EP1383999B1

EP1383999B1 - Fuel injection device for an internal combustion engine

Info

Publication number: EP1383999B1
Application number: EP02740251A
Authority: EP
Inventors: Gérard Duplat; Raphael Pourret; Peter Voigt
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2001-04-21
Filing date: 2002-04-12
Publication date: 2006-06-14
Anticipated expiration: 2022-04-12
Also published as: EP1383999A2; DE10119603A1; US6889661B2; US20040025840A1; WO2002086305A2; JP2004519588A; DE50207204D1; WO2002086305A3; HUP0301200A2; PL359100A1

Description

State of the art

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

Eine solche Kraftstoffeinspritzeinrichtung ist durch die DE 39 00 763 A1 bekannt. Diese Kraftstoffeinspritzeinrichtung weist eine Kraftstoffhochdruckpumpe und ein Kraftstoffeinspritzventil für einen Zylinder der Brennkraftmaschine auf. Die Kraftstoffhochdruckpumpe weist einen durch die Brennkraftmaschine angetriebenen, einen Pumpenarbeitsraum begrenzenden Pumpenkolben auf, wobei durch ein elektrisch gesteuertes Ventil eine Verbindung des Pumpenarbeitsraums mit einem Entlastungsraum gesteuert wird. Das Kraftstoffeinspritzventil weist ein Einspritzventilglied auf, durch das wenigstens eine Einspritzöffnung gesteuert wird und das durch den in einem mit dem Pumpenarbeitsraum verbundenen Druckraum herrschenden Druck gegen die Kraft einer Schließfeder in einer Öffnungsrichtung bewegbar ist. Die Schließfeder stützt sich einerseits zumindest mittelbar am Einspritzventilglied und andererseits zumindest mittelbar an einem Speicherkolben ab. Der Speicherkolben ist auf seiner der Schließfeder abgewandten Seite vom Druck im Pumpenarbeitsraum beaufschlagt und gegen die Kraft der Schließfeder in einer Hubbewegung bewegbar. Der Speicherkolben ist von einer Ausgangsstellung bei geringem Druck im Druckraum in den Speicherraum bewegbar, wobei die Ausweichhubbewegung des Speicherkolbens in den Speicherraum durch einen Anschlag begrenzt ist. Der Speicherkolben weist einen in einer Verbindungsbohrung zwischen dem Speicherraum und dem Pumpenarbeitsraum geführten Schaftteil und außerhalb der Verbindungsbohrung im Speicherraum einen größeren Querschnitt als am Schaftteil auf. Durch einen zwischen der Verbindungsbohrung und dem Schaftteil vorhandenen Drosselspalt wird eine Dämpfung der Ausweichhubbewegung des Pumpenkolbens bewirkt, da hierbei aus dem Pumpenarbeitsraum in den Speicherraum verdrängter Kraftstoff durch den Drosselspalt hindurchtreten muß, was zur Dämpfung der Bewegung des Speicherkolbens führt. Die Dämpfung der Bewegung des Speicherkolbens kann dabei über den Hub des Speicherkolbens konstant sein oder derart, daß die Dämpfung zu Beginn der Ausweichhubbewegung stark ist und dann abnimmt. Es wurde festgestellt, daß die hierbei erzielte Dämpfung nicht ausreichend ist, so daß der Speicherkolben mit hoher Geschwindigkeit auf den Anschlag trifft und hierdurch störende Geräusche verursacht.Such a fuel injection device is known from DE 39 00 763 A1. This fuel injection device has a high-pressure fuel pump and a fuel injection valve for a cylinder of the internal combustion engine. The high-pressure fuel pump has a driven by the internal combustion engine, a pump working space limiting pump piston, wherein a connection of the pump working chamber is controlled by a discharge valve with an electrically controlled valve. The fuel injection valve has an injection valve member through which at least one injection port is controlled and which is movable in an opening direction by the pressure prevailing in a pressure chamber connected to the pump chamber pressure against the force of a closing spring. The closing spring is supported on the one hand at least indirectly on the injection valve member and on the other hand at least indirectly on a storage piston. The accumulator piston is acted upon on its side facing away from the closing spring from the pressure in the pump working space and movable against the force of the closing spring in a lifting movement. The accumulator piston is movable from a starting position at low pressure in the pressure chamber in the storage space, wherein the Ausweichhubbewegung of the accumulator piston is limited in the storage space by a stop. The accumulator piston has a shaft portion guided in a connecting bore between the storage space and the pump working space and, outside the connecting bore in the storage space, a larger cross-section than on the shank portion. By one between the Connection bore and the shank part existing throttle gap damping of Ausweichhubbewegung the pump piston is effected, since in this case from the pump working chamber into the storage space displaced fuel must pass through the throttle gap, which leads to the damping of the movement of the accumulator piston. The damping of the movement of the accumulator piston can be constant over the stroke of the accumulator piston or such that the damping at the beginning of the evasive stroke is strong and then decreases. It has been found that the damping achieved in this case is not sufficient, so that the accumulator piston hits the stop at high speed and thereby causes disturbing noises.

