Ein derartiges Kraftstoffeinspritzventil ist aus der DE 102 05 970 AI bekannt und dient zur Einspritzung von un- ter Hochdruck stehendem Kraftstoff in einen Brennraum einer Kraftfahrzeugbrennkraftmaschine.

Das aus der DE 102 05 970 AI bekannte Kraftstoffeinspritz- ventil umfasst ein Gehäuse mit einem Düsenmodul und einem Ventilsteuermodul. Das Ventilsteuermodul ist ventilartig ausgebildet und mittels eines auf ein Ventilschließglied wirkenden Aktuators betätigbar. In Abhängigkeit von der Schaltstellung des Ventilschließglieds ist ein Druckniveau in einem Ventilsteuerraum einstellbar, der an eine Nadel- einheit des Düsenmoduls grenzt. Die Nadeleinheit umfasst eine äußere Düsennadel, die mittels einer Druckfeder in Schließrichtung vorgespannt ist und an dem Gehäuse geführt ist. In der äußeren Düsennadel ist eine innere Düsennadel geführt. Die innere Düsennadel dient zur Steuerung einer Einspritzung von Kraftstoff über innere Einspritzöffnungen und die äußere Düsennadel dient zur Steuerung einer Ein- spritzung über äußere Einspritzöffnungen, wobei bei einer mittels des Ventilsteuermoduls ausgelösten Druckabsenkung in dem Ventilsteuerraum zunächst die äußere Düsennadel und nachfolgend die innere Düsennadel in Öffnungsstellung ver- fahren werden. Bei einem nachfolgenden, mittels des Ven- tilsteuermoduls ausgelösten Druckanstieg in dem Ventilsteu- erraum werden die beiden Düsennadeln gleichzeitig in Schließstellung verfahren.

Vorteile der Erfindung Das erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritzventil mit den Merkmalen nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 und einer äußeren Düsennadel mit mindestens einem Querkanal, über den Kraftstoff an den Umfang und an eine innere Druck- stufe der inneren Düsennadel führbar ist, bietet die Mög- lichkeit, beim Öffnen der Nadeleinheit zunächst die innere Düsennadel und anschließend die äußere Düsennadel zu öff- nen. Durch entsprechende Ausbildung der Druckstufen der in- neren und der äußeren Düsennadel können dann optimierte Öffnungs-und Schließgeschwindigkeiten der beiden Düsenna- deln erzielt werden. Ferner kann durch dieses Konzept, bei dem die äußere Düsennadel vorzugsweise in einer Hülse ge- führt ist, die in dem mit dem Kraftstoffzufuhrkanal verbun- denen Hochdruckraum angeordnet ist, ein leckagefreies Kraftstoffeinspritzventil mit zwei ineinander geführten Dü- sennadeln realisiert werden.

Das Kraftstoffeinspritzventil nach der Erfindung kann ins- besondere Bestandteil eines Common-Rail-Einspritzsystems sein und zur Einspritzung von unter einem Hochdruck stehen- den Kraftstoff in einen Brennraum einer Dieselbrennkraftma- schine eines Kraftfahrzeuges dienen. In diesem Falle ist das Kraftstoffeinspritzventil zulaufseitig mit einem Hoch- druckspeicher, der so genannten Common-Rail, verbunden, welcher sämtliche Kraftstoffeinspritzventile der betreffen- den Brennkraftmaschine mit unter Hochdruck stehendem Kraft- stoff versorgt.

Die getrennte Ansteuerung zweier Reihen von Einspritzöff- nungen bzw. Spritzlöchern führt dazu, dass jeweils eine ge- wisse Anzahl von Spritzlöchern freigegeben und dadurch auch bei kleinen Einspritzmengen ausreichend lange Einspritzdau- ern bei guter Zerstäubungsqualität gewährleistet werden können. Bei großen Einspritzmengen müssen aber auch keine übermäßig langen Einspritzdauern oder übermäßig hohe Ein- spritzdrücke in Kauf genommen werden.

Zur präzisen Abstimmung eines auf die innere Druckstufe der inneren Düsennadel wirkenden Kraftstoffdrucks kann der Querkanal der äußeren Düsennadel mit einer Drossel versehen sein.

Um die innere Düsennadel in Schließstellung halten zu kön- nen, ist sie zweckmäßigerweise mittels einer Schließfeder in Schließrichtung vorgespannt. Die Schließfeder stützt sich beispielsweise an einer Zwischenplatte eines Gehäuses des Kraftstoffeinspritzventils ab. Entsprechend ist auch die äußere Düsennadel zweckmäßigerweise mittels einer wei- teren Schließfeder in Schließrichtung vorgespannt.

