Ventilkörper mit Mehrfachkegelgeometrie am Ventilsitz Technisches Gebiet In Kraftstoffeinspritzsystemen, die zum Beispiel an gemischverdichtenden oder selbstzün- denden Verbrennungskraftmaschinen eingesetzt werden, kommen heute Magnetventile zur Steuerung der Kraftstoffmenge zum Einsatz. In geschlossenem Zustand der Magnetventile sorgen diese dafür, dass kein Kraftstoff aus einem eingeschlossenen Volumen abströmen kann. Im offenen Zustand wird hingegen der Kraftstoffdurchfluss ermöglicht. Mit derarti- gen Ventilen müssen zum Beispiel bei Einsatz in Kraftstoffeinspritzanlagen für direktein- spritzende Verbrennungskraftmaschinen hohe Systemdrücke, die in der Größenordnung von mehr als 1500 bar liegen, beherrscht werden. Die an diesen Ventilen ausgebildeten Ventilsitze werden mit Einfachkegel in I-Ventil (nach innen öffnende Anordnung) bezie- hungsweise A-Ventil (nach außen öffnende Anordnung) -Ausführung gefertigt.

Stand der Technik Ventile, die in Kraftstoffeinspritzanlagen für selbstzündende Verbrennungskraftmaschinen zum Einsatz kommen, werden bauraumbedingt immer kleiner, wohingegen die zu beherr- schenden Systemdrücke eine stark ansteigende Tendenz aufweisen. Dies führt bei derarti- gen Ventilen zu höheren Belastungen, insbesondere im Ventilsitzbereich. Durch diese hö- heren Belastungen kann es neben Kavitationseffekten auch zu mechanischem Ventilsitz- verschleiß im Dichtbereich kommen. Aus DE 42 38 727 C2 ist ein solches Ventil bekannt.

Bei höheren Belastungen sich im Ventilsitzbereich einstellender Verschleiß führt zu einer Änderung des Schaltverhaltens hinsichtlich des Öffnungs-und des Schließvorgangs über die Lebensdauer derartiger Ventile und damit zu einer Drift der Einspritzmenge mit zu- nehmender Lebensdauer eines Ventils mit Einfachkegel.

Beim konventionellen Ventilsitz eines Magnetventils, wie es beispielsweise in Hochdruck- einspritzsystemen eingesetzt wird, sind Ventilnadel und Ventilkörper, in welchem die Ven- tilnadel geführt ist, in unterschiedlichen Kegelwinkeln gefertigt. Aufgrund dessen ergibt sich eine sich im Ventilsitzbereich einstellende Sitzwinkeldifferenz. Die Sitzwinkeldiffe- renz bewirkt zum einen eine genau definierte Dichtkante im Neuzustand. Ferner bewirkt die Sitzwinkeldifferenz bei Ventilsitzen mit Einfachkegeln die Ausbildung eines Dämp- fungsspaltes zwischen der Ventilnadel und dem Ventilkörper.

Aufgrund des sich über die Lebensdauer des Magnetventils einstellenden mechanischen Verschleißes im Dichtbereich gleichen sich die Kegelwinkel von Ventilnadel und Ventil- körper mit steigender Betriebsdauer an. Aus einer im Neuzustand des Magnetventils linien- förmig verlaufenden Abdichtung (Dichtkante) entsteht im Laufe der Betriebszeit eine im eingelaufenen Zustand flächige Abdichtung. Je nach Konfiguration der aufgrund des Ver- schleißes sich einstellenden Oberflächenstruktur der Dichtfläche kann diese vom Hoch- druck pl4D unterwandert werden. Aufgrund des Übergangs von einer linienförmigen Ab- dichtung im Neuzustand zu einer flächigen Abdichtung im eingelaufenen Zustand ver- schiebt sich der hydraulisch wirksame Dichtdurchmesser dhydr. von der ursprünglichen Dichtkante in den Verschleißbereich. Dies bedeutet, dass der ursprünglich hydraulisch wirksame Dichtdurchmesser dhydr. abnimmt. Der sich im eingelaufenen Zustand bei flächi- ger Abdichtung einstellende hydraulisch wirksame Dichtdurchmesser dhydr. Betrieb. DL ist ge-. ringer als der hydraulisch wirksame Durchmesser dhydr. im Neuzustand, wodurch sich die hydraulisch wirksame Fläche verändert. Aufgrund einer Veränderung der hydraulisch wirk- samen Fläche im Ventilsitzbereich des Magnetventils ändern sich die an der Ventilnadel angreifenden Kräfteverhältnisse, was zu einer unerwünschten Änderung des Schaltverhal- tens des Magnetventils über dessen Lebensdauer führt und so Mengendrift verursacht.

