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Patent Searching and Data


Title:
FUEL INJECTION VALVE COMPRISING TWO COAXIAL VALVE NEEDLES
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2004/070192
Kind Code:
A1
Abstract:
Disclosed is a fuel injection valve for internal combustion engines, comprising an outer valve needle (20) and an inner valve needle (22) that is guided therein. The outer valve needle (20) and the inner valve needle (22) can be actuated independently of each other. In a particularly preferred embodiment, the injection process of the inner valve needle (22) can be formed within large limits by a third discharge throttle (77).

Inventors:
BOECKING FRIEDRICH (DE)
Application Number:
PCT/DE2003/003330
Publication Date:
August 19, 2004
Filing Date:
October 08, 2003
Export Citation:
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Assignee:
BOSCH GMBH ROBERT (DE)
BOECKING FRIEDRICH (DE)
International Classes:
F02M45/08; F02M47/02; F02M59/46; F02M63/02; F02M63/00; (IPC1-7): F02M45/08
Foreign References:
US20030015599A12003-01-23
EP1344929A12003-09-17
DE10133434A12003-01-23
EP0967383A21999-12-29
Attorney, Agent or Firm:
ROBERT BOSCH GMBH (Stuttgart, DE)
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Claims:
Ansprüche
1. Kraftstoffeinspritzventil für Brennkraftmaschinen mit einer äußeren Ventilnadel (20) und einer darin geführten inneren Ventilnadel (22), und mit einem kraftstoffgefüllten Steuerdruckraum (52), dessen Druck steuerbar ist und durch dessen Druck zumindest mittelbar eine Schließkraft auf die innere Ventilnadel (22) ausgeübt wird, wobei im Gehäuse (li ein kraftstoffgefüllter Steuerraum (50) ausgebildet ist, durch dessen Druck zumindest mittelbar eine Schließkraft auf die äußere Ventilnadel (20) ausgeübt wird, und mit einer ersten Zulaufdrossel (70), durch welche der Steuerraum (50) mit dem Hochdruckkanal (10) verbunden ist, und mit einer ersten Ablaufdrossel (72), über die der Steuerraum (50) mit einem drucklosen Leckölraum (78) verbindbar ist, wobei die erste Ablaufdrossel (72) durch ein Steuerventil (58) verschließbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Steuerdruckraum (52) und Hochdruckkanal (10) eine zweite Zulaufdrossel (73) angeordnet ist, dass der Steuerdruckraum (52) mit dem drucklosen Leckölraum (78) mittels einer zweiten Ablaufdrossel (74) verbindbar ist, wobei die zweite Ablaufdrossel (74) durch das Steuerventil (58) verschließbar ist.
2. Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerraum (50) mit dem drucklosen Leckölraum (78) mittels einer dritten Ablaufdrossel (77) verbindbar ist, wobei die dritte Ablaufdrossel (77) durch das Steuerventil (58) verschließbar ist.
3. Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuerventil (58) als 4/3Wege Steuerventil ausgebildet ist.
4. Kraftstoffeinspritzventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuerventil (58) einen mit dem Steuerraum (50) verbundenen Ventilraum (68) und ein durch einen Aktor (46) steuerbares Ventilglied (60) aufweist.
5. Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilglied (60) des Steuerventils (58) durch einen elektrischen Aktor (46) bewegt wird.
6. Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der elektrische Aktor (46) ein Piezo Aktor ist.
7. Kraftstoffeinspritzventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilglied (60) in einer ersten Schaltstellung mit einem ersten Ventilsitz (62) und in einer zweiten Schaltstellung mit einem zweiten Ventilsitz (64) zusammenwirkt, wobei der Ventilraum (68) in der ersten Schaltstellung gegen den Leckölraum (78) abgedichtet ist und in der zweiten Schaltstellung mit dem Leckölraum (78) verbunden ist.
8. Kraftstoffeinspritzventil nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilglied (60) bei seiner Anlage am zweiten Ventilsitz (64) die dritte Ablaufdrossel (77) verschließt, während die erste Ablaufdrossel (72) und die zweite Ablaufdrossel (74) geöffnet sind.
9. Kraftstoffeinspritzventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich das Ventilglied (60) in eine Mittelstellung bringen lässt, so dass das Ventilglied (60) weder am ersten Ventilsitz (62) noch am zweiten Ventilsitz (64) anliegt.
10. Kraftstoffeinspritzventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Gehäuse (1) ein äußerer Druckkolben (40) angeordnet ist, der mit der äußeren Ventilnadel (20) verbunden ist und dessen Stirnfläche (51) den Steuerraum (50) begrenzt, so dass durch die hydraulische Kraft auf diese Stirnfläche (51) eine Schließkraft auf die äußere Ventilnadel (20) ausgeübt wird.
11. Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der äußere Druckkolben (40) bei der Öffnungsbewegung der äußeren Ventilnadel (10) an einer Wand des Steuerraums (50) zur Anlage kommt und dadurch die erste Zulaufdrossel (70) unterbricht, die den Steuerraum (50) mit dem Hochdruckkanal (10) verbindet.
12. Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerdruckraum (52) im äußeren Druckkolben (40) ausgebildet ist.
13. Kraftstoffeinspritzventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Leckölraum (78) stets ein gegenüber dem Einspritzdruck deutlich niedrigerer Druck herrscht, vorzugsweise Atmosphärendruck.
14. Kraftstoffeinspritzventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die äußere Ventilnadel (20) in einer Bohrung (16) eines Gehäuses (1) geführt ist, und dass die innere Ventilnadel (22) in der äußeren Ventilnadel (20) geführt wird, wobei die äußere Ventilnadel (20) in einer Schließposition an einem am brennraumseitigen Ende des Gehäuses (1) angeordneten Ventilsitz (24) zur Anlage kommt und durch eine Längsbewegung in einer Öffnungsrichtung eine äußere Einspritzöffnungsreihe (130) aufsteuert, und die innere Ventilnadel (22) ebenfalls an dem Ventilsitz (24) in einer Schließposition anliegt und durch eine Längsbewegung in einer Öffnungsrichtung eine innere Einspritzöffnungsreihe (230) aufsteuert, welchen Einspritzöffnungsreihen (130 ; 230) im aufgesteuerten Zustand der Ventilnadeln (20 ; 22) Kraftstoff unter Druck aus einen im Gehäuse (1) ausgebildeten Druckraum (26) zufließt und von dort in den Brennraum der Brennkraftmaschine eingespritzt wird.
15. Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass an der äußeren Ventilnadel (20) eine Druckschulter (27) ausgebildet ist, die vom Kraftstoffdruck im Druckraum (26) beaufschlagt wird, so dass sich dadurch eine in Öffnungsrichtung wirkende Kraft auf die äußere Ventilnadel (20) ergibt, und mit einer Druckfläche (36) an der inneren Ventilnadel (22), die nach Abheben der äußeren Ventilnadel (20) vom Ventilsitz (24) vom Kraftstoffdruck in Öffnungsrichtung beaufschlagt wird.
Description:
Kraftstoffeinspritzventil mit zwei koaxialen Ventilnadeln 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 nicht vorveröffentlichten DE 102 05 970 der gleichen Anmelderin bekannt.

