WO2003006816A1

WO2003006816A1 - Kraftstoffeinspritzventil für brennkraftmaschinen

Info

Publication number: WO2003006816A1
Application number: PCT/DE2002/002524
Authority: WO
Inventors: Gerhard Mack; Christoph Buehler; Peter Boehland; Thomas Kuegler; Adrian Jacob; Andreas Wengert; Detlev Potz
Original assignee: Sander-Potz Maike; Robert Bosch GmbH
Current assignee: Sander-Potz Maike; Robert Bosch GmbH
Priority date: 2001-07-10
Filing date: 2002-07-10
Publication date: 2003-01-23
Anticipated expiration: 2004-01-10
Also published as: EP1407131A1; DE10133434A1

Abstract

Kraftstoffeinspritzventil mit einem Gehäuse (1), in dem in einer Bohrung (9) eine äussere Ventilnadel (10) angeordnet ist, die mit einem Ventilsitz (23) zur Steuerung wenigstens einer Einspritzöffnung (20) zusammenwirkt. Im Gehäuse (1) ist ein kraftstoffgefüllter Druckraum (14) ausgebildet, der eine Druckschulter (13) an der äusseren Ventilnadel (10) beaufschlagt, so dass die äussere Ventilnadel (10) eine vom Ventilsitz (23) weg gerichtete Öffnungskraft erfährt. Durch den Druck in einem ersten Steuerraum (28) wird die äussere Ventilnadel (10) zumindest mittelbar in Richtung des Ventilsitzes (23) beaufschlagt, wobei der Druck im ersten Steuerraum (28) gesteuert werden kann. In einer Längsbohrung der äusseren Ventilnadel (10) ist eine innere Ventilnadel (12) längsverschiebbar angeordnet, die wenigstens eine zusätzliche Einspritzöffnung (20) steuert und die eine vom Druck im Druckraum (14) beaufschlagbare innere Ventildichtfläche (26) aufweist, durch die eine Öffnungskraft auf die innere Ventilnadel (12) wirkt.

Description

Kraftstoffeinspritzventil für Brennkraftmaschinen

Stand der Technik

Die Erfindung geht von einem Kraftstoffeinspritzventil für Brennkraftmaschinen nach der Gattung des Patentanspruchs 1 aus. Ein derartiges Kraftstoffeinspritzventil ist beispielsweise aus der Offenlegungsschrift DE 198 27 267 AI bekannt. Das bekannte Kraftstoffeinspritzventil umfasst ein Gehäuse, in dem in einer Bohrung eine Ventilnadel längsverschiebbar angeordnet ist, die mit einem Ventilsitz zur Steuerung wenigstens einer Einspritzöffnung zusammenwirkt. Die Einspritzöffnung ist im Gehäuse ausgebildet und verbindet die Bohrung mit dem Brennraum der Brennkraftmaschine. Zwischen der Ventilnadel und der Wand der Bohrung ist ein mit Kraftstoff unter hohem Druck befüllbarer Druckraum ausgebildet, der bis zum Ventilsitz reicht, so dass bei geöffneten Einspritzöffnungen Kraftstoff aus dem Druckraum in den Brennkraftmaschine eingespritzt wird. Die Ventilnadel weist Druckflächen auf, die vom Kraftstoffdruck im Druckraum beaufschlagt sind, so dass die Ventilnadel eine Öffnungskraft erfährt, die vom Ventilsitz weg gerichtet ist. Darüber hinaus ist im Gehäuse des Kraftstoffeinspritzventils ein Steuerraum ausgebildet, dessen Druck die Ventilnadel zumindest mittelbar in Richtung des Ventilsitzes, also entgegengesetzt zur Offnungskraft, beaufschlagt, wobei sich der Druck im ersten Steuerraum durch ein Ventil steuern lässt. Somit kann die Längsbewegung der Ventilnadel über den Druck im Steuerraum gesteuert werden.