Darstellung der Erfindung Um eine möglichst geringe Mengendrift der in den Brennraum einer Verbrennungskraft- maschine einzuspritzenden Kraftstoffmenge über die Lebensdauer zu erreichen, ist es er- forderlich, dass der hydraulisch wirksame Dichtdurchmesser dhydr. über die Lebensdauer eines Ventils weitestgehend konstant bleibt. Um dies zu erreichen, weist der erfindungs- gemäß vorgeschlagene Ventilsitz eines Magnetventils zum Einsatz bei Hochdruckkraft- stoffeinspritzsystemen beispielsweise eine Doppelkegel-beziehungsweise Mehrfachkegel- geometrie inklusive Hinterschneidungen auf. Die erfindungsgemäß vorgeschlagene Aus- gestaltung eines Ventilsitzes zeichnet sich dadurch aus, dass im Dichtbereich des Ventilsit- zes eine Reduzierung und nach dem Dichtbereich (Freibereich) des Ventilsitzes eine Erhö- hung der Sitzwinkeldifferenz ausgebildet ist. Die Doppel-beziehungsweise Mehrfachke-

gelgeometrie führt im Neuzustand des Ventils zu einer flächigen Abdichtung, d. h. einem flächigen Kontaktbereich, da geringe Sitzwinkeldifferenz und Rauhigkeit beziehungsweise Ebenheitstoleranzen von Ventilnadel und Ventilkörper dafür sorgen, dass nicht nur die äußere Kante der Ventilnadel auf dem Ventilkörper aufliegt, sondern auch"Rauhigkeits- spitzen", die aus der Bearbeitung herrühren, zwischen Ventilnadel und Ventilkörper. Im Neuzustand ist demnach im Unterschied zu den aus dem Stand der Technik bekannten Ausführungsvarianten mit Einfachkegel kein linienförmiger Dichtbereich (Dichtkante) vorhanden. Aufgrund einer erhöhten Sitzwinkeldifferenz im Freibereich, d. h. hinter dem Dichtbereich liegend, kann eine Begrenzung des sich einstellenden mechanischen Ver- schleißes erreicht werden. Durch diese Maßnahme wird der hydraulisch wirksame Dicht- durchmesser dhydr. im Neuzustand verringert und im eingelaufenen Zustand des Ventils stabilisiert. Damit kann der hydraulisch wirksame Dichtdurchmesser dhydr. über die Lebens- zeit des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Ventils annähernd konstant gehalten werden.

Dadurch lässt sich eine Mengendrift der in den Brennraum einer Verbrennungskraftma- schine eingespritzten Kraftstoffmenge und deren Streuung über die Lebensdauer des Ven- tils reduzieren. Aufgrund des im Wesentlichen konstanten hydraulisch wirksamen Dicht- durchmessers dhydr. kann demzufolge eine Änderung des Schaltverhaltens des mit der erfin- dungsgemäß vorgeschlagenen Sitzgeometrie ausgestatteten Ventils in vorteilhafter Weise weitestgehend vermieden werden.

Die erfindungsgemäß vorgeschlagene Ausbildung eines Ventilsitzes als Doppel-oder Mehrfachkegelgeometrie lässt sich insbesondere bei Hochdruckeinspritzsystemen, wie sie an selbstzündenden Verbrennungskraftmaschinen zum Einsatz kommen, vorteilhaft an- wenden, bei denen Drücke von mehr als 1500 bar beherrschbar bleiben müssen. Die erfin- dungsgemäß vorgeschlagene Ausgestaltung des Ventilsitzes kann sowohl bei nach innen öffnenden Ventilen (I-Ventil) als auch bei nach außen öffnenden Ventilen (A-Ventil) Ver- wendung finden. In einer vorteilhaften Ausgestaltungsvariante bleibt aufgrund von Kegel- flächen, die sich beidseits einer Dichtkante erstrecken, im Falle des Verschleißes der Dichtkante der hydraulisch wirksame Dichtdurchmesser dhydr. unverändert, da der aus der Abplattung der Dichtkante im Betrieb entstehende Sitzangleich gleichzeitig radial nach innen und radial nach außen verläuft. Dadurch entsteht aus einer ursprünglich linienförmi- gen Abdichtung im Laufe der Lebensdauer des Ventils bei zunehmender Abplattung der Dichtkante eine sich symmetrisch zu beiden Seiten vergrößernde Abdichtfläche, deren Charakteristikum ein konstanter, hydraulisch wirksamer Dichtdurchmesser dhydr. ist.

Zeichnung Anhand der Zeichnung wird die Erfindung nachstehend eingehender beschrieben.