Advantages of the invention

Die erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritzeinrichtung mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1 hat demgegenüber den Vorteil, daß durch die Ausbildung des Speicherkolbens mit dem Schaftteil, das den in der Schließstellung des Speicherkolbens in der Verbindungsbohrung angeordneten Schaftabschnitt mit kleinerem Querschnitt und den bei der Ausweichhubbewegung in die Verbindungsbohrung eintauchenden Schaftabschnitt mit größerem Querschnitt aufweist, zu Beginn der Ausweichhubbewegung ein geringere Dämpfung und mit zunehmender Ausweichhubbewegung eine stärkere Dämpfung der Bewegung des Speicherkolbens vorhanden ist, so daß dieser nur mit geringer Geschwindigkeit auf den Anschlag trifft und hierbei kein störendes oder nur ein geringeres Geräusch verursacht.The fuel injection device according to the invention with the features of claim 1 has the advantage that by forming the accumulator piston with the shaft part, which arranged in the closed position of the accumulator piston in the connecting bore shaft portion with a smaller cross-section and immersed in the Ausweichhubbewegung in the connecting bore shaft portion Has a larger cross-section, at the beginning of the evasive movement a lower damping and with increasing Ausweichhubbewegung a greater damping of the movement of the accumulator piston is present, so that it only hits the stop at low speed and this causes no disturbing or only a lower noise.

In den abhängigen Ansprüchen sind vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzeinrichtung angegeben. Die Ausbildung gemäß Anspruch 2 ermöglicht eine stärkere Dämpfung, die erst nach einem Teilausweichhub des Speicherkolbens wirksam wird.In the dependent claims advantageous refinements and developments of the fuel injection device according to the invention are given. The embodiment of claim 2 allows a stronger damping, which is effective only after a Teilausweichhub the accumulator piston.

Die Ausbildung gemäß Anspruch 3 ermöglicht eine weitere Verringerung der Geschwindigkeit, mit der der Speicherkolben auf den Anschlag trifft, da die wirksame Querschnittsfläche am Speicherkolben, auf die der Druck im Pumpenarbeitsraum wirkt, beim Eintauchen des Schaftabschnitts mit dem größeren Querschnitt verringert wird.The embodiment according to claim 3 allows a further reduction in the speed with which the accumulator piston meets the abutment, since the effective cross-sectional area on the accumulator piston, on which the pressure in the pump working space acts, is reduced when the shaft section with the larger cross section is immersed.

drawing

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Figur 1 eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung für eine Brennkraftmaschine in vereinfachter schematischer Darstellung, Figur 2 einen in Figur 1 mit II bezeichneten Ausschnitt in vergrößerter Darstellung mit einem Speicherkolben in einer Ausgangsstellung, Figur 3 den Speicherkolben in einem Querschnitt entlang Linie III-III in Figur 2 und Figur 4 den Ausschnitt II mit dem Speicherkolben in einer Ausweichstellung.An embodiment of the invention is illustrated in the drawing and explained in more detail in the following description. 1 shows a fuel injection device for an internal combustion engine in a simplified schematic representation, Figure 2 is a designated II in Figure 1 section in an enlarged view with a storage piston in a starting position, Figure 3 shows the accumulator piston in a cross section along line III-III in Figure 2 and Figure 4 shows the detail II with the accumulator piston in an evasive position.

Description of the embodiment

In den Figuren 1 bis 3 ist eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung für eine Brennkraftmaschine 10 eines Kraftfahrzeugs dargestellt. Die Brennkraftmaschine weist einen oder mehrere Zylinder auf, wobei für jeden Zylinder eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung mit einer Kraftstoffhochdruckpumpe 10 und einem Kraftstoffeinspritzventil 12 vorgesehen ist. Die Kraftstoffhochdruckpumpe 10 und das Kraftstoffeinspritzventil 12 sind zu einer sogenannten Pumpe-Düse-Einheit zusammengefaßt. Die Kraftstoffhochdruckpumpe 10 weist einen Pumpenkörper 14 auf, in dem in einem Zylinder 16 ein Pumpenkolben 18 dicht geführt ist, 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 Kraftstoff aus einem Kraftstoffvorratsbehälter 24 zugeführt, beispielsweise mittels einer Förderpumpe. Der Pumpenarbeitsraum 22 weist eine Verbindung mit einem Entlastungsraum auf, als der beispielsweise der Kraftstoffvorratsbehälter 24 dienen kann, und die von einem elektrisch gesteuerten Ventil 23 gesteuert wird. Das elektrisch gesteuerte Ventil 23 ist mit einer Steuereinrichtung 25 verbunden.FIGS. 1 to 3 show a fuel injection device for an internal combustion engine 10 of a motor vehicle. The internal combustion engine has one or more cylinders, wherein a fuel injection device with a high-pressure fuel pump 10 and a fuel injection valve 12 is provided for each cylinder. The high-pressure fuel pump 10 and the fuel injection valve 12 are combined to form a so-called pump-nozzle unit. The high-pressure fuel pump 10 has a pump body 14 in which in a cylinder 16, a pump piston 18 is guided tightly, by a cam 20 of a camshaft of the Internal combustion engine is driven against the force of a return spring 19 in a lifting movement. The pump piston 18 defines in the cylinder 16 a pump working chamber 22 in which the delivery stroke of the pump piston 18 compresses fuel under high pressure. The pump working chamber 22 is supplied with fuel from a fuel reservoir 24 during the suction stroke of the pump piston 18, for example by means of a feed pump. The pump working space 22 has a connection with a discharge space, for example, can serve as the fuel tank 24, and which is controlled by an electrically controlled valve 23. The electrically controlled valve 23 is connected to a control device 25.

