DE10019765A1 - Ventil zum Steuern von Flüssigkeiten - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Ventil zum Steuern von Flüssigkeiten mit einer Aktuator-Einheit (4) zur Betätigung eines axial verschiebbaren Ventilglieds (3), welches einen ersten Kolben (9) und einen davon durch eine Hydraulikkammer (13) getrennten zweiten Kolben (11) aufweist, und das ein Ventilschließglied (12) betätigt, das einen Niederdruckbereich (16) mit Systemdruck von einem Hochdruckbereich (17) trennt. Zum Leckageausgleich ist eine mit dem Hochdruckbereich (17) verbindbare Befülleinrichtung (24) mit einem Hohlraum (25) vorgesehen, in dem ein Drosselkörper (26) derart angeordnet ist, daß in den Hohlraum (25) einenends des Drosselkörpers (26) eine zu dem Hochdruckbereich (17) führende Leitung (33) mündet und anderenends eine zu der hydraulischen Übersetzung führende Systemdruck-Leitung (28) abzweigt. Durch geometrische Festlegung des Drosselkörpers (26), eines ihn umgebenden Spaltes (27) und der Abmessungen des Kolbens (9), entlang dem der Systemdruck zum Niederdruckbereich (16) hin abgebaut wird, wird der Systemdruck (p_sys) in Abhängigkeit des vorliegenden Drucks (p_R) im Hochdruckbereich (17) aufgebaut (Figur 1).

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht von einem Ventil zum Steuern von Flüs­ sigkeiten gemäß der im Patentanspruch 1 näher definierten Art aus.

Ein derartiges Ventil ist beispielsweise in der EP 0 477 400 A1 beschrieben, wobei hier die Auslenkung eines piezo­ elektrischen Aktors über eine Hydraulikkammer übertragen wird, welche als hydraulische Übersetzung bzw. Toleranzaus­ gleichselement arbeitet und zwischen zwei sie begrenzenden Kolben, von denen einer mit einem kleineren Durchmesser ausgebildet ist und mit einem anzusteuernden Ventilschließ­ glied verbunden ist, und der andere Kolben mit einem größe­ ren Durchmesser ausgebildet ist und mit dem piezoelektri­ schen Aktor verbunden ist, ein gemeinsames Ausgleichsvolu­ men einschließt. Somit macht der Betätigungskolben einen um das Übersetzungsverhältnis des Kolbendurchmessers vergrößerten Hub, wenn der größere Kolben durch den piezoelektri­ schen Aktor um eine bestimmte Wegstrecke bewegt wird.

Dieses bekannte Ventil ist zur Trennung eines Niederdruck­ bereichs von einem Hochdruckbereich vorgesehen und kann zum Beispiel bei Kraftstoffinjektoren, insbesondere Common- Rail-Injektoren, oder Pumpen von Kraftfahrzeugen eingesetzt werden, wo derartige Ventile in unterschiedlichen Ausfüh­ rungen auch aus der Praxis bekannt sind.

Zur Funktionsfähigkeit eines solchen Ventils benötigt das hydraulische System im Niederdruckbereich, insbesondere im hydraulischen Koppler, einen Systemdruck, welcher jedoch leckagebedingt abfällt, wenn keine ausreichende Nachfüllung mit Hydraulikflüssigkeit stattfindet. Daher ist in der Re­ gel eine Befüllvorrichtung vorgesehen, mit der Druckmittel aus dem Hochdruckbereich in den Systemdruckbereich nachge­ führt werden kann.

Für Common-Rail-Injektoren sind aus der Praxis hierzu Lö­ sungen bekannt, bei denen der Systemdruck, der zweckmäßig im Ventil selbst erzeugt wird und auch bei einem System­ start möglichst konstant sein soll, durch Zuführung von Hy­ draulikflüssigkeit aus dem Hochdruckbereich des zu steuern­ den Kraftstoffs in den Niederdruckbereich, in welchem Sy­ stemdruck vorherrscht, mit Hilfe von Leckspalten sicherge­ stellt wird, die zum Beispiel durch Leck- bzw. Befüllstifte dargestellt werden. Der Systemdruck wird üblicherweise durch ein Ventil eingestellt und kann zum Beispiel auch von mehreren Common-Rail-Ventilen konstant gehalten werden.