In einem Gehäuse befindet sich eine äußere Ventilnadel und eine darin geführte innere Ventilnadel. Beide Ventilnadeln wirken mit ihrem brennraumseitigen Ende mit-einer Ventilsitzfläche zusammen, in der zwei Reihen von Einspritzöffnungen ausgebildet sind. Die äußere Einspritzöffnungsreihe wird hierbei von der äußeren Ventilnadel gesteuert, die innere Einspritzöffnungsreihe entsprechend von der inneren Ventilnadel. Durch einen im Gehäuse ausgebildeten Hochdruckkanal wird den Einspritzöffnungen Kraftstoff unter hohem Druck zugeleitet, der gesteuert von den Ventilnadeln, durch die Einspritzöffnungen austritt und von dort in den Brennraum der Brennkraftmaschine eingespritzt wird. Dabei sind die Steuerung der äußeren Ventilnadel und die Steuerung der

inneren Ventilnadel nicht unabhängig voneinander.

Vorteile der Erfindung Das erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritzventil mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1 weist demgegenüber den Vorteil auf, dass innere und äußere Ventilnadel vollständig voneinander entkoppelt angesteuert werden können. Dadurch werden die Möglichkeiten, das Betriebsverhalten des Kraftstoffeinspritzventils optimal an verschiedene Brennkraftmaschinen anzupassen, so dass sich während des Betriebs ein verbessertes Betriebs-und Emissionsverhalten der Brennkraftmaschine erreicht wird.

Bei einer besonders vorteilhaften Variante des erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzventils ist der Steuerraum mit dem drucklosen Leckölraum mittels einer dritten Ablaufdrossel verbindbar ist, wobei die dritte Ablaufdrossel durch das Steuerventil verschließbar ist.

Durch diese Maßnahme kann der Einspritzverlauf der inneren Ventilnadel innerhalb eines weiten Bereichs geformt werden, was sich ebenfalls positiv auf das Betriebsverhalten der Brennkraftmaschine auswirkt. Auch die Bemessung kleinster Voreinspritzmengen wird dadurch erleichtert. Selbstverständlich kann auch anstelle der inneren Ventilnadel die äußere Ventilnadel mit einer zusätzlichen dritten Ablaufdrossel gesteuert, beziehungsweise deren Einspritzverlauf geformt werden.

Es hat sich bei dieser Konfiguration als positiv herausgestellt, wenn das Kraftstoffeinspritzventil als 4/3-Wege-Steuerventil ausgebildet ist.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung des Gegenstandes der Erfindung weist das Steuerventil einen mit dem Steuerraum verbundenen Ventilraum auf und ein Ventilglied, das durch einen Aktor gesteuert wird. Der Aktor ist hierbei vorteilhafterweise als elektrischer Aktor ausgebildet und hierbei insbesondere als Piezo-Aktor. Hierdurch lässt sich das Ventilglied präzise steuern und das Ventilglied unmittelbar auf die gewünschte Position fahren.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wirkt das Ventilglied in einer ersten Schaltstellung mit einem ersten Ventilsitz zusammen und in einer zweiten Schaltstellung mit einem zweiten Ventilsitz, wobei der Ventilraum in der ersten Schaltstellung gegen den Leckölraum abgedichtet ist und in der zweiten Schaltstellung mit dem Leckölraum verbunden ist. Durch dieses Ventilglied lässt sich der Druck im Steuerraum und im Steuerdruckraum präzise und ohne nennenswerte zeitliche Verzögerung steuern.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung verschließt das Steuerventil in seiner zweiten Schaltstellung die dritte Ablaufdrossel, während die erste und die zweite Ablaufdrossel geöffnet sind. Zusätzlich lässt sich das Ventilglied auch in eine dritte Schaltstellung bringen, in der alle drei Ablaufdrosseln geöffnet sind, so dass die dritte Ablaufdrossel nur bei Bedarf in Betrieb ist.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist in einem Gehäuse ein äußerer Druckkolben angeordnet, der mit der äußeren Ventilnadel verbunden ist und dessen Stirnfläche den Steuerraum begrenzt. Auf diese Weise ergibt sich eine hydraulische Kraft durch den Druck im Steuerraum auf die Stirnfläche des äußeren Druckkolbens, so dass eine Schließkraft auf die äußere Ventilnadel ausgeübt wird.

Durch die Trennung der Funktion der druckbeaufschlagten Druckfläche und der Ventilnadel lassen sich beide Teile getrennt voneinander optimieren.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung kommt der äußere Druckkolben bei der Öffnungshubbewegung der äußeren Ventilnadel an einer Wand des Steuerraums zur Anlage, so dass die Verbindung des Steuerraums zum Hochdruckkanal unterbrochen wird. Hierdurch strömt bei geöffnetem Kraftstoffeinspritzventil kein Kraftstoff mehr in den Steuerraum, so dass die Leckölverluste des Kraftstoffeinspritzventils minimiert werden.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung herrscht im Leckölraum ein gegenüber dem Einspritzdruck deutlich niedrigerer Druck, vorzugsweise Atmosphärendruck. Je niedriger der Druck im Leckölraum, desto größer sind die Druckunterschiede gegenüber dem Einspritzdruck, so dass sich entsprechend auch größere Kräfte auf die innere bzw. äußere Ventilnadel realisieren lassen und damit kürzere Schaltzeiten.