Das Kraftstoffeinspritzventil 12 weist einen Ventilkörper 26 auf, der mehrteilig ausgebildet sein kann, und der mit dem Pumpenkörper 14 verbunden ist. Im Ventilkörper 26 ist in einer Bohrung 30 ein Einspritzventilglied 28 längsverschiebbar geführt. Die Bohrung 30 verläuft zumindest annähernd parallel zum Zylinder 16 des Pumpenkörpers 14, kann jedoch auch geneigt zu diesem verlaufen. Der Ventilkörper 26 weist an seinem dem Brennraum des Zylinders der Brennkraftmaschine zugewandten Endbereich wenigstens eine, vorzugsweise mehrere Einspritzöffnungen 32 auf. Das Einspritzventilglied 28 weist an seinem dem Brennraum zugewandten Endbereich eine beispielsweise etwa kegelförmige Dichtfläche 34 auf, die mit einem im Ventilkörper 26 in dessen dem Brennraum zugewandtem Endbereich ausgebildeten, beispielsweise ebenfalls etwa kegelförmigen Ventilsitz 36 zusammenwirkt, von dem oder nach dem die Einspritzöffnungen 32 abführen.The fuel injection valve 12 has a valve body 26, which may be designed in several parts, and which is connected to the pump body 14. In the valve body 26, an injection valve member 28 is guided longitudinally displaceably in a bore 30. The bore 30 extends at least approximately parallel to the cylinder 16 of the pump body 14, but may also extend inclined thereto. The valve body 26 has at its end facing the combustion chamber of the cylinder of the internal combustion engine at least one, preferably a plurality of injection openings 32. The injection valve member 28 has at its end region facing the combustion chamber, for example, a conical sealing surface 34 which cooperates with a in the valve body 26 in the end region facing the combustion chamber, for example, also approximately conical valve seat 36, from or after the discharge the injection ports 32.

Im Ventilkörper 26 ist zwischen dem Einspritzventilglied 28 und der Bohrung 30 zum Ventilsitz 36 hin ein Ringraum 38 vorhanden, der in seinem dem Ventilsitz 36 abgewandten Endbereich durch eine radiale Erweiterung der Bohrung 30 in einen das Einspritzventilglied 28 umgebenden Druckraum 40 übergeht. Das Einspritzventilglied 28 weist auf Höhe des Druckraums 40 durch eine Querschnittsverringerung eine zum Ventilsitz 36 weisende Druckschulter 42 auf. Am dem Brennraum abgewandten Ende des Einspritzventilglieds 28 greift eine vorgespannte Schließfeder 44 an, durch die das Einspritzventilglied 28 zum Ventilsitz 36 hin gedrückt wird. Die Schließfeder 44 ist in einem Federraum 46 angeordnet, der sich an die Bohrung 30 anschließt. Der Druckraum 40 ist über einen durch den Ventilkörper 26 und den Pumpenkörper 14 verlaufenden Kanal 48 mit dem Pumpenarbeitsraum 22 verbunden.In the valve body 26, an annular space 38 is provided between the injection valve member 28 and the bore 30 toward the valve seat 36, which in its end remote from the valve seat 36 by a radial extension of the bore 30 in FIG a pressure chamber 40 surrounding the injection valve member 28 passes. The injection valve member 28 has at the level of the pressure chamber 40 by a cross-sectional reduction on the valve seat 36 facing the pressure shoulder 42. At the end remote from the combustion chamber of the injection valve member 28 engages a prestressed closing spring 44, through which the injection valve member 28 is pressed to the valve seat 36. The closing spring 44 is arranged in a spring chamber 46, which adjoins the bore 30. The pressure chamber 40 is connected to the pump working chamber 22 via a passage 48 extending through the valve body 26 and the pump body 14.