Ein Systemdruck in der Hydraulikkammer, welcher im wesent­ lichen konstant ist und zumindest weitgehend unabhängig von dem vorherrschenden Hochdruck im Hochdruckbereich ist, be­ reitet jedoch das Problem, daß bei hohen Druckwerten eine große Aktorkraft zur Öffnung des Ventilschließgliedes ent­ gegen der Hochdruckrichtung erforderlich ist, was den Ein­ satz eines großen und entsprechend kostenintensiven Aktua­ tors bedingt. Des weiteren ist bei hohem Druck im Hoch­ druckbereich die Verdrängung von Hydraulikvolumen aus der Hydraulikkammer über die die angrenzenden Kolben umgebenden Spalte entsprechend verstärkt, wodurch die Wiederbefüllzeit zum Aufbau und Halten des Systemdrucks auf der Niederdruck­ seite gegebenenfalls derart verlängert wird, daß mangels vollständiger Wiederbefüllung bei einer kurz darauf folgen­ den Betätigung des Ventils ein kürzerer Ventilhub ausge­ führt wird, der das Öffnungsverhalten des gesamten Ventils unter Umständen negativ beeinflussen kann.

Vorteile der Erfindung

Das erfindungsgemäße Ventil zur Steuerung von Flüssigkeiten mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 hat den Vorteil, daß der Systemdruck auf konstruktiv einfache Weise in Ab­ hängigkeit des in dem Hochdruckbereich vorherrschenden Druckes variierbar ist. Durch die hochdruckabhängige Wie­ derbefüllung ist bei hohem Druckniveau im Hochdruckbereich eine Erhöhung des Systemdrucks in der Hydraulikkammer mög­ lich, wodurch der Betätigungskolben zur Öffnung des Ventil­ schließglieds entgegen dem anstehenden Hochdruck unter­ stützt wird. Vorteilhafterweise wird damit eine verringerte Ansteuerspannung der Aktuator-Einheit gegenüber einem Ventil mit konstantem Systemdruck erforderlich, weshalb das erfindungsgemäße Ventil mit einer kleineren und kostengün­ stigeren Aktuator-Einheit ausgestattet werden kann. Daneben ermöglicht das erfindungsgemäße Ventil eine definierte Be­ füllung des Niederdruckbereiches, insbesondere der Hydrau­ likkammer. Bei steigendem Druck im Hochdruckbereich kann dabei mit dem variablen Systemdruck die Wiederbefüllzeit verkürzt werden.

Konstruktiv zeichnet sich die erfindungsgemäße Lösung durch ihre einfache Art aus, die es erlaubt, den variablen Sy­ stemdruck in der Hydraulikkammer durch leicht einstellbare geometrische Größen wie Durchmesser und Längen des Drossel­ körpers und des Kolbens, entlang dem der Systemdruck zum Niederdruckbereich hin abgebaut wird, zu definieren. Neben den niedrigen Kosten bei Herstellung und Montage ist vor allem die Robustheit der Systemdruckversorgung gegenüber Partikeln bzw. Schmutz in der Hydraulikflüssigkeit vorteil­ haft, die auf die Ausgestaltung der Wiederbefülleinrichtung mit einem quasi Nebenstrom zurückzuführen ist. Damit ist die sichere Bereitstellung des erforderlichen Systemdrucks im gesamten Motorkennfeld gewährleistet.

