellung wird vom Kraftstofftank 111 mittels einer Kraftstoffpumpe 112 und einer Kraftstoffzufuhrleitung 113 ein unter einem Vordruck stehender Kraftstoff durch das Kraft­ stoffzufuhr-Ventil 78 in die Druckkammer 66 der Vorförderpumpe 13 zugeführt. Von der Druckkammer 66 strömt der Kraftstoff durch die im Mantelbereich des Ventilkörpers 50 eingebrachten Nuten 55 durch das Führungsrohr 40 in den Spalt zwischen dem Ventilsitz 57 des Förderkolbenrohres 35 und der inneren Stirnfläche 52 des Ventilkörpers 50 und in den Durchgangsraum 36 des Förderkolbens 35. Aus dem Durchgangsraum 36 des Förderkolbens 35 strömt der unter Druck stehende Kraftstoff durch die Bohrungen 33a durch das Förderkolbenrohr 35 und den Anker 24 hindurch und flutet den Ankerraum 23. Die Bereiche des Ankerraums 23 vor und hinter dem Anker 24 sind durch die im Anker 24 eingebrachten Nuten 32 mit­ einander kommunizierend verbunden, so daß der gesamte Ankerraum 23 mit Kraftstoff gefüllt wird. Durch die Bohrung 90 und den Anschlußstutzen 91 wird der Kraftstoff zurück in den Kraftstoff­ tank 111 geleitet.

Somit besteht in der Ausgangsstellung des Förderkolbenelements 44 ein sich vom Kraftstoffzufuhr-Ventil 78 über die Druckkammer 66 der Vorförderpumpe 13, dem Durchgangsraum 36 des Förderkol­ bens 35, den Bohrungen 33a im Hubkolbenelement 44, dem Ankerraum 23, der Bohrung 90 und dem Anschlußstutzen 91 erstreckender Strömungsweg für den Kraftstoff, so daß Kraftstoff kontinuier­ lich zugeführt und durch den Strömungsweg hindurch gespült wird, wobei die Druckkammer 66 der Vorförderpumpe 13 immer mit fri­ schem, kühlem und daher blasenfreien Kraftstoff direkt aus dem Kraftstofftank 111 versorgt und geflutet wird.

Der durch die Kraftstoffpumpe 112 erzeugte Vordruck ist einer­ seits größer als der im Strömungsweg entstehende Druckabfall, so daß eine kontinuierliche Spülung der Hubkolbenpumpe 1 gewähr­ leistet ist, und ist andererseits kleiner als der Durchlaßdruck des Standdruckventils 74, so daß in der Ausgangsstellung des Förderkolbenelements 44 kein Kraftstoff von der Hubkolbenpumpe 1 zur Einspritzdüse 2 gefördert wird.

Wird die Spule 102 durch Anlegen eines elektrischen Stromes erregt, wird durch das hierbei erzeugte Magnetfeld der Anker 24 in Richtung zur Vorförderpumpe 13 bewegt und führt eine Bewegung aus, die den Ventilkörper 50 der Vorförderpumpe 13 für eine Voreinspritzung betätigt. Der Bewegung des Hubkolbenelements 44 (= Anker 24 und Förderkolbenrohr 35) wirkt während eines Vorhu­ bes über die Länge s_v (entspricht dem Abstand zwischen dem Ven­ tilsitz 57 des Förderkolbenrohres 35 und der inneren Stirnfläche 52 des Ventilkörpers 50 in der Ausgangsstellung) nur die Feder­ kraft der Ankerfeder 38 entgegen. Die Federkraft der Ankerfeder 38 ist so weich ausgebildet, daß der Anker 24 nahezu ohne Wider­ stand bewegt wird, aber dennoch genügt die Federkraft, um den Anker 24 in seine Ausgangsstellung zurückzuführen. Der Anker 24 "schwimmt" in dem mit Kraftstoff gefüllten Druckraum 23, wobei der Kraftstoff zwischen den Bereichen vor und hinter dem Anker 24 im Ankerraum 23 beliebig hin- und herströmen kann, so daß kein dem Anker 24 entgegenstehender Druck aufgebaut wird. Das Förderkolbenelement 44, das aus dem Anker 24 und aus dem Förder­ kolbenrohr 35 besteht, wird somit kontinuierlich beschleunigt und speichert kinetische Energie.

