Kraftstoffeinspritzventil für Brennkraftmaschinen Stand der Technik Die Erfindung geht von einem Kraftstoffeinspritzventil für Brennkraftmaschinen nach der Gattung des Patentanspruchs 1 aus. Ein solches Kraftstoffeinspritzventil ist beispielswei- se aus der Schrift DE-OS 27 11 391 bekannt und umfasst einen Ventilkörper, in dem in einer Bohrung eine Ventilhohlnadel und in dieser eine längsverschiebbare Ventilnadel angeordnet sind. An ihrem brennraumseitigen Ende weist die Ventilhohl- nadel eine Ventildichtfläche auf, mit der sie mit einem im Ventilkörper ausgebildeten Ventilsitz zusammenwirkt. Ebenso weist die Ventilnadel an ihrem brennraumseitigen Ende eine Ventildichtfläche auf, die mit demselben Ventilsitz zusam- menwirkt. Die Ventilnadel wird hierbei zumindest auf einem Teil ihrer Länge in der Ventilhohlnadel geführt, so dass sie zum Ventilsitz eine definierte Lage einhält. Vom Ventilsitz gehen meist mehrere Einspritzöffnungen aus, die in den Brennraum der Brennkraftmaschine münden. Durch die Ein- spritzöffnungen kann Kraftstoff unter hohem Druck in den Brennraum der Brennkraftmaschine eingespritzt werden, wobei deren Öffnung durch die Ventilhohlnadel und die Ventilnadel gesteuert wird.

Das bekannte Kraftstoffeinspritzventil weist hierbei jedoch den Nachteil auf, dass die Ventilnadel in der Ventilhohlna- del bis zum brennraumseitigen Ende der Ventilhohlnadel eng geführt wird, um eine exakte Ausrichtung bezüglich des Ven- tilsitzes zu erreichen. Da sich die Ventilhohlnadel aufgrund der Belastungen beim Zusammenwirken mit dem Ventilsitz etwas nach innen verformen kann, insbesondere dann, wenn der Ven- tilsitz konisch geformt ist, kommt es zwischen der Ventilna- del und der Ventilhohlnadel zu erhöhter Reibung und damit zu übermäßigem Verschleiß.

Vorteile der Erfindung Das erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritzventil mit den kenn- zeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1 weist demgegen- über den Vorteil auf, dass die Reibung zwischen der Ventil- hohlnadel und der Ventilnadel stets niedrig bleibt, so dass sich die Lebensdauer des Kraftstoffeinspritzventils deutlich erhöht. Zwischen einem brennraumseitigen Endabschnitt der Ventilnadel und der Ventilhohlnadel ist eine Freilegung vor- gesehen, die ein ausreichendes Spiel der Ventilnadel an ih- rem brennraumseitigen Ende sicherstellt.

Durch die Unteransprüche sind vorteilhafte Ausgestaltungen des Gegenstandes der Erfindung möglich.

In einer ersten vorteilhaften Ausgestaltung schließt sich brennraumabgewandt an die Freilegung ein erster Führungsab- schnitt der Ventilnadel an, der in der Ventilhohlnadel eng, also mit geringem Spiel, geführt ist. Hierdurch bleibt die geringe Reibung zwischen der Ventilhohlnadel und der Ventil- nadel erhalten, da die Verformung nur am äußersten brenn- raumseitigen Ende der Ventilhohlnadel auftritt. Andererseits ist eine exakte Führung der Ventilnadel im Bezug auf den Ventilsitz gewährleistet und damit auch eine gleichmäßige Einspritzung durch sämtliche Einspritzöffnungen.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung weist die Ven- tilnadel neben dem ersten Führungsabschnitt auch einen zwei- ten Führungsabschnitt auf, mit dem sie ebenfalls in der Ven- tilhohlnadel geführt ist und der zum ersten Führungsab- schnitt beabstandet ist. Durch zwei Führungsabschnitte lässt sich die Ventilnadel exakter in der Ventilhohlnadel führen und gleichzeitig die Reibung zwischen diesen Bauteilen.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist das Spiel der Ventilnadel in der Ventilhohlnadel am zweiten Führungs- abschnitt größer als am ersten Führungsabschnitt. Für die exakte Ausrichtung der Ventilnadel ist ein eng geführter erster Führungsabschnitt wichtig. Da zwei Führungsabschnitte der Ventilnadel nie exakt in der Bohrung fluchten, sollte das Spiel des zweiten Führungsabschnitts größer sein, so dass es zu keinem Klemmen der Ventilnadel in der Ventilhohl- nadel kommt. Besonders vorteilhaft ist dabei, zwischen den beiden Führungsabschnitten einen Freistich vorzusehen, so dass die Ventilnadel nur in den Führungsabschnitten geführt wird und dazwischen keine Reibung auftritt.