Bei weiteren vorteilhaften Ausgestaltungen der Erfindung ist vorgesehen, dass sowohl die innere als auch die äußere Ventilnadel über lediglich ein Steuerventil ansteuerbar sind. Im Gehäuse ist ein Steuerraum ausgebildet, der mit dem Hochdruckkanal und darüber hinaus mit einem Steuerdruckraum verbunden ist. Durch den Druck im Steuerraum wird eine Schließkraft auf die äußere Ventilnadel zumindest mittelbar ausgeübt. Im Gehäuse ist ein Steuerventil ausgebildet, durch das der Steuerraum mit einem Leckölraum verbindbar ist, so dass der Druck im Steuerraum und, wegen der Verbindung mit dem Steuerraum, auch im Steuerdruckraum über das Steuerventil deutlich

unter den Einspritzdruck absenkbar ist, so dass sich die Schließkraft auf die innere bzw. die äußere Ventilnadel steuern lässt. Über eine geeignete Schaltcharakteristik des Steuerventils und durch geeignet dimensionierte Zu-bzw.

Abläufe des Steuerraums und dessen Verbindung mit dem Steuerdruckraum lässt sich eine separate Ansteuerung der äußeren Ventilnadel oder wahlweise beider Ventilnadeln erreichen.

Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des Gegenstandes der Erfindung sind der Zeichnung und der Beschreibung entnehmbar.

Zeichnung In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzventils gezeigt. Es zeigt Figur 1 einen Längsschnitt durch ein erfindungsgemäßes Kraftstoffeinspritzventil in seinem wesentlichen Bereich, Figur 2 eine Vergrößerung von Figur 1 im Bereich des brennraumseitigen Endes des Einspritzventils, wobei dieser Ausschnitt in Figur 1 mit II bezeichnet ist, Figur 3 eine Vergrößerung von Figur 1 im mit III bezeichneten Bereich und Figur 4 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzventils in einer Brennkraftmaschine.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels In Figur 1 ist ein Längsschnitt durch ein erfindungsgemäßes Kraftstoffeinspritzventil dargestellt. Das Kraftstoffeinspritzventil weist ein Gehäuse 1 auf, das einen Ventilkörper 3, einen Zwischenkörper 7, eine Zwischenscheibe 9, einen Steuerkörper 12 und einen Haltekörper 14 umfasst, wobei diese Bauteile in der aufgezählten Reihenfolge jeweils aneinander anliegen. Alle diese Teile des Gehäuses 1 werden hierbei durch eine Spannmutter 5 mit ihren Anlageflächen aneinander gepresst.

Im Gehäuse 1 ist eine Hochdruckbohrung 10 ausgebildet, der an einem Ende mit einer in der Zeichnung nicht dargestellten Kraftstoffhochdruckquelle verbunden ist und durch den Haltekörper 14, den Steuerkörper 12, die Zwischenscheibe 9 und den Zwischenkörper 7 bis in den Ventilkörper 3 reicht. Im Ventilkörper 3 mündet die Hochdruckbohrung 10 in einen Druckraum 26, der als radiale Erweiterung einer im Ventilkörper 3 ausgebildeten Bohrung 16 ausgeführt ist. Die Bohrung 16 wird an ihrem brennraumseitigen Ende von einer Sitzfläche 24 verschlossen, wobei in der Sitzfläche 24 Einspritzöffnungen 30 ausgebildet sind, die die Bohrung 16 mit dem Brennraum der Brennkraftmaschine verbinden. In der Bohrung 16 ist eine kolbenförmige, äußere Ventilnadel 20 angeordnet, die in einem brennraumabgewandten Abschnitt der Bohrung 16 dichtend geführt ist. Die äußere Ventilnadel 20 verjüngt sich ausgehend vom geführten Abschnitt dem Brennraum zu unter Bildung einer Druckschulter 27 und geht an ihrem brennraumseitigen Ende in eine Ventildichtfläche 32 über, mit der sie an der Sitzfläche 24 in Schließstellung anliegt. In Figur 2 ist eine Vergrößerung des mit II bezeichneten Ausschnitts von Figur 1 dargestellt, also der Bereich der Sitzfläche 24.