In einer besonders vorteilhaften Ausführung kann vorgesehen sein, daß der wenigstens eine Drosselkörper in dem Hohlraum axial verstellbar angeordnet ist, wobei er vorzugsweise derart beweglich ist, daß er die Abzweigung der System­ druck-Leitung bei Absinken des Systemdruckes wenigstens teilweise überschneidet. Damit verkürzt sich die zu durch­ strömende Länge des Spaltes um den Drosselkörper, was einen höheren Durchfluß und einen Anstieg des Systemdrucks zur Folge hat.

Das erfindungsgemäße Ventil ist besonders geeignet zur An­ steuerung von Kraftstoffeinspritzventilen, jedoch kann es prinzipiell auch bei allen hydraulisch übersetzten Systemen mit einem piezoelektrischen Aktuator oder einem Magnetstel­ ler, wie zum Beispiel in Pumpen, verwirklicht werden.

Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des Ge­ genstandes der Erfindung sind der Beschreibung, der Zeich­ nung und den Patentansprüchen entnehmbar.

Zeichnung

Zwei Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Ventils zur Steuerung von Flüssigkeiten sind in der Zeichnung darge­ stellt und werden in der folgenden Beschreibung näher er­ läutert. Es zeigen

Fig. 1 eine schematische, ausschnittsweise Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels der Erfindung bei einem Kraftstoffeinspritzventil im Längsschnitt, und

Fig. 2 eine schematische, ausschnittsweise Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels der Erfindung im Längs­ schnitt, wobei hier ein Drosselkörper einer Befülleinrich­ tung axial verschieblich gelagert ist.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

Das in Fig. 1 dargestellte Ausführungsbeispiel zeigt eine Verwirklichung eines Ventils gemäß der Erfindung bei einem Kraftstoffeinspritzventil 1 für Brennkraftmaschinen von Kraftfahrzeugen. Dieses Kraftstoffeinspritzventil 1 ist vorliegend als ein Common-Rail-Injektor zur Einspritzung von vorzugsweise Dieselkraftstoff ausgebildet, wobei die Kraftstoffeinspritzung über das Druckniveau in einem Ven­ tilsteuerraum 2, welcher mit einer Hochdruckversorgung ver­ bunden ist, gesteuert wird.

Über Kräfteverhältnisse in dem Kraftstoffeinspritzventil 1 wird ein Einspritzbeginn, eine Einspritzdauer und eine Ein­ spritzmenge eingestellt. Hierzu wird ein Ventilglied 3 über eine als piezoelektrischer Aktor 4 ausgebildete Aktuator- Einheit angesteuert, welcher auf der dem Ventilsteuerraum 2 abgewandten Seite des Ventilgliedes 3 angeordnet ist und in an sich bekannter Weise aus mehreren Schichten aufgebaut ist. Auf seiner dem Ventilglied 2 zugewandten Seite weist der piezoelektrische Aktor 4 einen Aktorkopf 5 und auf sei­ ner dem Ventilglied 3 abgewandten Seite einen Aktorfuß 6 auf, der sich an einer Wand eines Ventilkörpers 7 abstützt. An dem Aktorkopf 5 liegt über ein Auflager 8 ein erster Kolben 9 des Ventilglieds 3 an, welcher auch als Stellkol­ ben bezeichnet wird. Das Ventilglied 3 umfaßt neben diesem ersten Kolben 9 einen ebenfalls in einer Längsbohrung 10 des Ventilkörpers 7 verschiebbar angeordneten zweiten Kol­ ben 11, welcher ein Ventilschließglied 12 betätigt und da­ her auch als Betätigungskolben bezeichnet wird.

Die beiden Kolben 9 und 11 begrenzen eine Hydraulikkammer 13, welche als hydraulischer Koppler dient und die Auslen­ kung des piezoelektrischen Aktors 4 überträgt. Da der Durchmesser A1 des zweiten Kolbens 11 kleiner ist als der Durchmesser des ersten Kolbens 9, macht der zweite Kolben 11 einen um das Übersetzungsverhältnis des Kolbendurchmes­ sers vergrößerten Hub, wenn der größere erste Kolben 9 durch den piezoelektrischen Aktor 4 um eine bestimmte Weg­ strecke bewegt wird.