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 dargestellt. Es zeigt Figur 1 ein Kraftstoffeinspritzventil im Längsschnitt, Figur 2 eine Vergrößerung von Figur 1 im Bereich des Ventilsitzes und Figur 3 dieselbe Darstellung wie Figur 2 eines weiteren Ausführungsbeispiels.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels In Figur 1 ist ein Kraftstoffeinspritzventil im Längsschnitt dargestellt. Das Kraftstoffeinspritzventil umfasst einen Ventilkörper 1, in dem eine Bohrung 3 mit einer Längsachse 8 ausgebildet ist. Die Bohrung 3 wird an ihrem brennraumseiti- gen Ende von einem konischen Ventilsitz 16 begrenzt, von dem äußere Einspritzöffnungen 17 und innere Einspritzöffnungen 18 abgehen. Die inneren Einspritzöffnungen 18 sind dabei be- züglich der Längsachse 8 der Bohrung 3 axial versetzt zu den äußeren Einspritzöffnungen 17 angeordnet. In der Bohrung 3 ist eine Ventilhohlnadel 10 längsverschiebbar angeordnet, die in einem brennraumabgewandten Abschnitt in der Bohrung 3 dichtend geführt ist. Die Ventilhohlnadel 10 verjüngt sich ausgehend von ihrem geführten Abschnitt dem Brennraum zu un- ter Bildung einer Druckschulter 14 und geht an ihrem brenn- raumseitigen Ende in eine konische Ventildichtfläche 27 ü- ber. Zwischen der Ventilhohlnadel 10 und der Wand der Boh- rung 3 ist ein Druckraum 5 ausgebildet, der auf Höhe der Druckschulter 14 radial erweitert ist. In diese radiale Er- weiterung des Druckraums 5 mündet ein im Ventilkörper 1 aus- gebildeter Zulaufkanal 7, über den der Druckraum 5 mit Kraftstoff unter hohem Druck befüllbar ist. Die Ventilhohl- nadel 10 weist eine Längsbohrung 11 auf, in der eine kolben- förmige Ventilnadel 12 längsverschiebbar angeordnet ist. Die Ventilnadel 12 weist an ihrem brennraumseitigen Ende eine konische Ventilanlagefläche 29 auf, die mit dem Ventilsitz 16 zusammenwirkt. Figur 2 zeigt hierzu eine Vergrößerung von Figur 1 im Bereich des Ventilsitzes 16. Die Ventilnadel 12 verdeckt bei Anlage am Ventilsitz 16 die inneren Einspritz- öffnungen 18, nicht jedoch die äußeren Einspritzöffnungen 17. Am brennraumseitigen Ende der Ventilnadel 12 ist eine Ringnut 35 ausgebildet, so dass sich ein Druckabsatz 39 er- gibt, dessen Fläche dem Ventilsitz 16 gegenüberliegt.

Die Steuerung der Einspritzung von Kraftstoff durch die Ein- spritzöffnungen 17,18 funktioniert wie folgt : Die Ventil- hohlnadel 10 wirkt in der Weise mit dem Ventilsitz 16 zusam- men, dass bei Anlage der Ventildichtfläche 27 am Ventilsitz 16 der Druckraum 5 gegen die Einspritzöffnungen 17,18 ver- schlossen ist. Auf die Ventilhohlnadel 10 und die Ventilna- del 12 wirkt durch eine in der Zeichnung nicht dargestellte Vorrichtung eine Schließkraft in Richtung des Ventilsitzes 16, so dass die Ventilhohlnadel 10 mit ihrer Ventildichtflä- che 27 und die Ventilnadel 12 mit ihrer Ventilanlagefläche 29 am Ventilsitz 16 anliegen. Der Schließkraft auf die Ven- tilhohlnadel 10 wirkt die hydraulische Kraft durch Beauf- schlagung der Druckschulter 14 entgegen. Durch eine Erhöhung des Kraftstoffdrucks im Druckraum 5 oder durch eine Reduzie- rung der Schließkraft auf die Ventilhohlnadel 10 ergibt sich eine resultierende Kraft, die die Ventilhohlnadel 10 vom Ventilsitz 16 wegbewegt. Aus dem Druckraum 5 kann dadurch Kraftstoff den äußeren Einspritzöffnungen 17 zufließen und wird von dort in den Brennraum der Brennkraftmaschine einge- spritzt. Die Ventilnadel 12 verbleibt vorläufig in ihrer Schließstellung, da sie erst mit dem Abheben der Ventilhohl- nadel 10 vom Kraftstoffdruck des Druckraums 5 beaufschlagt wird, wodurch sich eine hydraulische Kraft auf den Druckab- satz 39 ergibt. Soll die Einspritzung von Kraftstoff nur durch die äußeren Einspritzöffnungen 17 erfolgen, so wird die Schließkraft auf die Ventilnadel 12 so hoch gehalten, dass die Ventilnadel 12, trotz der hydraulischen Kraft auf den Druckabsatz 39, in ihrer Schließstellung bleibt. Soll hingegen durch sämtliche Einspritzöffnungen 17,18 einge- spritzt werden, so wird die Schließkraft auf die Ventilnadel 12 soweit reduziert, dass sich die Ventilnadel 12, angetrie- ben durch die hydraulische Kraft auf den Druckabsatz 39, vom Ventilsitz 16 wegbewegt und die inneren Einspritzöffnungen 18 freigibt. Zur Beendigung der Einspritzung wird die Schließkraft auf die Ventilnadel 12 und die Ventilhohlnadel 10 wieder erhöht oder die Zufuhr von Kraftstoff in den

