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Title:
FUEL INJECTION VALVE FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2003/069151
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a fuel injection valve for internal combustion engines, comprising a housing (1) in which an outer valve needle (20) and an inner valve needle (22), which is guided in said outer valve needle, are arranged in a bore hole (16). The outer valve needle (20) controls an outer row of injection openings (130) by means of a longitudinal movement and the inner valve needle (22) likewise controls an inner row of injection openings (230) by means of a longitudinal movement, fuel being supplied to said rows of injection openings (130; 230) with an injection pressure by means of a high pressure channel formed in the housing (1). A control pressure chamber (52) is embodied in the housing (1) and can be connected to the high pressure channel (10). A closing force is at least indirectly exerted on the inner valve needle (22) by means of the pressure of said control pressure chamber. The high pressure channel (10) is connected to a control chamber (50), and a closing force is at least indirectly exerted on the outer valve needle (20) by means of the pressure of said control chamber. The control chamber (50) is connected to the control pressure chamber (52). A control valve (58) is arranged in the housing (1), by which means the control chamber (50) can be connected to a leak oil chamber (78).

Inventors:
POTZ DETLEV DI
BOEHLAND PETER (DE)
KUEGLER THOMAS (DE)
KOENINGER ANDREAS (DE)
NUNIC PREDRAG (DE)
Application Number:
PCT/DE2003/000210
Publication Date:
August 21, 2003
Filing Date:
January 27, 2003
Export Citation:
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Assignee:
BOSCH GMBH ROBERT (DE)
BOEHLAND PETER (DE)
SANDER POTZ MAIKE HF (DE)
POTZ WENDELIN HM (DE)
KUEGLER THOMAS (DE)
KOENINGER ANDREAS (DE)
NUNIC PREDRAG (DE)
International Classes:
F02M45/08; F02M47/00; F02M61/10; F02M47/02; F02M51/00; F02M51/06; F02M61/18; F02M63/00; (IPC1-7): F02M45/08; F02M47/02
Domestic Patent References:
WO2002090754A12002-11-14
Foreign References:
EP1069308A22001-01-17
EP0978649A22000-02-09
DE10038054A12001-02-15
DE19834867A11999-02-11
EP0878623A21998-11-18
DE19949528A12001-04-19
DE4115477A11991-11-21
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Claims:
Ansprüche
1. Kraftstoffeinspritzventil für Brennkraftmaschinen mit ei nem Gehäuse (1), in dem in einer Bohrung (16) eine äußere Ventilnadel (20) und eine darin geführte innere Ventilna del (22) angeordnet sind, wobei die äußere Ventilnadel (20) in einer Schließposition an einem am brennraumseiti gen 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 Zu stand der Ventilnadeln (20 ; 22) Kraftstoff unter Druck aus einen im Gehäuse (1) ausgebildeten Druckraum (26) zu fließt und von dort in den Brennraum der Brennkraftma schine eingespritzt wird, und mit einer Druckschulter (27), die an der äußeren Ventilnadel (20) ausgebildet ist und die vom Kraftstoffdruck im Druckraum (26) beauf schlagt wird, so dass sich dadurch eine in Öffnungsrich tung wirkende Kraft auf die äußere Ventilnadel (20) er gibt, und mit einer Druckfläche (36) an der inneren Ven tilnadel (22), die nach Abheben der äußeren Ventilnadel (20) vom Ventilsitz (24) vom Kraftstoffdruck in Öffnungs richtung beaufschlagt wird, und mit einem im Gehäuse (1) verlaufenden Hochdruckkanal (10), der in den Druckraum (26) mündet und in dem stets Kraftstoff unter hohem Druck anliegt, und mit einem kraftstoffgefüllten Steuerdruck raum (52), dessen Druck steuerbar ist und durch dessen Druck zumindest mittelbar eine Schließkraft auf die inne re Ventilnadel (22) ausgeübt wird, dadurch gekennzeich net, dass