Die Schließfeder 44 stützt sich einerseits zumindest mittelbar, beispielsweise über einen Federteller, am Einspritzventilglied 28 und andererseits zumindest mittelbar, beispielsweise ebenfalls über einen Federteller 51, an einem Speicherkolben 50 ab. Der Speicherkolben 50 ist mit seinem der Schließfeder 44 zugewandten Endbereich im Federraum 46 angeordnet und ragt durch eine Bohrung 52 in einer Trennwand 53 zwischen einem Speicherraum 54 und dem Federraum 46 in den Speicherraum 54 hinein. Die Bohrung 52 weist einen kleineren Durchmesser auf als der Federraum 46 und der Speicherraum 54. Der Speicherkolben 50 weist im Speicherraum 54 einen Bereich 55 mit größerem Durchmesser auf als die Bohrung 52, so daß eine Hubbewegung des Speicherkolbens 50 in den Federraum 46 hinein dadurch begrenzt ist, daß der Bereich 55 des Speicherkolbens 50 an der Trennwand 53 als Anschlag zur Anlage kommt.The closing spring 44 is supported on the one hand at least indirectly, for example via a spring plate, on the injection valve member 28 and on the other hand at least indirectly, for example also via a spring plate 51, on a storage piston 50. The accumulator piston 50 is arranged with its end region facing the closing spring 44 in the spring chamber 46 and projects through a bore 52 in a partition wall 53 between a storage space 54 and the spring chamber 46 into the storage space 54. The bore 52 has a smaller diameter than the spring chamber 46 and the storage space 54. The accumulator piston 50 has in the storage chamber 54 a region 55 with a larger diameter than the bore 52, so that a stroke movement of the accumulator piston 50 in the spring chamber 46 thereby limited is that the area 55 of the accumulator piston 50 comes to the partition wall 53 as a stop to the plant.

Vom Speicherraum 54 führt von dessen dem Federraum 46 abgewandtem Ende eine Verbindungsbohrung 56 zum Pumpenarbeitsraum 22 durch eine Trennwand 57 ab. Die Verbindungsbohrung 56 weist einen kleineren Durchmesser auf als der Bereich 55 des Speicherkolbens 50. Der Speicherkolben 50 weist zur Verbindungsbohrung 56 hin an den Bereich 55 anschließend eine Dichtfläche 58 auf, die beispielsweise etwa kegelförmig ausgebildet ist. Die Dichtfläche 58 wirkt mit der Mündung der Verbindungsbohrung 56 in den Speicherraum 54 an der Trennwand 57 als Sitz zusammen, die ebenfalls etwa kegelförmig ausgebildet sein kann. Der Speicherkolben 50 weist einen in die Verbindungsbohrung 56 ragenden Schaft 60 auf, dessen Durchmesser kleiner als der des Bereichs 55 ist. Der Schaft 60 weist an die Dichtfläche 58 anschließend zunächst einen wesentlich kleineren Durchmesser auf als die Verbindungsbohrung 56 und zu seinem freien Ende hin anschließend einen Schaftteil 62 mit einem Durchmesser, der nur wenig kleiner ist als der Durchmesser der Verbindungsbohrung 56.From the storage space 54 leads away from the spring chamber 46 facing away from the end of a connecting hole 56 to the pump working chamber 22 through a partition wall 57. The connecting bore 56 has a smaller diameter than the region 55 of the accumulator piston 50. The accumulator piston 50 faces the connecting bore 56 Region 55 then a sealing surface 58, which is formed for example approximately conical. The sealing surface 58 cooperates with the mouth of the connecting bore 56 in the storage space 54 on the partition wall 57 as a seat, which may also be formed approximately conical. The accumulator piston 50 has a shaft 60 projecting into the connecting bore 56, the diameter of which is smaller than that of the region 55. The shaft 60 subsequently has a substantially smaller diameter at the sealing surface 58 than the connecting bore 56 and, towards its free end, subsequently a shaft part 62 with a diameter which is only slightly smaller than the diameter of the connecting bore 56.

Der Schaftteil 62 ist in einen zum freien Ende hin angeordneten Schaftabschnitt 63 mit größerem Querschnitt und einen zum Schaft 60 hin angeordneten Schaftabschnitt 64 mit kleinerem Querschnitt unterteilt. Der im Querschnitt größere Schaftabschnitt 63 weist beispielsweise einen zumindest annähernd kreisrunden Querschnitt auf und ist kreiszylinderförmig ausgebildet. Der im Querschnitt kleinere Schaftabschnitt 64 kann einen ebenfalls zumindest annähernd kreisförmigen Querschnitt jedoch mit kleinerem Durchmesser als der Schaftabschnitt 63 aufweisen und ist kreiszylinderförmig ausgebildet. Vorzugsweise ist der kleinere Querschnitt des Schaftabschnitts 64 durch wenigstens eine Abflachung 65 aus dem Schaftabschnitt 63 gebildet. Es können dabei nur eine, zwei, drei oder mehrere Abflachungen 65 über den Umfang des Schaftabschnitts 64 verteilt vorgesehen sein. Zwischen den Abflachungen 65 ist vorzugsweise der volle Durchmesser des Schaftabschnitts 63 vorhanden, so daß auch der Schaftabschnitt 64 in der Verbindungsbohrung 56 geführt ist. Bei der Herstellung der Schaftabschnitte 63,64 kann von einem kreiszylinderförmigen Schaft ausgegangen werden, der durchgehend den Durchmesser des Schaftabschnitts 63 aufweist und an dem zur Bildung des Schaftabschnitts 64 mit kleinerem Querschnitt die Abflachungen 65 ausgebildet werden. Die Abflachungen 65 enden am Übergang zum Schaftabschnitt 63 am Mantel des Schaftabschnitts 63 in Steuerkanten 66.The shank part 62 is subdivided into a shank section 63 with a larger cross-section arranged at the free end and a shank section 64 with a smaller cross-section arranged towards the shank 60. The larger cross-section shaft portion 63 has, for example, an at least approximately circular cross-section and is formed circular cylindrical. The smaller cross-sectional shank portion 64 may also have an at least approximately circular cross-section, however, with a smaller diameter than the shank portion 63 and is formed circular cylindrical. Preferably, the smaller cross section of the shaft portion 64 is formed by at least one flat 65 of the shaft portion 63. In this case, only one, two, three or more flattenings 65 can be distributed over the circumference of the shaft portion 64. Between the flats 65, the full diameter of the shaft portion 63 is preferably present, so that the shaft portion 64 is guided in the connecting hole 56. In the production of the shaft portions 63, 64, it can be assumed that a circular-cylindrical shaft has the diameter throughout of the shank portion 63 and on which the flats 65 are formed to form the shaft portion 64 of smaller cross-section. The flats 65 terminate at the transition to the shaft portion 63 on the shell of the shaft portion 63 in control edges 66th