Neben ihrer Funktion als hydraulischer Koppler dient die Hydraulikkammer 13 auch zum Ausgleich von Toleranzen auf­ grund von Temperaturgradienten im Bauteil oder unterschied­ lichen Temperaturausdehnungskoeffizienten der verwendeten Materialien sowie eventueller Setzeffekte, so daß diese oh­ ne Auswirkung auf die Position des anzusteuernden Ventil­ schließgliedes 12 bleiben.

An dem ventilsteuerraumseitigen Ende des Ventilgliedes 3 wirkt das kugelartige Ventilschließglied 12 mit an dem Ven­ tilkörper 7 ausgebildeten Ventilsitzen 14, 15 zusammen und trennt dabei einen Niederdruckbereich 16 mit dem System­ druck p_sys von einem Hochdruckbereich 17 mit einem Hoch­ druck bzw. Raildruck p_R. Die Ventilsitze 14, 15 sind in einem von dem Ventilkörper 7 gebildeten Ventilraum 18 aus­ gebildet, von dem ein Leckageablaufkanal 19 auf der dem piezoelektrischen Aktor 4 zugewandten Seite des Ventilsit­ zes 14 wegführt. Hochdruckseitig ist der Ventilraum 18 über den zweiten Ventilsitz 15 und eine Ablaufdrossel 20 mit dem Ventilsteuerraum 2 des Hochdruckbereiches 17 verbindbar. In diesem nicht näher dargestellten Ventilsteuerraum 2 kann in an sich bekannter Art und Weise ein bewegbarer Ventilsteu­ erkolben angeordnet sein, durch dessen axiale Bewegungen in dem Ventilsteuerraum 2, der in üblicher Weise mit einer Einspritzleitung verbunden ist, welche mit einem für mehrere Kraftstoffeinspritzventile gemeinsamen Hochdruckspei­ cherraum (Common-Rail) verbunden ist und eine Einspritzdüse mit Kraftstoff versorgt, das Einspritzverhalten des Kraft­ stoffeinspritzventils 1 gesteuert wird.

An das piezoseitige Ende der Bohrung 10 mit dem Ventilglied 3 schließt sich ein weiterer Ventildruckraum 21 an, der durch den Ventilkörper 7, den ersten Kolben 9 und ein mit dem ersten Kolben 9 sowie mit dem Ventilkörper 7 verbunde­ nes Dichtelement 22 begrenzt ist. Aus diesem Ventildruck­ raum 21 führt eine Leckageleitung 23 ab. In der gezeigten Ausführung ist das Dichtelement 22 als faltenbalgartige Membran ausgebildet und verhindert, daß der Aktor 4 mit dem in dem Niederdruckbereich 16 enthaltenen Kraftstoff in Kon­ takt kommt.

Zum Ausgleich von Leckageverlusten des Niederdruckbereiches 16 bei einer Betätigung des Kraftstoffeinspritzventils 1 ist eine Befülleinrichtung 24 vorgesehen. Diese weist einen kanalartigen Hohlraum 25 auf, in dem ein stiftartiger Dros­ selkörper 26 mit einem ihn umgebenden Spalt 27 angeordnet ist. In einen Bereich des Hohlraumes 25 an einem Ende des Drosselkörpers 26 mündet eine von dem Hochdruckbereich 17 herführende Leitung 33, und aus einem Bereich des Hohlrau­ mes 25 an dem entgegengesetzten Ende des Drosselkörpers 26 zweigt eine Systemdruck-Leitung 28 ab, welche zu der Hy­ draulikkammer 13 führt. Die Systemdruck-Leitung 28 mündet in der gezeigten bevorzugten Ausführung in einen den ersten Kolben 9 umgebenden Spalt 29, über den der Systemdruck zu dem Ventildruckraum 21 und damit zu dem Niederdruckbereich 16 hin abgebaut wird.