Es zeigt : Figur 1 eine Ausführungsvariante einer Doppelkegelsitzgeometrie an einem I-Ventil, Figur 2 eine weitere Ausführungsvariante einer Doppelkegelsitzgeometrie an einem I- Ventil im Ventilsitzbereich, Figur 3 eine weitere Ausführungsvariante eines Ventilsitzbereiches an einem I-Ventil mit beidseits der Dichtkante sich erstreckenden Kegelflächen, Figur 4 eine weitere Ausführungsvariante einer Dichtkante an einem Ventilsitzbereich eines I-Ventils, ebenfalls mit Kegelflächen beidseits der Dichtkante, Figur 5 eine Ausführungsvariante einer Mehrfachkegelgeometrie im Ventilsitzbereich mit in den Ventilkörper eingelassener Tasche, Figur 6 eine erste Ausführungsvariante einer Mehrfachkegelgeometrie im Ventilsitzbe- reich eines A-Ventils, Figur 7 eine weitere Ausführungsvariante eines Ventilsitzbereiches an einem A-Ventil, Figur 8 eine weitere Ausführungsvariante eines Ventilsitzbereiches an einem A-Ventil mit angeschrägter Ventilkörperdichtfläche, Figur 9 eine weitere Ausführungsvariante eines erfindungsgemäß beschaffenen Ventil- sitzbereiches mit einer Dichtkante, zu der sich zwei Kegelstumpfflächen erstre- cken und Figur 10 eine weitere Ausführungsvariante eines Ventilsitzbereiches an einem A-Ventil mit in die Ventilkörperdichtfläche integrierter Tasche.

Ausführungsvarianten Figur 1 zeigt eine Ausführungsvariante der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Mehrfach- kegelgeometrie an einem Ventilsitzbereich eines I-Ventils.

Ein Magnetventil 1, so zum Beispiel ein bei Hochdruckeinspritzanlagen für Kraftstoff ein- gesetztes Diesel-Magnetvenil, umfasst einen Ventilkörper 2 und ein in diesem geführtes, als Ventilnadel 3 ausgebildetes Ventilglied 3. Das Ventilglied 3 und der Ventilkörper 2 sind symmetrisch zu einer Symmetrielinie aufgebaut. Ein Ventilsitzbereich zwischen dem Ventilkörper 2 und der Ventilnadel 3 ist durch Bezugszeichen 5 gekennzeichnet. Durch den Ventilsitzbereich 5 werden im geschlossenen Zustand der Ventilnadel 3 ein Hochdruckbe- reich 6, in dem ein Hochdruck pnc herrscht, und ein Niederdruckbereich 7, in dem ein ge- ringerer Druck PND herrscht, voneinander getrennt.

In der in Figur 1 dargestellten Ausführungsvariante des Ventilsitzbereiches 5 wird eine Dichtkante 8 durch den Dichtkantendurchmesser 25 (ds) einer ersten Kegelfläche 20 eines Mehrfachkegels 19 definiert. Innerhalb der ersten Kegelfläche 20 ist eine Sitzwinkeldiffe- renz 18 ausgebildet. Die Sitzwinkeldifferenz 18 beträgt lediglich einige Winkelgrade (< 5°). Im Neuzustand des Ventils 1 fällt der Dichtkantendurchmesser 25 ds. annähernd mit dem hydraulisch wirksamen Dichtdurchmesser 14 dhydr, neu zusammen. Aufgrund der erfin- dungsgemäß an der ersten Kegelfläche 20 ausgebildeten Sitzwinkeldifferenz 18 geht der Kontakt zwischen der Dichtkante 8 und der Sitzfläche 29 im Laufe des Betriebes in einen flächigen Kontakt über, wobei jedoch aufgrund der geringen Sitzwinkeldifferenz 18 si- chergestellt ist, dass ein sich im Laufe der Betriebszeit einstellender hydraulisch wirksamer Dichtdurchmesser 15 (gestrichelte Darstellung in Figur 1) dhydr., Betrieb im Wesentlichen mit dem hydraulisch wirksamen Dichtdurchmesser 14 dhydr., neu im Neuzustand übereinstimmt.

Die sich an die erste Kegelfläche 20 anschließende zweite Kegelfläche 21 der Mehrfachke- gelgeometrie 19 kann mit einer Kegelfläche, deren Winkel innerhalb eines Winkelberei- ches 28 (vgl. Darstellung gemäß Figur 1) versehen werden. Durch das Vorsehen der zwei- ten Kegelfläche 21, die nicht in Kontakt mit der Sitzfläche 29 des Ventilkörpers 2 tritt, ist sichergestellt, dass die Abdichtwirkung nur zwischen der in der Sitzwinkeldifferenz 18 ausgebildeten ersten Kegelfläche 20 und der Sitzfläche 29 des Ventilkörpers 2 auftritt. Da- durch wird die Einlauf-beziehungsweise Verschleißbreite begrenzt.

Der Neigungswinkel, in welchem eine zweite Kegelfläche 21 der Mehrfachkegelgeometrie 19 ausgebildet ist, kann in dem durch den Neigungswinkel 28 dargestellten Bereich liegen.