im Gehäuse (1) ein kraftstoffgefüllter Steuer raum (50) ausgebildet ist, durch dessen Druck zumindest mittelbar eine Schließkraft auf die äußere Ventilnadel (20) ausgeübt wird, und mit einer Zulaufdrossel (70), durch welche der Steuerraum (50) mit dem Hochdruckkanal (10) verbunden ist, und mit einer Ablaufdrossel (72), ü ber die der Steuerraum (50) mit einem drucklosen Lecköl raum (78) verbindbar ist, wobei die Ablaufdrossel (72) durch ein Steuerventil (58) verschließbar ist und die Ab laufdrossel (72) und die Zulaufdrossel (70) so dimensio niert ist, dass bei geöffneter Ablaufdrossel (72) mehr Kraftstoff aus dem Steuerraum (50) abfließt als durch die Zulaufdrossel (70) zufließt, und mit einer Verbindung (55) zwischen dem Steuerraum (50) und dem Steuerdruckraum (52), wobei der Steuerdruckraum (52) bis auf die Verbin dung (55) abgeschlossen ist und wobei die Verbindung (55) so dimensioniert ist, dass beim Öffnen der Ablaufdrossel (72) durch das Steuerventil (58) zuerst der Druck im Steuerraum (50) abfällt und erst mit einer zeitlichen Verzögerung auch im Steuerdruckraum (52).
2. Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, dass das Steuerventil (58) einen mit dem Steuerraum (50) verbundenen Ventilraum (68) und ein durch einen Aktor (46) steuerbares Ventilglied (60) aufweist.
3. Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 2, dadurch ge kennzeichnet, dass das Ventilglied (60) des Steuerventils (58) durch einen elektrischen Aktor (46) bewegt wird.
4. Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 3, dadurch ge kennzeichnet, dass der elektrische Aktor (46) ein Piezo Aktor ist.
5. Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 2, dadurch ge kennzeichnet, 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 ers ten Schaltstellung gegen den Leckölraum (78) abgedichtet ist und in der zweiten Schaltstellung mit dem Leckölraum (78) verbunden ist.
6. Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 5, dadurch ge kennzeichnet, dass der Ventilraum (68) über einen Verbin dungskanal (74 ; 76) mit dem Hochdruckkanal (10) verbind bar ist, wobei das Ventilglied (60) bei seiner Anlage am zweiten Ventilsitz (64) den Verbindungskanal (74) ver schließt.
7. Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 5, dadurch ge kennzeichnet, dass sich das Ventilglied (60) in eine Mit telstellung bringen lässt, so dass das Ventilglied (60) weder am ersten Ventilsitz (62) noch am zweiten Ventil sitz (64) anliegt.
8. Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, dass im 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.
9. Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 8, dadurch ge kennzeichnet, dass der äußere Druckkolben (40) bei der Öffnungsbewegung der äußeren Ventilnadel (10) an einer Wand des Steuerraums (50) zur Anlage kommt und dadurch die Zulaufdrossel (70) unterbricht, die den Steuerraum (50) mit dem Hochdruckkanal (10) verbindet.
10. Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 8, dadurch ge kennzeichnet, dass der Steuerdruckraum (52) im äußeren Druckkolben (40) ausgebildet ist und dass die Verbindung mit dem Steuerraum (50) als Verbindungsbohrung (55) im äußeren Druckkolben (40) ausgebildet ist.
11. Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, dass im Leckölraum (78) stets ein gegenüber dem Einspritzdruck deutlich niedrigerer Druck herrscht, vorzugsweise Atmosphärendruck.
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 beispiels- weise aus der Offenlegungsschrift DE 41 15 477 AI bekannt.

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

Im Gehäuse des Kraftstoffeinspritzventils ist ein Steuerraum ausgebildet, dessen Druck auf die Stirnseite eines Druckkol- bens wirkt, der mit der inneren Ventilnadel verbunden ist.