Wenn sich der Speicherkolben 50 in einer Ausgangsstellung befindet, in der dieser mit seiner Dichtfläche 58 an der Trennwand 57 an der Mündung der Verbindungsbohrung 56 anliegt. Der Speicherraum 54 ist dabei vom Pumpenarbeitsraum 22 getrennt. In der Ausgangsstellung des Speicherkolbens 50 ist dessen Schaftabschnitt 64 in der Verbindungsbohrung 56 angeordnet und dessen Schaftabschnitt 63 ist zum Pumpenarbeitsraum 22 hin außerhalb der Verbindungsbohrung 56 angeordnet. Der im Pumpenarbeitsraum 22 herrschende Druck wirkt auf die Stirnfläche des Schaftabschnitts 63 und über einen zwischen dem Umfang des Schaftabschnitts 64 und der Verbindungsbohrung 56 vorhandenen Spalt 68 auf die Dichtfläche 58 des Speicherkolbens 50 entsprechend dem Durchmesser der Verbindungsbohrung 58. Der Speicherkolben 50 wird durch die Kraft der Schließfeder 44 gegen den im Pumpenarbeitsraum 22 herrschenden Druck in seiner Ausgangsstellung gehalten, wenn die durch den Druck im Pumpenarbeitsraum 22 auf den Speicherkolben 50 ausgeübte Kraft geringer ist als die Kraft der Schließfeder 44. Der Speicherkolben 50 ist in Figur 2 in seiner Ausgangsstellung dargestellt.When the accumulator piston 50 is in a starting position in which it rests with its sealing surface 58 against the dividing wall 57 at the mouth of the connecting bore 56. The storage space 54 is separated from the pump working space 22. In the initial position of the accumulator piston 50 whose shaft portion 64 is disposed in the connecting hole 56 and the shaft portion 63 is disposed to the pump working chamber 22 out of the connecting hole 56. The pressure prevailing in the pump working chamber 22 acts on the end face of the shaft portion 63 and on the sealing surface 58 of the accumulator piston 50 corresponding to the diameter of the connecting bore 58 via a gap 68 existing between the circumference of the shank portion 64 and the connecting bore 56. The accumulator piston 50 is activated by the force the closing spring 44 is held in its initial position against the pressure prevailing in the pump working chamber 22 when the force exerted by the pressure in the pump working chamber 22 on the accumulator piston 50 is less than the force of the closing spring 44. The accumulator piston 50 is shown in its initial position in FIG.