Während der Stoßbewegung des Hubkolbenelements 44 in Richtung zur Vorförderpumpe 13 wird der Ventilkörper 50' der Nachförder­ pumpe 14 auf Grund der Federwirkung der Schraubenfeder 67' mit dem Hubkolbenelement 44 mitbewegt, bis sein Ringsteg 54' an dem Ringsteg 41' des Führungsrohres 40' anliegt. Hierbei wird das Volumen der Druckkammer 66' der Nachförderpumpe 14 vergrößert, so daß über das Kraftstoff-Zufuhr-Ventil 78' "frischer" bzw. blasenfreier Kraftstoff angesaugt wird. Nachdem das Hubkolben­ element 44 einen Vorhub über die Wegstrecke s_R (entspricht dem Abstand zwischen dem Ringsteg 59' des Ventilkörpers 50' vom Ringsteg 41' des Führungsrohres 40' in der Ausgangsstellung des Hubkolbenelements 44) ausgeführt hat, löst sich der Ventilsitz 57' von der inneren Stirnfläche 52' des Ventilkörpers 50', so daß sich zwischen der Stirnfläche 52' und dem Ventilsitz 57' ein Abstand ausbildet, der einen Durchgang von der Druckkammer 66', durch die Nuten 55' in den Durchgangsraum 36 des Förderkolben­ rohres 35 bildet. Somit bildet sich während der Stoßbewegung des Hubkolbenelements 44 ein durchgehender Strömungsweg vom Kraft­ stoff-Zufuhr-Ventil 78' zum Ankerraum 23 bzw. der Bohrung 90.

Am Ende des Vorhubs s_v schlägt das Förderkolbenelement 44 mit dem Ventilsitz 57 auf die innere Stirnfläche 52 des Ventilkörpers 50 der Vorförderpumpe 13 auf, so daß dieser schlagartig nach außen gedrückt wird. Da das Förderkolbenrohr 35 mit seinem Ventilsitz 57 nun an der inneren Stirnfläche 52 des Ventilkörpers 50 an­ liegt, ist der Strömungsweg von der Druckkammer 66 der Vorför­ derpumpe 13 zu dem Durchgangsraum 36 des Förderkolbenrohres 35 unterbrochen, so daß der Kraftstoff aus der Druckkammer 66 nicht mehr nach hinten entweichen kann. Der Kraftstoff wird somit durch den Stoß und die weitere Vorschubbewegung des Ventilkör­ pers 50 aus der Druckkammer 66 verdrängt, wobei er unter Druck steht. Das Kraftstoffzufuhr-Ventil 78 ist hierbei geschlossen, da sich in der Druckkammer und in der Bohrung 80 des Kraftstoff­ zufuhr-Ventils 78 ein Druck aufbaut, der größer ist als der Druck, mit dem der Kraftstoff von der Kraftstoffpumpe zugeführt wird. Ab einem vorbestimmten Druck öffnet sich dann das Stand­ druckventil 74, so daß auf den in der Förderleitung zwischen der Einspritzdüse 2 und der Hubkolbenpumpe 1 befindlichen Kraftstoff ein vorbestimmter Druck ausgeübt wird, der beispielsweise bei 60 bar liegt und durch den Durchlaßdruck der Einspritzdüse 2 fest­ gelegt ist. Mit dem Aufschlagen des Förderkolbenelements 44 wird somit die in der Bewegung des Förderkolbenelements 44 gespei­ cherte Energie schlagartig auf den in der Druckkammer 66 befind­ lichen Kraftstoff übertragen.

Die Zeitdauer, während dessen die Magnetspule 102 erregt und das Hubkolbenelement 44 bewegt wird, bestimmt den vom Ventilkörper 50 zurückgelegten Weg beim Verdrängen von Kraftstoff in der Druckkammer 66, wodurch der durch die Vorförderpumpe 13 geför­ derte Kraftstoff proportional zum zurückgelegten Weg des Ventil­ körpers 50 bzw. proportional zum Zeitintervall, währenddessen die Magnetspule 102 unter Strom geschaltet wird, ist. Der maxi­ male Förderweg kann ein Vielfaches des Abstandes s_v zwischen dem Ventilsitz 57 und der inneren Stirnfläche 52 des Ventilkörpers 50 in der Ausgangsstellung des Hubkolbenelements 44 betragen.

Die Kraftstofförderung der Vorförderpumpe 13 wird durch Strom­ losschalten der Magnetspule 102 beendet, worauf das Hubkolben­ element 44 durch die Federwirkung der Ankerfeder 38 in seine Ausgangsstellung zurückbewegt wird und eine Rückstoßbewegung ausführt, um den Ventilkörper 50' der Nachförderpumpe 14 für eine Nacheinspritzung zu betätigen. Befindet sich der Anker 24 im Abstand s_R von der Anschlagfläche 25, so schlägt das Hubkol­ benelement 44 mit seinem in Richtung zur Nachförderpumpe 14 zeigenden Ventilsitz 57' auf den Ventilkörper 50' auf und schiebt diesen in die Druckkammer 66', wobei Kraftstoff aus der Druckkammer 66' verdrängt wird. Der Anker 24 trifft auf die Anschlagfläche 25 auf, wodurch der Hub s_R der Nachförderpumpe 14 schlagartig abgebrochen wird und sich das Hubkolbenelement 44 wieder in seiner Ausgangsstellung befindet.