Das bekannte Kraftstoffeinspritzventil weist hierbei jedoch den Nachteil auf, dass beim Abheben der Ventilnadel vom Ventilsitz sämtliche Einspritzöffnungen aufgesteuert werden und eine Einspritzung von Kraftstoff durch sämtliche Einspritzöffnungen gleichzeitig erfolgt. Soll nur wenig Kraftstoff in den Brennraum der Brennkraftmaschine eingespritzt werden, was insbesondere im Teillastbetrieb gewünscht ist, so muss die Einspritzdauer entsprechend reduziert werden, was einen heftigen Verbrennungsablauf mit entsprechend großer Geräuschentwicklung zur Folge hat .

Vorteile der Erfindung

Das erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritzventil mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1 weist demgegenüber den Vorteil auf, dass sich der Einspritzquerschnitt durch den Druck in einem zweiten Steuerraum zwischen zwei Werten einstellen lässt. Die Ventilnadel ist als äußere Ventilnadel ausgebildet, in der eine innere Ventilnadel längsverschiebbar geführt ist. Im Bereich des Ventilsitzes sind Einspritzöffnungen ausgebildet, von denen wenigstens eine durch die äußere Ventilnadel und wenigstens eine zusätzliche Einspritzöffnung durch die innere Ventilnadel gesteuert wird. Durch den hydraulischen Druck im zweiten Steuerraum wird zumindest mittelbar eine Schließkraft in Richtung des Ventilsitzes auf die innere Ventilnadel ausgeübt, wobei der Schließkraft eine hydraulische Öffnungskraft auf eine an der inneren Ventilnadel ausgebildete und als Druckfläche dienende innere Ventildichtfläche entgegengerichtet ist. Je nach Druck im zweiten Steuerraum verbleibt die innere Ventilnadel bei der Öffnungshubbewegung in Anlage am Ventilsitz - also in Schließstellung - oder hebt ebenfalls, wie die äußere Ventilnadel, entgegen der Schließkraft, die durch den Druck im zweiten Steuerraum erzeugt wird, vom Ventilsitz ab und gibt die zusätzliche Einspritzöffnung frei.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung des Gegenstandes der Erfindung ist der zweite Steuerraum durch die Wand einer in einer Druckhülse ausgebildeten Steuerbohrung, der Bodenfläche der als Sackbohrung ausgeführten Steuerbohrung und der Stirnseite eines Druckkolbens gebildet, wobei der Druckkolben an der inneren Ventilnadel anliegt. Hierdurch lässt sich das Volumen des zweiten Steuerraums leicht ändern und an die jeweiligen Erfordernisse des Kraftstoffeinspritzventils anpassen.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist im zweiten Steuerraum zwischen der Bodenfläche der Steuerbohrung und der Stirnseite des Druckkolbens eine Ventilfeder unter Druckvorspannung angeordnet. Diese Ventilfeder unterstützt die durch den hydraulischen Druck im zweiten Steuerraum erzeugte Schließkraft, so dass für die Steuerung der Schließkraft auf die innere Ventilnadel ein relativ geringer Druck im zweiten Steuerraum ausreicht, da nur ein Teil der gesamten Schließkraft durch den hydraulischen Druck im zweiten Steuerraum aufgebracht werden muss .

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist der zweite Steuerraum durch eine Verbindungsbohrung in der Wand des Druckkolbens mit einem im Gehäuse des Kraftstoffeinspritzventils ausgebildeten Steuerkanal verbunden. Hierdurch lässt sich der zweite Steuerraum im Druckkolben leicht mit Kraftstoff versorgen, so dass der gewünschte Steuerdruck dort eingestellt werden kann.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist der zweite Steuerraum über den Steuerkanal mit einer Kraftstoffdruckquelle verbunden, so dass über die Kraftstoffdruckquelle der Druck in einfacher Art und Weise im zweiten Steuerraum gere- gelt werden kann und damit die Schließkraft auf die innere Ventilnadel .