Auf diese Weise ergibt sich über den Druck im Steuerraum ei- ne Schließkraft auf die innere Ventilnadel, die diese in An- lage an der Ventilsitzfläche hält. Der Steuerraum kann über ein Steuerventil mit dem Einspritzdruck verbunden oder auch in einen Leckölraum entlastet werden, so dass auf diese Wei- se der Druck im Steuerraum gesteuert werden kann. Die Öff- nungskraft auf die innere bzw. äußere Ventilnadel wird im genannten Stand der Technik durch Beaufschlagung mit Kraft- stoffdruck einer jeweils an den Ventilnadeln ausgebildeten Druckfläche erzeugt, wobei der Druck, bei dem die Ventilna- deln öffnen, als Öffnungsdruck bezeichnet wird.

Das bekannte Kraftstoffeinspritzventil weist hierbei jedoch den Nachteil auf, dass die Schließkraft auf die äußere Ven- tilnadel nicht hydraulisch erzeugt wird, sondern über eine fest vorgespannte Schließfeder. Deshalb ist der Öffnungs- druck der äußeren Ventilnadel nicht regelbar, und es kann durch die äußere Einspritzöffnungsreihe nur mit einem Min- destdruck, der dem Öffnungsdruck der äußeren Ventilnadel entspricht, eingespritzt werden. Darüber hinaus weist der Stand der Technik den Nachteil auf, dass das Steuerventil, welches den Druck im Steuerraum regelt, als 3/2-Wege-Ventil mit Schiebersitz ausgebildet ist, so dass es relativ kompli- ziert und damit teuer in der Herstellung ist. Es ist bei dem bekannten Kraftstoffeinspritzventil somit nicht möglich, den Einspritzquerschnitt beliebig zu steuern.

Vorteile der Erfindung Das erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritzventil mit den kenn- zeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1 weist demgegen- über den Vorteil auf, dass sowohl die innere als auch die äußere Ventilnadel über lediglich ein Steuerventil ansteuer- bar sind. Im Gehäuse ist ein Steuerraum ausgebildet, der mit dem Hochdruckkanal und darüber hinaus mit einem Steuerdruck- raum 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 Steuerven- til deutlich unter den Einspritzdruck absenkbar ist, so dass sich die Schließkraft auf die innere bzw. die äußere Ventil- nadel steuern lässt. Über eine geeignete Schaltcharakteris- tik des Steuerventils und durch geeignet dimensionierte Zu- bzw. Abläufe des Steuerraums und dessen Verbindung mit dem Steuerdruckraum lässt sich eine separate Ansteuerung der äu- ßeren Ventilnadel oder wahlweise beider Ventilnadeln errei- chen.

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 vorteil- hafterweise als elektrischer Aktor ausgebildet und hierbei insbesondere als Piezo-Aktor. Hierdurch lässt sich das Ven- tilglied präzise steuern und das Ventilglied unmittelbar auf die gewünschte Position fahren.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wirkt das Ven- tilglied 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 präzise und ohne nennenswerte zeitliche Verzögerung steuern.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist der Ven- tilraum des Steuerventils über einen Verbindungskanal mit dem Hochdruckkanal verbindbar, wobei das Ventilglied bei seiner Anlage am zweiten Ventilsitz den Verbindungskanal verschließt. Bei Entlastung des Steuerraums wird somit der Verbindungskanal unwirksam und stört die weitere Funktion der Druckregelung im Steuerraum nicht. Bei Betätigung des Steuerventils und Bewegung des Ventilgliedes zum ersten Ven- tilsitz wird der Hochdruckkanal freigegeben, und es kann Kraftstoff mit dem Einspritzdruck in den Ventilraum und von dort in den Steuerraum strömen. Hierdurch wird nach Beendi- gung der Einspritzung sehr schnell ein hoher Druck im Steu- erraum aufgebaut, so dass sich eine starke Schließkraft auf die äußere Ventilnadel und damit auch auf die innere Ventil- nadel ergibt.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist im Gehäuse ein äußerer Druckkolben angeordnet, der mit der äußeren Ven- tilnadel 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 äu- ßere Ventilnadel ausgeübt wird. Durch die Trennung der Funk- tion der druckbeaufschlagten Druckfläche und der Ventilnadel lassen sich beide Teile getrennt voneinander optimieren.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung kommt der äu- ßere Druckkolben bei der Öffnungshubbewegung der äußeren Ventilnadel an einer Wand des Steuerraums zur Anlage, so dass die Verbindung des Steuerraums zum Hochdruckkanal un- terbrochen wird. Hierdurch strömt bei geöffnetem Kraftstoff- einspritzventil kein Kraftstoff mehr in den Steuerraum, so dass die Leckölverluste des Kraftstoffeinspritzventils mini- miert werden.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist der Steu- erdruckraum im äußeren Druckkolben ausgebildet und durch ei- ne Bohrung im äußeren Druckkolben mit dem Steuerraum verbun- den. Diese Konstruktion erlaubt eine direkte Ansteuerung der inneren Ventilnadel, die sich in der äußeren Ventilnadel be- findet, und ergibt darüber hinaus eine sehr platzsparende Konstruktion.