Selbstverständlich kann in einer hiervon abweichenden Aus­ führung auch vorgesehen sein, daß die Systemdruck-Leitung 28 in einen den zweiten Kolben 11 umgebenden Spalt 30 mün­ det, wie dies in der Fig. 1 strichliert mit der Leitung 28' angedeutet ist, oder daß die Systemdruck-Leitung direkt in die Hydraulikkammer 13 mündet. Die indirekte Befüllung der Hydraulikkammer 13 dient jedoch einer Verbesserung des Druckhaltevermögens in der Hydraulikkammer während der An­ steuerung.

Die in Fig. 1 gezeigte Anordnung stellt somit eine Reihen­ schaltung von zwei getrennten Kolben dar, nämlich dem Dros­ selkörper 26 und dem ersten Kolben 9, über die der Hoch­ druck p_R zum Niederdruckbereich 16 hin abgebaut wird. Da­ bei wird der Hochdruck p_R über den Spalt 27 des im wesent­ lichen axial unbeweglich in dem Hohlraum 25 angeordneten Drosselkörpers 26 auf den Systemdruck p_sys reduziert. Das Druckteilerverhältnis wird dabei durch das Verhältnis der Längen und Durchmesser des Drosselkörpers 26 und des nach­ geschalteten Kolbens 9 eingestellt. Die Einstellung des Sy­ stemdruckes p_sys durch die getrennten kolbenartigen Bau­ teile erlaubt es, die Länge des Drosselkörpers sehr gering zu dimensionieren, da die zweite Hälfte des Druckteilers durch den Kolben 9 gebildet wird. Die kurzen Längen bzw. größeren Durchmesser erlauben eine höhere Qualität der Bau­ teile bei gleichzeitiger Reduzierung der Kosten bei der Herstellung und vor allem bei der Einstellung bzw. Montage.

Der Systemdruck p_sys, welcher nach einer Einspritzung nach einer gewissen Wiederbefüllzeit erreicht ist, und das Verhältnis der Durchmesser und Leckspaltenlängen an dem Dros­ selkörper 26 und dem Kolben 9 ist von mehreren Parametern abhängig, zu denen der Sitzdurchmesser A2 des ersten Ven­ tilsitzes 14 und das Verhältnis des Durchmessers A0 des er­ sten Kolbens 9 zu dem Durchmesser A1 des zweiten Kolbens 11 zählen. In der gezeigten Ausführung, bei der das Ventil­ schließglied 12 bei Entlastung des Hochdruckbereiches 17 durch eine Federkraft F_F einer Feder 31, die zwischen dem Ventilschließglied 12 und dem zweiten Ventilsitz 15 ange­ ordnet ist, in Schließstellung an dem ersten Ventilsitz 14 gehalten wird, ist die Federkraft F_F ein weiterer Parame­ ter zur geometrischen Festlegung des Drosselkörpers 26 und des ersten Kolbens 9.

Dabei wird der Systemdruck p_sys so eingestellt, daß er stets kleiner ist als ein maximal zulässiger Systemdruck, der wiederum einem Druckniveau entspricht, bei dem eine selbsttätige Ventilöffnung ohne Betätigung der Aktuator- Einheit 4 eintritt.

In der Fig. 2 ist eine Ausführungsvariante zu dem in der Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel gezeigt, bei dem aus Gründen der Übersichtlichkeit funktionsgleiche Bauteile mit den in Fig. 1 verwendeten Bezugszeichen bezeichnet sind.