Die zweite Kegelfläche 21 der Mehrfachkegelgeometrie 19 schließt sich unterhalb der

zweiten Umlaufkante 12 an der Ventilnadel 3 an die erste Kegelfläche 20 der Mehrfachke- gelgeometrie 19 an. Im Zusammenspiel mit der Sitzfläche 29 des Ventilkörpers 2 wird im geschlossenen Zustand der Ventilnadel 3 sowohl im Neuzustand als auch im eingelaufenen Zustand der Ventilnadel 3 eine flächige Abdichtung des Hochdruckbereiches 6, in welchem Hochdruck PHD herrscht, vom Niederdruckbereich 7, in dem Niederdruck PND herrscht, erreicht. In der Darstellung gemäß Figur 1 ist der Außendurchmesser der Ventilnadel 3 durch Bezugszeichen 24 (dN) angedeutet.

Der in Figur 1 dargestellte Abstand zwischen der ersten Kegelfläche 20 der Ventilnadel 3 und der Sitzfläche 29 des Ventilkörpers 2 fungiert bei entsprechender Wahl des Kegelwin- kels 28 der zweiten Kegelfläche 21 als Dämpfungswinkel, da beim Schließen der Ventilna- del 3 der in dem Spalt befindliche Kraftstoff herausgedrückt werden muss, so dass der An- schlag der ersten Kegelfläche 20 an der Sitzfläche 29 durch den in einem Dämpfungsspalt 10 noch enthaltenen Kraftstoff gedämpft wird.

Figur 2 ist eine weitere Ausführungsvariante eines erfindungsgemäß vorgeschlagenen Ven- tilsitzbereiches an einem I-Ventil zu entnehmen.

Der Hochdruckbereich 6, der über den Hochdruckzulauf 23 gespeist wird, ist vom Nieder- druckbereich 7, in welchem Niederdruck PND herrscht, durch die erste Kegelfläche 20 der Ventilnadel 3 getrennt.

Im Unterschied zur in Figur 1 dargestellten Ausführungsvariante ist bei der in Figur 2 dar- gestellten Ausführungsvariante eines erfindungsgemäß vorgeschlagenen I-Ventils 22 die zweite Kegelfläche 21 nach innen gestülpt, d. h. im Vergleich zur in Figur 1 dargestellten Ausführungsvariante trägt die zweite Kegelfläche 21 keinen Beitrag zur Dämpfung bei.

Figur 3 ist die Darstellung einer Mehrfachkegelgeometrie an der Ventilnadel eines I-Ventils zu entnehmen.

Aus der Darstellung gemäß Figur 3 geht hervor, dass die Dichtkante 8 im Neuzustand des Ventils 1 im Dichtkantendurchmesser 25 (ds) ausgebildet ist. Der Dichtkantendurchmesser 25 (ds) entspricht im Neuzustand des Ventils 1 dem hydraulisch wirksamen Durchmesser dhydr. neu (vgl-Bezugszeichen 14). Beidseits der Dichtkante 8 im Ventilsitzbereich 5 erstre- cken sich die Kegelflächen 20 und 21 der Mehrfachkegelgeometrie 19. Die erste Kegelflä- che 21 der Mehrfachkegelgeometrie 19 ist in der Sitzwinkeldifferenz 18 ausgebildet, wäh- rend die zweite Kegelfläche 21, welche sich unterhalb der zweiten Umlaufkante 12 an die erste Kegelfläche 20 anschließt, mit einer weiteren Sitzwinkeldifferenz 27, bezogen auf die

Sitzfläche 29 und die zweite Kegelfläche 21 ausgeführt ist. Bei einer sich im Laufe des Betriebes einstellenden Abplattung im Bereich der Dichtkante 8 bei Kontakt mit der dieser gegenüberliegenden Sitzfläche 29 des Ventilkörpers 2, erfolgt ein Sitzangleich simultan radial nach innen und radial nach außen, so dass aufgrund des zunehmenden Einlaufens und des sich einstellenden Verschleißes der hydraulisch wirksamen Dichtdurchmesser dhydr., Betrieb im Wesentlichen unverändert bleibt. In der Darstellung gemäß Figur 3 fällt die Dichtkante 8 mit der zweiten Umlaufkante 12 der Ventilnadel 3 zusammen.

Der Darstellung gemäß Figur 4 ist eine Ausführungsvariante des erfindungsgemäß vorge- schlagenen Ventilsitzes gemäß Figur 3 zu entnehmen.

Im Unterschied zur in Figur 3 dargestellten Ausführungsvariante wird in der Ausführungs- variante gemäß Figur 4 unterhalb der zweiten Kegelfläche 21 eine weitere, dritte Kegelflä- che 41 ausgebildet. Die weitere, dritte Kegelfläche 41 begrenzt den möglichen Einlauf- beziehungsweise Verschleißbereich der ersten Kegelfläche 20, so dass sich der Verschleiß nur bis maximal zur zweiten Umlaufkante 12 auszubreiten vermag. Die Funktionsweise des in Figur 4 dargestellten Ventilsitzes ist analog zur Funktionsweise des Ventilsitzes ge- mäß der Darstellung in Figur 3.

Der Darstellung gemäß Figur 5 ist eine weitere Ausführungsvariante eines erfindungsge- mäß beschaffenen Ventilsitzbereiches zu entnehmen.