Wenn der Druck im Pumpenarbeitsraum 22 so stark ansteigt, daß die auf den Speicherkolben 50 erzeugte Kraft größer ist als die Kraft der Schließfeder 44, so bewegt sich der Speicherkolben 50 in einer Ausweichbewegung aus dem Pumpenarbeitsraum 22 heraus in den Speicherraum 54. Bei der Ausweichbewegung des Speicherkolbens 50 wird Kraftstoff aus dem Pumpenarbeitsraum 22 in den Speicherraum 54 verdrängt, der durch den Spalt 68 zwischen dem Schaftabschnitt 64 des Speicherkolbens 50 und der Verbindungsbohrung 56 hindurchtreten muß. Hierdurch wird eine Dämpfung der Ausweichbewegung des Speicherkolbens 50 erreicht. Wenn der Speicherkolben 50 mit seiner Dichtfläche 58 von der Mündung der Verbindungsbohrung 56 an der Trennwand 57 abgehoben hat, so wird der im Durchmesser größere Bereich 55 des Speicherkolbens 50 von dem im Pumpenarbeitsraum 22 herrschenden Druck verringert durch die Druckverluste bei der Drosselung durch den Spalt 68 beaufschlagt, so daß eine größere Kraft auf den Speicherkolben 50 gegen die Schließfeder 44 wirkt. Der Schaftabschnitt 64 des Speicherkolbens 50 mit größerem Querschnitt ist zu Beginn der Ausweichbewegung des Speicherkolbens 50 außerhalb der Verbindungsbohrung 56 angeordnet. Nach einem Teilausweichhub h1 des Speicherkolbens 50 taucht der Schaftabschnitt 63 in die Verbindungsbohrung 56 ein, zwischen dem und der Verbindungsbohrung 56 nur noch ein sehr kleiner Spalt 68 verbleibt, so daß auf den Bereich 55 des Speicherkolbens 50 nur noch ein geringer Druck wirkt und der Druck im Pumpenarbeitsraum 22 nur noch auf die Stirnfläche des Schaftabschnitts 63 wirkt. Hiedurch wird die Ausweichhubbewegung des Speicherkolbens 50 stark gedämpft, so daß dieser mit seinem Bereich 55 nur mit geringer Geschwindigkeit auf die Trennwand 53 trifft, die einen Anschlag zur Begrenzung der Ausweichhubbewegung des Speicherkolbens 50 bildet. In Figur 3 ist der Speicherkolben 50 mit seinem maximalen Ausweichhub dargestellt.When the pressure in the pump chamber 22 increases so much that the force generated on the accumulator piston 50 is greater than the force of the closing spring 44, the accumulator piston 50 moves in an evasive movement out of the pump chamber 22 out into the storage space 54. In the evasive movement of Accumulator piston 50 is displaced fuel from the pump working chamber 22 into the storage space 54, which through the gap 68 between the shaft portion 64 of Storage piston 50 and the connecting hole 56 must pass. As a result, an attenuation of the deflection movement of the accumulator piston 50 is achieved. When the accumulator piston 50 has lifted with its sealing surface 58 from the mouth of the connecting bore 56 on the partition wall 57, the larger diameter portion 55 of the accumulator piston 50 is reduced by the pressure prevailing in the pump working chamber 22 pressure by the throttling through the gap 68th acted upon, so that a larger force acts on the accumulator piston 50 against the closing spring 44. The shaft portion 64 of the accumulator piston 50 with a larger cross-section is arranged at the beginning of the evasive movement of the accumulator piston 50 outside of the connecting bore 56. After a Teilausweichhub h1 of the accumulator piston 50, the shaft portion 63 dips into the connecting hole 56, between which and the connecting hole 56 only a very small gap 68 remains, so that only a small pressure acts on the area 55 of the accumulator piston 50 and the pressure in the pump working chamber 22 only acts on the end face of the shaft portion 63. By this means, the evasive stroke movement of the accumulator piston 50 is strongly damped, so that its area 55 encounters the dividing wall 53 only at low speed, forming a stop for limiting the evasive stroke movement of the accumulator piston 50. In Figure 3, the accumulator piston 50 is shown with its maximum Ausweichhub.

In der Verbindung des Druckraums 40 mit dem Pumpenarbeitsraum 22 über den Kanal 49 kann eine Drosselstelle 49 vorgesehen sein. Die Drosselstelle 49 kann auch entfallen, so daß der Druckraum 40 eine ungedrosselte Verbindung mit dem Pumpenarbeitsraum 22 aufweist. Die Verbindung der Verbindungsbohrung 56, in der der Schaftteil 62 des Speicherkolbens 50 angeordnet ist, mit dem Pumpenarbeitsraum 22 erfolgt ebenfalls über die Drosselstelle 49. Es kann auch vorgesehen sein, daß der Druckraum 40 eine ungedrosselte Verbindung mit dem Pumpenarbeitsraum 22 aufweist und die Verbindungsbohrung 56 über die Drosselstelle 49 mit dem Pumpenarbeitsraum 22 verbunden ist.In the connection of the pressure chamber 40 with the pump working chamber 22 via the channel 49, a throttle 49 may be provided. The throttle 49 may also be omitted, so that the pressure chamber 40 has an unthrottled connection with the pump working chamber 22. The connection of the connecting bore 56, in which the shaft part 62 of the accumulator piston 50 is arranged, with the pump working chamber 22 is also via the Throttle 49. It may also be provided that the pressure chamber 40 has an unthrottled connection with the pump working chamber 22 and the connecting bore 56 is connected via the throttle 49 with the pump working chamber 22.