Zwischen der äußeren Ventilnadel 20 und der Wand der Bohrung 16 ist ein Ringkanal 28 ausgebildet, der den Druckraum 26 mit der Sitzfläche 24 verbindet, wobei die Druckschulter 27 auf Höhe des Druckraums 26 angeordnet ist. In Schließstellung verschließt die äußere Ventilnadel 20 die Einspritzöffnungen 30 gegen den Kraftstoff im Ringkanal 28, so dass nur bei von der Sitzfläche 24 abgehobener äußerer Ventilnadel 20 Kraftstoff den Einspritzöffnungen, 30 zuströmen kann.

Die äußere Ventilnadel 20 ist als Hohlnadel ausgeführt und weist eine Längsbohrung 21 auf. In der Längsbohrung 21 ist eine innere Ventilnadel 22 längsverschiebbar angeordnet, die mit ihrem brennraumseitigen Ende ebenfalls an der Sitzfläche 24 in Schließstellung zur Anlage kommt.

Die Einspritzöffnungen 30 in der Sitzfläche 24 sind in einer äußeren Einspritzöffnungsreihe 130 und einer inneren Einspritzöffnungsreihe 230 gruppiert. Die äußere Ventilnadel 20 weist an ihrem brennraumseitigen Ende eine konische Ventildichtfläche 32 auf, die einen größeren Öffnungswinkel aufweist als die ebenfalls konisch ausgebildete Sitzfläche 24. Hierdurch ist an der äußeren Kante der Dichtfläche 32 eine Dichtkante 34 ausgebildet, die in Schließstellung der äußeren Ventilnadel 20 an der Sitzfläche 24 zur Anlage kommt. Die Dichtkante 34 ist hierbei stromaufwärts zur äußeren Einspritzöffnungsreihe 130 angeordnet, so dass bei Anlage der Dichtkante 34 an der Sitzfläche 24 die Einspritzöffnungen der äußeren Einspritzöffnungsreihe 130 gegen den Ringkanal 28 abgedichtet werden. Am brennraumseitigen Ende der inneren Ventilnadel 22 ist eine konische Druckfläche 36 ausgebildet, welche ihrerseits an eine ebenfalls konische

Konusfläche 38 grenzt, die das Ende der inneren Ventilnadel 22 bildet. Am Übergang der Druckfläche 36 zur Konusfläche 38 ist eine Dichtkante 37 ausgebildet, die in Schließstellung der inneren Ventilnadel 22 an der Sitzfläche 24 zur Anlage kommt. Die Anlage der Dichtkante 37 erfolgt hierbei zwischen der äußeren Einspritzöffnungsreihe 130 und der inneren Einspritzöffnungsreihe 230, so dass bei Anlage der inneren Ventilnadel 22 an der Sitzfläche 24 nur die innere Einspritzöffnungsreihe 230 gegen den Ringraum 28 abgedichtet wird, nicht jedoch die äußere Einspritzöffnungsreihe 130.

Figur 3 zeigt eine Vergrößerung von Figur 1 im mit III bezeichneten Ausschnitt, also im Bereich von Zwischenkörper 7, Zwischenscheibe 9 und Steuerkörper 12. Im Zwischenkörper 7 ist eine Kolbenbohrung 45 ausgebildet, in der ein Druckkolben 40 angeordnet ist, der mit seinem brennraumzugewandten Ende an der äußeren Ventilnadel 20 anliegt (siehe Figur 1). Durch eine radiale Erweiterung der Kolbenbohrung 45 ist ein Federraum 43 ausgebildet, in dem zwischen einer Anlagefläche 41 des Federraums 43 und einer Ringfläche 39 des äußeren Druckkolbens 40 eine Schließfeder 44 unter Druckvorspannung angeordnet ist, die den äußeren Druckkolben 40 auf einem Teil seiner Länge umgibt. Durch die Vorspannung der Schließfeder 44 wird der äußere Druckkolben 40 in Richtung des Ventilkörpers 3 gedrückt und damit auch die äußere Ventilnadel 20 in Richtung der Sitzfläche 24. Im äußeren Druckkolben 40 ist eine Führungsbohrung 47 in Längsrichtung ausgebildet, in der ein innerer Druckkolben 42 geführt ist, der mit seinem brennraumseitigen Ende an der inneren Ventilnadel 22 anliegt. Der innere Druckkolben 42 ist im äußeren Druckkolben 40 längsverschiebbar und bewegt sich synchron