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist der erste Steuerraum von der Stirnseite eines Ventilkolbens begrenzt, der an der Druckhülse anliegt, wobei die Druckhülse ihrerseits mit der äußeren Ventilnadel verbunden ist und in einer Aufnahmebohrung im Gehäuse längsverschiebbar ist, so dass sich der Ventilkolben, die Druckhülse und die äußere Ventilnadel synchron bewegen. Durch diese Anordnung der Funktionselemente erhält man eine besonders platzsparende Anordnung des ersten und des zweiten Steuerraums im Gehäuse des Kraftstoffeinspritzventils .

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung herrscht im zweiten Steuerraum ein maximaler Druck, der kleiner oder gleich dem maximalen Druck im Druckraum ist. Da im erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzventil stets ein vorgegebenes Druckniveau im Druckraum aufrecht erhalten wird, kann der Steuerdruck für den zweiten Steuerraum aus der Druckversorgung für den Druckraum abgezweigt werden, ohne dass eine weitere Druckerhöhung oder eine separate Hochdruckpumpe, die einen entsprechenden Kraftstoffdruck erzeugen kann, notwendig ist. Die Steuerung kann somit leicht in die bereits bekannten Kraftstoffeinspritzsysteme integriert werden.

Zeichnung

In der Zeichnung ist ein erfindungsgemäßes Kraftstoffeinspritzventil dargestellt. Es zeigt

Figur 1 einen Längsschnitt durch ein erfindungsgemäßes Kraftstoffeinspritzventil, wobei die Kraftstoffversorgung des Kraftstoffeinspritzventils nur schematisch dargestellt ist,

Figur 2 eine Vergrößerung des mit II bezeichneten Bereichs in Figur 1, Figur 3 eine Vergrößerung von Figur 1 im Bereich des Ventilsitzes,

Figur 4 denselben Ausschnitt wie Figur 2 eines weiteren Ausführungsbeispiels und

Figur 5 eine vergrößerte Darstellung des mit V bezeichneten Bereichs in Figur 1.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

In Figur 1 ist ein Längsschnitt durch ein erfindungsgemäßes Kraftstoffeinspritzventil dargestellt zusammen mit den nur schematisch dargestellten Einrichtungen zur Kraftstoffzu- und -ableitung. Das Kraftstoffeinspritzventil weist ein Gehäuse 1 auf, das einen Ventilhaltekörper 3 und einen Ventilkörper 5 umfasst, wobei der Ventilkörper 5 mittels einer Spannmutter 7 gegen den Ventilhaltekörper 3 verspannt ist. Im Ventilkörper 5 ist eine Bohrung 9 ausgebildet, in der eine äußere Ventilnadel 10 längsverschiebbar angeordnet ist, wobei die äußere Ventilnadel 10 in einem brennraumabgewand- ten Abschnitt in der Bohrung 9 dichtend geführt ist. Am brennraumseitigen Ende der Bohrung 9 ist ein Ventilsitz 23 ausgebildet, in dem mehrere Einspritzöffnungen 20 angeordnet sind, die die Bohrung 9 mit dem Brennraum der Brennkraftmaschine verbinden. Die Einspritzöffnungen 20 sind hierbei in zwei Einspritzöffnungsreihen angeordnet, wobei die äußere Einspritzöffnungsreihe 120 stromaufwärts des Kraftstoffflus- ses aus der Bohrung 9 zu den Einspritzöffnungen angeordnet ist, während die zweite Einspritzöffnungsreihe 220 stromabwärts angeordnet ist. Figur 3 zeigt eine Vergrößerung des mit III bezeichneten Bereichs der Figur 1 im Bereich des Ventilsitzes 23.