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 gegen- über dem Einspritzdruck, so dass sich entsprechend auch grö- ßere Kräfte auf die innere bzw. äußere Ventilnadel realisie- ren lassen und damit kürzere Schaltzeiten.

Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des Ge- genstandes der Erfindung sind der Zeichnung und der Be- schreibung entnehmbar.

Zeichnung In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des erfindungs- gemäßen 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 die- ser Ausschnitt in Figur 1 mit II bezeichnet ist, Figur 3 eine Vergrößerung von Figur 1 im mit III bezeich- neten Bereich und Figur 4 einen Querschnitt durch den in Figur 3 gezeigten Ausschnitt entlang der Linie IV-IV.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels In Figur 1 ist ein Längsschnitt durch ein erfindungsgemäßes Kraftstoffeinspritzventil dargestellt. Das Kraftstoffein- spritzventil weist ein Gehäuse 1 auf, das einen Ventilkörper 3, einem Zwischenkörper 7, eine Zwischenscheibe 9, einen Steuerkörper 12 und einen Haltekörper 14 umfasst, wobei die- se Bauteile in der aufgezählten Reihenfolge jeweils aneinan- der anliegen. Alle diese Teile des Gehäuses 1 werden hierbei durch eine Spannmutter 5 mit ihren Anlageflächen aneinander gepresst. Im Gehäuse 1 ist ein Hochdruckkanal 10 ausgebil- det, der an einem Ende mit einer in der Zeichnung nicht dar- gestellten 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 der Hochdruckkanal 10 in einen Druckraum 26, der als radiale Erweiterung einer im Ventil- körper 3 ausgebildeten Bohrung 16 ausgeführt ist. Die Boh- rung 16 wird an ihrem brennraumseitigen Ende von einer Sitz- fläche 24 verschlossen, wobei in der Sitzfläche 24 Ein- spritzöffnungen 30 ausgebildet sind, die die Bohrung 16 mit dem Brennraum der Brennkraftmaschine verbinden. In der Boh- rung 16 ist eine kolbenförmige, äußere Ventilnadel 20 ange- ordnet, die in einem brennraumabgewandten Abschnitt der Boh- rung 16 dichtend geführt ist. Die äußere Ventilnadel 20 ver- jüngt 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.