Gegenüber der Ausführung nach Fig. 1, bei welcher der Drosselkörper 26 in dem Hohlraum 25 der Befülleinrichtung 24 im wesentlich axial unbeweglich angeordnet ist, ist der Drosselkörper 26 hier mittels einer Federeinrichtung 32 in dem Hohlraum 25 axial verschiebbar angeordnet. Dabei wird der Drosselkörper 26 in dem Hohlraum 25 durch die Feder­ kraft der Federeinrichtung 32 bei Entlastung des Hochdruck­ bereiches 17 an einen hochdruckseitigen Anschlag 33 ver­ schoben. Bei anliegendem Hochdruck p_R wird der Drosselkör­ per 26 entgegen der Federkraft der Federeinrichtung 32 und dem Systemdruck verschoben. Die Federkraft und die Dimen­ sionierung des Drosselkörpers 26 sind dabei so ausgelegt, daß der Drosselkörper 26 mit seinem systemdruckseitigen En­ de, welches eine Steuerkante 34 bildet, die Abzweigung der Systemdruck-Leitung 28 wenigstens teilweise überschneidet, wenn der Systemdruck p_sys unzulässig abfällt. Die Feder­ einrichtung 32 erlaubt damit eine selbsttätige Korrektur des Systemdruckes p_sys als Funktion der Leckage über die Kolben 9 und 11 infolge von Temperatur- und Lageeinflüssen. Sobald nämlich der Systemdruck p_sys sinkt, verkürzt sich durch die Überlappung der Steuerkante 34 mit der Abzweigung der Systemdruck-Leitung 28 die effektive Dichtlänge bzw. Leckspaltlänge entlang dem Drosselkörper 26, und die Lecka­ gen werden ausgeglichen. Auf diese Weise kann der System­ druck p_sys in der Hydraulikkammer konstant gehalten wer­ den.

Neben der Funktion der Federeinrichtung 32, mit dem Dros­ selkörper 26 ein selbstregulierendes System zu bilden, das auf Druckänderungen, d. h. Druckverluste im Systemdruckbe­ reich, reagieren kann, sorgt die axiale Beweglichkeit des Drosselkörpers 26 in vorteilhafter Weise auch dafür, daß der Spalt 27 selbständig gereinigt wird und nicht durch im Kraftstoff enthaltene Schmutzpartikel zugesetzt wird.

Bei beiden gezeigten Ausführungen ist die von dem Hoch­ druckbereich 17 abzweigende Leitung 33 der Befülleinrich­ tung 24 mit dem Ventilraum 18 verbunden, in dem das Ventil­ schließglied 12 zwischen den Ventilsitzen 14 und 15 beweg­ bar ist, und welcher auch in eine Hochdruckleitung inte­ griert sein kann.

Abweichend hiervon kann es selbstverständlich auch vorgese­ hen sein, daß die von dem Hochdruckbereich 17 abführende Leitung 33 mit einem Hochdruckzulauf von einer Hochdruck­ pumpe zu dem Ventilsteuerraum 2 oder mit anderen Bereichen im Hochdruckbereich 17, wie zum Beispiel mit dem Ventil­ steuerraum oder der Ablaufdrossel 20 strömungsmäßig verbun­ den ist.

Das Kraftstoffeinspritzventil 1 nach Fig. 1 bzw. 2 arbei­ tet in nachfolgend beschriebener Weise.

Bei unbestromtem piezoelektrischen Aktor 4, d. h. geschlos­ senem Zustand des Kraftstoffeinspritzventils 1, wird das Ventilschließglied 12 an den ihm zugeordneten oberen Ven­ tilsitz 14 durch den Hochdruck bzw. Raildruck p_R und die Feder 31 gepreßt.

Bei langsamer Betätigung, zum Beispiel infolge temperatur­ bedingter Längenänderungen des piezoelektrischen Aktors 4 oder weiterer Ventilbauteile, dringt der erste Kolben 9 mit Temperaturerhöhung in die Hydraulikkammer 13 ein und zieht sich bei Temperaturabsenkung daraus zurück, ohne daß dies Auswirkungen auf die Schließ- und Öffnungsstellung des Ventilschließgliedes 12 und des Kraftstoffeinspritzventiles 1 ingesamt hat.