Um bei einer Unterbrechung eines Einspritzvorganges ein im Wesentlichen gleichzeitiges Schließen der beiden Düsenna- deln zu erreichen, ist an der inneren Düsennadel vorteil- hafterweise ein Mitnehmer ausgebildet, der auf die äußere Düsennadel wirkt. Der Mitnehmer ist beispielsweise von der inneren Druckstufe gebildet.

Des Weiteren kann die innere Düsennadel so ausgebildet sein, dass sie im geöffneten Zustand als Drossel für einen Kraftstoffzufluss in den Ventilsteuerraum wirkt und so ein Absenken des Druckniveaus in dem Ventilsteuerraum und damit das Öffnen der äußeren Düsennadel beschleunigt.

Zur weiteren Optimierung der Öffnungs-und Schließgeschwin- digkeiten der beiden Düsennadeln ist es vorteilhaft, wenn in dem Kraftstoffzufuhrkanal des Einspritzventils eine Kraftstoffdrossel angeordnet ist.

Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des Ge- genstandes nach der Erfindung sind der Beschreibung, der Zeichnung und den Patentansprüchen entnehmbar.

Zeichnung Ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Kraftstoff- einspritzventils ist in der Zeichnung schematisch verein- facht dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschrei- bung näher erläutert. Es zeigen Figur 1 einen ausschnittsweisen, schematischen Längs- schnitt durch ein Kraftstoffeinspritzventil mit einer inne- ren und einer äußeren Düsennadel ; Figur 2 ein Diagramm, das beispeilhaft einen Öffnungsdruck der inneren Düsennadel und der äußeren Düsennadel in Abhän- gigkeit von dem Durchmesser der inneren Düsennadel dar- stellt ; und Figur 3 ein Diagramm, das einen Nadelhub der inneren und der äußeren Düsennadel in Abhängigkeit von einer Ansteuer- zeit zeigt.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels In Figur 1 ist ein Kraftstoffeinspritzventil 10 darge- stellt, das Bestandteil eines so genannten Common-Rail- Einspritzsystems ist und zur Einspritzung von Kraftstoff in einen Brennraum einer Dieselbrennkraftmaschine eines Kraft- fahrzeuges dient. Das Kraftstoffeinspritzventil 10 umfasst als wesentliche Baueinheiten ein ventilartig ausgebildetes Ventilsteuermodul 12 und ein Düsenmodul 14. Zwischen dem Düsenmodul 14 und dem Ventilsteuermodul 12 ist eine Dros- selplatte 16 angeordnet.

Das Düsenmodul 14 ist als so genannte Koaxial-Vario-Düse ausgebildet und weist eine Nadeleinheit 18 auf, die in ei- nem Hochdruckraum 20 eines Düsengehäuses 22 angeordnet ist und eine äußere Düsennadel 24 und eine innere Düsennadel 26 umfasst. Die äußere Düsennadel 24 ist in einer in dem Hoch- druckraum 20 angeordneten, zylindrischen Hülse 28 geführt und dient zur Steuerung von äußeren, zu dem Brennraum der Brennkraftmaschine führenden Spritzlöchern bzw. Einspritz- öffnungen 32. Die innere Düsennadel 26 ist über einen Be- reich 54 vergrößerten Durchmessers in der äußeren Düsenna- del 24 geführt und dient zur Steuerung von inneren, eben- falls zu dem Brennraum der Brennkraftmaschine führenden Spritzlöchern bzw. Einspritzöffnungen 34. Die inneren Spritzlöcher 34 haben jeweils einen geringeren Querschnitt als die äußeren Spritzlöcher 32.

Die beiden Düsennadeln 24 und 26 grenzen mit ihren den Spritzlöchern 32 und 34 abgewandten Stirnseiten an einen Ventilsteuerraum 36, der radial von der zylindrischen Hülse 28 und an der den Düsennadeln 24 und 26 abgewandten Seite von der Drosselplatte 16 begrenzt ist. Über den in dem Ven- tilsteuerraum 36 herrschenden Fluiddruck ist die Lage der beiden Düsennadeln 24 und 26 einstellbar.

Des Weiteren ist die äußere Düsennadel 24 mittels einer ersten Schließfeder 38, die sich an der Hülse 28 abstützt und an einem Auflager 40 der äußeren Düsennadel 24 an- greift, in Schließrichtung vorgespannt. Die innere Düsenna- del 26 ist mittels einer zweiten Schließfeder 42, die sich an der Drosselplatte 16 abstützt und an einem von dem Be- reich 54 vergrößerten Durchmessers gebildeten Auflager 44 der inneren Düsennadel 26 angreift, in Schließrichtung vor- gespannt.