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 Schließstel- lung verschließt die äußere Ventilnadel 20 die Einspritzöff- nungen 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. In Figur 2 ist eine Vergrößerung des mit II bezeichneten Ausschnitts von Figur 1 dargestellt, also der Bereich der Sitzfläche 24. Die Ein- spritzöffnungen 30 in der Sitzfläche 24 sind in einer äuße- ren Einspritzöffnungsreihe 130 und einer inneren Einspritz- öffnungsreihe 230 gruppiert. Die äußere Ventilnadel 20 weist an ihrem brennraumseitigen Ende eine konische Ventildicht- fläche 32 auf, die einen größeren Öffnungswinkel aufweist als die ebenfalls konisch ausgebildete Sitzfläche 24. Hier- durch ist an der äußeren Kante der Dichtfläche 32 eine Dichtkante 34 ausgebildet, die in Schließstellung der äuße- ren Ventilnadel 20 an der Sitzfläche 24 zur Anlage kommt.

Die Dichtkante 34 ist hierbei stromaufwärts zur äußeren Ein- spritzöffnungsreihe 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 inne- ren Ventilnadel 22 an der Sitzfläche 24 zur Anlage kommt.

Die Anlage der Dichtkante 37 erfolgt hierbei zwischen der äußeren Einspritzöffnungsreihe 130 und der inneren Ein- spritzöffnungsreihe 230, so dass bei Anlage der inneren Ven- tilnadel 22 an der Sitzfläche 24 nur die innere Einspritz- öffnungsreihe 230 gegen den Ringraum 28 abgedichtet wird, nicht jedoch die äußere Einspritzöffnungsreihe 130.

Figur 3 zeigt eine Vergrößerung von Figur 1 im mit III be- zeichneten Ausschnitt, also im Bereich von Zwischenkörper 7, Zwischenscheibe 9 und Steuerkörper 12. Im Zwischenkörper 7 ist eine Kolbenbohrung 45 ausgebildet, in der ein Druckkol- ben 40 angeordnet ist, der mit seinem brennraumzugewandten Ende an der äußeren Ventilnadel 20 anliegt. Durch eine radi- ale Erweiterung der Kolbenbohrung 45 ist ein Federraum 43 ausgebildet, in dem zwischen einer Anlagefläche 41 des Fe- derraums 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 Rich- tung 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 brenn- raumseitigen Ende an der inneren Ventilnadel 22 anliegt. Der innere Druckkolben 42 ist im äußeren Druckkolben 40 längs- verschiebbar und bewegt sich synchron mit der inneren Ven- tilnadel 22.

Durch die Kolbenbohrung 45, die brennraumabgewandte Stirn- seite 51 des äußeren Druckkolbens 40 und die Zwischenscheibe 9 wird ein Steuerraum 50 begrenzt, der über eine im äußeren Druckkolben 40 ausgebildete Verbindungsbohrung 55 mit einem Steuerdruckraum 52 verbunden ist, der von der Führungsboh- rung 47 und der brennraumabgewandten Stirnseite 53 des inne- ren Druckkolbens 42 begrenzt wird. Der Steuerraum 50 ist ü- ber eine Zulaufdrossel 70 mit dem Hochdruckkanal 10 verbun- den und über eine Ablaufdrossel 72 mit einem im Steuerkörper 12 ausgebildeten Ventilraum 68. Im Ventilraum 68 ist ein Ventilglied 60 angeordnet, das im wesentlichen halbkugelför- mig ausgebildet ist und ein Steuerventil 58 bildet. Die ab- geflachte 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, wo- bei der Aktor hierbei beispielsweise als Piezo-Aktor ausge- bildet ist. Das Druckstück 48 wird von einem Leckölraum 78 umgeben, der wegen seiner Verbindung mit einem in der Zeich- nung nicht dargestellten Leckölsystem stets einen niedrigen Druck aufweist. Der Zwischenscheibe 9 abgewandt ist im Ven- tilraum 68 ein erster Ventilsitz 62 ausgebildet, an dem das Ventilglied 60 mit seiner kugeligen Ventildichtfläche 66 zur Anlage gelangen kann. Dem ersten Ventilsitz 62 gegenüberlie- gend ist im Ventilraum 68 ein zweiter Ventilsitz 64 ausge- bildet, an dem das Ventilglied 60 mit der abgeflachten Seite zur Anlage kommen kann. Durch Anlage des Ventilglieds 60 am zweiten Ventilsitz 64 wird ein Verbindungskanal 74 ver- schlossen, der ebenfalls in den Ventilraum 68 mündet und der über einen Querkanal 76 mit dem Hochdruckkanal 10 verbunden ist. Figur 4 zeigt einen Querschnitt durch Figur 3 entlang der Linie IV-IV. Der Verlauf des Querkanals 76 als eine halbkreisförmige Nut an der dem Zwischenkörper 7 zugewandten Anlagefläche der Zwischenscheibe 9 wird hier deutlich. In dem dort dargestellten Querschnitt ist auch gut die Zulauf- drossel 70, die Ablaufdrossel 72, der Verbindungskanal 74 und der Hochdruckkanal 10 sichtbar.