Zur Öffnung des Ventils und damit zur Einspritzung durch das Kraftstoffeinspritzventil 1 wird der piezoelektrische Aktor 4 mit Spannung beaufschlagt, so daß sich dieser schlagartig axial ausdehnt. Dabei stützt sich der piezo­ elektrische Aktor 4 an dem Ventilkörper 7 ab und baut einen Öffnungsdruck in der Hydraulikkammer 13 auf. Wenn das Ven­ til 1 durch den Systemdruck p_sys in der Hydraulikkammer 13 im Gleichgewicht ist, bewegt der zweite Kolben 11 das Ven­ tilschließglied 12 aus seinem oberen Ventilsitz 14 in eine Mittelstellung zwischen den beiden Ventilsitzen 14, 15. Bei hohem Raildruck p_R ist zum Erreichen des Gleichgewichts­ drucks piezoseitig eine größere Kraft erforderlich. Diese wird durch die Befülleinrichtung 24 aufgebracht, indem bei hohem Raildruck p_R auch der Druck p_sys in der Hydraulik­ kammer 13 entsprechend erhöht wird. Auf diese Weise wird die piezoseitige Kraft auf das Ventilschließglied 12 bei gleicher Spannung auf den piezoelektrischen Aktor 4 erhöht, wobei sich die Krafterhöhung aus dem Systemdruck p_sys und dem Durchmesser A1 des zweiten Kolbens 11 ergibt. Diese Krafterhöhung entspricht einer substantiell höheren Span­ nung, welche an dem piezoelektrischen Aktor angelegt werden müßte, so daß die gewonnene Kraftreserve zum Beispiel zur kleineren Dimensionierung des piezoelektrischen Aktors ge­ nützt werden kann.

Sobald das Ventilschließglied 12 entgegen dem Raildruck p_R seinen unteren Ventilsitz 15 erreicht hat, wird die Bespan­ nung des piezoelektrischen Aktors 4 unterbrochen, woraufhin sich das Ventilglied 12 wieder in seine Mittelstellung be­ wegt und abermals eine Kraftstoffeinspritzung erfolgt. Gleichzeitig findet über die Befülleinrichtung 23 eine Wie­ derbefüllung der Hydraulikkammer 13 auf den Systemdruck p_sys statt.

Die beschriebenen Ausführungen beziehen sich jeweils auf ein sogenanntes Doppelsitzventil, jedoch ist die Erfindung selbstverständlich auch auf einfachschaltende Ventile mit nur einem Ventilsitz anwendbar.

Claims (11)

1. Ventil zum Steuern von Flüssigkeiten mit einer Aktuator- Einheit (4), insbesondere mit einem piezoelektrischen Aktuator, zur Betätigung eines in einem Ventilkörper (7) axial verschiebbaren Ventilglieds (3), dem ein Ventil­ schließglied (12) zugeordnet ist, welches mit wenigstens einem Ventilsitz (14, 15) zum Öffnen und Schließen des Ventils (1) zusammenwirkt und einen Niederdruckbereich (16) mit Systemdruck von einem Hochdruckbereich (17) trennt, wobei das Ventilglied (3) wenigstens einen er­ sten Kolben (9) und einen zweiten Kolben (11) aufweist, zwischen denen eine als hydraulische Übersetzung arbei­ tende Hydraulikkammer (13) ausgebildet ist, wobei zum Ausgleich von Leckverlusten eine mit dem Hochdruckbe­ reich (17) verbindbare Befülleinrichtung (24) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Befülleinrichtung (24) mit wenigstens einem kanalartigen Hohlraum (25) ausgebildet ist, in dem wenigstens ein Drosselkörper (26) derart angeordnet ist, daß in den Hohlraum (25) an einem Ende des Drosselkörpers (26) eine zu dem Hochdruckbereich (17) führende Leitung (33) mündet, und daß an dem entgegengesetzten Ende des Drosselkörpers (26) eine zu der Hydraulikkammer (13) führende Systemdruck- Leitung (28) abzweigt, wobei sich ein Systemdruck (p_sys) durch geometrische Festlegung des als Vollkörper ausgebildeten Drosselkörpers (26), eines ihn umgebenden Spaltes (27) und der Abmessungen des Kolbens (9), ent­ lang dem der Systemdruck p_sys zum Niederdruckbereich () hin abgebaut wird, in Abhängigkeit des vorliegenden Drucks (p_R) im Hochdruckbereich (17) aufbaut.

2. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der wenigstens eine Drosselkörper (26) in dem Hohlraum (25) axial verstellbar angeordnet ist.

3. Ventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Drosselkörper (26) in dem Hohlraum (25) derart axial be­ weglich angeordnet ist, daß der Drosselkörper (26) die Abzweigung der Systemdruck-Leitung (28) bei Absinken des Systemdruckes (p_sys) wenigstens teilweise überschnei­ det.

4. Ventil nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Drosselkörper (26) zur selbsttätigen Korrektur des Systemdruckes (p_sys) in dem Hohlraum (25) mittels einer auf der der Systemdruck-Leitung (28) zugewandten Seite des Drosselkörpers angeordneten Federeinrichtung (32) axial verschiebbar ist.

5. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die geometrische Festlegung des Drosselkörpers (26) und/oder des Kolbens (9), entlang dem der Systemdruck (p_sys) zum Niederdruckbereich (16) hin ab­ gebaut wird, in Abhängigkeit wenigstens der Parameter Sitzdurchmesser (A2) und Verhältnis des Durchmessers (A0) des ersten Kolbens (9) zu dem Durchmesser (A1) des zweiten Kolbens (11) gewählt ist.

6. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß eine Federkraft (F_F) einer Feder (31), welche zwischen dem Ventilschließglied (12) und einem dem Hochdruckbereich (17) zugewandten zweiten Ventilsitz (15) angeordnet ist und das Ventilschließglied (12) bei Entlastung des Hochdruckbereiches (17) in Schließstel­ lung an dem ersten Ventilsitz (14) hält, ein Parameter zur geometrischen Festlegung des wenigstens einen Dros­ selkörpers (26) und des Kolbens (9), entlang dem der Sy­ stemdruck (p_sys) zu dem Niederdruckbereich (16) hin ab­ gebaut wird, ist.

7. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die geometrische Festlegung derart er­ folgt, daß der Systemdruck (p_sys) in der Hydraulikkam­ mer (13) stets kleiner ist als ein maximal zulässiger Systemdruck, wobei der maximal zulässige Systemdruck der Hydraulikkammer (13) vorzugsweise einem Druck ent­ spricht, bei dem eine selbsttätige Ventilöffnung ohne Betätigung der Aktuator-Einheit (4) eintritt.

8. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der wenigstens eine Drosselkörper (26) als ein zylindrischer Stift ausgebildet ist, wobei jeweils der Durchmesser bezogen auf die jeweils umgebende Boh­ rung (27, 29) und die Länge des Drosselkörpers (26) und des Kolbens (9), entlang dem der Systemdruck (p_sys) zu dem Niederdruckbereich (16) hin abgebaut wird, bei deren geometrischer Festlegung variiert werden.

9. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die zu der Hydraulikkammer (13) führende Systemdruck-Leitung (28) in diese über einen an die Hy­ draulikkammer (13) angrenzenden, den ersten Kolben (9) umgebenden Spalt (29) und/oder den zweiten Kolben (11) umgebenden Spalt (30), vorzugsweise über den den ersten Kolben (9) umgebenden Spalt (29) führt.

10. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Aktuator-Einheit als piezoelektrische Einheit (4) ausgebildet ist.

11. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 10, gekennzeichnet durch seine Verwendung als Bestandteil eines Kraftstoff­ einspritzventils für Brennkraftmaschinen, insbesondere eines Common-Rail-Injektors (1).