Druckraum 5 unterbrochen, so dass die Ventilnadel 12 und die Ventilhohlnadel 10 zurück in ihre Schließstellung gleiten.

Die Führung der Ventilnadel 12 in der Längsbohrung 11 der Ventilhohlnadel 10 erfolgt nicht über die gesamte Länge der Ventilnadel 12, sondern nur in bestimmten Abschnitten. Die Ventilnadel 12 weist deshalb einen ersten Führungsabschnitt 22 am brennraumseitigen Ende der Ventilnadel 12 auf, der vor dem Druckabsatz 39 endet und der bezüglich der Wand der Längsbohrung 11 ein Spiel, also eine Durchmesserdifferenz, von nur etwa 5 Mm aufweist, um eine exakte Führung der Ven- tilnadel 12 in der Ventilhohlnadel 10 zu erreichen. Dies ist für eine optimale Einspritzung unerlässlich, denn in der Re- gel sind mehrere innere Einspritzöffnungen 18 über den Um- fang des Ventilkörpers 1 verteilt angeordnet, so dass be- reits eine kleine Desaxierung der Ventilnadel 12 zu einem ungleichmäßigen Zuströmen von Kraftstoff zu den einzelnen inneren Einspritzöffnungen 18 führt und damit auch zu einer ungleichmäßigen Einspritzung. An der Ventilnadel 12 ist dar- über hinaus ein zweiter Führungsabschnitt 20 ausgebildet, der gegenüber der Wand der Längsbohrung 11 ein Spiel von et- wa 0,03 mm bis 0,05 mm aufweist. Die Ventilnadel 12 wird so mit der nötigen Präzision in der Ventilhohlnadel 10 geführt, ohne dass eine übergroße Reibungsfläche zwischen diesen bei- den Bauteilen vorliegt.

Zwischen dem ersten Führungsabschnitt 22 und dem zweiten Führungsabschnitt 20 weist die Ventilnadel 12 einen Frei- stich auf, so dass in diesem Bereich zwischen der Ventilna- del 12 und der Wand der Längsbohrung 11 ein Spiel von etwa 0,1 mm vorhanden ist. Am brennraumseitigen Endabschnitt schließt sich an den ersten Führungsabschnitt 22 eine Frei- legung 32 an, die bis zum Druckabsatz 39 reicht. Zwischen der Wand der Längsbohrung 11 und der Ventilnadel 12 ver- bleibt ein Spiel D von 0,04 mm bis 0,15 mm, vorzugsweise we- niger als 0,1 mm. Dies verhindert eine übergroße Reibung der

Ventilnadel 12 in der Längsbohrung 11 : In ihrer Schließstel- lung wird die Ventilhohlnadel 10 mit einer relativ großen Schließkraft gegen den Ventilsitz 16 gedrückt. Dadurch kommt es zu einer leichten radialen Einformung der Ventilhohlnadel 10 im Bereich der Ventildichtfläche 27, die rein elastisch erfolgt. Bei einem geringen Spiel, wie es im ersten Füh- rungsabschnitt 22 der Ventilnadel 12 herrscht, würde dies zu einer übergroßen Reibung der Ventilnadel 12 in der Längsboh- rung 11 führen. Durch die Freilegung 32 verbleibt ein genü- gend großer Ringspalt zwischen der Ventilnadel 12 und der Wand der Längsbohrung 11, so dass es zu keiner übermäßigen Reibung oder gar zum Fressen der Ventilnadel 12 kommt.

In Figur 3 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel dargestellt, wobei der gezeigte Ausschnitt dem von Figur 2 entspricht.

Die Freilegung 32 ist hier nicht durch eine Verminderung des Durchmessers der Ventilnadel 12 realisiert, sondern durch eine radiale Erweiterung der Längsbohrung 11. Hierdurch er- gibt sich ebenfalls eine Verschleißminderung in diesem Be- reich bei einer gleichzeitig guten und exakten Führung der Ventilnadel 12. Der erste Führungsabschnitt 22 reicht in diesem Fall bis zum Druckabsatz 39.