Im Unterscheid zu den in den Figuren 1 bis 4 dargestellten Ausführungsvarianten ist gemäß der in Figur 5 dargestellten Ausführungsvariante an der Sitzfläche 29 des Ventilkörpers 2 eine Tasche 36 (Freistich) ausgebildet. Die Tasche 36 liegt der zweiten Umlaufkante 12 gegenüber, welche die erste Kegelfläche 20 von der zweiten Kegelfläche 21 der Mehrfach- kegelgeometrie 19 trennt. Die Aufgabe der in der Sitzfläche 29 ausgebildeten Tasche 36 liegt darin, den bei Kontakt der ersten Kegelfläche 20 mit der Sitzfläche 29 auftretenden Verschleiß, auf die Kegelfläche 20 zu begrenzen.

Die erste Kegelfläche 20 ist in der Sitzwinkeldifferenz 18 ausgebildet, während die zweite Kegelfläche 21 unterhalb der zweiten Umlaufkante 12 an der Ventilnadel 3 einen Kegel- winkel 27 aufweist, der höher ist als die Sitzwinkeldifferenz 18 der ersten Kegelfläche 20.

Auch in diesem Falle fällt der Dichtkantendurchmesser 25 (ds) mit dem Außendurchmesser der ersten Kegelfläche 20 der Mehrfachkegelgeometrie 19 zusammen. Der Nadeldurch- messer 24 (dN) der Ventilnadel 3 entspricht gleichzeitig dem Führungsdurchmesser des Ventilkörpers 2. Auch mit der in Figur 5 dargestellten Ausführungsvariante eines

I-Ventils 22 lässt sich ein nahezu konstanter hydraulischer Dichtdurchmesser im Neuzu- stand im Vergleich zum eingelaufenen Zustand des Ventilsitzes erreichen.

Während in den erfindungsgemäßen Ausführungsvarianten in den Figuren 1 bis 5 I-Ventilsitze 22 beschrieben werden, d. h. Ventile, die nach innen öffnen, werden in den nachfolgend skizzierten Ausführungsvarianten A-Ventile beschrieben. Bei den mit Be- zugszeichen 22 bezeichneten I-Ventilen öffnet die Ventilnadel 3 in Richtung auf den Hochdruckzulauf 23 und gibt eine Strömungsverbindung zwischen dem Hochdruckbereich 6 und dem Niederdruckbereich 7 frei. Demgegenüber handelt es sich bei den nachfolgend beschriebenen, gemäß der Figuren 6 bis 10 gestalteten Ausführungsvarianten um A-Ventile, bei denen die Ventilnadel 3 in Bezug auf den Hochdruckzulauf 23 in den Hoch- druckbereich 6 von diesem weg, d. h. nach außen, öffnet.

Figur 6 zeigt eine erste Ausführungsvariante eines Ventilsitzbereiches für ein A-Ventil mit einem nach außen öffnenden Ventilkörper.

Das in Figur 6 dargestellte Magnetventil 1 umfasst den Ventilkörper 2, an welchem die Sitzfläche 29 ausgebildet ist. Über einen den Ventilkörper 2 des Magnetventils 1 durchzie- henden Hochdruckzulauf 23 strömt unter hohem Druck stehender Kraftstoff dem Hoch- druckbereich 6 zu, in welchem Hochdruck pno herrscht. Die Ventilnadel 3 des Magnetven- tils 1 ist symmetrisch zur Symmetrielinie 4 aufgebaut. Eine erste Umlaufkante der nach außen öffnenden Ventilnadel 3 ist mit Bezugszeichen 32 gekennzeichnet, während eine weitere, zweite Umlaufkante der nach außen öffnenden Ventilnadel 3 mit Bezugszeichen 33 bezeichnet ist. Im Ventilsitzbereich 5, der Sitzfläche 29 des Ventilkörpers 2 gegenüber- liegend, ist die Mehrfachkegelgeometrie 19 ausgebildet, die eine erste Kegelfläche 20 so- wie eine zweite Kegelfläche 21 umfasst. Die erste Kegelfläche 20 der Mehrfachkegelgeo- metrie 19 ist in der Sitzwinkeldifferenz 18 ausgebildet, während die zweite Kegelfläche 21, die sich entlang der ersten Umlaufkante 32 der Ventilnadel 3 an die erste Kegelfläche 20 anschließt, in einem im Vergleich zur Sitzwinkeldifferenz 18 größeren Kegelwinkel 27 ausgebildet ist. Im in Figur 6 dargestellten geöffneten Zustand der nach außen öffnenden Ventilnadel 3 sind der Hochdruckbereich 6 und der Niederdruckbereich 7, in welchem Niederdruck PND herrscht, miteinander verbunden. Der Dichtkantendurchmesser 25 ds ent- spricht weitgehend dem hydraulisch wirksamen Dichtdurchmesser dhydr., neu 14 im Neustand des Ventils l. Während die erste Kegelfläche 20 der Mehrfachkegelgeometrie 19 in einer Sitzwinkeldifferenz 18 ausgebildet ist, verläuft die zweite Kegelfläche 21 in einer weiteren Sitzwinkeldifferenz 27, welche größer gewählt ist als die Sitzwinkeldifferenz 18 der ersten Kegelfläche 20. Dadurch ist der Verschleißbereich an der Ventilnadel 3 auf den Bereich zwischen der Dichtkante 8 und der ersten Umlaufkante 32 an der nach außen öffnenden