mit der inneren Ventilnadel 22. Alternativ können innerer Druckkolben 42 und innere Ventilnadel 22 auch einstückig ausgeführt werden.

Die Kolbenbohrung 45, die brennraumabgewandte Stirnseite 51 des äußeren Druckkolbens. 40 und die Zwischenscheibe 9 begrenzen einen Steuerraum 50. Der Steuerraum 50 ist über eine erste Zulaufdrossel 70 mit der Hochdruckbohrung 10 verbunden und über eine erste Ablaufdrossel 72 mit einem im Steuerkörper 12 ausgebildeten Ventilraum 68.

Im äußeren Druckkolben 40 ist ein Steuerdruckraum 52 ausgebildet, der von der Führungsbohrung 47 und der brennraumabgewandten Stirnseite 53 des inneren Druckkolbens 42 begrenzt wird. Der Steuerdruckraum 52 ist über eine zweite Zulaufdrossel 73 mit dem Hochdruckkanal 10 verbunden und über eine zweite Ablaufdrossel 74 mit dem Ventilraum 68. Bei dem in Figur 3 dargestellten Ausführungsbeispiel sind die zweite Zulaufdrossel 73 und die zweite Ablaufdrossel 74 im äußeren Druckkolben 40 ausgebildet. Die Verbindung zwischen zweiter Zulaufdrossel 73 und Hochdruckbohrung 10 wird durch eine erste Verbindungsbohrung 75 im Zwischenkörper 7 hergestellt. Die Verbindung zwischen zweiter Ablaufdrossel 74 und Ventilraum 68 wird durch eine zweite Verbindungsbohrung 76 im Zwischenkörper 7 und in der Zwischenscheibe 9 hergestellt.

Selbstverständlich müssen die zweite Zulaufdrossel 73 und die zweite Ablaufdrossel 74 nicht im äußeren Druckkolben 40 angeordnet sein, sondern können in der ersten Verbindungsbohrung 75 oder in der zweiten Verbindungsbohrung 76 angeordnet sein. Wichtig ist, dass die hydraulische Verbindung zwischen Hochdruckbohrung 10 und Ventilraum 68 einerseits und dem Drucksteuerraum 52

andererseits unabhängig von der Stellung des äußeren Druckkolbens 40 ist. Dies kann durch geeignet gewählte Bohrungsdurchmesser gewährleistet werden.

Parallel zur ersten Ablaufdrossel 72 ist in der Zwischenscheibe 9 eine dritte Ablaufdrossel 77 vorgesehen, die ebenfalls eine hydraulische Verbindung zwischen Steuerraum 50 und Ventilraum 68 herstellt.

Im Ventilraum 68 ist ein Ventilglied 60 angeordnet, das im wesentlichen halbkugelförmig ausgebildet ist und ein Steuerventil 58 bildet. Die abgeflachte Seite ist der Zwischenscheibe 9 zugewandt, während die halbkugelförmige Seite des Ventilglieds 60 mit einem Druckstück 48 verbunden ist, das in einem im Haltekörper 14 angeordneten Aufnahmekörper 13 geführt ist. Das Druckstück 48 ist hierbei durch einen Aktor 46 längsverschiebbar und bewegt dadurch auch das Ventilglied 60 im Ventilraum 68, wobei der Aktor hierbei beispielsweise als Piezo-Aktor ausgebildet ist. Das Druckstück 48 wird von einem Leckölraum 78 umgeben, der wegen seiner Verbindung mit einem in der Zeichnung nicht dargestellten Leckölsystem stets einen niedrigen Druck aufweist. Der Zwischenscheibe 9 abgewandt ist im Ventilraum 68 ein erster Ventilsitz 62 ausgebildet, an dem das Ventilglied 60 mit seiner kugeligen Ventildichtfläche 66 zur Anlage gelangen kann.