Die Rückstoßbewegung des Hubkolbenelements 44 kann auch zeitlich verzögert werden, indem nach Beendigung der Kraftstofförderung mit der Vorförderpumpe 13 die Magnetspule nicht stromlos ge­ schaltet wird, sondern der Stromwert für ein vorbestimmtes Ver­ zögerungszeitintervall auf ein Niveau abgesenkt wird, der das Hubkolbenelement 44 nicht mehr in Stoßrichtung 27 bewegt und seine Rückbewegung hemmt, so daß das Hubkolbenelement 44 mit einer zeitlichen Verzögerung auf den Ventilkörper 50' auf­ schlägt. Hierdurch kann der zeitliche Abstand zwischen der Kraftstofförderung der Vorförderpumpe 13 und der Kraftstofförde­ rung der Nachförderpumpe 14 gesteuert werden.

Die vom Ventilkörper 50' zurückgelegte Wegstrecke s_R während des Einspritzvorganges der Nachförderpumpe 14 ist bei jedem Nachför­ derhub gleich lang, so daß mit der Nachförderpumpe 14 immer die gleiche Kraftstoffmenge pro Einspritzvorgang eingespritzt wird. Diese konstante Einspritzmenge wird vorzugsweise so gewählt, daß sie dem Kraftstoffbedarf des daran angeschlossenen Motors im Leerlaufbetrieb entspricht.

Der Hub s_v der Vorförderpumpe 13 ist vorzugsweise größer oder gleich dem Hub s_R der Nachförderpumpe (s_v ≧ s_R), so daß der voll­ ständige Förderhub der Nachförderpumpe 14 ausgeführt werden kann, ohne daß eine Kraftstofförderung an der Vorförderpumpe 13 erfolgt.

Mit der erfindungsgemäßen doppelt wirkenden Hubkolbenpumpe 1 kann eine variable Kraftstoffmenge mit der Vorförderpumpe 13 mengendosiert eingespritzt werden, wobei die Einspritzung mit einem deutlichen zeitlichen Abstand vor dem Zündvorgang erfolgen kann, so daß ein ausreichend großer Zeitraum für eine Verwirbe­ lung der Kraftstoffmenge besteht. Hierdurch wird eine ideale Verteilung des Kraftstoffs im Brennraum erzielt.

Eine zweite konstante Kraftstoffmenge wird kurz vor oder gleich­ zeitig zum Zündzeitpunkt eingespritzt, die dem bereits im Brenn­ raum eingebrachten Kraftstoff bereichsweise anreichert, so daß eine inhomogene Gemischverteilung im Brennraum herbeigeführt wird, wobei der angereicherte Bereich vorzugsweise in der Nähe der Zündkerze angeordnet ist, so daß das Gemisch leicht entzünd­ bar ist und eine Flammenfront sich sehr gleichmäßig ausbreitet. Hierdurch werden ideale Verbrennungszustände erzielt, so daß sich die Schadstoffkonzentration im Abgas und der Kraftstoffver­ brauch deutlich verringern. Zudem kann aufgrund der idealen Verteilung des Kraftstoff/Luft-Gemisches im Brennraum der Motor mit Gemischen unterschiedlicher Qualität bzw. Oktanzahl betrie­ ben werden.

Claims (19)

1. Verfahren zum Einspritzen von Kraftstoff in einen Verbren­ nungsmotor, insbesondere in einen Zweitaktmotor mit einer Kraftstoff-Einspritzvorrichtung, die nach dem Festkörper­ energiespeicherprinzip arbeitet und als Hubkolbenpumpe aus­ gebildet ist, die ein hin- und herbewegbares Hubkolbenele­ ment aufweist, das bei der Hin- und Herbewegung kinetische Energie speichert und auf einen jeweils in einer Druckkam­ mer befindlichen Kraftstoff stoßartig überträgt, dadurch gekennzeichnet, daß während eines Arbeitstaktes des Motors mit der Hinbewegung des Kolbenelements eine erste mengendosierte Kraftstoffmenge deutlich vor einem mit einer Zündkerze bewirkten Zündvorgang und anschließend mit der Rückbewegung des Hubkolbenelements eine zweite konstan­ te Kraftstoffmenge kurz vor einem oder gleichzeitig zum Zündvorgang in einen Brennraum des Motors eingespritzt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß nach einer gewünschten Ver­ wirbelung der ersten Kraftstoffmenge im Brennraum die zwei­ te Kraftstoffmenge in die Nähe der Zündkerze, einen mit Kraftstoff angereicherten Bereich bildend, eingespritzt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine zweite Kraftstoffmenge eingespritzt wird, die dem Kraftstoffbedarf des Leerlaufbe­ triebs des Motors entspricht.

4. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine zweite Kraftstoffmenge eingespritzt wird, die gleich groß wie oder geringer als die erste Kraftstoffmenge ist.

5. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Kraftstoffmenge zeitlich verzögert eingespritzt wird.

6. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß bei den beiden Kraftstoff­ einspritzungen unterschiedliche Kraftstoff/Luft-Gemische eingespritzt werden.

7. Kraftstoff-Einspritzvorrichtung zur Durchführung des Ver­ fahrens nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, die nach dem Festkörperenergiespeicherprinzip arbeitet und als elektromagnetisch angetriebene, doppelt wirkende Hubkolben­ pumpe mit einem hin- und herbewegbaren Förderkolbenelement ausgebildet ist, welches aus einer Ausgangsstellung in Richtung zu einer ersten Druckkammer hin und anschließend auf dem Rückhub zu einer zweiten Druckkammer bewegbar ist, wobei es jeweils während einer nahezu widerstandslosen Beschleunigungsphase kinetiche Energie speichert, die sich schlagartig auf in der jeweiligen Druckkammer befindlichen Kraftstoff überträgt, so daß ein Druckstoß zum Abspritzen von Kraftstoff durch eine Einspritzdüseneinrichtung ent­ steht, und wobei die zweite Druckkammer auf der der ersten Druckkammer gegenüberliegenden Seite des Förderkolbenele­ ments angeordnet ist, gekennzeichnet durch eine jeweils eine konstante Einspritzmenge beim Rückhub bewirkende, feste Anschlageinrichtung (21') für das Förder­ kolbenelement (44), die die Bewegung des Förderkolbenele­ ments (44) nach der Druckstoßübertragung begrenzt.

8. Kraftstoff-Einspritzvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Hubkolbenpumpe (1) ein Pumpengehäuse mit einer Ankerbohrung (16) aufweist, in der ein Ankerraum (23) durch die Ankerbohrung (16) in Richtung erste Druckkammer (66) durch eine erste Ringstufe (21) und in Richtung zweite Druckkammer (66') durch eine zweite, als feste Anschlagein­ richtung wirkende Ringstufe (21') begrenzt ist, wobei in dem Ankerraum ein Anker (24) als Teil des Förderkolbenele­ ments (44) in Richtung Druckkammer (66) durch eine Magnet­ spule (102) und in Richtung Druckkammer (66') durch eine Ankerfeder (38) hin- und herbewegbar gelagert ist und wobei die Ankerfeder (38) bei stromlos geschalteter Spule (102) den Anker (24) gegen die Ringstufe (21') drückt.

9. Kraftstoff-Einspritzvorrichtung nach Anspruch 7 und/oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Förderkolbenelement (44) den etwa zylinderförmigen Anker (24) und ein langgestreck­ tes Förderkolbenrohr (35) aufweist, wobei sich die Enden (45, 46) des Förderkolbenrohres (35) in Längsrichtung je­ weils über den Anker (24) hinaus erstrecken und formschlüs­ sig und in Längsachsrichtung verschiebbar in Führungen (40, 40') gelagert sind.

10. Kraftstoff-Einspritzvorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das die widerstandslose Be­ schleunigungsphase unterbrechende und den Druckstoß in der ersten Druckkammer (66) erzeugende Mittel ein Ventil ist, das einen federbelastet an ein Widerlager (41) gedrückten Ventilkörper (50) und einen am Förderkolbenelement (44) ausgebildeten Ventilsitz (57) umfaßt und zum Erzeugen des Druckstoßes die erste Druckkammer (66) schließt, wobei der Ventilsitz (57) und der Ventilkörper (50) an dem in Stoß­ richtung vorne liegenden Ende (45) des Förderkolbenelements (44) angeordnet sind, so daß die Druckkammer (66) räumlich getrennt vom Förderkolbenelement (44) ausgebildet ist.