Ventilnadel 3 eingegrenzt. Dieser Bereich (vgl. Bezugszeichen 9) kennzeichnet den Ein- lauf-beziehungsweise Verschleißbereich zwischen der Sitzfläche 29 am Ventilkörper 2 und der ersten Kegelfläche 20 der Mehrfachkegelgeometrie 19.

Die Dichtkante 8 ist bei dem in Figur 6 dargestellten A-Ventil 37 an der Kante der Sitzflä- che 29, der ersten Kegelfläche 20 gegenüberliegend, ausgebildet.

Figur 7 zeigt eine weitere Ausführungsvariante eines A-Ventils mit einer Ventilnadel, an der eine Mehrfachkegelgeometrie ausgebildet ist.

Im Unterschied zur in Figur 6 dargestellten Ausführungsvariante der erfindungsgemäß vor- geschlagenen Ausgestaltung des Ventilsitzbereiches 5 befindet sich am Ventilkörper 2 eine taschenförmig konfigurierte Ausnehmung. Innerhalb der Ausnehmung des Ventilkörpers 2, in welche der Hochdruckzulauf 23 mündet, ist die Dichtkante 8 an der Sitzfläche 29 ausge- bildet. Die Dichtkante 8 liegt auch in der in Figur 7 dargestellten Ausführungsvariante des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Ventilsitzbereiches 5 am Magnetventil 1 der ersten Ke- gelfläche 20 gegenüber. Die erste Kegelfläche 20 der Mehrfachkegelgeometrie 19 verläuft in Bezug auf die Sitzfläche 29 des Ventilkörpers 2 mit der Sitzwinkeldifferenz 18. An die erste Umlaufkante 32 der nach außen öffnenden Ventilnadel 3 des Magnetventils 1 schließt sich die zweite Kegelfläche 21 der Mehrfachkegelgeometrie 19 an, die im Vergleich zur ersten Kegelfläche 20 im Kegelwinkel (27) ausgebildet ist. Die erste Kegelfläche 20 bildet eine Dichtfläche 17, wohingegen die zweite Kegelfläche 21 der Mehrfachkegelgeometrie 19 aufgrund des größeren Kegelwinkels 27 eine Freifläche zur Begrenzung des Verschlei- ßes darstellt.

Aufgrund der Ausbildung einer Tasche im Hochdruckbereich 6 zwischen Ventilkörper 2 und Ventilnadel 3 fallen in der Ausführungsvariante gemäß Figur 7 der Durchmesser dN 24 der Ventilnadel 3 und der Sitzdurchmesser ds 25 nicht zusammen, sondern der Sitzdurch- messer ds 25 übersteigt den Nadeldurchmesser dN 24 der Ventilnadel 3. Im Vergleich zur in Figur 6 dargestellten Ausführungsvariante des A-Ventils 37 ist die Dichtkante 8 gemäß der Ausführungsvariante in Figur 7 um das Maß der Taschentiefe im Ventilkörper 2 nach außen verschoben, so dass sich im Vergleich zur Ausführungsvariante gemäß Figur 6 ein größerer Sitzdurchmesser ds 25 einstellt.

Im Neuzustand des Ventils 1 fällt der hydraulisch wirksame Dichtdurchmesser dhydr., neu des Ventils annähernd mit dem Dichtkantendurchmesser 25 (ds) zusammen. Im Laufe des Betriebes des Ventils verschiebt sich der hydraulisch wirksame Dichtdurchmesser 25, dhydr.,

Betrieb hingegen nur unwesentlich, wie in der Darstellung gemäß Figur 7 gestrichelt ange- deutet.

In der in Figur 7 dargestellten Ausführungsvariante an einem A-Ventil 37 liegt die Dicht- kante 8 etwa der Mitte der ersten Kegelfläche 20 der Mehrfachkegelgeometrie 19 gegen- über, die die Sitzwinkeldifferenz 18 aufweist. Die erste Kegelfläche 20 der Mehrfachke- gelgeometrie 19 fungiert als Dichtfläche, während die zweite Kegelfläche 21 mit der Sitz- winkeldifferenz 27, bezogen auf die Sitzfläche 29 des Ventilkörpers 2 als Freifläche dient.

Figur 8 zeigt eine Ausführungsvariante des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Ventilsitz- bereiches mit einer an der Sitzfläche des Ventilkörpers ausgebildeten Schrägfläche.