Die äußere Ventilnadel 10 verjüngt sich ausgehend vom geführten Abschnitt dem Brennraum zu unter Bildung einer Druckschulter 13 und geht an ihrem brennraumseitigen Ende in eine konische Ventildichtfläche 24 über. Auf Höhe der Druck- Schulter 13 ist durch eine radiale Erweiterung der Bohrung 9 ein Druckraum 14 gebildet, der sich als ein die äußere Ventilnadel 10 umgebender Ringkanal bis zum Ventilsitz 23 erstreckt und über einen im Ventilkörper 5 und im Ventilhaltekörper 3 verlaufenden Zulaufkanals 16 mit Kraftstoff unter hohem Druck befüllt werden. Der Zulaufkanal verläuft hierbei vom Druckraum 14 bis zu einem Hochdruckanschluss 18 am Ven- tilhaltekörper 3. Am Übergang der Außenmantelfläche der äußeren Ventilnadel 10 zur Ventildichtfläche 24 ist eine äußere Dichtkante 25 ausgebildet, die in Schließstellung der äußeren Ventilnadel 10 am Ventilsitz 23 zur Anlage kommt und eine Abdichtung des Druckraums 14 gegenüber den Einspritzöffnungen 20 bewirkt.

Die äußere Ventilnadel 10 ist als Hohlnadel ausgeführt, in der eine innere Ventilnadel 12 angeordnet ist. Die innere Ventilnadel 12 wird hierbei zumindest in einem Abschnitt ihrer Länge in der äußeren Ventilnadel 10 geführt. An ihrem brennraumseitigen Ende geht die innere Ventilnadel 12 in eine innere Ventildichtfläche 26 über, an die sich am brennraumseitigen Ende der inneren Ventilnadel 12 eine konische Abschlussfläche 33 anschließt. Am Übergang der inneren Ventildichtfläche 26 zur konischen Abschlussfläche 33 ist eine innere Dichtkante 27 ausgebildet, die mit dem Ventilsitz 23 zusammenwirkt. Bei Anlage der inneren Dichtkante 27 am Ventilsitz 23 wird die zweite Einspritzöffnungsreihe 220 gegen den Druckraum 14 verschlossen, während die Einspritzöffnungen der ersten Einspritzöffnungsreihe 120 von der inneren Ventilnadel 12 nicht gesteuert werden.

Im Ventilhaltekörper 3 ist koaxial zur Bohrung 9 eine Aufnahmebohrung 56 ausgebildet, die dem Ventilkörper 5 abgewandt in eine Ventilkolbenbohrung 21 übergeht, welche einen geringeren Durchmesser aufweist als die Aufnahmebohrung 56. In der Aufnahmebohrung 56 ist eine Druckhülse 44 angeordnet, die unter Zwischenlage eines Ausgleichsrings 42 an der äuße- ren Ventilnadel 10 anliegt. Die Druckhülse 44 weist eine als Sackbohrung ausgeführte Steuerbohrung 48 auf, die dem Ventilkörper 5 zu offen ist. In der Steuerbohrung 58 ist ein Druckkolben 52 angeordnet, der an der inneren Ventilnadel 12 anliegt und dichtend in der Steuerbohrung 48 längsverschiebbar ist. Durch die Wand der Steuerbohrung 48, deren Bodenfläche 54 und die Stirnfläche des Druckkolbens 52 wird ein zweiter Steuerraum 46 begrenzt, der durch eine in der Wand des Druckkolbens 52 ausgebildete Verbindungsbohrung 50 mit einem im Ventilhaltekörper 3 ausgebildeten Steuerkanal verbunden ist. Figur 2 zeigt den entsprechenden, mit II bezeichneten Ausschnitt aus Figur 1 in einer vergrößerten Darstellung.

Durch die dem Ventilkörper 5 abgewandte Stirnseite der Druckhülse 44 und der Wand der Aufnahmebohrung 46 ist ein Federraum 62 gebildet, in dem eine Schließfeder 60 unter Druckvorspannung angeordnet ist. Die Schließfeder 60 liegt hierbei mit einem Ende an der Druckhülse 44 an und am anderen Ende unter Zwischenlage einer Ausgleichsscheibe 64 an einem Ringabsatz, der durch den Übergang der Aufnahmebohrung 56 zur Ventilkolbenbohrung 21 gebildet ist.