Die äußere Düsennadel 24 weist des Weiteren einen Querkanal 46 auf, der den Hochdruckraum 20 mit einem Ringspalt 48 zwischen der äußeren Düsennadel 24 und dem Umfang der inne- ren Düsennadel 26 sowie mit einer inneren Druckstufe 50 der inneren Düsennadel 26 verbindet. Die Druckstufe 50 ist von dem Bereich 54 vergrößerten Durchmessers der inneren Düsen- nadel 26 gebildet. In dem Querkanal 46 ist eine Drossel 52 ausgebildet.

Ferner weist die äußere Düsennadel 24 an ihrer dem Ven- tilsteuerraum 36 abgewandten Stirnseite einen Doppelsitz 56 auf, mittels dessen die äußeren Spritzlöcher 32 verschließ- bar sind. An dieser Seite ist die äußere Düsennadel 24 auch mit einer äußeren Druckstufe 58 versehen.

Die Drosselplatte 16 weist eine Kraftstoffdrossel 60 auf, die dem ein zu dem Hochdruckraum 20 führenden Kraftstoffzu- fuhrkanal 62 zugeordnet ist, eine zwischen dem Kraftstoff- zufuhrkanal 62 und dem Ventilsteuerraum 36 angeordnete, so genannte Zulaufdrossel 64, eine zwischen dem Ventilsteuer- raum 36 und einem Ventilraum 66 des Düsenmoduls 12 angeord- nete, so genannte Ablaufdrossel 68 sowie ein Bypass-Kanal 70 auf, die über einen Kanal 72 mit dem Kraftstoffzufuhrka- nal 62 verbunden ist und ebenfalls zu dem Ventilsteuerraum 66 führt.

Die Zulaufdrossel 64 ist mittig in der Drosselplatte 16 an- geordnet, wohingegen die Ablaufdrossel 68 exzentrisch ange- ordnet ist.

In dem Ventilraum 66 des Ventilsteuermoduls 12 ist ein Ven- tilschließglied 74 angeordnet, das mittels eines hier nicht näher dargestellten, vorzugsweise piezoelektrischen Aktors steuerbar ist. Das Ventilschließglied 74 ist mittels einer Vorspannfeder 76 in Schließrichtung vorgespannt.

Ein Zulauf von Kraftstoff zu den Spritzlöchern 34 erfolgt von dem Kraftstoffzufuhrkanal 62 über die Kraftstoffdrossel 60, an der Hülse 28 vorbei in den Hochdruckraum 20 und dann durch den Querkanal 46 bzw. die Drossel 52 an die Außensei- te der inneren Düsennadel 26 und von dort bei geöffneter innerer Düsennadel 26 zu den Spritzlöchern 34.

Die innere Düsennadel 26 und die äußere Düsennadel 24 sind durch die jeweils zugeordnete Schließfeder 42 bzw. 38 sowie durch die hydraulischen Druckverhältnisse bei nicht ange- steuertem piezoelektrischen Aktuator in Schließstellung gehalten. Die Druckflächen der inneren Düsennadel 26 und der äußeren Düsennadel 24, d. h. die den Spritzlöchern 32 und 34 abgewandten Stirnflächen der beiden Düsennadeln 24 und 26 sowie die innere Druckstufe 50 der inneren Düsenna- del 26 und die äußere Druckstufe 58 der äußeren Düsennadel 24 sind so abgestimmt, dass der in dem Ventilsteuerraum 36 herrschende Öffnungsdruck für die innere Düsennadel 26 grö- ßer ist als der in dem Ventilsteuerraum 36 herrschende Öff- nungsdruck für die äußere Düsennadel 24, was anhand Figur 2 beispielhaft dargestellt ist.

Figur 2 zeigt anhand einer gestrichelten Kurve für die in- nere Düsennadel 26 und anhand einer durchgezogenen Kurve für die äußere Düsennadel 24 einen Öffnungsdruck p, der zum Öffnen der inneren Düsennadel 26 und der äußeren Düsennadel 24 in dem Ventilsteuerraum 36 herrschen muss, wobei der Öffnungsdruck p in Abhängigkeit von dem Durchmesser D der inneren Düsennadel 26 dargestellt ist. Beispielsweise hat die innere Düsennadel 26 einen Sitzdurchmesser von 1,3 mm, die äußere Düsennadel 24 einen Sitzdurchmesser von 1,8 mm, die Außennadel einen Durchmesser von 4 mm, wobei in der Kraftstoffzufuhrleitung 62 ein Raildruck von 1 kbar bereit- gestellt wird und in dem betreffenden Brennraum ein Druck von 50 bar herrscht. Unter diesen Bedingungen muss die in- nere Düsennadel 26 einen Durchmesser von mehr als 2,45 mm haben, um zu erreichen, dass die innere Düsennadel 26 vor der äußeren Düsennadel 24 öffnet. Dies bedeutet, dass erst ab diesem Durchmesser D der inneren Düsennadel 26 der Öff- nungsdruck der inneren Düsennadel 26 größer ist als der Öffnungsdruck der äußeren Düsennadel 24.