Im Unterschied zu den sich auf ein A-Ventil 37 beziehenden Ausführungsvarianten gemäß der Figuren 6 und 7, an welche die Sitzfläche 29 durchgängig verläuft, ist an der Sitzfläche 29 gemäß der in Figur 8 dargestellten Ausführungsvariante eine um einen Winkel zur Sitz- fläche 29 geneigt ausgebildete Fase 38 vorgesehen. Der Übergang der Sitzfläche 29 Fase 38 bildet die Dichtkante 8 am Ventilkörper 2. Analog zu den in Figuren 6 und 7 dargestell- ten Mehrfachkegelgeometrien 19 an der Ventilnadel 3 sind an der in Figur 8 dargestellten Ventilnadel 3 die erste Kegelfläche 20 sowie die zweite Kegelfläche 21 ausgebildet, die voneinander abweichende Kegelwinkel 18 beziehungsweise 27 aufweisen, d. h. nämlich die Sitzwinkeldifferenz 18 und die Winkeldifferenz 27 der ersten Kegelfläche 21. Der Dicht- kantendurchmesser 25 (ds) ist identisch mit dem hydraulisch wirksamen Dichtdurchmesser dhydr., neu im Neuzustand. Im Laufe des Betriebes breitet sich der Einlauf-beziehungsweise Verschleißbereich radial nach innen sowie radial nach außen verlaufend aus, so dass der hydraulisch wirksame Dichtdurchmesser dhydr. Betrieb konstant bleibt.

Die erste Kegelfläche 20 und die zweite Kegelfläche 21 sind durch die erste Umlaufkante 32 der nach außen öffnenden Ventilnadel 3 voneinander getrennt. Die zweite Umlaufkante 33 der nach außen öffnenden Ventilnadel 3 bildet die Begrenzung der zweiten Kegelfläche 21 an der Ventilnadel 3. Die Übergangsstelle, an welcher die Sitzfläche 29 des Ventilkör- pers 2 in die Fase 38 übergeht, bildet die Dichtkante 8.

In der in Figur 8 dargestellten Position der Ventilnadel 3 im Ventilkörper 2 sind der Hoch- druckzulauf 23, der in den Hochdruckbereich 6 mündet, und der Niederdruckbereich 7, in dem Niederdruck PND herrscht, miteinander verbunden, so dass über den Hochdruckzulauf 23 Kraftstoff über den Hochdruckbereich 6 in den Niederdruckbereich 7 des Magnetventils 1 einströmt.

Figur 9 ist eine weitere Ausführungsvariante einer nach außen öffnenden Ventilnadel zu entnehmen.

Die Dichtkante 8 der Ventilnadel 3 liegt in der ersten Kegelfläche 20 der Mehrfachkegel- geometrie 19 und ist in der Sitzwinkeldifferenz 18 und 18a ausgebildet. Beidseits der Dichtkante 8 in Bezug auf die Ventilnadel 3 radial nach innen beziehungsweise radial nach außen verlaufend, weist die erste Kegelfläche 20 Sitzwinkeldifferenzen 18 und 18a auf.

Schlägt die Dichtkante 8 im Betrieb der nach außen öffnenden Ventilnadel 3 des A-Ventils 37 an der Sitzfläche 29 des Ventilkörpers 2 an, so verläuft aufgrund der Sitzwinkeldiffe- renzen 18 und 18a beidseits, die Abplattung der Dichtkante 8 symmetrisch an der ersten Kegelfläche 20, d. h. symmetrisch radial nach außen sowie symmetrisch radial nach innen.

Dadurch wird im Betrieb des Magnetventils 1 eine gleichmäßig verlaufende Abplattung an der Dichtkante 8 erreicht. Die Begrenzung des Einlauf-beziehungsweise Verschleißberei- ches 9 erfolgt bei der in Figur 9 dargestellten Ausführungsvariante des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Ventilsitzbereiches 5 dadurch, dass die zweite Kegelfläche 21 der Mehr- fachkegelgeometrie 19 einen spitzeren Kegelwinkel hat, verglichen zur ersten Kegelfläche 20.

Im Neuzustand des Ventils 1 gemäß der Ausführungsvariante nach Figur 9 fallen der Dichtkantendurchmesser 25 der Dichtkante 8 an der Ventilnadel 3 und der hydraulisch wirksame Dichtdurchmesser dhydr., neu 14 zusammen. Im Laufe des Betriebes stellt sich ein hydraulisch wirksamer Dichtdurchmesser dhydr., Betrieb 15 ein, der sich nur unwesentlich vom hydraulisch wirksamen Dichtdurchmesser 14 im Neuzustand des Ventils 1 unterscheidet.

Die Begrenzung der als Freifläche dienenden zweiten Kegelfläche 21 der Mehrfachkegel- geometrie 19 der Ventilnadel 3 bildet die zweite Umlaufkante 32 der nach außen öffnenden Ventilnadel 3. In der Position der Ventilnadel 3 gemäß Figur 9 stehen der Hochdruckzulauf 23 des Ventilkörpers 2, der Hochdruckbereich 6, in welchem Hochdruck PHD herrscht so- wie der Niederdruckbereich 7, in welchem Niederdruck PN,) herrscht, miteinander in Strö- mungsverbindung.