Koaxial zur Druckhülse 44 ist in der Ventilkolbenbohrung 21 ein Ventilkolben 22 angeordnet, der mit seiner dem Ventilkörper 5 zugewandten Stirnseite an der Druckhülse 44 anliegt und mit seiner dem Ventilkörper 5 abgewandten Stirnseite einen ersten Steuerraum 28 begrenzt. Der Steuerraum 28 ist ü- ber eine Zulaufdrossel 31 mit dem Zulaufkanal 16 verbunden und über eine Ablaufdrossel 29 mit einem im Ventilhaltekörper 3 ausgebildeten Leckölraum 30. Im Leckölraum 30 ist ein Magnetanker 32 angeordnet, an dessen dem ersten Steuerraum 28 zugewandten Ende eine Dichtkugel 34 angeordnet ist, die die Öffnung der Ablaufdrossel 29 steuert. Der Magnetanker 32 ist von einer Rückstellfeder 38 beaufschlagt, die den Magnetanker 32 mit der Dichtkugel 34 auf die Öffnung der Ab- laufdrossel 29 drückt. Im Bereich des Leckölraums 30 ist ein Elektromagnet 36 angeordnet, der bei entsprechender Bestro- mung eine anziehende Kraft auf den Magnetanker 32 ausübt und diesen entgegen der Kraft der Rückstellfeder 38 verschieben kann. Der Leckölraum 30 ist über einen Leckölanschluss 40 und eine Leckölleitung 84 mit in einen Kraftstofftank 70 verbunden, so dass der Leckölraum 30 stets drucklos ist.

Zur Versorgung des Kraftstoffeinspritzventils mit Kraftstoff unter hohem Druck ist der Kraftstofftank 70 mit einer Hochdruckpumpe 72 verbunden, die Kraftstoff unter hohem Druck einem Hochdrucksammeiraum 74 zuführt. Dort wird über eine in der Zeichnung nicht dargestellte Regeleinrichtung ein vorgegebenes Druckniveau aufrecht erhalten. Der Hochdrucksammei- räum 74 ist über eine Hochdruckleitung 76 mit einem am Ventilhaltekörper 3 ausgebildeten Hochdruckanschluss 18 des Kraftstoffeinspritzventils verbunden, so dass im Zulaufkanal 16 und damit auch im Druckraum 14 des Kraftstoffeinspritzventils stets der vorgegebene Kraftstoffhochdruck des Hoch- drucksammelraums 74 herrscht.

Zur Steuerung des Kraftstoffdrucks im zweiten Steuerraum 46 mündet der Steuerkanal 17 in einen am Ventilhaltekörper 3 ausgebildeten Steueranschluss 19, der mit einer Steuerleitung 82 verbunden ist. Fig. 5 zeigt die detaillierte Darstellung dieser Einrichtung. Über die Steuerleitung 82 kann eine mit dem Kraftstofftank 70 verbundene Steuerdruckpumpe 78, die als Kraftstoffdruckquelle dient, dem zweiten Steuerraum 46 Kraftstoff mit einem vorgegebenen Druck zuführen. Die Druckregelung erfolgt hierbei über ein Druckregelventil 80, das gesteuert durch den Druck in der Steuerleitung 82 öffnet und bei Überschreiten des vorgegebenen Drucks Kraftstoff aus der Steuerleitung 82 zurück in den Kraftstofftank 70 leitet. Der Kraftstoffdruck, bei dem das Druckregelventil 80 öffnet, ist hierbei am Druckregelventil 80 einstellbar. Durch diese Vorrichtung lässt sich über das Druckregelventil 80 ein bestimmter Kraftstoffdruck im zweiten Steuerraum 46 einstellen.