Die Funktion des Kraftstoffeinspritzventils ist wie folgt : Zu Beginn des Einspritzzyklus befindet sich das Kraftstoff- einspritzventil 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 in- nere Einspritzöffnungsreihe 230 als auch die äußere Ein- spritzöffnungsreihe 130. Da das Ventilglied 60 am ersten Ventilsitz 62 anliegt, sind sowohl der Steuerraum 50 als auch der Steuerdruckraum 52 über die Zulaufdrossel 70 mit dem Hochdruckkanal 10 verbunden, so dass sowohl im Steuer- raum 50 als auch im Steuerdruckraum 52 der hohe Kraftstoff- druck des Hochdruckkanals 10 herrscht, der dem Einspritz- druck 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 unterge- ordnete 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 durch die Verbindung über den Verbindungskanal 74 und auch über die Ablaufdrossel 72 der Druck im Hochdruckka- nal 10. Im Leckölraum 78 herrscht dagegen ein niedriger Druck, der in der Regel etwa dem Atmosphärendruck ent- spricht.

Soll eine Einspritzung stattfinden, so wird der Aktor 46 be- tätigt, und das Ventilglied 60 bewegt sich zusammen mit dem Druckstück 48 vom ersten Ventilsitz 62 weg zum zweiten Ven- tilsitz 64. Hierdurch wird der Ventilraum 68 mit dem Lecköl- raum 78 verbunden, so dass der Ventilraum 68 und auch der Steuerraum 50 über die Ablaufdrossel 72 druckentlastet wer- den. Durch die Anlage des Ventilglieds 60 am zweiten Ventil- sitz 64 wird der Verbindungskanal 74 verschlossen, so dass in den Ventilraum 68 kein Kraftstoff mehr über den Querkanal 76 zufließen kann. Die Zulaufdrossel 70 und die Ablaufdros- sel 72 sind dabei so dimensioniert, dass der Druck im Steu- erraum 50 zwar abfällt, aber nicht auf das Niveau des Leck- ölraums 78. Durch den abfallenden Druck im Steuerraum 50 er- niedrigt 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 Ventil- nadel 20 hebt daraufhin von der Sitzfläche 24 ab, und Kraft- stoff strömt aus dem Ringraum 28 zur äußeren Einspritzöff- nungsreihe 130 und wird von dort in den Brennraum der Brenn- kraftmaschine eingespritzt. Durch das Abheben der äußeren Ventilnadel 20 wird jetzt auch die Druckfläche 36 der inne- ren Ventilnadel 22 vom Kraftstoff beaufschlagt, jedoch reicht diese Kraft nicht aus, die hydraulische Kraft auf die Stirnseite 53 des inneren Druckkolbens 42 zu überwinden, da der Druck im Steuerraum 50 hierfür noch zu hoch ist. Die äu- ßere 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.