Nachfolgend wird die Funktion der Kraftstoffeinspritzeinrichtung erläutert. Der Pumpenarbeitsraum 22 wird während des Saughubs des Pumpenkolbens 18 mit Kraftstoff gefüllt. Beim Förderhub des Pumpenkolbens 18 ist das Steuerventil 23 zunächst geöffnet, so daß sich im Pumpenarbeitsraum 22 kein Hochdruck aufbauen kann. Wenn die Kraftstoffeinspritzung beginnen soll, so wird das Steuerventil 23 durch die Steuereinrichtung 25 geschlossen, so daß der Pumpenarbeitsraum 22 vom Kraftstoffvorratsbehälter 24 getrennt ist und sich in diesem Hochdruck aufbaut. Wenn der Druck im Pumpenarbeitsraum 22 und im Druckraum 40 so hoch ist, daß die über die Druckschulter 42 auf das Einspritzventilglied 28 wirkende Kraft in Öffnungsrichtung 29 größer ist als die Kraft der Schließfeder 44, so bewegt sich das Einspritzventilglied 28 in Öffnungsrichtung 29 und gibt die wenigstens eine Einspritzöffnung 32 frei, durch die Kraftstoff in den Brennraum des Zylinders eingespritzt wird. Der Speicherkolben 50 befindet sich hierbei in seiner Ausgangsstellung. Der Druck im Pumpenarbeitsraum 22 steigt nachfolgend entsprechend dem Profil des Nockens 20 weiter an.The function of the fuel injector will be explained below. The pump working space 22 is filled with fuel during the suction stroke of the pump piston 18. During the delivery stroke of the pump piston 18, the control valve 23 is initially opened so that no high pressure can build up in the pump working chamber 22. When the fuel injection is to start, the control valve 23 is closed by the controller 25, so that the pump chamber 22 is separated from the fuel tank 24 and builds up in this high pressure. If the pressure in the pump chamber 22 and in the pressure chamber 40 is so high that the force acting on the injection valve member 28 on the injection valve member 28 force in the opening direction 29 is greater than the force of the closing spring 44, the injection valve member 28 moves in the opening direction 29 and outputs the at least one injection port 32 free, is injected through the fuel into the combustion chamber of the cylinder. The storage piston 50 is in this case in its starting position. The pressure in the pump working chamber 22 subsequently increases according to the profile of the cam 20 on.

Wenn die durch den im Pumpenarbeitsraum 22 herrschenden Druck auf den Speicherkolben 50 ausgeübte Kraft größer wird als die durch die Schließfeder 44 auf den Speicherkolben 50 ausgeübte Kraft, so führt der Speicherkolben 50 seine Ausweichhubbewegung aus und bewegt sich in den Speicherraum 54. Hierbei wird ein Druckabfall im Pumpenarbeitsraum 22 verursacht und außerdem die Vorspannung der Schließfeder 44 erhöht, die sich am Speicherkolben 50 abstützt. Durch den Druckabfall im Pumpenarbeitsraum 22 und im Druckraum 40 ergibt sich eine geringere Kraft in Öffnungsrichtung 29 auf das Einspritzventilglied 28 und infolge der Erhöhung der Vorspannung der Schließfeder 44 ergibt sich eine erhöhte Kraft in Schließrichtung auf das Einspritzventilglied 28, so daß dieses wieder in Schließrichtung bewegt wird, mit seiner Dichtfläche 34 am Ventilsitz 36 zur Anlage kommt und die Einspritzöffnungen 32 verschließt, so daß die Kraftstoffeinspritzung unterbrochen wird. Das Kraftstoffeinspritzventil 12 ist dabei nur für eine kurze Zeitdauer geöffnet und es wird nur eine geringe Menge Kraftstoff als Voreinspritzung in den Brennraum eingespritzt. Die eingespritzte Kraftstoffmenge ist im wesentlichen vom Öffnungsdruck des Speicherkolbens 50 bestimmt, das ist der Druck im Pumpenarbeitsraum 22, bei dem der Speicherkolben 50 seine Ausweichhubbewegung beginnt. Der Öffnungshub des Einspritzventilglieds 28 während der Voreinspritzung kann durch eine Dämpfungseinrichtung hydraulisch begrenzt sein. Eine solche Dämpfungseinheit ist durch die DE 39 00 762 A1 sowie die korrespondierende US-5,125,580 sowie die DE 39 00 763 A1 sowie die korrespondierende US-5,125,581 bekannt.If the force exerted on the accumulator piston 50 by the pressure prevailing in the pump working chamber 22 becomes greater than the force exerted by the closing spring 44 on the accumulator piston 50, the accumulator piston 50 executes its evasive stroke movement and moves into the accumulator chamber 54. This causes a pressure drop caused in the pump working chamber 22 and also the bias of the closing spring 44th increases, which is supported on the accumulator piston 50. Due to the pressure drop in the pump chamber 22 and in the pressure chamber 40 results in a lower force in the opening direction 29 on the injection valve member 28 and due to the increase in the bias of the closing spring 44 results in an increased force in the closing direction of the injection valve member 28 so that it moves back in the closing direction is, with its sealing surface 34 comes to rest on the valve seat 36 and the injection ports 32 closes, so that the fuel injection is interrupted. The fuel injection valve 12 is open only for a short period of time and it is injected only a small amount of fuel as a pilot injection into the combustion chamber. The injected amount of fuel is essentially determined by the opening pressure of the accumulator piston 50, which is the pressure in the pump working chamber 22, in which the accumulator piston 50 begins its evasive stroke movement. The opening stroke of the injection valve member 28 during the pilot injection may be hydraulically limited by a damper. Such a damping unit is known from DE 39 00 762 A1 and the corresponding US-5,125,580 and DE 39 00 763 A1 and the corresponding US-5,125,581.