11. Kraftstoff-Einspritzvorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das die widerstandslose Be­ schleunigungsphase unterbrechende und den Druckstoß in der zweiten Druckkammer (66') erzeugende Mittel ein Ventil ist, das einen federbelastet an ein Widerlager (41') gedrückten Ventilkörper (50') und einen am Förderkolbenelement ausge­ bildeten Ventilsitz (57') umfaßt und zum Erzeugen des Druckstoßes die zweite Druckkammer (66') schließt, wobei der Ventilsitz (57') und der Ventilkörper (50') an dem in Rückstoßrichtung vorne liegenden Ende (46) des Förderkol­ benelements (44) angeordnet sind, so daß die Druckkammer (66') räumlich getrennt vom Förderkolbenelement (44) ausge­ bildet ist.

12. Kraftstoff-Einspritzvorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Förderkolbenrohr (35) kraftschlüssig mit dem Anker (24) verbunden ist, wobei an den Enden (45, 46) des Förderkolbenrohrs (35) jeweils einer der Ventilsitze (57, 57') angeordnet ist.

13. Kraftstoff-Einspritzvorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der oder die Ventilkörper (50 bzw. 50') jeweils einen langgestreckten im wesentlichen zylinderförmigen Vollkörper bilden, der in einem Führungs­ rohr (40, 40') axial verschiebbar gelagert ist, wobei er an seinem Umfang mit in Längsrichtung verlaufenden Nuten (55 bzw. 55') versehen ist, die einen Durchgang von einer der Druckkammern (66 bzw. 66') in einen Durchgangsraum (36) innerhalb des Förderkolbenrohres (35) bilden, wobei der Durchgang versperrt ist, wenn einer der Ventilsitze (57, 57') am jeweiligen Ventilkörper (50 bzw. 50') anliegt, wodurch die entsprechende Druckkammer (66 bzw. 66') ge­ schlossen ist.

14. Kraftstoff-Einspritzvorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der oder die Ventilkörper eine Kugel (50a, 50a') sind, wobei Kugelsitze (41a, 41a') vorgesehen sind, die für die federbelasteten Kugeln (50a, 50a') ein Widerlager bilden, so daß sie nicht weiter nach innen verschoben werden und die Kugelsitze (41a, 41a') jeweils mindestens eine Nut 41b, 41b' aufweisen, die einen Durchgang von einer der Druckkam­ mern (66 bzw. 66') in einen Durchgangsraum (36) innerhalb des Förderkolbenrohres (35) bilden, wobei der Durchgang versperrt ist, wenn einer der Ventilsitze (57, 57') am jeweiligen Ventilkörper (50 bis 50') anliegt, wodurch die entsprechende Druckkammer (66 bzw. 66') geschlossen ist.

15. Kraftstoff-Einspritzvorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 8 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß der etwa zylinderförmige Anker (24) eine in Stoßrichtung vordere und hintere Stirn­ fläche (28, 29) und eine Mantelfläche (30) aufweist, und eine von der hinteren Stirnfläche (28) bis etwa zur Längs­ mitte des Ankers (24) von hinten nach vorne außen verlau­ fende Kegelfläche (31) aufweist.

16. Kraftstoff-Einspritzvorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 8 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß in der Ausgangsstellung des Ankers (24) der in Richtung zur ersten Ventilkammer (66) gerichtete Ventilsitz (57) mit Abstand (s_v) zu einer korre­ spondierenden Stirnfläche (52) des Ventilkörpers (50) an­ geordnet ist und der in Richtung zur zweiten Druckkammer (66') angeordnete Ventilsitz (57') an der korrespondieren­ den Stirnfläche (52') des entsprechenden Ventilkörpers (50') anliegt und etwas in die Druckkammer (66') hinein­ ragt.

17. Kraftstoff-Einspritzvorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 7 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß das Hubkolbenelement (44) eine Bohrung (33a) aufweist, die den Durchgangsraum (36) innerhalb des Förderkolbenrohres (35) mit dem Ankerraum (23) verbindet, und daß der Ankerraum (23) über nach außen führende Bohrung (90) und einen Anschlußstutzen (91) mit einer Kraftstoff-Rücklaufleitung (92) verbunden ist.

18. Kraftstoff-Einspritzvorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 7 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckkammern (66, 66') durch jeweils ein Standdruckventil (74, 74') begrenzt sind, das sich ab einem vorbestimmten Druck öffnet und den Durch­ gang in eine Kraftstofförderleitung (72) zu einer Ein­ spritzdüse (2) freimacht.

19. Kraftstoff-Einspritzvorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 7 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und/oder zweite Druckkammer (66 bzw. 66') nur geringfügig größer ist, als der beim Einspritzvorgang ausgeführten Stoßbewegung des vom jeweiligen Ventilkörper (50, 50') beanspruchten Raumes.