Die Funktionsweise des Kraftstoffeinspritzventils ist wie folgt: Durch die Verbindung des Druckraums 14 über den Zulaufkanal 16 mit dem Hochdrucksammeiraum 74 herrscht im Druckraum 14 ein vorgegebener hoher Kraftstoffdruck. Der erste Steuerraum 28 ist über die Zulaufdrossel 31 mit dem Zulaufkanal 16 verbunden, so dass auch im ersten Steuerraum 28 ein hoher Kraftstoffdruck herrscht. Da die Fläche der brennraumabgewandten Stirnseite des Ventilkolbens 22, die vom Druck im ersten Steuerraum 28 beaufschlagt wird, größer ist als die hydraulisch wirksame Fläche der Druckschulter 13, überwiegt die in Schließrichtung wirkende Kraft auf die äußere Ventilnadel 10, so dass diese mit der äußeren Dichtkante 25 am Ventilsitz 23 in Anlage verbleibt und die Einspritzöffnungen 20 gegen den Druckraum 14 verschließt. Im zweiten Steuerraum 46 herrscht über die Verbindung mit dem Steuerkanal 17 der vorgegebene Kraftstoffdruck, der eine Schließkraft auf den Druckkolben 52 ausübt und die innere Ventilnadel 12 in Schließstellung drückt. Soll eine Einspritzung von Kraftstoff in den Brennraum der Brennkraftmaschine erfolgen, so wird der Elektromagnet 36 bestromt und der Magnetanker 32 bewegt sich entgegen der Kraft der Rückstellfeder 38 auf den Elektromagneten 36 zu und hebt dabei die Dichtkugel 34 von der Ablaufdrossel 29 ab. Durch eine geeignete Dimensionierung der Zulaufdrossel 31 und der Ablaufdrossel 29 wird erreicht, dass der Kraftstoffdruck im ersten Druckraum 28 abfällt, so dass sich entsprechend auch die hydraulische Kraft auf die brennraumabgewandte Stirnseite des Ventilkolbens 22 reduziert. Die Flächen des Ventilkobens 22 und der Druckschulter 13 sind so ausgelegt, dass nun die hydraulische Kraft auf die Druckschulter 13 überwiegt. Die äußere Ventilnadel 10 bewegt sich vom Ventilsitz 23 weg und die erste Einspritzöffnungsreihe 120 mit dem Druckraum 14 verbindet. Zusammen mit der äußeren Ventilnadel 10 bewegt sich auch die Druckhülse 44 und der Ventilkolben 22, bis der Ventilkolben 22 mit seiner brennraumabgewandten Stirnseite an der Grundfläche der Ventilkolbenbohrung 21 zur Anlage kommt. In diesem Zustand wird Kraftstoff nur durch die erste Einspritzöffnungsreihe 120 in den Brennraum der Brennkraftmaschine eingespritzt. Die innere Ventilnadel 12 erfährt nun durch die Druckbeaufschlagung der inneren Dichtfläche 26 einen in Öffnungsrichtung wirkende hydraulische Kraft, die der hydraulischen Kraft auf den Druckkolben 52 entgegengerichtet ist. Ob auch die innere Ventilnadel 12 öffnet und die zweite Einspritzöffnungsreihe 220 freigibt, hängt jetzt vom Druck im zweiten Steuerraum 46 ab. Ist dieser unterhalb eines Schwelldrucks, so reicht die hydraulische Kraft auf die innere Druckfläche 26 aus, die innere Ventilnadel 12 vom Ventilsitz 23 abzuheben, so dass auch die zweite Einspritzöff- nungsreihe 220 mit dem Druckraum 14 verbunden wird und eine Einspritzung von Kraftstoff durch beide Reihen von Einspritzöffnungen 120, 220 erfolgt. Die innere Ventilnadel 12 bewegt sich in diesem Fall in Öffnungsrichtung, bis sie mit ihrer brennraumabgewandten Stirnfläche am Ausgleichsring 42 zur Anlage kommt. Ist der Druck im zweiten Steuerraum 46 o- berhalb des Schwelldrucks, so reicht die hydraulische Kraft auf die innere Druckfläche 26 nicht aus, die innere Ventilnadel 12 zu bewegen, so dass die zweite Einspritzöffnungsreihe 220 verschlossen bleibt und eine Einspritzung von Kraftstoff ausschließlich über die Einspritzöffnungsreihe 120 erfolgt. Zur Beendigung der Einspritzung wird die Bestromung des Elektromagneten 36 geändert, so dass die Rückstellfeder 38 dem Magnetanker 32 zurück in Schließstellung fährt und die Dichtkugel 34 die Ablaufdrossel 29 erneut verschließt. Hierdurch steigt über die Verbindung des ersten Steuerraums 28 mit dem Zulaufkanal 16 der Kraftstoffdruck im ersten Steuerraum 28 an, bis er dem Druck im ersten Steuerraum 28 entspricht. Die äußere Ventilnadel 10 bewegt sich hierauf auf den Ventilsitz 2 zu bis die Dichtkante 25 am Ventilsitz 23 zur Anlage kommt und die Einspritzöffnungen 20 entgegen den Druckraum 14 verschließt. Hierdurch entfällt auch die hydraulische Kraft auf die innere Druckfläche 26 der inneren Ventilnadel 12, so dass diese unabhängig vom herrschenden Druck im zweiten Steuerraum 46 wieder zurück in die Schließstellung fährt.