Figur 10 schließlich zeigt eine Ausführungsvariante eines A-Ventils mit einer im Ventil- körper in der Sitzfläche ausgebildeten Tasche.

Gemäß der in Figur 10 dargestellten erfindungsgemäßen Ausführungsvariante des Ventilsitzbereiches 5 weist die Sitzfläche 29 des Ventilkörpers 2 eine taschenförmig konfigurierte Ausnehmung 36 auf.

Die Tasche 36, die in der Sitzfläche 29 des Ventilkörpers 2 ausgebildet ist, hat die Funkti- on, den Einlauf-/Verschleißbereich 9 auf den Bereich zwischen der Dichtkante 8 am Ven- tilkörper 2 und die erste Kegelfläche 20 der Mehrfachkegelgeometrie 19 zu begrenzen. Die gleiche Funktion an der Ventilnadel 3 wird durch die zweite Kegelfläche 21 der Mehrfach- kegelgeometrie 19 erfüllt, da der Kegelwinkel der zweiten Kegelfläche 21 spitzer verläuft als der der ersten Kegelfläche 20.

Die Ventilnadel 3 des nach außen öffnenden A-Ventils 37 weist die Mehrfachkegelgeomet- rie 19 auf, die erste Kegelfläche 20 sowie die zweite Kegelfläche 21 umfassend.

Die zweite Kegelfläche 21 der Mehrfachkegelgeometrie 19 der nach außen öffnenden Ven- tilnadel 3 ist mit der weiteren Sitzwinkeldifferenz 27 ausgebildet. Die erste Kegelfläche 20 wird durch die erste Umlaufkante 32 begrenzt, an der die erste Kegelfläche 20 in die zweite Kegelfläche 21 übergeht, welche durch die zweite Umlaufkante 33 begrenzt ist. Bei der in Figur 10 dargestellten Ausführungsvariante eines nach außen öffnenden A-Ventils 37 ist der Einlauf-/Verschleißbereich 9 auf die zwischen der Dichtkante 8 und der taschenförmi- gen Ausnehmung 36 liegenden Teil der Sitzfläche 29 sowie auf die erste Kegelfläche 20 begrenzt.

Im Neuzustand des in Figur 10 dargestellten, nach außen öffnenden A-Ventils 37 fällt der hydraulisch wirksame Dichtdurchmesser dhydr., neu (vgl. Position 14) mit dem Durchmesser der Dichtkante 8 im Ventilkörper 2 zusammen. Der sich nach einer Betriebszeit einstellen- de hydraulisch wirksame Dichtdurchmesser dhydr., Betrieb (vgl. Bezugszeichen 15) unter- scheidet sich nur unwesentlich vom hydraulisch wirksamen Dichtdurchmesser 14 dhydr., neu des nach außen öffnenden A-Ventils 37, so dass sich auch nach längerem Betrieb des nach außen öffnenden A-Ventils 37 am Ventilsitzbereich 5 keine unzulässigen, das Schließ- beziehungsweise Öffnungsverhalten des nach außen öffnenden A-Ventils 37 negativ beein- flussenden Kräfte aufgrund der Veränderung hydraulischer Flächen einzustellen vermögen.

Dadurch ist die Reproduzierbarkeit sowohl von Einspritzmengen als auch von Öffnungs- und Schließzeitpunkten gewährleistet.

Bezugszeichenliste 1 Magnetventil 2 Ventilkörper 3 Ventilnadel 4 Symmetrielinie 5 Ventilsitzbereich 6 Hochdruckbereich (PHD) 7 Niederdruckbereich (PND) 8 Dichtkante 9 Einlauf-/Verschleißbereich 10 Dämpfungsspalt 11 erste Umlaufkante 12 zweite Umlaufkante 13 Kegelfläche Ventilnadel 14 hydraulisch wirksamer Dichtdurchmesser dhydr, neu 15 hydraulisch wirksamer Dichtdurchmesser dhydr Betrieb 18 Sitzwinkeldifferenz (von Dichtkante nach innen) 18a Sitzwinkeldifferenz (von Dichtkante nach außen) 19 Mehrfachkegelgeometrie 20 erste Kegelfläche 21 zweite Kegelfläche 22 1-Ventilsitz 23 Hochdruckzulauf 24 Durchmesser Ventilnadel (dN) 25 Dichtkantendurchmesser (ds) 27 weitere Sitzwinkeldifferenz zwischen Sitzfläche 29 und zweiter Kegelfläche 21 28 Winkelbereich 29 Sitzfläche Ventilkörper 2 32 erste Umlaufkante Ventilnadel 33 zweite Umlaufkante Ventilnadel 36 Freistich 37 A-Ventilsitz 38 Fase 40 dritte Umlaufkante Ventilnadel 41 dritte Kegelfläche 42 weitere Kegelfläche