Wenn beabsichtigt ist, beispielsweise für eine Pilotein- spritzung, nur durch die äußere Einspritzöffnungsreihe 130 Kraftstoff in den Brennraum der Brennkraftmaschine einzu- spritzen, so muss zu diesem Zeitpunkt durch die Betätigung des Aktors 46 das Ventilglied 60 erneut bewegt werden, so dass die Verbindung des Ventilraums 68 zum Leckölraum 78 un- terbrochen wird. Hierdurch wird die Verbindung des Hoch- druckkanals 10 über den Verbindungskanal 74 zum Ventilraum 68 wieder hergestellt, so dass Kraftstoff mit Einspritzdruck aus dem Hochdruckkanal 10 über die Ablaufdrossel 72 und über die Zulaufdrossel 70 in den Steuerraum 50 strömt. Dort baut sich erneut ein hohes Kraftstoffdruckniveau auf, das den äu- ßeren Druckkolben 40 und damit auch die äußere Ventilnadel 20 wieder zurück in die Schließstellung drückt.

Ist hingegen vorgesehen, durch den gesamten Einspritzquer- schnitt, d. h. durch sämtliche Einspritzöffnungen 30 einzu- spritzen, so verbleibt das Ventilglied 60 in Anlage am zwei- ten Ventilsitz 64. Durch die Anlage der Stirnseite 51 des äußeren Druckkolbens 40 an der Zwischenscheibe 9 wird die Zulaufdrossel 70 verschlossen. Der Druck im Steuerdruckraum 52 kann somit über die Ablaufdrossel 72 und die Verbindung des Ventilraums 68 zum Leckölraum 78 weiter abfallen, bis die hydraulische Kraft auf die Druckfläche 36 der inneren Ventilnadel 22 größer ist als die hydraulische Kraft auf die Stirnseite 53 des inneren Druckkolbens 42. Die innere Ven- tilnadel 22 hebt jetzt mit der Dichtkante 37 von der Sitz- fläche 24 ab, und Kraftstoff wird zusätzlich durch die inne- re Einspritzöffnungsreihe 230 eingespritzt. Die Einspritzung wird auch hier dadurch beendet, dass der Aktor 46 betätigt wird, so dass das Ventilglied 60 wieder zurück in Anlage an den ersten Ventilsitz 62 fährt. In der bereits oben be- schriebenen Weise wird nun wieder Kraftstoffhochdruck in den Steuerraum 50 und über die Verbindungsbohrung 55 auch in den Steuerdruckraum 52 geleitet. Hierdurch schließen sowohl die innere Ventilnadel 22 als auch die äußere Ventilnadel 20 die Einspritzöffnungen 30 wieder gegen den Ringkanal 28.

Neben der Zeitsteuerung für das Öffnen nur der äußeren Ein- spritzöffnungsreihe kann ein selektives Öffnen auch durch eine Mittelstellung des Steuerventils 58 erreicht werden.

Das Ventilglied 60 wird mittels des Piezo-Aktors 48 in eine Mittelstellung zwischen dem ersten Ventilsitz 62 und dem zweiten Ventilsitz 64 gefahren, so dass sämtliche Verbindun- gen zum Ventilraum 68 geöffnet sind. Hierdurch fließt einer- seits Kraftstoff aus dem Ventilraum 68 in den Leckölraum 78, andererseits über den Verbindungskanal 74 ständig in den Ventilraum 68, so dass sich nur ein gewisser Druckabfall im Ventilraum 68 einstellt, der noch deutlich über dem Druck des Leckölraums 78 liegt. Dieser Druck reicht aus, um die innere Ventilnadel 22 in ihrer Schließstellung zu halten, die Schließkraft auf die äußere Ventilnadel 20 ist jedoch soweit reduziert, dass diese öffnet. Die Einspritzung wird auch hier wieder in der bereits oben beschriebenen Art und Weise durch Schalten des Steuerventils 58 beendet.

Der Aktor 46 ist in diesem Ausführungsbeispiel vorzugsweise ein Piezo-Aktor. Das Ventilglied 60 im Ventilraum 68 benö- tigt 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 wer- den, 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 Vor- einspritzung nur durch die äußere Einspritzöffnungsreihe 130 durchzuführen.