In Figur 4 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzventils gezeigt, wobei der in Figur 4 gezeigte Ausschnitt derselbe ist wie der in Figur 2 gezeigte. Die beiden Ausführungsbeispiele unterscheiden sich dadurch, dass in diesem Ausführungsbeispiel im zweiten Steuerraum 46 eine Ventilfeder 58 angeordnet ist, die unter Vorspannung zwischen der Bodenfläche 54 der Steuerbohrung 48 und dem Druckkolben 52 angeordnet ist. Hierdurch ergibt sich eine Schließkraft auf die innere Ventilnadel 12, die so hoch gewählt ist, dass sie kleiner ist als die Öffnungskraft auf die innere Ventilnadel 12 bei Beaufschlagung der inneren Dichtfläche 26. Durch den hydraulischen Druck im zweiten Steuerraum 46 muss in diesem Ausführungsbeispiel nicht mehr die gesamte Schließkraft auf die innere Ventilnadel 12 aufgebracht werden, so dass ein deutlich geringerer Steuerdruck im zweiten Steuerraum 46 ausreicht als es für das in Figur 2 gezeigte Ausführungsbeispiel nötig ist. Der Steuerdruck für den zweiten Steuerraum 46 kann deshalb mit einfacheren Vorrichtungen erzeugt werden, was entsprechend kostengünstiger ist als die Erzeugung eines höheren Steuerdrucks.

Die Schließfeder 60, die eine in Schließrichtung wirkende Kraft auf die Druckhülse 44 und über den Ausgleichsring 42 auf die äußere Ventilnadel 10 ausübt, spielt für die Funktion des Kraftstoffeinspritzventils nur insoweit eine Rolle, als sie bei ausgeschalteter Brennkraftmaschine die äußere Ventilnadel 10 in Schließstellung hält und so ein Einfließen von Kraftstoff aus dem jetzt drucklosen Druckraum 14 durch die Einspritzöffnungen 20 in den Brennraum der Brennkraftmaschine verhindert. Für den eigentlichen Betrieb des Kraft- Stoffeinspritzventils spielt die nur sehr geringe Kraft der Schließfeder 60 keine essentielle funktioneile Rolle.