Dem ersten Ventilsitz 62 gegenüberliegend ist im Ventilraum 68 ein zweiter Ventilsitz 64 ausgebildet, an dem das Ventilglied 60 mit der abgeflachten Seite zur Anlage kommen kann. Durch Anlage des Ventilglieds 60 am zweiten Ventilsitz 64 wird die dritte Ablaufdrossel 77 verschlossen.

Die Funktion des Kraftstoffeinspritzventils ist wie folgt :

Zu Beginn des Einspritzzyklus befindet sich das Kraftstoffeinspritzventil in Schließstellung, d. h. sowohl die äußere Ventilnadel 20 als auch die innere Ventilnadel 22 sind in Anlage an der Sitzfläche 24 und verschließen sowohl die innere Einspritzöffnungsreihe 230 als auch die äußere Einspritzöffnungsreihe 130 (siehe Figur 1). Da das Ventilglied 60 am ersten Ventilsitz 62 anliegt, sind sowohl der Steuerraum 50 über die erste Zulaufdrossel 70 als auch der Steuerdruckraum 52 über die zweite Zulaufdrossel 73 mit der Hochdruckbohrung 10 verbunden, so dass sowohl im Steuerraum 50 als auch im Steuerdruckraum 52 der hohe Kräftstoffdruck des Hochdruckkanals 10 herrscht, der dem Einspritzdruck entspricht.

Die Stirnseite 51 des äußeren Druckkolbens 40 weist eine größere hydraulisch wirksame Fläche auf als die Druckschulter 27 der äußeren Ventilnadel 20, so dass die äußere Ventilnadel 20 in Schließstellung verbleibt. Die Kraft der Schließfeder 44 spielt hierbei nur eine untergeordnete Rolle ; die Schließfeder 44 dient hauptsächlich dazu, die äußere Ventilnadel 20 in Schließstellung zu halten, wenn die Brennkraftmaschine nicht arbeitet. Auch im Ventilraum 68 herrscht über die erste Ablaufdrossel 72, die zweite Ablaufdrossel 74 und die dritte Ablaufdrossel 77 der gleiche Druck wie in der m Hochdruckbohrung 10. Im Leckölraum 78 herrscht dagegen ein niedriger Druck, der in der Regel etwa dem Atmosphärendruck entspricht.

Soll eine Einspritzung stattfinden, so wird der Aktor 46 betätigt, und das Ventilglied 60 bewegt sich zusammen mit dem Druckstück 48 vom ersten Ventilsitz 62 weg zum zweiten Ventilsitz 64. Hierdurch wird der Ventilraum 68 mit dem

Leckölraum 78 verbunden, so dass der Ventilraum 68 sowie der Steuerraum 50 über die erste Ablaufdrossel 72 und der Steuerdruckraum 52 über die zweite Ablaufdrossel 74 druckentlastet werden. Durch die Anlage des Ventilglieds 60 am zweiten Ventilsitz 64 wird die dritte Ablaufdrossel 77 verschlossen.

Die erste Zulaufdrossel 70 und die erste Ablaufdrossel 72 sind dabei so dimensioniert, dass der Druck im Steuerraum 50 zwar abfällt, aber nicht auf das Niveau des Leckölraums 78. Durch den abfallenden Druck im Steuerraum 50 erniedrigt sich die hydraulische Kraft auf die Stirnseite 51 des äußeren Druckkolbens 40,-so dass jetzt die hydraulische Kraft auf die Druckschulter 27 überwiegt. Die äußere Ventilnadel 20 hebt daraufhin von der Sitzfläche 24 ab, und Kraftstoff strömt aus dem Ringraum 28 zur äußeren Einspritzöffnungsreihe 130 und wird von dort in den Brennraum der Brennkraftmaschine eingespritzt. Die äußere Ventilnadel 20 bzw. der äußere Druckkolben 40 bewegen sich solange vom Brennraum weg, bis die Stirnseite 51 des äußeren Druckkolbens 40 an der Zwischenscheibe 9 zur Anlage kommt.