Der Druck im Pumpenarbeitsraum 22 steigt nachfolgend weiter an entsprechend dem Profil des Nockens 20, so daß die auf das Einspritzventilglied 28 wirkende Druckkraft in Öffnungsrichtung 29 wieder zunimmt und die infolge der erhöhten Vorspannung der Schließfeder 44 erhöhte Schließkraft übersteigt, so daß das Kraftstoffeinspritzventil 12 wieder öffnet. Dabei wird eine größere Kraftstoffmenge über eine längere Zeitdauer eingespritzt als während der Voreinspritzung. Die Zeitdauer und die während dieser Haupteinspritzung eingespritzte Kraftstoffmenge werden durch den Zeitpunkt bestimmt, zu dem das Steuerventil 23 durch die Steuereinrichtung 25 wieder geöffnet wird. Nach dem Öffnen des Steuerventils 23 ist der Pumpenarbeitsraum 22 wieder mit dem Kraftstoffvorratsbehälter 24 verbunden, so daß dieser entlastet ist und das Kraftstoffeinspritzventil 12 schließt. Der Speicherkolben 50 wird durch die Kraft der Schließfeder 44 wieder in seine Ausgangsstellung zurückbewegt. Der zeitliche Versatz zwischen der Voreinspritzung und der Haupteinspritzung ist hauptsächlich durch den Ausweichhub des Speicherkolbens 50 bestimmt.The pressure in the pump working chamber 22 subsequently increases further according to the profile of the cam 20, so that the force acting on the injection valve member 28 compressive force in the opening direction 29 increases again and 44 exceeds the increased closing force due to the increased bias of the closing spring, so that the fuel injection valve 12 opens again , In this case, a larger amount of fuel is injected over a longer period of time than during the pilot injection. The time duration and the amount of fuel injected during this main injection are determined by the time at which the control valve 23 is opened again by the control device 25. After opening the control valve 23, the pump chamber 22 is again connected to the fuel tank 24 so that it is relieved and the fuel injection valve 12 closes. The storage piston 50 is moved back by the force of the closing spring 44 back to its original position. The time lag between the pilot injection and the main injection is determined mainly by the deflection stroke of the accumulator piston 50.

Claims

Fuel injection device for an internal combustion engine, having a high-pressure fuel pump (10) and a fuel injection valve (12) for one cylinder of the internal combustion engine, the high-pressure fuel pump (10) having a pump piston (18) which is driven by the internal combustion engine and delimits a pump working space (22), having an electrically controlled valve (23), which is used to control a connection of the pump working space (22) to a relief space (24), the fuel injection valve (12) having an injection valve element (28) which is used to control the at least one injection opening (32) and which can be moved in an opening direction (29) by the pressure prevailing in a pressure space (40) connected to the pump working space (22) counter to the force of a closing spring (44), the closing spring (44) being supported at one end at least indirectly on the injection valve element (28) and at the other end at least indirectly on a displaceable accumulator piston (50) whose side facing away from the closing spring (44) is acted on by the pressure prevailing in the pump working space (22), it being possible to move the accumulator piston (50), starting from an initial position, into an accumulator space (54) counter to the force of the closing spring (44) and the yielding stroke movement of the accumulator piston (50) into the accumulator space (54) being limited by a stop (53), the accumulator piston (50) having a skirt section (62) which is guided in a connecting hole (56) between the accumulator space (54) and the pump working space (22), and having a region (55) which is arranged in the accumulator space (54) and has a greater cross section than the skirt part (62), and damping of the reciprocating movement of the accumulator piston (50) being brought about by a gap (68) between the skirt part (62) and the connecting hole (56), characterized in that the skirt part (62) of the accumulator piston (50) has a skirt section (64) which is arranged in the connecting hole (56) in the initial position of the said accumulator piston (50) and has a smaller cross section, and a skirt section (63) which is arranged outside the connecting hole (56) towards the pump working space (22) and has a greater cross section, and in that its skirt section (63) with a greater cross section dips into the connecting hole (56) during the yielding stroke movement of the accumulator piston (50) into the accumulator space (54).
Fuel injection device according to Claim 1, characterized in that the skirt section (63) with a greater cross section dips into the connecting hole (56) only after a partial yielding stroke (h1) of the accumulator piston (50).
Fuel injection valve according to Claim 1 or 2, characterized in that, during the yielding stroke movement of the accumulator piston (50), that region (55) of the accumulator piston (50) which is arranged in the accumulator space (54) has pressure applied to it as long as the skirt section (63) with a greater cross section is arranged outside the connecting hole (56), and in that, when the skirt section (63) with a greater cross section dips into the connecting hole (56), only its cross-sectional area still has the pressure in the pump working space (22) applied to it.
Fuel injection device according to one of Claims 1 to 3, characterized in that the transition from the skirt section (63) of greater cross section of the accumulator piston (50) to the skirt section (64) of smaller cross section (64) takes place in a control edge (66) running on the exterior of the skirt part (62).
Fuel injection device according to one of the preceding claims, characterized in that the skirt section (64) with a smaller cross section of the accumulator piston (50) is formed, starting from the skirt section (63) with a greater cross section, by at least one flattened portion (65) on the circumference of the skirt part (62).
Fuel injection device according to Claim 5, characterized in that the skirt section (63) with a greater cross section of the accumulator piston (50) is configured to be at least approximately circular-cylindrical in shape.