Zur Ansteuerung des zweiten Steuerraums 46 ist der Durchmesser der Verbindungsbohrung 50 so bemessen, dass auch bei vollem Hub der äußeren Ventilnadel 10 stets eine Verbindung des zweiten Steuerraums 46 zum Steuerkanal 17 sichergestellt ist. Der Maximalhub der äußeren Ventilnadel 10 ist also deutlich kleiner als der Durchmesser der Verbindungsbohrung 50. Es kann zusätzlich auch vorgesehen sein, über den Umfang der Druckhülse 44 mehrere Verbindungsbohrungen 50 auszubilden, die in radialer Richtung bezüglich der Längsachse der Druckhülse 44 ausgerichtet sind. In diesem Fall sind die einzelnen Verbindungsbohrungen 50 durch eine in Umfangsrich- tung der Druckhülse 44 verlaufende Ringnut miteinander verbunden, so dass alle Verbindungsbohrungen 50 eine Verbindung zum Steuerkanal 17 aufweisen.

Claims

Patentansprüche

1. Kraftstoffeinspritzventil für Brennkraftmaschinen mit einem Gehäuse (1) , in dem in einer Bohrung (9) eine äußere Ventilnadel (10) angeordnet ist, die mit einem Ventilsitz (23) zur Steuerung wenigstens einer Einspritzöffnung (20) zusammenwirkt, welche die Bohrung (9) mit dem Brennraum der Brennkraftmaschine verbindet, und mit einem kraft- stoffgefüllten Druckraum (14) , der eine Druckschulter (13) an der äußeren Ventilnadel (10) beaufschlagt, so dass die äußere Ventilnadel (10) eine vom Ventilsitz (23) weg gerichtete Öffnungskraft erfährt, und mit einem ersten Steuerraum (28) , dessen Druck die äußere Ventilnadel (10) zumindest mittelbar in Richtung des Ventilsitzes (23) beaufschlagt, wobei der Druck im ersten Steuerraum (28) gesteuert werden kann, dadurch gekennzeichnet, dass in einer Längsbohrung der äußeren Ventilnadel (10) eine innere Ventilnadel (12) längsverschiebbar angeordnet ist, die mit dem Ventilsitz (23) zur Steuerung wenigstens einer zusätzlichen Einspritzöffnung (20) zusammenwirkt und die eine vom Druck im Druckraum (14) beaufschlagbare innere Ventildichtfläche (26) aufweist, durch die eine Öffnungskraft auf die innere Ventilnadel (12) wirkt, und mit einem zweiten mit Kraftstoff befüllbaren Steuerraum (46) , durch dessen Druck die innere Ventilnadel (12) zumindest mittelbar eine Schließkraft in Richtung des Ventilsitzes (23) erfährt, wobei der Druck im zweiten Steuerraum (46) regelbar ist. Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Steuerraum (46) durch die Wand einer in einer Druckhülse (44) als Sackbohrung ausgebildeten Steuerbohrung (48) , der Bodenfläche (54) der Steuerbohrung (48) und der Stirnseite eines Druckkolbens (52) gebildet wird, wobei der Druckkolben (52) an der inneren Ventilnadel (12) anliegt.

Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Bodenfläche (54) der Steuerbohrung (48) und der Stirnseite des Druckkolbens (52) eine Ventilfeder (58) unter Druckvorspannung angeordnet ist.

Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Steuerraum (46) durch eine Verbindungsbohrung (50) in der Wand des Druckkolbens (52) mit einem im Gehäuse (1) des Kraftstoffeinspritzventils ausgebildeten Steuerkanal (17) verbunden ist. Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Steuerraum (46) über den Steuerkanal (17) mit einer Kraftstoffdruckquelle (78) verbunden ist, wobei der Druck in der Kraftstoffdruckquelle (78) regelbar ist.

Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Steuerraum (28) von der Stirnseite eines Ventilkolbens (22) begrenzt wird, der an der Druckhülse (44) anliegt, wobei die Druckhülse (44) ihrerseits mit der äußeren Ventilnadel (10) verbunden und in einer Aufnahmebohrung (56) längsverschiebbar ist, so dass sich der Ventilkolben (22) , die äußere Ventilnadel (10) und die Druckhülse (44) synchron in Längsrichtung bewegen .

Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im zweiten Steuerraum (46) ein maximaler Druck herrscht, der geringer ist als der maximale Druck im Druckraum (14) .