Auch im Steuerdruckraum 52 sinkt durch das Öffnen des Steuerventils 58 der Druck ab. Gleichzeitig wird durch das Abheben der äußeren Ventilnadel 20 jetzt auch die Druckfläche 36 der inneren Ventilnadel 22 vom Kraftstoff beaufschlagt. Sobald die auf die Druckfläche 36 wirkende hydraulische Kraft größer als die auf die Stirnseite 53 des inneren Druckkolbens 42 ist, hebt die innere Ventilnadel 22 von der Sitzfläche ab und gibt die innere Einspritzöffnungsreihe 230 frei.

Durch eine geeignete Abstimmung von erster Zulaufdrosssel

70 und erster Ablaufdrossel 72 einerseits sowie zweiter Zulaufdrosssel 73 und zweiter Ablaufdrossel 74 andererseits wird erreicht, dass die äußere Ventilnadel 20 und die innere Ventilnadel 22 zeitlich versetzt Öffnen.

Wenn beabsichtigt ist, beispielsweise für eine Piloteinspritzung, nur durch die äußere Einspritzöffnungsreihe 130 Kraftstoff in den Brennraum der Brennkraftmaschine einzuspritzen, so muss das Ventilglied 60 durch den Aktor 46 erneut bewegt werden, so dass die Verbindung des Ventilraums 68 zum Leckölraum 78 unterbrochen wird, bevor die innere Ventilnadel 22 öffnet.

Durch das Schließen des Steuerventils 58 baut sich im Steuerraum 50 und im Steuerdruckraum 52 sich erneut ein hohes Kraftstoffdruckniveau auf, das den äußeren Druckkolben 40 und damit auch die äußere Ventilnadel 20 wieder zurück in die Schließstellung drückt. Dies ist z. B. bei einer Voreinspritzung sinnvoll.

Ist hingegen ein besonders schneller Druckabbau im Steuerraum 50 und damit ein besonders schnelles Öffnen der äußeren Ventilnadel 20 erwünscht, so wird das Ventilglied 60 in ein dritte Schaltstellung gebracht in der es weder am ersten Ventilsitz 62 noch am zweiten Ventilsitz 64 anliegt, so dass auch die dritte Ablaufdrossel 77 zum Druckabbau im Steuerraum 50 beiträgt. Somit kann durch die wahlweise Benutzung der dritten Ablaufdrossel 77 eine Einspritzverlaufsformung vorgenommen werden, was sich positiv auf das Betriebsverhalten der Brennkraftmaschine auswirkt.

Der Aktor 46 ist in diesem Ausführungsbeispiel vorzugsweise ein Piezo-Aktor. Das Ventilglied 60 im Ventilraum 68 benötigt für seine Funktion nur einen geringen Hub, wie er

in der Regel von einem Piezo-Aktor aufgebracht werden kann.

Notfalls kann ein hydraulischer Übersetzer vorgesehen werden, mit dem größere Hübe realisiert werden können und der aus dem Stand der Technik hinlänglich bekannt ist.

Darüber hinaus bieten Piezo-Aktoren den Vorteil, dass sie äußerst schnell schalten können. Es ist so ohne Probleme in der oben beschriebenen Art und Weise möglich ist, eine präzise Voreinspritzung nur durch die äußere Einspritzöffnungsreihe 130 durchzuführen.

In Figur 4 ist ein Kraftstoffsystem 102 dargestellt. Diese Kraftstoffsystem umfasst einen Kraftstoffbehälter 104, aus dem Kraftstoff 106 durch eine elektrische Kraftstoffpumpe 108 gefördert wird. Von einer Hochdruckkraftstoffpumpe 110 gelangt der Kraftstoff 106 über einen Common-Rail 114 in die erfindungsgemäßen Kraftstoffventile 116, die den Kraftstoff 106 in der zuvor beschriebenen Weise in die Brennräume 118 einer Brennkraftmaschine einspritzen.