Figur 3 zeigt für ein Kraftstoffeinspritzventil der in Fi- gur 1 dargestellten Art eine Simulation eines Hubs H für eine innere Düsennadel anhand einer Kurve X und eines Hubs H für eine äußere Düsennadel anhand einer Kurve Y jeweils in Abhängigkeit von einer Ansteuerzeit des piezoelektri- schen Aktors.

Dem in Figur 3 dargestellten Diagramms ist zu entnehmen, dass die innere Düsennadel zu einem früheren Zeitpunkt als die äußere Düsennadel öffnet, so dass über die jeweils zu- geordneten Spritzlöcher 32 bzw. 34 Kraftstoff in den Brenn- raum der Brennkraftmaschine in gestufter Weise eingespritzt werden kann.

Das in Figur 1 dargestellte Kraftstoffeinspritzventil 10 arbeitet in nachfolgend beschriebener Weise.

Im Ausgangszustand ist der piezoelektrische Aktor in einem unbestromten Zustand, so dass sich das Ventilschließglied 74 in Schließstellung befindet und in dem Ventilsteuerraum 36 Raildruck herrscht.

Bei einem Ansteuern des piezoelektrischen Aktors wird das Ventilschließglied 74 in Öffnungsstellung verfahren, so dass der Fluiddruck in dem Ventilsteuerraum 36 über die Ab- laufdrossel 68 absenkt wird. Wenn der in dem Ventilsteuer- raum 36 herrschende Fluiddruck auf den zum Öffnen der inne- ren Düsennadel 26 erforderlichen Öffnungsdruck abgesunken ist, öffnet letztere. Zunächst fällt dann der Druck in dem Ventilsteuerraum 36 nicht wesentlich weiter ab. Der Gesamt- hub der inneren Düsennadel 26 beträgt beispielsweise 0,2 mm, wobei die Drosselplatte 16 einen Anschlag bildet. Nach Zurücklegen ihres Gesamthubes schlägt die innere Düsennadel an der Drosselplatte 18 an, worauf die innere Düsennadel 26 den Zulauf von Kraftstoff über die Zulaufdrossel 64 in den Ventilsteuerraum 36 weitgehend abdrosselt. Dies bewirkt, dass der Druck in dem Ventilsteuerraum 36 weiter absinkt, so dass der zum Öffnen der äußeren Düsennadel 24 erforder- liche Öffnungsdruck unterschritten wird. Damit öffnet auch die äußere Düsennadel 24, so dass auch Kraftstoff über die äußeren Spritzlöcher 32 in den Brennraum der Brennkraftma- schine eingespritzt wird.

Wenn eine Einspritzung von Kraftstoff in den Brennraum be- endet werden soll, wird das Ventilschließglied 74 mittels des piezoelektrischen Aktors in Schließstellung verfahren, so dass der Druck in dem Ventilsteuerraum 36 wieder auf den Raildruck ansteigt. Zu diesem Zeitpunkt ist der in dem Hochdruckraum 20 herrschende Druck aufgrund der Drosselung mittels der Kraftstoffdrossel 60 geringer als der Raildruck. Durch die unterschiedlichen Druckniveaus in dem Ventilraum 36 und dem Hochdruckraum 20 wird eine schließen- de Kraft auf beide Nadeln ausgeübt. Dadurch, dass die Druckstufe 50 als Mitnehmer wirkt, schließen die innere Dü- sennadel 26 und die äußere Düsennadel 24 im Wesentlichen gleichzeitig.

Wenn nur die innere Düsennadel 26 geöffnet werden soll, wird der piezoelektrische Aktor in eine Zwischenstellung verfahren, wodurch aufgrund der Wirkung des über den By- pass-Kanal in den Ventilraum 66 strömenden Kraftstoffs der Druck in dem Ventilsteuerraum 36 nicht soweit absinkt, dass die äußere Düsennadel 24 öffnet. Auch kann ein Öffnen der äußeren Düsennadel 24 durch eine Mehrfachbestromung des piezoelektrischen Aktors verhindert werden.